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10kV輸電線路綜合防雷措施

文檔作者：鄒健文檔來源：四川省宜賓市翠屏區(qū)南岸電業(yè)局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月02日
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技術(shù)與應(yīng)用
l OkV輸電線路綜合防雷措施
鄒 健
(四川省宜賓市翠屏區(qū)南岸電業(yè)局，四川宜賓 644002)
摘要 10kV輸電線路雷害事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重危害輸電網(wǎng)的供電可靠性和電網(wǎng)安全，影響人
民群眾的生產(chǎn)、生活用電。本文結(jié)合10kV輸電線路運(yùn)行的雷害發(fā)生情況，研究了10kV輸電線路
的防雷保護(hù)措施具有相當(dāng)重要的工程實(shí)際意義。
關(guān)鍵詞：輸電線路； 防雷；避雷器； 絕緣
The Research on Lightning Protection of lOkV Transmission Lines
Zo Jian
(The South Bank Electric Power Bureau of Cuiping District，Yibin，Sichuan 644002)
Abstract 1 0kV transmission lines lighting accidents happen frequently,Seriously jeopardize the
reliability of transmission network and power grid safety，having impact on production and life of
ordinary people．Combining with lighting accidents happen condition，this paper research on lightning
protection of 1 0kV transmission lines，which has significant meaning．
Key words： transm ission lines； lightning protection； lightning arrester； insulating
隨著輸電線路電壓等級和輸電容量的提高，其
在電力系統(tǒng)中的重要性越來越突出，對供電可靠性
影響越來越大。由于輸電線路沿途地理、和氣候復(fù)
雜多變，而且輸電線路中塔桿高度和線路尺寸的增
加，受雷害的幾率也不斷增加ll J。
lOkV輸電線路是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，為
保障電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要完善輸電線路
的保護(hù)功能，從而減少雷擊等自然災(zāi)害引起的電力系
統(tǒng)故障I2】。雷擊事故引起高壓輸電線路跳閘，不僅增
加了輸電線路和設(shè)備的檢修工作量，影響電力系統(tǒng)的
正常供電，而且會造成輸電線路上的雷擊感應(yīng)電流侵
入變電所和發(fā)電廠的出線間隔，引起設(shè)備損壞【3】。
10kV輸電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、絕緣水平低，受雷電
的威脅較大。因此，10kV輸電線路防雷保護(hù)可以有
效降低雷擊發(fā)生的幾率，減少雷電跳閘率，保護(hù)變
電站和發(fā)電廠的電力設(shè)備安全工作，是電力系統(tǒng)安
全穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
l 影響輸電線路耐雷水平的主要因素
1．1 桿塔接地電阻對輸電線路耐雷水平的影響
