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黑灣35kV輸電線路防雷措施分析

文檔作者：沈亞洲張曉燕文檔來源：中國礦業(yè)大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月02日
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372
黑灣35 kV 輸電線路防雷措施分析
Analysis of the Lightning Protection Measures of Black Bay 35 KV Transmission Line
■ 沈亞洲 張曉燕 ■ Shen Yazhou Zhang Xiaoyan
[摘 要] 煤炭供電系統(tǒng)對(duì)供電線路的安全性有很高的要
求，我公司所管轄的35 KV 輸電線路大部分都位于丘陵地
帶，極易遭受雷電侵襲，造成線路跳閘故障。因此，必須
加大輸電線路的防雷措施，才能保證架空配電線路的安全
運(yùn)行。
[關(guān)鍵詞] 輸電線路 防雷 措施
[Abstract] Coal power supply system has high requirements
for the safety of the power supply circuit. Most of 35 KV power
transmission lines in the author’s company are located in
the foothills, which vulnerable to lightning strike and cause
line fault tripping. Therefore, people must increase the transmission
line lightning protection measures so as to guarantee
the safe operation of overhead distribution lines.
[Keywords] transmission line, lightning protection, measure
背景
我公司所管轄的黑灣35 kV 輸電線路是從黑山
110 kV 變電站至紅石灣35 kV 變電站，線路全長約8
km，共設(shè)置37 基桿塔。該線路地處寧夏靈武市東北
20 km，橫跨紅石灣井田，處于平原（1#～7#、30#～
37#桿塔）和山丘（8#～29#桿塔）地段，土質(zhì)為黃
土和多石土壤。雖所轄區(qū)域歷史上屬中度雷區(qū)，年
平均雷電日19.7 天，年平均雷暴持續(xù)天數(shù)146.1 天。
但隨著近年來全球氣候變化，雷電活動(dòng)逐年加劇。
除進(jìn)出線桿塔外，其余桿塔都位于空曠地段，屬于
雷擊活動(dòng)頻繁區(qū)，遭受雷擊的機(jī)率很高。
2012 年7 月29 日晚23:31，線路遭受雷擊，造
成黑山變電站321（黑灣線）過流II 段保護(hù)跳閘，
使紅石灣變電所熱備用線路停電。根據(jù)中國氣象局
國家雷電監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)雷電監(jiān)測定位系統(tǒng)提供的數(shù)
據(jù)，2012 年7 月29 日晚23:31，故障前后5 min，
黑灣線35 kV 線路附近有雷電侵襲。
一、 線路發(fā)生雷擊原因分析
雷電危害分為直擊雷、感應(yīng)雷和繞擊雷三種。
對(duì)于線路來說，危害線路的主要是直擊雷和繞擊雷，
直擊又分為直擊導(dǎo)線和直擊桿塔產(chǎn)生的反擊。高壓
輸電線路的各種防雷措施都有其針對(duì)性的，雷害故
障占線路故障的40%～70%。尤其是在多雷、地形復(fù)
雜的地區(qū)，雷擊輸電線路而引起的事故率更高。雷
擊線路可能引起兩種破壞：短路接地故障，引起線
路跳閘；雷擊線路形成的雷電過電壓侵入波沿線路
傳播侵入變電所，危害變電站電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。
（1）特別的地理環(huán)境和多變的氣候條件容易產(chǎn)
生雷電，雷電活動(dòng)頻繁；（2）線路處在海拔較高的
斜坡或山頂，易遭受雷電繞擊；（3）線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
偏低，桿塔防雷保護(hù)角偏大，易遭受繞擊；（4）線
路絕緣配合偏低，耐雷水平低，易發(fā)生線路遭雷電
反擊跳閘；（5）正電荷向大地放電頻繁而且猛烈，
桿塔及避雷線遭雷擊易發(fā)生反擊。
高壓送電線路遭受雷擊的事故主要與四個(gè)因素
有關(guān)：線路絕緣子的50%放電電壓；有無架空避雷
線；雷電流強(qiáng)度；桿塔的接地電阻。
二、 輸電線路的耐雷性能指標(biāo)
1. 耐雷水平
耐雷水平是指線路遭受雷擊時(shí)，線路絕緣所能
耐受而又不至于引起絕緣閃絡(luò)的最大電流幅值。
2. 雷擊跳閘率
雷擊跳閘率是指雷暴日數(shù)Td=40 的情況下，
100 km 的線路每年雷擊而引起的跳閘次數(shù)，它是衡
量線路防雷性能的綜合指標(biāo)。
雷擊輸電線路導(dǎo)致跳閘有兩個(gè)條件：（1）雷電
流超過線路的耐雷水平，引起沖擊閃絡(luò)；（2）沖擊
閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電弧。
3. 雷擊參數(shù)的計(jì)算
（1）地面落雷密度的計(jì)算
0.3
? ? 0.023Td
式中：? 為地面落雷密度；
Td 為雷暴日數(shù)；
當(dāng)Td=40 時(shí)，? =0.07。
（2）線路落雷次數(shù)
雷擊輸電線路的跳閘次數(shù)與線數(shù)可能受雷擊的
次數(shù)有關(guān)。根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般高度線
路的等效受雷寬度為b+4h，則每100 km 線路年落雷
次數(shù)N 可按下式計(jì)算：
d
g
1000
4h b
N 100 ?T
?
