35kv線路的防雷設(shè)計(jì)

1、<p>　　35kV線路的防雷設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本文對(duì)雷擊的形成以及雷擊對(duì)35kV線路的危害進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并就35kV架空線路的防雷，試圖從設(shè)計(jì)角度對(duì)現(xiàn)有防雷措施作初步探討。 </p><p>　　關(guān)健詞：35kV；防雷；設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU856 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>

2、;<b>　　1引言 </b></p><p>　　我單位所在地為金衢盆地東側(cè)，稱“七山二水一分田”。所屬35kV線路所經(jīng)地區(qū)，多為丘陵或山地，地形起伏較大，天氣多變，屬雷雨密集區(qū)。近年來，35kV線路因雷擊而引起的事故約占全部35kV線路事故的3/4左右，對(duì)其安全運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因此，35kV線路防雷保護(hù)顯得尤為重要。 </p><p><b>　　2

3、 雷電的形成 </b></p><p>　　雷電是自然界中雷云之間或雷云與大地之間的一種強(qiáng)放電現(xiàn)象，產(chǎn)生于積雨云中，積雨云在形成過程中，某些云團(tuán)帶正電荷，某些云團(tuán)帶負(fù)電荷，它們對(duì)大地的靜電感應(yīng),使地面或建(構(gòu))筑物表面產(chǎn)生異性電荷,當(dāng)電荷積聚到一定程度時(shí),不同電荷云團(tuán)之間,或云團(tuán)與大地之間的電場(chǎng)強(qiáng)度可以擊穿空氣,開始游離放電,我們稱之為“先導(dǎo)放電”。云對(duì)地的先導(dǎo)放電是云向地面跳躍式逐漸發(fā)展的,當(dāng)?shù)竭_(dá)地

4、面(地面上的建筑物,架空輸電線等),便會(huì)產(chǎn)生由地面向云團(tuán)的逆導(dǎo)主放電。在主放電階段里,會(huì)出現(xiàn)很大的雷電流并隨之發(fā)生強(qiáng)烈的閃電和巨響,這就形成了雷電。 </p><p>　　雷電的特點(diǎn)是電流大,能量釋放時(shí)間短。一般還伴有陣雨,有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)局部的大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣。 </p><p><b>　　3雷擊的形式 </b></p><p><

5、b>　　3.1直擊雷 </b></p><p>　　帶電云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象。直擊雷威力巨大，雷電壓可達(dá)幾百萬伏，瞬間電流可達(dá)幾百千安，在雷擊通路上可產(chǎn)生電能效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力效應(yīng)等，對(duì)物體造成危害。在送電線路可表現(xiàn)為擊中桿塔頂部或頂部的避雷線（無避雷線可表現(xiàn)為擊接擊中導(dǎo)線），一般會(huì)造成該塔一相或多相瓷瓶閃絡(luò)或避雷線被高溫灼傷甚至熔化斷線。 </p><

6、p><b>　　3.2繞擊雷 </b></p><p>　　在有避雷線的情況下，雷擊繞過避雷線而擊于導(dǎo)線上，繞擊雷多發(fā)于大跨越檔和線路周圍空曠地區(qū)，一般會(huì)造成邊相瓷瓶串閃絡(luò)，該邊相應(yīng)是迎著雷云走向的一側(cè)，有時(shí)會(huì)因雷電流較大，雷繞擊導(dǎo)線后雷電流沿導(dǎo)線兩側(cè)游走，造成該檔相鄰的桿塔同相瓷瓶串閃絡(luò)，同時(shí)由于雷電流大，通過桿塔入地時(shí)會(huì)造成塔頂電位高，引起反擊，造成其它相瓷瓶的閃絡(luò)。 </p