桿塔電感和桿塔接地電阻影響輸電線路桿塔雷
電沖擊點(diǎn)的位置，降低桿塔接地電阻可以提高線路耐
雷水平，但對防止輸電線路繞擊影響不大。
桿塔沖擊接地電阻遠(yuǎn)小于避雷線的波阻抗，當(dāng)
82 f電墨搴髫技 2012年第3期
雷電擊中桿塔時(shí)，一部分雷電流會通過桿塔入地，
另一部分會沿避雷線流向相鄰桿塔。
1．2 線路檔距對輸電線路耐雷水平的影響
當(dāng)雷電擊中桿塔后，雷電流會沿輸電線路在桿塔
問傳播。當(dāng)線路檔距變化時(shí)，雷電流在桿塔間的傳播
時(shí)間將發(fā)生變化，從而使輸電線路的耐雷水平發(fā)生變
化。因此，增大線路的檔距將影響其耐雷水平。
1．3 桿塔高度對輸電線路耐雷水平的影響
輸電線路中桿塔的高度將影響線路的耐雷水平，這
主要包括兩方面的原因，一是桿塔越高，將會增加引雷
面積，增加著雷次數(shù)；二是雷擊桿塔時(shí)，雷電流沿塔傳
播至接地裝置，引起發(fā)射波返回塔頂?shù)臅r(shí)間增加，這使
塔桿點(diǎn)位升高，并出現(xiàn)反擊現(xiàn)象，從而引起線路耐雷水
平下降，造成輸電線路跳閘率增大。因此應(yīng)盡可能降低
桿塔高度，從而降低輸電線路反擊跳閘率。
1．4 桿塔波阻抗對輸電線路耐雷水平的影響
桿塔的波阻抗是1OkV 輸電線路防雷設(shè)計(jì)中的
重要參數(shù)，輸電線路桿塔的波阻抗對反擊耐雷的影
響很大，通常情況下，桿塔的波阻抗與輸電線路的
反擊耐雷水平成正比例變化。
2 lOkV輸電線路的防雷保護(hù)的主要措施
我國的架空輸電線路縱橫交錯、綿延數(shù)千公里，分
布在廣闊的地面上，其中多數(shù)輸電線路地處曠野，很容
易受到雷電的直接侵害。輸電線路的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表
明，由于雷擊輸電線路造成的跳閘停電在電網(wǎng)事故中占
有較大的比例。此外，輸電電路產(chǎn)生的過電壓會通過輸
電線路進(jìn)入發(fā)電廠和變電站，引起設(shè)備損壞。目前，輸
電線路中的防雷保護(hù)措施主要包括下面幾種方式。
2．1 提高線路的絕緣水平，降低閃絡(luò)概率
輸電線路雷擊閃絡(luò)率計(jì)算主要考慮兩方面因
素：一是感應(yīng)過電壓計(jì)算，二是絕緣子閃絡(luò)判據(jù)。
雷擊閃絡(luò)率的計(jì)算需要采用統(tǒng)計(jì)方法，雷擊位置沿
導(dǎo)線平行和垂直兩個(gè)方向分布，雷電流和雷擊位置
是兩個(gè)相互獨(dú)立的隨機(jī)變量。此時(shí)，雷電流幅值概
率分布為
lgP= I (1)
o o
式中，，為雷電流幅值，單位為kA；P為不小于，
的概率。
假設(shè)某區(qū)間距離線路的距離為 ，導(dǎo)線高度為
， 當(dāng) i 為絕緣子的 。 放電電壓值時(shí)，該區(qū)域
雷擊引起絕緣子閃絡(luò)的最小雷電流為
Imi ：
U5o％S (2)
Z)nd
當(dāng)雷擊電流幅值超過 時(shí)，將會引起絕緣子
閃絡(luò)，該區(qū)域每年由于雷擊引起的閃絡(luò)次數(shù)為
N =PyldsxlO一 (3)
式中，P為雷電流幅值大于，m 的概率。
一—
l
—
m
—
in
—
一—
U
— —
5
—
o
—
v
—
oS
—
P( i )=10。。=10 25ha (4)
為地面落雷密度，通常情況下y=0．015per／(km2·a)。
將各區(qū)域由于雷擊引起的絕緣子閃絡(luò)次數(shù)累加
可以得到全年的雷擊閃絡(luò)次數(shù)為
Smax U5o％S
Ⅳ=Σ =』10 25hd ylxl0 ds (5)
式中，S ： 。因此，提高絕緣子的 。 放
U 50％
電電壓即采用絕緣水平更高的絕緣子可以有效降低
10kV輸電線雷擊閃絡(luò)的次數(shù)。
2．2 架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的防護(hù)措施