? ? ?
式中：? 為地面落雷密度；
b 為兩避雷線之間的間距，若為單根避雷線，
則b=0，若無避雷線，則b 為邊相導(dǎo)線間的間距；
Td 為雷暴日數(shù)；
hg 為避雷線平均對(duì)地高度，無避雷線時(shí)為最上
層導(dǎo)線的平均高度。
計(jì)算得：N=0.28（b+4hg）。
（3）耐雷水平
)]
2.6 2.6
1- k [ ( (
I 50%
1
gt d
ch
L h
R
U
? ?
?
（ ）β
式中： U50%為臨界雷閃電壓kV；
β為避雷線分流系數(shù)，無避雷線時(shí)取值為1；
k 為避雷線耦合系數(shù)，無避雷線時(shí)取值為0；
Lgt 為桿塔電感μH；
Rch 為沖擊電阻Ω；
Hd 為導(dǎo)線平均高度m。
（4）建弧率
建弧率是沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定工頻電弧的概
率，以η表示。沖擊閃絡(luò)能否變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電弧，
主要取決于工頻電弧中的電場強(qiáng)度E，還取決于閃
絡(luò)瞬間，工頻電壓的瞬時(shí)值以及去游離強(qiáng)度等條件。
建弧率可按下式計(jì)算：
η=（4.5E0.75-14）×10-2
式中：E 為絕緣子串的平均運(yùn)行電壓梯度。對(duì)
于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，E U /( 3 ) n i ? l ；對(duì)于中性
點(diǎn)不接地系統(tǒng)，E=uc/2lj。uc 為線電壓，lj 為相間絕
緣長度。
（5）雷電流峰值的積累概率
logP=-Il/44
式中：P 為雷電流峰值的積累概率；
Il 為雷擊桿塔的耐雷水平。
（6）線路雷擊雷擊跳閘率
n=NgPη=0.28（b+4hg）gηP
式中：
hg 為避雷線平均對(duì)地高度，無避雷線時(shí)為最上
層導(dǎo)線的平均；
g 為擊桿率，取值為1/2；
b 為兩避雷線之間的間距，若為單根避雷線，
則b=0；若無避雷線，則b 為邊相導(dǎo)線間的間距。
三、 防范措施
根據(jù)現(xiàn)場勘測情況和相關(guān)技術(shù)資料，借鑒以往
成功的線路防雷案例和針對(duì)該線路的具體問題，針
對(duì)該線路已加裝避雷線基礎(chǔ)上提出補(bǔ)充方案，可提
高線路耐雷水平，降低線路遭受雷擊的概率。即在
相應(yīng)桿塔加裝線路間隙放電器和不合格的接地電阻
的桿塔降低接地電阻及進(jìn)線端加裝氧化鋅避雷器等
多方面來進(jìn)行綜合防雷改造，這些措施只有相輔相
成，才能達(dá)到最佳防雷效果。具體方案如下：
1. 加裝35 kV 線路間隙放電器
線路間隙放電器是由一對(duì)鍍銅球型電極構(gòu)成保
護(hù)間隙，與絕緣子串兩端并聯(lián)。然后通過調(diào)整球型
可調(diào)電極間隙的大小，使間隙的U50℅沖擊放電電壓
低于絕緣子串。架空線路遭受雷擊時(shí)，絕緣子串兩
端出現(xiàn)較高的雷電過電壓時(shí)，因保護(hù)間隙的雷電沖
擊放電電壓低于絕緣子串的放電電壓，故保護(hù)間隙
首先放電，將沖擊電弧和持續(xù)的工頻電弧。通過并
聯(lián)間隙所形成的放電通道，并固定在球型電極上燃
燒，從而保護(hù)絕緣子免于電弧灼燒。
當(dāng)閃絡(luò)發(fā)生在絕緣子串表面時(shí)，如絕緣子串發(fā)
生污閃、濕閃、冰閃等，接續(xù)產(chǎn)生的工頻電弧在電
動(dòng)力和熱應(yīng)力作用下，沿著并聯(lián)間隙電極向遠(yuǎn)離絕
緣子串的方向運(yùn)動(dòng)，直至到達(dá)球型電極，同樣保護(hù)
絕緣子免于電弧灼燒。
（下轉(zhuǎn)第390 頁）
390
2. 以發(fā)展快速公交為主要切入點(diǎn)，進(jìn)一步全方
位提升公交服務(wù)水平
通過推進(jìn)快速公交的網(wǎng)絡(luò)化，促進(jìn)普通公交的
整合與升級(jí)，同時(shí)著力提高公交的舒適性、可達(dá)性，
加快構(gòu)建以軌道交通為骨干、快速公交干線為輔助
與延伸，普通公交、區(qū)域接駁巴士、出租、輪渡等
為補(bǔ)充，換乘高效、便利，可以服務(wù)不同層次需求
的一體化公共交通分級(jí)服務(wù)體系。全方位提升公共
交通服務(wù)水平，引導(dǎo)市民減少對(duì)小客車的依賴，同
時(shí)也做到更加科學(xué)、合理地分配道路資源，在系統(tǒng)
上緩解擁堵問題。
3. 以交通綜合整治為主要切入點(diǎn)，以整治帶建
設(shè)，以整治和建設(shè)促進(jìn)交通系統(tǒng)不斷完善和精細(xì)化
未來交通改善與發(fā)展的指導(dǎo)思想要進(jìn)一步向精
細(xì)化轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的以大網(wǎng)絡(luò)、大骨架建設(shè)為主的
建設(shè)發(fā)展模式，逐步向交通綜合整治轉(zhuǎn)移。以交通
綜合整治為切入點(diǎn)，有效解決交通擁堵點(diǎn)（或交通
瓶頸）與適應(yīng)城市發(fā)展需要為出發(fā)點(diǎn)和著力點(diǎn)，集