7、><p><b>　　3.3感應(yīng)雷 </b></p><p>　　雷電放電路徑不經(jīng)過防雷保護(hù)裝置，放電過程中產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬變電磁場(chǎng)在附近的導(dǎo)體中感應(yīng)到強(qiáng)大的電磁脈沖，稱感應(yīng)雷。感應(yīng)雷可通過兩種不同的感應(yīng)方式侵入。一種是在雷云中電荷積聚時(shí)，附近導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)相反的電荷，當(dāng)雷擊放電時(shí)，雷云中電荷迅速釋放，而導(dǎo)體中的靜電荷在失去雷云電場(chǎng)束縛后也會(huì)沿導(dǎo)體流動(dòng)尋找釋放通道，就會(huì)在電路中形

8、成靜電感應(yīng)，另一種是在雷云放電時(shí)，迅速變化的雷電流在其周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬變電磁場(chǎng)，附近的導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生很高的感生電動(dòng)勢(shì)。 </p><p>　　4 35kV線路的防雷措施 </p><p><b>　　4.1架設(shè)避雷線 </b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)行的《66kV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50061-97），對(duì)35kV線路，只要求

9、進(jìn)出線段宜架設(shè)地線。通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價(jià)中所占的比重也愈低。由此，110kV及以上線路一般全線架設(shè)避雷線。至于35kV線路，由于其絕緣水平較低，即使全線架設(shè)避雷線，也不能將雷擊引起的過電壓降低至線路絕緣所能承受的水平，因此對(duì)于35 kV線路采用全線架設(shè)避雷線作為防雷保護(hù)的效果，至今也沒有一個(gè)明確的定論。 4.1.1對(duì)35kV線路，在土壤電阻率大于500歐*米的地區(qū)，避雷線應(yīng)架設(shè)至線路終端桿塔

10、為止，從線路終端桿到配電裝置的一檔線路的保護(hù)，可采用獨(dú)立避雷針，也可在線路終端塔上裝設(shè)避雷針。在土壤電阻率不大于500歐*米的地區(qū)，可將線路的避雷線引接到變電所出線構(gòu)架上，但應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。 </p><p>　　4.1.2 為了提高避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果,減小繞擊率,避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角宜采用20°-30°。 </p><p><b>　　4.2裝設(shè)避

11、雷針 </b></p><p>　　在35kV線路無避雷線易受雷擊的桿塔安裝避雷針，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的防雷措施。安裝避雷針即可有效防止雷直擊電桿附近的導(dǎo)線、絕緣子，又可防止雷擊桿頂時(shí)桿頂電位過高而造成的反擊。 </p><p>　　4.3降低桿塔工頻接地電阻 </p><p>　　接地電阻阻值的高低是影響桿（塔）頂電位高低的關(guān)鍵性因素。降低桿塔接地電阻可減

12、少雷擊桿塔時(shí)的電位升高，以便將雷電流盡快的泄放至大地，從而減少雷害事故的發(fā)生，并與桿塔所在地的土壤電阻率密切相關(guān)。 </p><p>　　4.3.1桿塔在雷季地面干燥時(shí)，其接地電阻不宜超過下表所列數(shù)值。 </p><p>　　4.3.2在土壤電阻率較高的地區(qū)，設(shè)計(jì)時(shí)可采用增加接地體數(shù)量和埋設(shè)深度、接地體敷設(shè)時(shí)追加長(zhǎng)效降阻劑、采用柱型接地網(wǎng)、桿塔基礎(chǔ)采用導(dǎo)電水泥等方法降低桿塔工頻接地電阻。

13、</p><p>　　4.4架設(shè)耦合地線 </p><p>　　在35kV原有避雷線的基礎(chǔ)上，也可在下層導(dǎo)線下方架設(shè)耦合地線。耦合地線雖然不能減少繞擊率，但在雷電直擊桿（塔）頂和反擊線路時(shí)能增大對(duì)相鄰桿塔的分流系數(shù)和導(dǎo)、地線間的耦合系數(shù)，從而保護(hù)線路不發(fā)生閃絡(luò)。 </p><p>　　架設(shè)耦合地線時(shí)，設(shè)計(jì)不僅要考慮對(duì)地安全距離，而且也要一并考慮耦合地線與導(dǎo)線間的線

