架空输电线路防雷措施分析.pdf

经验交流
上海电力
2011年第6期
架空输电线路防雷措施分析
孟凡成
(上海市南电力(集团)有限公司,上海201800)
摘要;架空输电线路防雷是电力系统防雷工作的重要方面。文章介绍了架空输电线路防雷的具体改进
措施。
关键词:架空输电线路;防雷击;绝缘子
中图分类号:TM862文献标志码:B
1)分流作用,以减小流经杄塔的雷电流,从
0引言
而降低塔顶电位
架空输电线路是电力网及电力系统的重要组
2)通过对导线的耦合作用可以减小线路绝
成部分。由于它暴露在自然之中,故极易受到外缘子的电压;
界的影响和损害,其中最主要的一个方面是雷击。
3)对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的
架空输电线路所经之处大都为旷野或丘陵、高山,感应过电压。
输电线路长,遭遇雷击的几率较大
通常来说,线路电压愈高,采用避雷线的效果
架空输电线路防雷是电力系统防雷工作的重愈好,而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈
要方面,常用的防雷改进措施有:架设避雷线、安低。因此,110kV及以上电压等级的输电线路都
装避雷针、加强线路绝缘、采用差绝缘方式、装设应全线架设避雷线。
藕合地线或辆合地理线、升高避雷线减小保护角、
同时,为了提高避雷线对导线的屏蔽效果,减
装设消雷器及预放电棒与负角保护针、使用接地小绕击率,避雷线对边导线的保护角应做得小
降阻剂等。解决线路的雷害问题,要从实际出发些,一般采用20°~30°。220kV及330kV双避
因地制宜,综合治理。
雷线线路应做到20°左右,500kV及以上的超高
架空输电线路雷害事故的形成通常经历四个压、特高压线路都架设双避雷线,保护角在15左
阶段:输电线路受到雷电过电压的作用:输电线路右。
发生闪络;输电线路从冲击闪络转变为稳定的工
2)安装避雷针
频电压;线路跳闻,供电中断。针对雷害事故形成
安裝避雷针也是架空输电线路常用的一种防
的四个阶段,现代输电线路在采取防雷保护措施雷措施。但是在实际应用却存在以下问题
时,要做到“四道防线”,即;:防直击,就是使输电线
(1)由于避雷针而导致雷击概率增大
路不受直击雷;防闪络,就是使输电线路受雷后绝
(2)保护范国小
缘不发生闪络;防建弧,就是使输电线路发生闪络
国内外不少防雷专家,对避雷针能向被保护
后不建立稳定的工频电弧;防停电,就是使输电线物有多大的保护距离做了系统的研究得出的结论
路建立工频电弧后不中断电力供应。
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BS6551法规曾指出:“经验显示
架空输电线路防雷的措施
不能依赖避雷针提供任何保护区内的完整保护”
现对生产运行部门常用的架空输电线路防雷而德国防雷法规则有意识地不引人避雷针保护范
改进措施介绍如下。
围的概念。从避雷针因侧击雷、绕击雷,造成事故
1)架设避雷线
的实例来分析,其保护范围是不十分肯定的。
架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和
由于避雷针的引雷作用,所以雷击次数就会
最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击提高,当雷电被吸引到针上,在强大的雷电流沿针
导线,同时还具有以下作用
而流入大地过程中,雷电流周围形成的磁场会产
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生截应过电压,它与雷电流的大小及变化速度成差绝缘,是指同一基杆塔上三相绝缘有差异,下面