中資源、突出重點(diǎn)，從系統(tǒng)（或網(wǎng)絡(luò)）、細(xì)節(jié)（或節(jié)
點(diǎn)）兩個(gè)層面有針對(duì)性地開展交通建設(shè)與整治工作，
最終實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)的不斷完善與精細(xì)化。
4. 進(jìn)一步提高交通系統(tǒng)組織與管理的科學(xué)化、
智能化水平
通過對(duì)交通的系統(tǒng)組織與管理，進(jìn)一步挖潛提
高現(xiàn)有道路資源的服務(wù)能力，提高運(yùn)輸效率，科學(xué)、
合理地安排好各種交通流。
四、 結(jié)語
本文以廣州2010 年迎亞運(yùn)期間的交通綜合整
治工作為例，提出了應(yīng)對(duì)城市大規(guī)模市政基礎(chǔ)設(shè)施
建設(shè)期間的交通改善對(duì)策以及城市長遠(yuǎn)交通改善與
發(fā)展的思路，希望能為兄弟城市在開展類似工作時(shí)
提供參考和幫助。
參考文獻(xiàn)
[1]郭晟,陸原,黃曉虹.廣州市快速公交發(fā)展實(shí)踐
[J].城市交通,2008,6(5)：41–47.
（作者單位：廣州南沙開發(fā)區(qū)建設(shè)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)
辦公室，廣州 511455）
（上接第372 頁）
可調(diào)式防雷保護(hù)間隙的安裝示意圖如圖1 所
示。
圖1 線路間隙放電器安裝示意圖
2. 降低接地網(wǎng)接地電阻
沒有先進(jìn)的接地技術(shù)，就沒有可靠的防雷技術(shù)。
接地是防雷的根本，因此線路具有良好的接地裝置
至關(guān)重要。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成
反比，根據(jù)各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能
地降低桿塔的接地電阻。這是提高高壓送電線路耐
雷水平的基礎(chǔ)，是最經(jīng)濟(jì)、有效的措施。
為了使安裝的防繞擊接閃器線路過電壓保護(hù)器
達(dá)到更好的泄放雷電流效果，可結(jié)合以往成功的線
路防雷案例。本次設(shè)計(jì)增強(qiáng)型桿塔接地網(wǎng)，使其接
地電阻不大于15 Ω。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，桿塔接地電阻
值超標(biāo)的有3#（60 Ω）、12#（22 Ω）、14#（35 Ω）、
16# （36 Ω）、21# （21 Ω）、27# （35 Ω）、30#
（22 Ω）、31#（18 Ω）、35#（26 Ω）等9 基桿塔。
接地網(wǎng)具體敷設(shè)形式依據(jù)現(xiàn)場桿塔而定，使其具備
可操作性和可行性。
3. 加裝線路智能型氧化鋅避雷器
黑灣35 kV輸電線路的出線端安裝了氧化鋅避雷
器，但進(jìn)線端沒有安裝氧化鋅避雷器。如果雷擊桿
塔或附近地面時(shí)，將產(chǎn)生雷電侵入波通過導(dǎo)線進(jìn)入
到變電站內(nèi)，對(duì)變電站的供電設(shè)備的絕緣造成威脅，
影響供電質(zhì)量。為了避免雷電侵入波進(jìn)入到變電站
內(nèi)，減少雷擊跳閘率、提高供電可靠性，在線路的
進(jìn)線端安裝一套氧化鋅避雷器，對(duì)雷電侵入波進(jìn)行
有效防護(hù)。線路氧化鋅避雷器與絕緣子串并聯(lián)安裝，
當(dāng)雷電繞擊線路或雷擊桿塔在絕緣子串兩端產(chǎn)生過
電壓超過避雷器動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器可靠動(dòng)作。利
用閥片的非線性伏安特性，限制避雷器殘壓低于線
路絕緣子串的閃絡(luò)電壓。雷電流經(jīng)過避雷器泄放后，
避雷器將工頻續(xù)流及時(shí)截?cái)?，線路兩端斷路器不會(huì)
跳閘，系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。理論計(jì)算分析和實(shí)踐
都證明，將線路避雷器應(yīng)用到線路雷電活動(dòng)強(qiáng)烈或
土壤電阻率高、降低接地電阻有困難的線段，可以
較大地提高線路的耐雷水平、降低線路的雷擊跳閘
率，從而減少線路的非計(jì)劃停電時(shí)間，提高供電可
靠性。
為了更好地監(jiān)測氧化鋅避雷器的泄漏電流的變
化和動(dòng)作次數(shù)，設(shè)計(jì)在桿塔橫擔(dān)適當(dāng)位置加裝雷擊
智能監(jiān)測儀。
四、 結(jié)語
35 kV 線路雷擊跳閘率站線路跳閘率的80%，其
中35 kV 線路的雷擊桿塔跳閘率約占線路雷擊跳閘
率的70%～90%，雷擊導(dǎo)線跳閘率約占線路雷擊跳閘
率的10%～30%。因此，遏制住線路的雷擊跳閘率，
對(duì)于保證供電線路的安全性和可靠性具有非常重要
的意義。本文所列的防雷措施，已在我公司輸電線
路上實(shí)施，取得了明顯效果。
參考文獻(xiàn)
[1]GB 50 061—2010 66 kV 及以下架空電力線路設(shè)計(jì)
規(guī)程[S].2010.
