220kv輸電線路的防雷設(shè)計與措施畢業(yè)設(shè)計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 2） sh25 bgb LIU ? （ 33） 在實際情況中，避雷線需經(jīng)過桿塔接入地面，因此其電位為 0。假設(shè)避雷線上有一個電位 Ugb，導(dǎo)致輸電線形成耦合電位 k（ Ugb ），因此實際情況下輸電線上感應(yīng)過電壓Ugd為： ）（’ k1k gdgbgdgd UUUU ?? （ 34） 上式中 k為輸電線與避雷線間的耦合系數(shù)。 雷擊線路桿塔時，導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓 （ 31）與（ 34）僅適用于落雷距離大于 65m 的情況下，而實際情況中由于輸電線路自身的引雷作用導(dǎo)致線路或桿塔上方遭受雷擊。 當(dāng)雷擊在線路桿塔的上方情況下，主放電通道導(dǎo)致的磁場變化將引發(fā)輸電線中過電壓的產(chǎn)生，且其極性與雷電電壓極性相反。通過下式進(jìn)行不超過 40m 高度的避雷線缺省線路中輸電線感應(yīng)過電壓峰值計算： dgd ah?U （ 35） 上式中， a 是感應(yīng)過電壓系數(shù)，單位： kV/m， a≈ IL/。 而有避雷線時，導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓相應(yīng)為 ）（’ k1ah dgd ?U （ 36） 其中， k為耦合系數(shù)。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本 科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 直擊雷過電壓原理 在某些情況下，雷電將直接擊中建筑物和電氣設(shè)備，這種雷便是直擊雷。直擊雷將對建筑物和電氣設(shè)備造成直接的電、熱和機(jī)械力方面的損害。為了使電力設(shè)備、建筑物及其內(nèi)部設(shè)施減小或避免受到雷擊的傷害，必須采取一定的防護(hù)措施。輸 電線路可能遭遇以下幾種直擊雷：桿塔頂端雷擊、避雷線檔距中心雷擊、繞過避雷線對輸電線進(jìn)行雷擊（即常說的繞擊）。 雷擊桿塔時的反擊過電壓 當(dāng)桿塔頂端遭遇雷擊時，部分大小為 iL的負(fù)電流沿桿塔主體向下流動，余下大小為ib均分為二流向相鄰的桿塔；而與負(fù)電流大小相同的正電流 igt則由塔頂沿主放電通道向上流動。 雷 擊塔頂雷電流的等值電路如圖 32所示。 chRchRgtLgtigtibL2bL22bi2biLiLibLbigtL 圖 32 雷擊塔頂雷電流的等值電路 由于避雷線的分流作用， igt小于 iL，則 Liigt ?? （ 37） 其中，β為塔桿的分流系數(shù)。 塔頂電位 Utd由下式計算，取 ? ， 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本 科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 ）（ gtchtd LRIU L ?? ? （ 38） 其中， Lgt 為桿塔的等值電感， Lb為避雷線的等值電感，單位：μ H/m； Rch為桿塔的沖擊接地電阻， Ω 。 避雷線與塔頂相連，其電位等于塔頂電位為 Utd，引起輸電線所出現(xiàn)的耦合電位 kUtd，極性與雷電電壓一致。輸電線上存在極性相反的感應(yīng)過電壓 ahd（ 1k）。則輸電線總電位值計算如下： ）（ k1ahk dtdd UU ? （ 39） 塔頂電位和導(dǎo)線電位之差即是線路絕緣子上兩端電壓，取 LI? ， 代入（ 38）則線路絕緣子上的電壓值 Uj的計算如下： ））（（ dgtchj ??? LRIU L ??（ 310） 低于 220kV 的電路中，工作電壓在總電壓中比例較小，影響也較小，可直接忽略，因此 計算當(dāng)中忽略輸電線的工作電壓。 雷擊避雷線 如圖 33， Z0是主放電通道的波阻抗， Zb 是避雷線的波阻抗。電壓波 UA從雷擊點A 沿避雷線向相鄰桿塔傳去， A的最高電位出現(xiàn)在 bb vlvlt ??? 22 ， l為檔長距離， vb為避雷線中的波速時刻。