[發(fā)明專利]全覆蓋型架空輸電線防雷裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410143874.2
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103956705A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈?yàn)?/a>;萬剛;魏文偉
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)四川省電力公司內(nèi)江供電公司
• 主分類號: H02G13/00
• 分類號: H02G13/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及防雷擊裝置，特別是電力架空輸電線的改進(jìn)、全覆蓋型避雷裝置。

背景技術(shù)

雷云放電在電力系統(tǒng)中引起雷擊過電壓，或稱大氣過電壓。

架空線路中常見的過電壓有兩種：第一種是雷擊發(fā)生在架空線附近，通過電磁感應(yīng)在輸電線上的過電壓；第二種是雷電直接擊打在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過電壓。具體情況有三種：

1、雷擊桿塔頂部；2、雷擊避雷線空間部分；3、繞過避雷線擊于導(dǎo)線。

雷擊故障按性質(zhì)又分為兩種：

1）、可恢復(fù)：雷擊閃絡(luò)發(fā)生后，由于空氣絕緣強(qiáng)度恢復(fù)，重合閘投入成功；

2）、永久性：因絕緣子脫落、導(dǎo)線斷裂等嚴(yán)重故障發(fā)生，重合閘投入失敗。

雷電打擊會(huì)給電力設(shè)施帶來不同形式的損傷和破壞，如下：

雷擊造成過電壓，都可能對絕緣子、輸電線造成損傷，故一般會(huì)引起重合閘保護(hù)動(dòng)作。

雷擊會(huì)引起絕緣子閃絡(luò)放電，對瓷質(zhì)表面造成燒傷脫落；對玻璃絕緣子造成網(wǎng)狀裂紋；對鐵件造成熔化痕跡等，都將使絕緣強(qiáng)度大幅降低。

雷電擊打在輸電線或避雷線上，可能會(huì)引起斷股甚至斷裂，使輸電工作無法進(jìn)行。

雷電擊打在通過內(nèi)部鐵芯接地的水泥桿塔上時(shí)，強(qiáng)烈的雷電流有可能引起桿體爆裂，造成主網(wǎng)跳閘等。

以上損傷，可能造成保護(hù)動(dòng)作，報(bào)警或跳閘停運(yùn)，所以，危害非常大。

雷電是影響輸電線安全的重要因素，長期以來占據(jù)線路故障跳閘的首位。雷電是大氣活動(dòng)的自然過程，迄今還不可控制。但我們可以通過對常發(fā)事故進(jìn)行分析，尋找雷擊規(guī)律，加強(qiáng)防范，這是可以做到的。易遭雷擊破壞重點(diǎn)記錄如下：

1）、處于高山峻嶺的半山區(qū)或峰頂?shù)臈U塔；

2）、處于水塘、水庫附近的輸電線路；

3）、大跨越桿塔，如跨越800米以上的山嶺或江河湖泊的桿塔；

4）、安裝在接地電阻高的桿塔，如巖石塔基及輸電線等。

避雷線對于輸電線路的保護(hù)是最有效和最基本的措施，避雷線能防止雷電直擊導(dǎo)線，同時(shí)還具有分流作用，用來減少流經(jīng)塔桿的雷擊電流。

圖1-A、圖1-B是常見的兩種高壓輸電線與鐵塔型結(jié)構(gòu)，其中圖1-A是貓頭鷹式，輸電線為三角形排列，圖1-B是羊角形式，輸電線為水平排列。圖1-A、圖1-B中序號標(biāo)記相同，1是鐵塔，2是輸電線，3是絕緣瓷瓶，4是避雷線。

以原220kV輸電線為例，對該電壓等級現(xiàn)普遍采用雙避雷線，在每基桿處接地，如圖1-A、圖1-B右上角，避雷線對導(dǎo)線保護(hù)角α小于等于25°。

220kV輸電線兩根等高避雷線的保護(hù)范圍如圖2所示。

避雷線環(huán)形保護(hù)角范圍用下面公式確定：

rx＝ha＝（h-hg）p

圖2及式中標(biāo)記：h是避雷線高度，ha是地線到輸電線距離，hg是導(dǎo)線對地高度，D為兩根避雷線間的水平距離，α是避雷線保護(hù)角，P為高度修正系數(shù)。

架空輸電線上，避雷線的保護(hù)范圍請見圖1-B、圖2，用保護(hù)角α來表示。保護(hù)角是避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導(dǎo)線的夾角。顯然，理論上，當(dāng)α越小，雷擊導(dǎo)線的概率就越低，避雷線對導(dǎo)線的屏蔽保護(hù)也就越充分可靠。但是，實(shí)際中，α太小，輸電線隨風(fēng)擺動(dòng)時(shí)會(huì)脫離避雷線的保護(hù)范圍。

我們現(xiàn)舉實(shí)例說明：圖2中，在220kV輸電線中按常規(guī)布局，桿塔高h(yuǎn)約20米左右，兩根避雷線間距離D是5米，避雷線與輸電線的距離ha取5米，相鄰兩輸電線間距離是4.5―5米，保護(hù)角取25°，經(jīng)tgα正切值查證為0.4663，由此可以計(jì)算出輸電線可偏移外支距離x的長度為：

x＝tgα·ha＝0.4663х5＝2.33（米）；

因?yàn)榫€間距、地線導(dǎo)線距、保護(hù)角等都相應(yīng)有規(guī)定約束，故此x數(shù)值的計(jì)算式和計(jì)算結(jié)果則有特殊意義，它使在設(shè)計(jì)安裝時(shí)有參考和遵守依據(jù)。否則，在工作中很容易馬虎忽略，而一旦超出此數(shù)據(jù)，即偏移、支出過多，便在避雷線保護(hù)角外了，將會(huì)加重雷擊過電壓，增加跳閘次數(shù)等，所以，實(shí)施中需充分注意。

圖2中，左避雷線位于左輸電線的右上方，右避雷線位于右輸電線的左上方。

現(xiàn)有的避雷方式仍然存在缺陷，如尺寸配合不當(dāng)?shù)龋廊徊荒軡M足防雷需要。

圖3是圖2的A、B、C三相完整補(bǔ)充圖。從圖3中可以看到幾點(diǎn)：

1、A相C相在25°避雷線保護(hù)角內(nèi)，而B相雖然在避雷線交叉掩蓋下，但嚴(yán)格觀察，它卻在保護(hù)角外；

2、在高山峻嶺和江河湖泊，電力桿塔往往跨度大，輸電線弧垂重，隨風(fēng)吹擺度最大，導(dǎo)線平時(shí)在保護(hù)角內(nèi)，但在強(qiáng)風(fēng)吹刮下完全可能超出保護(hù)范圍；