[2]莊乾隆,王芳,肖玉剛,等.礦山企業(yè)35 kV 線路的
防雷措施[J].電世界,2012(10)：11.
（作者單位：神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)靈武礦區(qū)水電分公
司，靈武 750411）
（上接第386 頁）
3. 不斷創(chuàng)新土地機(jī)制，提高土地利用效率
要改革土地制度，有效的將土地流轉(zhuǎn)、征用和
補(bǔ)償?shù)葐栴}處理好。相關(guān)研究表明，若“農(nóng)轉(zhuǎn)非”
3.5 億農(nóng)民，那么就能夠節(jié)省大約266.7 萬公頃的
土地。在發(fā)展我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程中難免會(huì)占用土地，
在這個(gè)過程中必須避免盲目侵占、濫占農(nóng)民的利益。
因此，完善農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)機(jī)制，嚴(yán)格執(zhí)行土地管理
機(jī)制，保住耕地紅線，對(duì)占用耕地予以嚴(yán)格控制是
我國在城鎮(zhèn)化過程中必須注重的問題之一。堅(jiān)持提
升城鎮(zhèn)現(xiàn)代文明與保護(hù)鄉(xiāng)村傳統(tǒng)文明相結(jié)合，積極
發(fā)展具有歷史記憶、地域特色、民族特點(diǎn)的美麗城
鎮(zhèn)，形成自己的特色文化、特色產(chǎn)業(yè)、特色環(huán)境，
不斷提升活力、創(chuàng)造力和競爭力。
4. 多元化籌集城鎮(zhèn)建設(shè)資金，改革城鎮(zhèn)投融資
體制
在建設(shè)與發(fā)展我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，要不斷轉(zhuǎn)變
發(fā)展與建設(shè)思路，創(chuàng)新籌資方式，在市場中不斷籌
集發(fā)展城鎮(zhèn)化所需的資金，確保基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目與公
用事業(yè)項(xiàng)目資金籌集方式能夠?qū)崿F(xiàn)多樣化與綜合
性。因此，一定要進(jìn)一步改革我國城鎮(zhèn)財(cái)政支出結(jié)
構(gòu)，將公益性項(xiàng)目、基礎(chǔ)設(shè)施以及公用事業(yè)作為城
鎮(zhèn)化改革的重點(diǎn)，充分發(fā)揮我國財(cái)政投資作用和市
場機(jī)制作用，對(duì)社會(huì)閑散資金進(jìn)行不斷吸收，以形
成保證我國城鎮(zhèn)化能夠健康平穩(wěn)發(fā)展的運(yùn)行機(jī)制。
此外，還要進(jìn)一步加快城鎮(zhèn)投融資機(jī)制與金融體制
改革，構(gòu)建有利于城鎮(zhèn)化建設(shè)與發(fā)展的融資渠道，
特別是樹立城鎮(zhèn)化發(fā)展經(jīng)營理念，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國城
鎮(zhèn)化健康、平穩(wěn)、持續(xù)發(fā)展。
四、 結(jié)語
總而言之，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)是一個(gè)涉及眾多方
面的復(fù)雜系統(tǒng)工程，一定要對(duì)我國城鎮(zhèn)化進(jìn)行科學(xué)、
統(tǒng)籌規(guī)劃，扎實(shí)、認(rèn)真、有效地實(shí)施城鎮(zhèn)化，對(duì)城
鎮(zhèn)資源進(jìn)行節(jié)約與合理利用，珍惜與保護(hù)生態(tài)環(huán)境，
走中國特色、科學(xué)發(fā)展的新型城鎮(zhèn)化道路。
參考文獻(xiàn)
[1]石俊江.淺析制約我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的城鄉(xiāng)問題
[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息.2010(6)：152-153.
[2]陳捷.樹立科學(xué)發(fā)展觀，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[J].
西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版,2007(3)：184-185.
[3]王寶民,李勁為,田華.中國城鎮(zhèn)化發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)
展趨勢[J].中國經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊,2010(18)：165-166.
