输电线路的防雷接地技术

输电线路的防雷接地技术

1 绪论

第1章

1.1 课题来源及研究的目的和意义

“雷电”影响在输电线路故障跳闸次数中占70%～90%，给电力系统带来了大量的麻烦并且造成了巨大损失。虽然发达国家在上世纪初已提出并研究“雷电先导放电临界击距和暴露弧”这一理念与机理，我国在解放后也开始了研究，然而，这一知识大多只在科研单位和超高压、特高压输电相关单位部分专业人员中掌握和应用。更甚者是由于教学单位及教科书的相对传统与滞后性，目前相关大学教材中仍相当部分未编入这个课题，知道这一理念的人不多。目前在实际应用中仍然没有引起广泛、高度的重视，在一般高压输电和配电线路中几乎没有应用，致使输电和配电线路雷电伤害问题仍然没有较根本性地得到改进和完善。随着温室效应的发展，全球气候不断升高，年雷暴日、雷暴次数和雷电强度也不断提升，同时随着经济社会的快速发展，输电线路长度也在快速增加，准确把握雷电对输电线路的伤害原因，“对症下药”，有针对性地采取相应防护措施，最大限度地避免和减少雷电对输电线路伤害造成的损失，在工业化、自动化、现代化进程日益加快，对供电安全可靠稳定要求日益提高的今天及将来，具有十分重要现实意义。

1.2架空输电线路防雷的具体措施

1．架设避雷线

架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有以下作用：

1）分流作用，以减小流经杆塔的雷击电流，从而降低塔顶的电位。

2）通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压。

3）对导线的屏蔽作用还可以减低导线上的感应过电压。

通常来说，线路电压越高，采用避雷线的效果越好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也就越低。因此，110KV及以上电压等级的输电线路都应全架设避雷线。

同时，为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率等，避雷线对边导线的保护角应该做的小一些，一般采用20°～30°。220KV及330KV双避雷线路应做到20°左右，550KV及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线，保护角应在15°左右。2．安装避雷针

安装避雷针也是架空输电线路常用的一种防雷措施。国内外不少防雷专家，对避雷针能向保护物有多大的保护距离做了系统的研究得出的结论是：对一根垂直避雷针无法获得十分肯定的保护区域。英国的BS6511法规曾指出：经验显示不能依赖避雷针提供任何保护区的完整保护。

由于避雷针的引雷作用，所以累计次数就会提高，当雷电被吸引到针上，在强大的雷电流沿针而流入大地过程中，雷电流周围形成的磁场会产生接应过电压，它与雷电流的大小及变化速度成正比，与雷击的距离成反比。而被保护物的自然屏蔽装置对电磁感应或电磁干扰的屏蔽作用，不能达到有效屏蔽，是保护区的弱电设备因感应电压而损坏。

3.加强线路绝缘

由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔，这就增加了杆塔落雷的机会。高杆塔落雷时，塔顶电位高，感应过电压大，而且受绕击的概率大。为降低线路跳闸率，可在高杆塔上增加绝缘子串片数，加大跨越当导线与地线之间的距离，以加强线路绝缘。

4.采用差绝方式

此措施适宜于中性地点不接地或经小弧线的接地的系统，并且导线为三角形排列的情况。所谓差绝缘，是指同一杆塔上三相绝缘有差异，下面两相交之最上面一相各增加一片绝缘子，当雷击杆塔上或者导线上，由于导线上相对较弱的先击穿，雷电流经杆塔大地，避免两相闪路。

5.采用不平衡方式

在现在高压及超高压线路上，同杆架设的双回路线口日益增多，对此线路在采用通常的防雷措施尚不能满足要求，可以采用不平衡方式来降低双回路雷击时跳闸率，

以保障线路的连续供电。不平衡绝缘的原则是使双回路的绝缘子串数有差异，这样，雷击时绝缘子片数少的回路先闪路，闪路后的导线相当于地线，增加了另一回路的耦合作用，提高了线路的耐雷水平使之不发生闪路，保障另一回路的的连续供电。

6.预放电棒与负角保护针

预放电棒的作用机理是减小导线、地线的间距，增大耦合系数，降低杆塔分流系数，加大导线、绝缘子片数对敌整容，改善电压分布；负角保护针可看成装在线路边导线的外侧的避雷针，其目的是改善屏蔽，降低雷击距。

7.装设消雷器

消雷器是一种新型的直击防雷保护装置，消雷器对接地电阻的要求不严，其保护范围也比避雷针的较大，目前架设输电线路装设消雷器具有上千万套。

1.3 本章小结

本章介绍了影响架空线路雷击的事故有很多，有一定的复杂性，解决线路的雷击问题，要从实际出发，综合治理。在采取防雷措施前，要认真调查分析，充分了解地理、气象及线路运行等各方面的情况，核算线路的耐雷水平。

第2章 雷电分析

2.1 雷击过电压及种类

在输电线路上产生的大气过电压主要有两种,一种是由于雷击线路附近地面由电磁感应引起的,称为感应雷过电压;另一种是雷直击线路或杆塔引起的,称为直击雷过电压。

2.2击雷过电压

根据历年来电业局对输电线路雷害事故情况统计,直击雷过电压是线路跳闸、瓷瓶闪洛、绝缘击穿的主要因素。当雷直接击于线路杆塔或导线时产生的感应过电压较大,往往超过绝缘子串的

雷电冲击放电电压值,引发线路的跳闸事故很高,对线

路绝缘破坏较大。

直接雷过电可以分为三种情况:雷直接击于杆顶、击于避雷线档距中间、绕过避雷线击于导线。通过统计分析,在上述三种雷击情况中,大部分雷击于杆顶,小部分雷击避雷线,还有一小部分雷绕击于导线。下面是对雷击过电压正确的认识。

雷击线路铁塔或避雷线时，雷电流通过雷击电阻抗，使该点地电位与导线的电位差超过绝缘的冲击放电电压时，将会发生闪路，这种情况通常称为反击。雷电直接击中导线，或者绕过避雷线击中导线即发生绕击。 2.3感应雷过电压

大多数雷云带有负电荷,当在输电线路附近有雷云时,由于静电感应,导线上靠近雷云处将感应出(集聚)大量正电荷,如果此时雷云在输电线路附近放电,导线由于静电感应而集聚的“束缚电荷”瞬间得到释放,以波的形式沿着导线向线路两侧运动,形成感应过电压,这种由电场变化引起的雷过电压称为感应过电压的静电分量;同时由于雷电流迅速变化,在周围空间产生强大的电磁场将通过电磁感应在导线上感应出很高的电压;这两部分共同构成感应雷过电压,这部份称为电磁分量。 过电压设计规程给出了雷击线路周围时,在导线上感应的过电压为

，若有避雷线时还将在避雷线上同时产生感应的过电压ad U ,反过来由于避雷线所产生的感应过电压还将与导线耦合,在导线上产生一耦合电压ad kU ,k 为耦合系数。所以

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