正比,与雷击的距离成反比。而被保护物的自然两相较之最上面一相各増加一片绝缘子,当雷击
屏蔽装置对电磁感应或电磁干扰的屏蔽作用,不杆塔或上导线时,由于上导线绝缘相对较“弱”而
能达到有效屏蔽,使被保护区内的弱电设备因感先击穿,雷电流经杄塔人地,避免了两相闪络。湖
应过电压而损坏。
南郴州电业局和包头供电局在雷害严重的一些
3)反击的危害
5kV线路上应用了这一方法,收到了事故率明
当雷电被吸引到针上,将有数干安的高频电显下降的效果。据计算,采用差绝绿后,线路的耐
流通过避雷针及其接地引下线和接地装置,此时雷水平可提高24%。
针和引线的电压很高,若针对被保护物之间的距
5)采用不平衡绝缘方式
离小于安全距离时,会由针及引下线向被保护物
在现代高压及超高压线路上,同杆架设的双
发生反击,损坏被保护物。我国国标规定针距被回路线路日益增多,对此类线路在采用通常的防
保护物的空气中距离≥5m,针距被保护物的接雷揩施尚不能满足要求时,可考虑采用不平衡绝
地装置间的地中距离≥3m,针对这一要求,微波缘方式来降低双回路雷击同时跳闸率,以保障线
塔和电视发射塔的各种天线上的避雷针是难以满路的连续供电。不平衡绝缘的原则是使双回路的
足规范的要求。
绝缘子串片数有差异,这样,雷击时绝缘子串片数
(4)电磁感应问题
少的回路先闪络,闪络后的导线相当于地线,增加
在强大的雷电流沿避雷针向下流人地中的过了对另一回路导线的耦合作用,提高了线路的耐
程中,会在周围产生强大的电磁场,它会使微波通雷水平使之不发生闪络,保障了另一回路的连续
信、计算机等设备产生误动。强大的电磁场,可以供电。
使金属开口环或打包用铁箍的接触不良处发生放
6)藕合地埋线
电,从而引燃引爆易燃易爆物。更常见的则是引
藕合地埋线可起两个作用,一是降低接地电
起微电子设备(通信设备,计算机设备等)的失灵阻,《电力工程高压送电线路设计手册》指出:连续
与损坏。受雷击的针及引线,在高频雷电流作用伸长接地线是沿线路在地中埋设1-2根接地线,
下,将从接触点至地面产生一个较高的接触电压。并可与下一基塔的杆塔接地装置相连,此时对工
当雷电流流入大地扩散时,在人地点沿半径各点频接地电阻值不作要求。国内外的运行经验证
形成不同的电位,若跨入该区域会产生很高的跨明,它是降低高土壤电阻率地区杄塔接地电阻的
步电压。在测避雷针不适用于对弱电设备的保有效措施之一。二是起一部分架空地线的作用,
护,更不易用于易燃易爆品的防雷保护。因它引既有避雷线的分流作用,又有避雷线的藕合作用。
来强大的雷电流在接地引线断线卡处易产生火据有的单位的运行经验,在一个20基杄塔的易击
花,还会在附近的金属开口环处产生火花,从而引段埋设藕合地埋线后,10年中只发生一次雷击故
起事故。
障,有文献介绍可降低跳闸率40%,显著提高线
3)加强线路绝缘
路耐雷水平。
由于输电线路个别地段需采用大跨越高杄塔
7)预放电棒与负角保护针
(如:跨河杆塔),这就增加了杄塔落雷的机会。高
预放电棒的作用机理是减小导、地线间距,增
塔落雷时塔顶电位高,感应过电压大,而且受绕击大藕合系数,降低杅塔分流系数,加大导线、绝缘
的概率也较大。为降低线路跳闸率,可在高杆塔子串对地电容,改善电压分布;负角保护针可看成
上增加绝缘子串片数,加大大跨越档导线与地线装在线路边导线外侧的避雷针,其目的是改善屏
之间的距离,以加强线路绝缘。在35kV及以
蔽,减小临界击距。预放电棒与负角保护针常
的线路可采用瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘起装设,这一方法曾在广东、贵州等地采用,有一
子来降低雷击跳闻率
定的效果。制作、安装和运行维护方便,以及经济
4)采用差绝