（作者單位：中國礦業(yè)大學(xué)，北京 100083；2.全國
市長研修學(xué)院，北京 100029）
（上接第387 頁）
四、 結(jié)語
依據(jù)用戶生產(chǎn)參數(shù)選用合理的變頻恒壓供水系
統(tǒng)，有效克服了傳統(tǒng)供水模式下成本高、投資大的
缺點(diǎn)，節(jié)約了能源、降低了一次性投資成本，為中
水回用的工業(yè)化和大規(guī)模使用奠定了基礎(chǔ)。從而降
低了城市用水的開采量，促進(jìn)了節(jié)約用水工作的開
展，改善了城市水生態(tài)環(huán)境。
參考文獻(xiàn)
[1]葛蕓萍,何瑞.變頻技術(shù)在恒壓供水中的應(yīng)用[J].
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[4]張金梅.我國中水回用的現(xiàn)狀與前景展望[J].微
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（作者單位：安陽水務(wù)集團(tuán)公司，安陽 455000）372
黑灣35 kV 輸電線路防雷措施分析
Analysis of the Lightning Protection Measures of Black Bay 35 KV Transmission Line
■ 沈亞洲 張曉燕 ■ Shen Yazhou Zhang Xiaoyan
[摘 要] 煤炭供電系統(tǒng)對(duì)供電線路的安全性有很高的要
求，我公司所管轄的35 KV 輸電線路大部分都位于丘陵地
帶，極易遭受雷電侵襲，造成線路跳閘故障。因此，必須
加大輸電線路的防雷措施，才能保證架空配電線路的安全
運(yùn)行。
[關(guān)鍵詞] 輸電線路 防雷 措施
[Abstract] Coal power supply system has high requirements
for the safety of the power supply circuit. Most of 35 KV power
transmission lines in the author’s company are located in
the foothills, which vulnerable to lightning strike and cause
line fault tripping. Therefore, people must increase the transmission
line lightning protection measures so as to guarantee
the safe operation of overhead distribution lines.
[Keywords] transmission line, lightning protection, measure
背景
我公司所管轄的黑灣35 kV 輸電線路是從黑山
110 kV 變電站至紅石灣35 kV 變電站，線路全長約8
km，共設(shè)置37 基桿塔。該線路地處寧夏靈武市東北
20 km，橫跨紅石灣井田，處于平原（1#～7#、30#～
37#桿塔）和山丘（8#～29#桿塔）地段，土質(zhì)為黃
土和多石土壤。雖所轄區(qū)域歷史上屬中度雷區(qū)，年
平均雷電日19.7 天，年平均雷暴持續(xù)天數(shù)146.1 天。
但隨著近年來全球氣候變化，雷電活動(dòng)逐年加劇。
除進(jìn)出線桿塔外，其余桿塔都位于空曠地段，屬于
雷擊活動(dòng)頻繁區(qū)，遭受雷擊的機(jī)率很高。
2012 年7 月29 日晚23:31，線路遭受雷擊，造
成黑山變電站321（黑灣線）過流II 段保護(hù)跳閘，
使紅石灣變電所熱備用線路停電。根據(jù)中國氣象局
國家雷電監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)雷電監(jiān)測定位系統(tǒng)提供的數(shù)
據(jù)，2012 年7 月29 日晚23:31，故障前后5 min，
黑灣線35 kV 線路附近有雷電侵襲。
一、 線路發(fā)生雷擊原因分析
雷電危害分為直擊雷、感應(yīng)雷和繞擊雷三種。
對(duì)于線路來說，危害線路的主要是直擊雷和繞擊雷，
直擊又分為直擊導(dǎo)線和直擊桿塔產(chǎn)生的反擊。高壓
輸電線路的各種防雷措施都有其針對(duì)性的，雷害故
障占線路故障的40%～70%。尤其是在多雷、地形復(fù)
雜的地區(qū)，雷擊輸電線路而引起的事故率更高。雷
擊線路可能引起兩種破壞：短路接地故障，引起線
路跳閘；雷擊線路形成的雷電過電壓侵入波沿線路
傳播侵入變電所，危害變電站電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。
（1）特別的地理環(huán)境和多變的氣候條件容易產(chǎn)
生雷電，雷電活動(dòng)頻繁；（2）線路處在海拔較高的
斜坡或山頂，易遭受雷電繞擊；（3）線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
偏低，桿塔防雷保護(hù)角偏大，易遭受繞擊；（4）線
路絕緣配合偏低，耐雷水平低，易發(fā)生線路遭雷電
反擊跳閘；（5）正電荷向大地放電頻繁而且猛烈，
桿塔及避雷線遭雷擊易發(fā)生反擊。
高壓送電線路遭受雷擊的事故主要與四個(gè)因素
有關(guān)：線路絕緣子的50%放電電壓；有無架空避雷
線；雷電流強(qiáng)度；桿塔的接地電阻。
二、 輸電線路的耐雷性能指標(biāo)
1. 耐雷水平
耐雷水平是指線路遭受雷擊時(shí)，線路絕緣所能
耐受而又不至于引起絕緣閃絡(luò)的最大電流幅值。
2. 雷擊跳閘率
雷擊跳閘率是指雷暴日數(shù)Td=40 的情況下，
100 km 的線路每年雷擊而引起的跳閘次數(shù)，它是衡
量線路防雷性能的綜合指標(biāo)。
雷擊輸電線路導(dǎo)致跳閘有兩個(gè)條件：（1）雷電
流超過線路的耐雷水平，引起沖擊閃絡(luò)；（2）沖擊
閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電弧。
3. 雷擊參數(shù)的計(jì)算
（1）地面落雷密度的計(jì)算
0.3
? ? 0.023Td
式中：? 為地面落雷密度；
Td 為雷暴日數(shù)；
當(dāng)Td=40 時(shí)，? =0.07。
（2）線路落雷次數(shù)
雷擊輸電線路的跳閘次數(shù)與線數(shù)可能受雷擊的
次數(shù)有關(guān)。根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般高度線
路的等效受雷寬度為b+4h，則每100 km 線路年落雷
次數(shù)N 可按下式計(jì)算：
d
g
1000
4h b
N 100 ?T
?
