[發明專利]一種高壓架空輸電線路上地線的防雷融冰裝置

有效

• 申請號: 201611035555.5
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106655055B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 張健;張京倫
• 申請（專利權）人: 張興蓮;張京倫
• 主分類號: H02G7/16
• 分類號: H02G7/16;H02G13/00;H01B7/00;H01B9/00;H01B17/04
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

本發明涉及一種高壓架空輸電線路上地線的防雷融冰裝置。本發明的目的是旨在全方位的解決目前發生在地線上的問題，使得架空地線既能夠防雷，還可夾帶通信光纖、融冰除雪、節能降損及野外取電等功能。本發明的技術方案是：高壓架空輸電線路上地線的防雷融冰裝置，具有架設于鐵塔上的地線，鐵塔與地線之間接有絕緣子，所述地線由內層導體、絕緣層和外層導體組成，內層導體直接與鐵塔連接，外層導體經絕緣子與鐵塔連接；所述外層導體與絕緣子之間通過高壓連接電纜連接安裝于塔底部的防雷單元，防雷單元的另一端接地；鐵塔兩側的絕緣子之間跨接有防雷單元且在該防雷單元上并聯電抗器。本發明適用于電力系統線路工程的安全與節能。

技術領域

本發明涉及一種高壓架空輸電線路上地線的防雷融冰裝置。適用于電力系統線路工程的安全與節能。

背景技術

如圖1所示，在輸電線路上架設防雷地線是送電線路最基本的防雷措施之一，地線在防雷方面具有以下功能：1)防止雷直擊導線；2)雷擊塔頂時對雷電流起到分流作用，減少流入鐵塔的雷電流，使塔頂電位降低；3)對導線有屏蔽作用，當雷電云入侵時可降低導線上的感應過電壓。地線除上述作用外，隨著現代通信的發展，光纖通信已經被廣泛使用，將通信光纖附著于架空地線是一個非常經濟且有效的方法。盡管架空地線的作用如此之大，但是在實際應用中發現存在不少問題，如：

1)、由于地線一般都架設在塔頂上，在冬季更容易形成覆冰，一旦冰層過厚，將會引起桿塔倒地，地線斷裂，導、地線之間短路接地，整條線路中斷供電的情況。

2)、在架空線路中，由于地線至各相導線的距離一般是不相等的，它們之間的互感也會有差別，盡管在正常情況下三相導線上的負荷電流是平衡的，但在地線上仍要感應出一個縱電動勢，如果地線是每一鐵塔均接地的話，這個電動勢就要產生電流流入大地，其結果就是增加了線路的電能損失。據測算，這個附加的電能損失是跟同負荷電流的平方和線路長度成比例的，對于220kV長200－300km的送電線路，這個附加電能損失每年約有幾十萬度，而對于500kV長300－400km的送電線路，每年約損失500－600萬度電量，這是相當可觀的損失。

對于上述問題，人們想到了對架空地線進行絕緣改造，目前采用的絕緣方式是在地線上加裝絕緣子6，圖2、圖3是兩種常用的絕緣子，這兩種絕緣子都具有二根帶有放電間隙的金屬棒，一般放電間隙為10－40mm(有的達到100mm)。加裝絕緣子后，地線在正常情況下與大地是絕緣的，覆冰嚴重時可以對地線加載直流電源，使地線發熱升溫，達到融冰目的。而當雷電發生時，在雷電先驅放電階段先擊穿絕緣子的間隙而使地線呈接地狀態，這就解決了上述第一個問題。地線被架空絕緣后，消除了地線對地的感應電動勢，避免了巨大的電能損耗，即解決了上述第二個問題。

盡管架空地線經過了上述改造，申請人還是發現有不足之處：

3)、由于地線運行方式多為逐塔接地或分段絕緣一點接地，在實際運行中，發現絕緣子6在覆冰條件下，覆冰厚度為10mm和20mm時絕緣子平均閃絡電壓分別為12.6～13.5kV和9.0～12.0kV，遠低于清潔絕緣子的平均閃絡電壓(24.6～28.5kV)，可見，絕緣子覆冰及染污都會降低其閃絡電壓。

4)、在架空地線全線絕緣的情況下，若絕緣子的空氣間隙為100mm，當雷擊地線而該空氣間隙未被擊穿時，可發現此時在塔頂的過電壓要大于地線與鐵塔正常連接時的過電壓，尤其是在過電壓波形的波頭部份。其原因是由于地線與鐵塔之間的空氣間隙未被擊穿，雷電能量推遲向下方大地釋放，從而使得過電壓波頭部份變陡，過電壓程度提高，致使線路防雷能力下降。而如果放電間隙過小，絕緣子頻繁打火放電，也會對絕緣子造成損壞。