[發明專利]輸電線路雷電繞擊、反擊判別器

無效

• 申請號: 200810073599.6
• 申請日: 2008-05-30
• 公開（公告）號: CN101592691A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 王巨豐
• 申請（專利權）人: 王巨豐
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/02;G01R31/12;G01R19/00;G01R19/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于雷電信息測量領域，特別是提供了一種輸電線路雷擊閃絡路徑檢測設備，采用兩部分電流傳感器配合方案測量雷擊輸電線路時的閃絡路徑——反擊或繞擊；而且，本設備通過對傳感器輸出信號進行處理，還可以對雷電流的大小進行測量。

技術背景

我國雷電活動非常頻繁，輸電線路常常因遭受雷擊而發生停電事故。雷擊故障是輸電線路最常見的事故之一，嚴重影響了電力供應的安全性和可靠性。雷電無論是直擊雷(雷電落在線路本身)還是感應雷(雷電落在線路附近)，都有可能造成線路絕緣子閃絡，進而導致接地故障，造成停電事故，影響社會生產。因此輸電線路從設計到維護均十分重視防雷。在設計階段，需要根據雷電信息參數來設計輸電線路的絕緣配合、避雷線保護角等一系列參數。然而，雷電活動屬于小概率事件，參數具有強烈的隨機性，雷擊特性需要從大量的實測數據中統計。同時，雷電活動的真實信息由于關注不夠導致檢測手段的缺乏，以至于數據采集量遠遠不足。按照目前不很準確的雷電信息設計的輸電線路常常發生雷擊事故，因此，對雷擊事件真實數據的采集顯得尤為重要。

輸電線路遭受雷擊時發生絕緣子閃絡，其閃絡路徑有兩種。第一種是繞擊路徑——雷電“繞過”避雷線，擊中輸電導線，雷電流從輸電導線沿絕緣子表面的閃絡電弧流到桿塔上，最后沿桿塔流入大地，參見附圖1；第二種是反擊路徑——雷電擊中避雷線或桿塔，部分雷電流沿塔身流入大地，另一部分雷電流從桿塔沿絕緣子表面的閃絡電弧流到高壓導線上，參見附圖2。

對這兩種不同性質的閃絡，需采用不同的設計防范措施。例如：對于繞擊，根據規程設計，應改進避雷線位置來減小保護角；對于反擊，應降低桿塔接地電阻，或增加絕緣子，提高耐雷水平。由于對雷電參數掌握不夠，實際效果與設計要求有一定差距。尤其是當閃絡發生后，反擊還是繞擊判別不明，難以有針對性地采取措施，設計缺陷無從查證。因此，急需一種可靠判別繞擊和反擊的方法，以獲取準確的雷電信息，指導防范措施，改進輸電線路設計。

目前國內外在測量雷電信息主要研究工作集中在三個方面：

第一，對雷擊桿塔、輸電線路感應雷電壓進行數值計算，研究合理的計算方法；第二，在試驗基地的模擬線路上進行雷擊試驗研究；第三，大規模推廣應用雷電定位系統，獲得了各地區雷暴日、落雷次數、雷電流幅值分布概率等基本雷電活動參數。目前獲取真實雷電活動信息的主要手段是雷電定位系統。該系統利用多個天線遙測落雷方位和雷電流的大小，為輸電線路的防雷設計積累了原始數據。但是，雷電定位系統安裝在分布稀疏的觀測站，遠離雷擊點，測量精度有限，南方山區測量誤差達公里級，定位極差，更不能區分反擊和繞擊。國外有的裝置，利用電流傳感器測量雷電閃絡電流的極性，并且假設雷擊事件只由負電荷雷云產生，從而根據電流傳感器輸出信號的極性區分反擊和繞擊。但是，事實上雷擊事件中有約10％是由正電荷雷云產生的，以上述假設為基礎來獲得的數據仍存在不可接受的誤差。

在實際輸電線路上實測雷電閃絡路徑的方法，06年出現了專利號為200610089771.8的電壓傳感器與電流傳感器同時使用的雷電繞擊判別裝置。經研究，該裝置的確存在一些設計不足：

①對于繞擊情況，繞擊電流路徑包括導線、閃烙絕緣子、桿塔本體及桿塔接地網。由于電壓傳感器電容充電需要一定的時間，不能使用雷電波過程來分析電壓、電流相位關系，必須使用集中參數電路分析。因此，必須考慮到如桿塔電感、接地電阻、電壓傳感器回路電容與電阻等集中參數元件對電流，電壓波形移相影響。電壓、電流相位差與桿塔電感量、桿塔地網電阻值有關，導致每個桿塔電壓、電流相位差均不同。因此，電流、電壓傳感器輸出信號間的關系并不存在如200610089771.8專利所描述的電壓、電流相位差僅為0度(同相)或180度(反相)的情況，而是復雜的向量關系。

②由于測量電壓電容極板兩端分別與絕緣子金具、桿塔以及橫擔存在電容，相當于測量電壓回路有三個電容串聯，由于雷擊往往伴隨降雨過程，雨水條件下空氣介質的導電性增加，測量電壓電容極板與金具、桿塔的電容的泄漏電阻(并聯)大幅度減小，等效充電時間常數大幅度增加。

當雷擊桿塔或繞擊導致絕緣閃烙時，由于桿塔接地，雷電波在桿塔處會產生負反射，雷擊引起桿塔電位升高的時間遠遠小于雨天條件下的電壓傳感器充電時間常數，使電壓傳感器沒有輸出，因此無法采集到電壓信號。

③在反擊時200610089771.8專利無法測量流經桿塔入地的雷電流參數，因此無法測量雷擊總電流參數。