? ? ?
式中：? 為地面落雷密度；
b 為兩避雷線之間的間距，若為單根避雷線，
則b=0，若無避雷線，則b 為邊相導(dǎo)線間的間距；
Td 為雷暴日數(shù)；
hg 為避雷線平均對(duì)地高度，無避雷線時(shí)為最上
層導(dǎo)線的平均高度。
計(jì)算得：N=0.28（b+4hg）。
（3）耐雷水平
)]
2.6 2.6
1- k [ ( (
I 50%
1
gt d
ch
L h
R
U
? ?
?
（ ）β
式中： U50%為臨界雷閃電壓kV；
β為避雷線分流系數(shù)，無避雷線時(shí)取值為1；
k 為避雷線耦合系數(shù)，無避雷線時(shí)取值為0；
Lgt 為桿塔電感μH；
Rch 為沖擊電阻Ω；
Hd 為導(dǎo)線平均高度m。
（4）建弧率
建弧率是沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定工頻電弧的概
率，以η表示。沖擊閃絡(luò)能否變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電弧，
主要取決于工頻電弧中的電場強(qiáng)度E，還取決于閃
絡(luò)瞬間，工頻電壓的瞬時(shí)值以及去游離強(qiáng)度等條件。
建弧率可按下式計(jì)算：
η=（4.5E0.75-14）×10-2
式中：E 為絕緣子串的平均運(yùn)行電壓梯度。對(duì)
于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，E U /( 3 ) n i ? l ；對(duì)于中性
點(diǎn)不接地系統(tǒng)，E=uc/2lj。uc 為線電壓，lj 為相間絕
緣長度。
（5）雷電流峰值的積累概率
logP=-Il/44
式中：P 為雷電流峰值的積累概率；
Il 為雷擊桿塔的耐雷水平。
（6）線路雷擊雷擊跳閘率
n=NgPη=0.28（b+4hg）gηP
式中：
hg 為避雷線平均對(duì)地高度，無避雷線時(shí)為最上
層導(dǎo)線的平均；
g 為擊桿率，取值為1/2；
b 為兩避雷線之間的間距，若為單根避雷線，
則b=0；若無避雷線，則b 為邊相導(dǎo)線間的間距。
三、 防范措施
根據(jù)現(xiàn)場勘測情況和相關(guān)技術(shù)資料，借鑒以往
成功的線路防雷案例和針對(duì)該線路的具體問題，針
對(duì)該線路已加裝避雷線基礎(chǔ)上提出補(bǔ)充方案，可提
高線路耐雷水平，降低線路遭受雷擊的概率。即在
相應(yīng)桿塔加裝線路間隙放電器和不合格的接地電阻
的桿塔降低接地電阻及進(jìn)線端加裝氧化鋅避雷器等
多方面來進(jìn)行綜合防雷改造，這些措施只有相輔相
成，才能達(dá)到最佳防雷效果。具體方案如下：
1. 加裝35 kV 線路間隙放電器
線路間隙放電器是由一對(duì)鍍銅球型電極構(gòu)成保
護(hù)間隙，與絕緣子串兩端并聯(lián)。然后通過調(diào)整球型
可調(diào)電極間隙的大小，使間隙的U50℅沖擊放電電壓
低于絕緣子串。架空線路遭受雷擊時(shí)，絕緣子串兩
端出現(xiàn)較高的雷電過電壓時(shí)，因保護(hù)間隙的雷電沖
擊放電電壓低于絕緣子串的放電電壓，故保護(hù)間隙
首先放電，將沖擊電弧和持續(xù)的工頻電弧。通過并
聯(lián)間隙所形成的放電通道，并固定在球型電極上燃
燒，從而保護(hù)絕緣子免于電弧灼燒。
當(dāng)閃絡(luò)發(fā)生在絕緣子串表面時(shí)，如絕緣子串發(fā)
生污閃、濕閃、冰閃等，接續(xù)產(chǎn)生的工頻電弧在電
動(dòng)力和熱應(yīng)力作用下，沿著并聯(lián)間隙電極向遠(yuǎn)離絕
緣子串的方向運(yùn)動(dòng)，直至到達(dá)球型電極，同樣保護(hù)
絕緣子免于電弧灼燒。
（下轉(zhuǎn)第390 頁）
390
2. 以發(fā)展快速公交為主要切入點(diǎn)，進(jìn)一步全方
位提升公交服務(wù)水平
通過推進(jìn)快速公交的網(wǎng)絡(luò)化，促進(jìn)普通公交的
整合與升級(jí)，同時(shí)著力提高公交的舒適性、可達(dá)性，
加快構(gòu)建以軌道交通為骨干、快速公交干線為輔助
與延伸，普通公交、區(qū)域接駁巴士、出租、輪渡等
為補(bǔ)充，換乘高效、便利，可以服務(wù)不同層次需求
的一體化公共交通分級(jí)服務(wù)體系。全方位提升公共
交通服務(wù)水平，引導(dǎo)市民減少對(duì)小客車的依賴，同
時(shí)也做到更加科學(xué)、合理地分配道路資源，在系統(tǒng)
上緩解擁堵問題。
3. 以交通綜合整治為主要切入點(diǎn)，以整治帶建
設(shè)，以整治和建設(shè)促進(jìn)交通系統(tǒng)不斷完善和精細(xì)化
未來交通改善與發(fā)展的指導(dǎo)思想要進(jìn)一步向精
細(xì)化轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的以大網(wǎng)絡(luò)、大骨架建設(shè)為主的
建設(shè)發(fā)展模式，逐步向交通綜合整治轉(zhuǎn)移。以交通