雷擊點 A的最高電位 UA可按下式進(jìn)行計算： b0b0b 2vla ZZ ZZUA ?? （ 311） bZl2iASbZ0Z 圖 33 雷擊避雷線檔距中央 輸電線因與避雷線間耦合作用所形 成 kUA，因此遭受雷擊避雷線檔距中央線路間隙 s所受電壓峰值 US根據(jù)下列式子進(jìn)行計算： 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本 科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 b0b0b 2vla ZZ ZZUS ?? （ 312） 當(dāng)此電壓 Us超過空氣間隙 S的放電電壓時，間隙將發(fā)生擊穿。 則可知為確保間隙不被擊穿，空氣間距 s 需滿足下列條件： ）（ ??S （ 313） 雷繞擊導(dǎo)線 輸電線路中避雷線的安裝并不能百分百的避免輸電線直接遭受雷擊事故的發(fā)生，繞擊將有較低的幾率發(fā)生 ，具有較大的危害性。 Ai210ZdZ dZi0Z2dZAuAi)( a )( b 圖 34 雷電繞過避雷線擊于導(dǎo)線和等效電路 繞擊時的電壓 UA為 d0d02 ZZ ZZIU LA ?? （ 314） 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本 科畢業(yè)設(shè)計說明書 10 4 輸電線路的耐雷水平和雷擊跳閘率 輸電線路的 耐雷水平 雷擊桿塔時的耐雷水平 在式（ 310）中顯示了線路上絕緣承受的電壓與雷電流之間的正比關(guān)系。在絕緣子串的 U50%小于 Uj的情況下，絕緣將出現(xiàn)閃絡(luò)。實際情況中 90%以上的 雷電流為負(fù)極性電流，且絕緣子串下端為正極性時 U50%較低，因此需 U50%取下端為正極性時的值作為標(biāo)準(zhǔn)。取式（ 3－ 10）中 Uj的值為 U50%時，雷擊桿塔時的耐雷水平 I1便可計算得到： ））（（ dgtch%501??? ??? LRUI （ 41） 根據(jù)（ 41）可得出 k 越小越容易出現(xiàn)反擊，因而計算對象需選擇距離避雷線較遠(yuǎn)的輸電線。 根據(jù)我國明文制定的有關(guān)條例，不同電壓等級的線路在遭遇雷擊桿塔時，其最低耐雷水平如表 41。 表 41 有避雷線線路的耐雷水平 從式（ 41）可知，線路的耐雷水平受到分流系數(shù)β、桿塔電感 Lgt、桿塔接地電阻Rch、導(dǎo)地線間的耦合系數(shù) k 和絕緣子串的沖擊閃絡(luò)發(fā)生電壓 U50%等因素的限制。在實際的防雷操作中，減小沖擊接地電阻 Rch和增加導(dǎo)地線間的耦合系數(shù) k 是目前較為主流的提升線路耐雷水平的手段。而降低桿塔接地阻 Rch 亦可以對一般高度桿塔的輸電線路的耐雷水平有較大的提高。 額定電壓 （ kV） 35 110 220 330 500 耐雷水 平 （ kA） 20～ 30 40～ 75 75～ 110 100～ 150 125～ 175 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本 科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 繞擊 時的耐雷水平 通過模擬實驗、實地測試和傳統(tǒng)經(jīng)驗來看，繞擊率 Pα 主要受到避雷線對外側(cè)導(dǎo)線的保護(hù)角α、桿塔高度和線路經(jīng)過地區(qū)的地形地貌和地質(zhì)條件等條件的影響。根據(jù)我國明文制定的有關(guān)條例，建議根據(jù)下式對繞擊率 Pα 計算求得： 對平原地區(qū) ?? ?P （ 42） 對山區(qū) ?? ?P （ 43） 其中， h為桿塔高度（ m）。 由式（ 42）（ 43）可得出結(jié)論 ，山區(qū)線路的繞擊率約為平原線路的 3倍，效果等同于保護(hù)角增大了 8176。 忽略避雷線和輸電線間發(fā)生的耦合與桿塔接地的影響，可認(rèn)為當(dāng)繞擊發(fā)生時，雷電流波取值 i/2，通過波阻抗為 Z0 的主放電通道傳到點 A。圖 4－ 1 是繞擊導(dǎo)線示意圖與等效電路圖。圖中 Zd為導(dǎo)線的等值波阻。設(shè)導(dǎo)線為無窮長，則根據(jù)彼得遜法則，得到如圖 4－ 1（ b）所示的等值電路。 Ai210ZdZ dZi0Z2dZAuAi)( a )( b 圖 4－ 1 繞擊導(dǎo)線的等值電路