14、間距離配合的問題。 </p><p>　　4.5提高線路絕緣水平 </p><p>　　4.5.1線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，加強(qiáng)線路絕緣子的絕緣強(qiáng)度設(shè)計(jì)，是保證線路有足夠的絕緣強(qiáng)度也是提高線路耐雷水平的重要因素。因此在設(shè)計(jì)時(shí)充分比較各種絕緣子的性能，分析其特性。 </p><p>　　4.5.1.1瓷質(zhì)絕緣子在運(yùn)行中會(huì)逐步老化，同時(shí)，瓷質(zhì)絕緣子在遭受雷擊或絕緣

15、劣化后，自爆機(jī)率較小，給運(yùn)行維護(hù)帶來隱患。 </p><p>　　4.5.1.2玻璃絕緣子有較好的耐電弧且不易老化，玻璃絕緣子本身又具有自潔性能良好和零值自爆的特點(diǎn)。再加上玻璃是熔融體，質(zhì)地均勻，燒傷后的新表面仍是光滑的玻璃體，仍具有足夠的絕緣性能，所以設(shè)計(jì)中多考慮選用玻璃絕緣子。 </p><p>　　4.5.1.3合成絕緣子以其表面憎水性強(qiáng)、防污閃性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、重量輕、無需測(cè)零、

16、少維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，已在電力系統(tǒng)中得到了廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。特別由于其具有憎水性，下雨時(shí)在合成絕緣子的傘形波紋表面不會(huì)沾濕形成水膜,而是成水珠狀滴落,不易構(gòu)成導(dǎo)電通道，其污閃電壓較高,為同電壓等級(jí)瓷絕緣子的3倍。但合成絕緣子也有價(jià)格高、能承受的徑向應(yīng)力很小、抗外力破壞較差等缺點(diǎn)。所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)有選擇性的針對(duì)使用。 </p><p>　　4.5.1.4在采用雙回路供電的35kV線路，應(yīng)采用不平衡的絕緣方式，即一條線路采用玻璃

17、絕緣子，另一條線路采用合成絕緣子，以提高線路的耐雷、耐污能力。 </p><p>　　4.5.2線路調(diào)爬也是提高線路絕緣水平的有效方法。即在原有絕緣子串上增加絕緣子數(shù)量，該方法將導(dǎo)致絕緣子串長(zhǎng)度的增加。如將35kV線路懸垂絕緣子串由三片增加到四片（采用FC-7P/146），懸垂絕緣子串長(zhǎng)度將增加0.146m。而懸垂串長(zhǎng)度的增加，將引起如下幾個(gè)情況。 </p><p>　　4.5.2.1導(dǎo)線

18、對(duì)地及對(duì)跨越物的限距減小，這是懸垂串增長(zhǎng)后帶來最直觀的后果。幾乎所有的送電線路都存在幾個(gè)跨越危險(xiǎn)點(diǎn)，懸垂串長(zhǎng)度的增加，將引起線路交跨的安全裕度變小。 </p><p>　　4.5.2.2水平排列的導(dǎo)線所需線間距離增大，根據(jù)計(jì)算導(dǎo)線最小水平線間距離的經(jīng)驗(yàn)公式： </p><p>　　D=0.4LK+U/110+0.65√fm </p><p>　　式中D為導(dǎo)線所需最小

19、水平線距； </p><p>　　LK為懸垂串長(zhǎng)度； </p><p>　　U為線路的額定電壓； </p><p>　　fm為導(dǎo)線最大弧垂。 </p><p>　　由上式可見，其余條件不變，懸垂串增長(zhǎng)多少，所需水平線間距就增加懸垂串增長(zhǎng)值的0.4倍，在水平線間距離裕度不足的地方就非常危險(xiǎn)，容易引起相間閃絡(luò)。 </p><p

20、>　　4.5.2.3絕緣子串的風(fēng)偏搖擺角將增大，由風(fēng)偏角計(jì)算公式： </p><p>　　tgθ=（Pj/2+g4Alh）/（Gj/2+g1Alv） </p><p>　　式中Pj 為絕緣子串的風(fēng)壓； </p><p>　　Gj為絕緣子串的重量； </p><p>　　A為導(dǎo)線的截面積； </p><p>　　g