綜合整治為切入點(diǎn)，有效解決交通擁堵點(diǎn)（或交通
瓶頸）與適應(yīng)城市發(fā)展需要為出發(fā)點(diǎn)和著力點(diǎn)，集
中資源、突出重點(diǎn)，從系統(tǒng)（或網(wǎng)絡(luò)）、細(xì)節(jié)（或節(jié)
點(diǎn)）兩個(gè)層面有針對(duì)性地開展交通建設(shè)與整治工作，
最終實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)的不斷完善與精細(xì)化。
4. 進(jìn)一步提高交通系統(tǒng)組織與管理的科學(xué)化、
智能化水平
通過對(duì)交通的系統(tǒng)組織與管理，進(jìn)一步挖潛提
高現(xiàn)有道路資源的服務(wù)能力，提高運(yùn)輸效率，科學(xué)、
合理地安排好各種交通流。
四、 結(jié)語
本文以廣州2010 年迎亞運(yùn)期間的交通綜合整
治工作為例，提出了應(yīng)對(duì)城市大規(guī)模市政基礎(chǔ)設(shè)施
建設(shè)期間的交通改善對(duì)策以及城市長遠(yuǎn)交通改善與
發(fā)展的思路，希望能為兄弟城市在開展類似工作時(shí)
提供參考和幫助。
參考文獻(xiàn)
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（作者單位：廣州南沙開發(fā)區(qū)建設(shè)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)
辦公室，廣州 511455）
（上接第372 頁）
可調(diào)式防雷保護(hù)間隙的安裝示意圖如圖1 所
示。
圖1 線路間隙放電器安裝示意圖
2. 降低接地網(wǎng)接地電阻
沒有先進(jìn)的接地技術(shù)，就沒有可靠的防雷技術(shù)。
接地是防雷的根本，因此線路具有良好的接地裝置
至關(guān)重要。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成
反比，根據(jù)各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能
地降低桿塔的接地電阻。這是提高高壓送電線路耐
雷水平的基礎(chǔ)，是最經(jīng)濟(jì)、有效的措施。
為了使安裝的防繞擊接閃器線路過電壓保護(hù)器
達(dá)到更好的泄放雷電流效果，可結(jié)合以往成功的線
路防雷案例。本次設(shè)計(jì)增強(qiáng)型桿塔接地網(wǎng)，使其接
地電阻不大于15 Ω。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，桿塔接地電阻
值超標(biāo)的有3#（60 Ω）、12#（22 Ω）、14#（35 Ω）、
16# （36 Ω）、21# （21 Ω）、27# （35 Ω）、30#
（22 Ω）、31#（18 Ω）、35#（26 Ω）等9 基桿塔。
接地網(wǎng)具體敷設(shè)形式依據(jù)現(xiàn)場桿塔而定，使其具備
可操作性和可行性。
3. 加裝線路智能型氧化鋅避雷器
黑灣35 kV輸電線路的出線端安裝了氧化鋅避雷
器，但進(jìn)線端沒有安裝氧化鋅避雷器。如果雷擊桿
塔或附近地面時(shí)，將產(chǎn)生雷電侵入波通過導(dǎo)線進(jìn)入
到變電站內(nèi)，對(duì)變電站的供電設(shè)備的絕緣造成威脅，
影響供電質(zhì)量。為了避免雷電侵入波進(jìn)入到變電站
內(nèi)，減少雷擊跳閘率、提高供電可靠性，在線路的
進(jìn)線端安裝一套氧化鋅避雷器，對(duì)雷電侵入波進(jìn)行
有效防護(hù)。線路氧化鋅避雷器與絕緣子串并聯(lián)安裝，
當(dāng)雷電繞擊線路或雷擊桿塔在絕緣子串兩端產(chǎn)生過
電壓超過避雷器動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器可靠動(dòng)作。利
用閥片的非線性伏安特性，限制避雷器殘壓低于線
路絕緣子串的閃絡(luò)電壓。雷電流經(jīng)過避雷器泄放后，
避雷器將工頻續(xù)流及時(shí)截?cái)?，線路兩端斷路器不會(huì)
跳閘，系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。理論計(jì)算分析和實(shí)踐
都證明，將線路避雷器應(yīng)用到線路雷電活動(dòng)強(qiáng)烈或
土壤電阻率高、降低接地電阻有困難的線段，可以
較大地提高線路的耐雷水平、降低線路的雷擊跳閘
率，從而減少線路的非計(jì)劃停電時(shí)間，提高供電可
靠性。
為了更好地監(jiān)測氧化鋅避雷器的泄漏電流的變
化和動(dòng)作次數(shù)，設(shè)計(jì)在桿塔橫擔(dān)適當(dāng)位置加裝雷擊
智能監(jiān)測儀。
四、 結(jié)語
35 kV 線路雷擊跳閘率站線路跳閘率的80%，其
中35 kV 線路的雷擊桿塔跳閘率約占線路雷擊跳閘