通過對雷擊架空絕緣線路斷線事故的機(jī)理研
究， 提出了三種預(yù)防措施。
1)提高局部絕緣水平
技術(shù)與應(yīng)用
在絕緣導(dǎo)線固定處加厚絕緣， 加強(qiáng)局部絕緣水
平，如圖1所示。這樣可以使放電只能在絕緣邊沿
處或是擊穿絕緣皮后再擊穿導(dǎo)線，這種方法可以有
效提高輸電線路的沖擊放電電壓。
加強(qiáng)絕緣層
支
圖1 加強(qiáng)局部絕緣示意圖
2)安裝避雷器
避雷器的使用對于增強(qiáng)輸電線路的耐雷水平、
減小輸電線路雷擊跳閘率以及防止易擊段和易擊塔
線路絕緣子雷擊閃絡(luò)。
在10kv 輸電線路上安裝線路型避雷器的主要
作用是：① 在雷電活動相對頻繁和降低桿塔電阻較
困難的輸電線路區(qū)問， 以及對輸電線路的防雷保護(hù)
有特殊要求的地段；② 在輸電線路沿線裝設(shè)線路型
避雷器從而深度限制沿線的操作過電壓水平；③在
輸電線路與發(fā)電廠和變電站的電氣裝置構(gòu)架出的終
端塔上架設(shè)避雷器，能夠避免雷電流侵入發(fā)電廠和
變電站，有效保護(hù)電氣設(shè)備。
3)在絕緣子兩端并聯(lián)放電間隙防止絕緣層擊穿
棼揀韉嬸
圖2 絕緣子兩端并聯(lián)間隙
可以采用如圖2所示的方法，在架空絕緣導(dǎo)線的
絕緣子兩端并聯(lián)保護(hù)間隙，將間隙的放電電壓調(diào)整到
略大于絕緣子的沖擊電壓時(shí)，輸電線路的雷電放電將
會發(fā)生在保護(hù)問隙內(nèi)。這種方法可以有效防止絕緣導(dǎo)
線被擊穿，解決了絕緣導(dǎo)線的雷擊斷線問題。
2．3 采用合適的中性點(diǎn)運(yùn)行方式降低10kV輸電線
路雷擊建弧率
為了實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)接地電流促使接地電弧熄滅，可
以選用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，這
種方法能夠?qū)崟r(shí)對電網(wǎng)中電容器的電流進(jìn)行測量， 自
動補(bǔ)償電流，將殘流控制在一定范圍內(nèi)，有效降低了
電弧故障建弧率，提高了輸電線路的可靠性。
自動跟蹤補(bǔ)償消弧裝置的補(bǔ)償電流應(yīng)有較寬的
調(diào)整范圍，從而滿足：
2012年第3期嘲 技維f 83
量
技術(shù)與應(yīng)用
d
≤ I (6)
式中， ，，，為補(bǔ)償后的殘流，A； 熄弧臨界值，通
常在10kV輸電線路中為11．4A。
2．4 裝設(shè)自動重合閘裝置對l0kV輸電線路進(jìn)行保護(hù)
由于輸電線路的絕緣具有白恢復(fù)性能，當(dāng)輸電線
路發(fā)生雷擊閃絡(luò)事故后，在一定時(shí)問內(nèi)會自動消除。
因此，采用自動重合閘裝置可以有效降低輸電線路的
雷擊事故率。采用自動重合閘裝置在輸電線路的正常
運(yùn)行和提高供電可靠性方面起到了積極作用，是輸電
線路防雷保護(hù)的一項(xiàng)重要措施。~L#I-，應(yīng)該加強(qiáng)對輸
電線路故障的巡視、分析、判斷和處理。
2．5 降低桿塔接地電阻對10kV輸電線路進(jìn)行保護(hù)
桿塔電感和桿塔接地電阻影響輸電線路桿塔雷電
沖擊點(diǎn)的位置，當(dāng)桿塔的型號、尺寸以及絕緣子的數(shù)
量、型號確定后，采用降低桿塔接地電阻的方法對于
增強(qiáng)輸電線路的耐雷水平和減小反擊概率是十分重要
的。降低桿塔接地電阻的方式主要有以下幾種方法：
1)使用降阻劑
可以在桿塔的接地極周圍敷設(shè)降阻劑，從而有效
降低接地電阻。這種方法主要是通過增大接地極外形
尺寸，從而降低與附近大地介質(zhì)之間的接觸電阻。
2)使用爆破接地技術(shù)
爆破接地技術(shù)是一種新興的降低接地電阻的有
效方法。它是通過爆破制裂，將低電阻率材料壓入
爆破裂隙中。這種方法可以在較大范圍內(nèi)改善土壤
導(dǎo)電性能，從而降低接地電阻。