21、1為導(dǎo)線的自重比載； </p><p>　　g4為導(dǎo)線的風(fēng)壓比載； </p><p><b>　　lv為垂直檔距； </b></p><p><b>　　lh為水平檔距； </b></p><p>　　從風(fēng)偏后帶電部分所需要的間隙減小從繪制間隙圓的過程可知,在保持風(fēng)偏角不變的情況下，懸垂串越長(zhǎng)間隙圓

22、離桿塔身部的距離就越小,甚至威脅到線路的安全運(yùn)行,這種情況在水平檔距較大或垂直檔距較小的直線桿塔上尤為明顯。同時(shí)懸垂串增長(zhǎng)，導(dǎo)線風(fēng)偏后對(duì)相鄰線路、邊坡、建筑物等的距離也要減小，給線路的安全運(yùn)行帶來隱患。 </p><p>　　4.6裝設(shè)線路避雷器 </p><p>　　4.6.1裝設(shè)線路避雷器主要目的是在線路上出現(xiàn)過電壓時(shí)，給雷電流提供一個(gè)低阻抗的通路，使其泄放至大地，從而限制電壓的升高，

23、目前主要有管型、無間隙氧化鋅、串聯(lián)間隙氧化鋅等類型。 </p><p>　　4.6.1.1管型避雷器：管型避雷器技術(shù)是利用一種具有噴氣熄弧功能的間隙裝置，此裝置有內(nèi)外兩個(gè)間隙，外間隙類似保護(hù)間隙，兩極均固定在絕緣件上，內(nèi)間隙置于避雷器管內(nèi)，當(dāng)雷電過電壓內(nèi)外間隙擊穿時(shí)，雷電流和工頻短路電流經(jīng)管內(nèi)壁接地，管壁物質(zhì)受熱氣化，有較大壓力氣體經(jīng)內(nèi)間隙噴出管外，強(qiáng)制間隙熄弧。管型避雷器技術(shù)存在諸多缺點(diǎn)：此裝置的的選用受安裝地

24、點(diǎn)的限制，其次還受線路最大、最小短路電流的制約，最大短路電流大于避雷器的斷流上限時(shí)避雷器會(huì)爆炸；短路電流小于避雷器的斷流下限時(shí)就不能熄弧，避雷器可能燒壞。另外管型避雷器多次動(dòng)作后，管內(nèi)徑會(huì)逐漸增大，熄弧能力會(huì)下降甚致消失。因此，該型已屬淘汰產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)避免采用。 </p><p>　　4.6.1.2氧化鋅避雷器：氧化鋅避雷器簡(jiǎn)稱MOA，具有保護(hù)特性好，通流能力大，耐污能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高等特點(diǎn)。氧化鋅避雷器

25、的結(jié)構(gòu)為將若干片ZnO閥片壓緊密封在避雷器瓷套內(nèi)。ZnO閥片具有非常優(yōu)異的非線性特性，在較高電壓下電阻很小，可以泄放大量雷電流，殘壓很低，在電網(wǎng)運(yùn)行電壓下電阻很大很大，泄漏電流只有50～150μA，電流很小可視為無工頻續(xù)流，這就是作成無間隙氧化鋅避雷器的原因，其突出優(yōu)點(diǎn)是它對(duì)雷電陡波和雷電幅值同樣有限壓作用，防雷保護(hù)功能完全。 </p><p>　　4.6.1.3我國(guó)較早使用的是無間隙氧化鋅避雷器，經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)行

26、實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)它有損壞爆炸率高，使用壽命短等缺點(diǎn)，原因是暫態(tài)過電壓承受能力差。而串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器仍有無間隙氧化鋅避雷器的保護(hù)性能優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)有暫態(tài)過電壓承受能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮選用串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器。 </p><p>　　4.6.2安裝線路避雷器的定點(diǎn)應(yīng)根據(jù)線路途經(jīng)的地形、地貌、土壤電阻率、歷年氣象條件等綜合考慮。 </p><p><b>　　5結(jié)語 </b