率的70%～90%，雷擊導(dǎo)線跳閘率約占線路雷擊跳閘
率的10%～30%。因此，遏制住線路的雷擊跳閘率，
對(duì)于保證供電線路的安全性和可靠性具有非常重要
的意義。本文所列的防雷措施，已在我公司輸電線
路上實(shí)施，取得了明顯效果。
參考文獻(xiàn)
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（作者單位：神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)靈武礦區(qū)水電分公
司，靈武 750411）
（上接第386 頁）
3. 不斷創(chuàng)新土地機(jī)制，提高土地利用效率
要改革土地制度，有效的將土地流轉(zhuǎn)、征用和
補(bǔ)償?shù)葐栴}處理好。相關(guān)研究表明，若“農(nóng)轉(zhuǎn)非”
3.5 億農(nóng)民，那么就能夠節(jié)省大約266.7 萬公頃的
土地。在發(fā)展我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程中難免會(huì)占用土地，
在這個(gè)過程中必須避免盲目侵占、濫占農(nóng)民的利益。
因此，完善農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)機(jī)制，嚴(yán)格執(zhí)行土地管理
機(jī)制，保住耕地紅線，對(duì)占用耕地予以嚴(yán)格控制是
我國在城鎮(zhèn)化過程中必須注重的問題之一。堅(jiān)持提
升城鎮(zhèn)現(xiàn)代文明與保護(hù)鄉(xiāng)村傳統(tǒng)文明相結(jié)合，積極
發(fā)展具有歷史記憶、地域特色、民族特點(diǎn)的美麗城
鎮(zhèn)，形成自己的特色文化、特色產(chǎn)業(yè)、特色環(huán)境，
不斷提升活力、創(chuàng)造力和競爭力。
4. 多元化籌集城鎮(zhèn)建設(shè)資金，改革城鎮(zhèn)投融資
體制
在建設(shè)與發(fā)展我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，要不斷轉(zhuǎn)變
發(fā)展與建設(shè)思路，創(chuàng)新籌資方式，在市場中不斷籌
集發(fā)展城鎮(zhèn)化所需的資金，確保基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目與公
用事業(yè)項(xiàng)目資金籌集方式能夠?qū)崿F(xiàn)多樣化與綜合
性。因此，一定要進(jìn)一步改革我國城鎮(zhèn)財(cái)政支出結(jié)
構(gòu)，將公益性項(xiàng)目、基礎(chǔ)設(shè)施以及公用事業(yè)作為城
鎮(zhèn)化改革的重點(diǎn)，充分發(fā)揮我國財(cái)政投資作用和市
場機(jī)制作用，對(duì)社會(huì)閑散資金進(jìn)行不斷吸收，以形
成保證我國城鎮(zhèn)化能夠健康平穩(wěn)發(fā)展的運(yùn)行機(jī)制。
此外，還要進(jìn)一步加快城鎮(zhèn)投融資機(jī)制與金融體制
改革，構(gòu)建有利于城鎮(zhèn)化建設(shè)與發(fā)展的融資渠道，
特別是樹立城鎮(zhèn)化發(fā)展經(jīng)營理念，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國城
鎮(zhèn)化健康、平穩(wěn)、持續(xù)發(fā)展。
四、 結(jié)語
總而言之，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)是一個(gè)涉及眾多方
面的復(fù)雜系統(tǒng)工程，一定要對(duì)我國城鎮(zhèn)化進(jìn)行科學(xué)、
統(tǒng)籌規(guī)劃，扎實(shí)、認(rèn)真、有效地實(shí)施城鎮(zhèn)化，對(duì)城
鎮(zhèn)資源進(jìn)行節(jié)約與合理利用，珍惜與保護(hù)生態(tài)環(huán)境，
走中國特色、科學(xué)發(fā)展的新型城鎮(zhèn)化道路。
參考文獻(xiàn)
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（作者單位：中國礦業(yè)大學(xué)，北京 100083；2.全國
市長研修學(xué)院，北京 100029）
（上接第387 頁）
四、 結(jié)語
依據(jù)用戶生產(chǎn)參數(shù)選用合理的變頻恒壓供水系
統(tǒng)，有效克服了傳統(tǒng)供水模式下成本高、投資大的
缺點(diǎn)，節(jié)約了能源、降低了一次性投資成本，為中
水回用的工業(yè)化和大規(guī)模使用奠定了基礎(chǔ)。從而降
低了城市用水的開采量，促進(jìn)了節(jié)約用水工作的開
展，改善了城市水生態(tài)環(huán)境。
參考文獻(xiàn)
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