架空线路避雷线的研究

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1、架空线路避雷的研究李玉婷（李玉婷，东北农业大学，哈尔滨150030）摘要：通过分析国内外输电线路实际运行的雷电跳闸故障，发现其造成的主要原因雷电绕击导线。它是相对较小的雷电流造成避雷线屏蔽失效引起的，从而造成雷电跳闸。Dellera和Garbagnati的输电线路雷电绕击先导发展模型和王晓榆的输电线路绕击概率模型的基础上，进行避雷线的研究，结合其引雷作用、屏蔽作用、分流作用和耦合作用的分析，进行侧面距离、屏蔽失效宽度、保护角等参数的计算，最后得出避雷线的架设方法及现实意义。关键词：220kV以上输电线路、雷击跳闸、绕击导线、避雷线Abstract:Thispaperisaboutther

2、esearchofoverheadgroundwireinopen-wirecircuit.LightningstrikewirearoundtheisthemostpossiblecauseoftjeLightningtripfault.Basedontwomodelsanditsfunctions,themethodsofoverheadgroundwire'sconstructionaregiven.Keywords:Morethan220kVpowertransmissionlines,lightningoutage,Strikewirearound,overheadground

3、wire引言根据国内外输电线路运行经验，雷击跳闸故障是影响输电线路安全的主要原因。国际大电网会议公布在美国、前苏联等12个国家的电压为275-500kV，总长32700km的输电线路连续3年的运行资料中指出，雷电事故占总事故的60%[1−2]。输电线路的雷击不仅直接导致跳闸，也会使得系统的参数发生变化，直接影响系统的稳定运行。降低雷击跳闸率有着深远的意义——减少线路故障，保障线路的稳定运行。所以我们需要结合电网安全运行的实际情况，进行防雷措施的研究，讨论线路防雷的新方法。1.国内外雷击跳闸事故的分析通过分析得出，雷电主要以感应雷和直击雷的形式对输电线路造成危害。感应雷是通过感应电荷产生高

4、电压，产生放电火花，引起火灾、爆炸或造成触电事故。但由于输电线路自身绝缘度很高，所以感应雷不会造成危害。对输电线路造成的主要是直击雷，它分为直击杆塔顶部、直击避雷线档距中央和绕击导线。通过加强杆塔接地电阻的测量和接地装置的维护，能够控制反击发生的条件，所以直击杆按顶部的几率很小。“闪络”指的是沿绝缘体表面的放电现象。在防雷设计上按s=0.012L+1的标准控制地线和导线之间的距离，所以避雷线档距中央受到雷击后不会造成“闪络”，即危害不大。绕击导线是由相对较小的雷电流引起的，它会造成避雷线屏蔽失效，从而雷击绕击导线，使输电线路（220kV以上）跳闸。湖南≥220kV输电线雷击情况调研[3]

5、表明，1996至2004年一季度，湖南省≥220kV输电线路共发生雷击跳闸143次，通过对其中的45次典型雷击跳闸故障分析，绕击导线有32次，占到71.1%。因此，我们主要研究的是如何解决绕击导线的问题。2.输电线路防雷绕击的理论基础2.1规程法规程法[4]规定，线路的绕击率、保护角和杆塔高度的关系如下：平原线路αhlgP=−3.9α86αh山区线路lgP=−3.35α86α——避雷导线对边导线的保护角（度）；h——杆塔高度（米）；P——雷电绕击率。α2.2关于雷电绕击的模型2.2.1Dellera和Garbagnati的输电线路雷电绕击先导发展模型[5]基于自然雷电放电过程和长空气间隙

6、放电过程的相似性提出的，引入了侧面距离（简称LD）和屏蔽失效宽度（简称SFW）这两个基本参数，他们是雷电流幅值和结构高度的函数。侧面距离指下行自由雷电先导能够击中地面结构物的最大水平侧向距离；屏蔽失效宽度指雷电先导能够避开结构物的保护设备而击向结构物的空间范围的宽度。图一输电线路的侧面距离和屏蔽失效宽度图解说明2.2.2王晓榆的输电线路绕击概率模型[6]华中科技大学王晓榆教授等在输电线路绕击模拟试验研究的基础上，考虑了雷电绕击分散性，提出了输电线路的雷电绕击概率模型。模拟试验采用ZM1－39型杆塔，比例尺为143∶1和20∶1。其基本依据是：采用［棒-板］间隙结构模拟雷击过程的最后阶段恰

7、当，可采用长棒上电极来模拟接近最后跃变的下行先导；当放电间隙尺寸较小时，模拟试验会跨大棒形物和线形物的引雷能力，而当间隙尺寸>1m时，棒形物和线形物的引雷能力与运行观测所推算的击距系数比较接近。所得试验结果见图二和图三(图中百分数为导线的绕击概率)。图二1760kV试验平原地段ZM1型杆塔线路绕击概率空间分布曲线图三1760kV试验山坡地段ZM1型杆塔线路绕击概率空间分布曲线从结果曲线可知，定位于输电线路旁同一位置的下行雷先导，将随