3)擴(kuò)大接地網(wǎng)面積
接地網(wǎng)的接地電阻與接地網(wǎng)面積的平方成反比
例。通過增加接地網(wǎng)面積，可以有效降低接地電阻，
但這種方法需要消耗的金屬材料多，從而增加了輸
電線路防雷保護(hù)的成本。
4)外引接地
這種方法是將主接地網(wǎng)與附近區(qū)域的某一低土
壤率區(qū)域敷設(shè)的輔助接地裝置相連接，從而使整個(gè)
接地系統(tǒng)的接地電阻阻值降低。這種方法的缺點(diǎn)同
樣是將會增加防雷保護(hù)的開發(fā)成本。當(dāng)接地裝置附
近有導(dǎo)電良好的不凍的河流湖泊，則采用外引接地
的方法是一種合理的選擇。在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，需要考
慮連接接地極干線自身的電阻，因此外引接地極的
長度一般不宜超過100m。
3 結(jié)論
隨著輸電線路電壓等級和輸電容量的提高，電
網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜， 電力系統(tǒng)發(fā)生雷電事故的幾率
越來越高。因此，對雷電參數(shù)和線路方法的研究，
對開展防雷改造具有十分重要的意義。
10kV輸電線路是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，
其雷電事故嚴(yán)重危害輸電網(wǎng)的供電可靠性和電網(wǎng)安
全，影響人民群眾的生產(chǎn)、生活用電。本文結(jié)合10kV
輸電線路運(yùn)行的雷害發(fā)生情況，研究了10kV輸電線
路的防雷保護(hù)措施，具有相當(dāng)重要的工程實(shí)際意義。
參考文獻(xiàn)
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設(shè)備，2001(1)：40．44．
[2] 陶祥海．輸電線路雷擊故障及防雷措施[J]．廣東科
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248
作者簡介
鄒健(1980．)，大學(xué)本科， 四川I省電力公司宜賓電業(yè)局四維電力
設(shè)計(jì)有限公司線路設(shè)計(jì)工程師，從事10-220kV輸電線路設(shè)計(jì)。
(上接第78頁)
Y200L1—2一H電機(jī)，380v／50Hz電機(jī)的空載試驗(yàn)
電流是16．5A，190V／50Hz電機(jī)根據(jù)上述公式計(jì)算空
載電流應(yīng)為33A， 試驗(yàn)實(shí)測電流為32A，所測電流
為上述計(jì)算值的97％。415V／50Hz電機(jī)根據(jù)上述公
式計(jì)算空載電流為l5．1A，試驗(yàn)實(shí)測電流為15．5A，
所測電流為上述計(jì)算值的102．6％。690V／50Hz電機(jī)
根據(jù)上述公式計(jì)算空載電流為9．08A，試驗(yàn)實(shí)測電
流為9．5A， 所測電流為上述計(jì)算值的105％。
Y400M3 4．H (S)電機(jī)，380V／50Hz電機(jī)的空載試
驗(yàn)電流是235A，415V／50Hz電機(jī)根據(jù)上述公式計(jì)算
84 I電 技 2012年第3期
空載電流為215A，試驗(yàn)實(shí)測電流為222A，所測電
流為上述計(jì)算值的103％。
上面分別對三種型號的異電制電機(jī)進(jìn)行了計(jì)算比
較，均符合上述規(guī)律。所以異電制電機(jī)在批量不大，
電流符合上述規(guī)律的情況下，電機(jī)均可達(dá)到用戶設(shè)備
的各項(xiàng)電氣性能要求，一般不需再做型式實(shí)驗(yàn)。
作者簡介
王 強(qiáng)，工程師，從事電動機(jī)設(shè)計(jì)與研究工作。

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