高压输电线路防雷研究.docVIP

科学技术报告 TECHNICAL REPORT 高压输电线路防雷研究 国网武汉高压研究院 二○○七年三月 目 录 一．概述 2 二．高压输电线路防雷保护的基本术语 4 三．高压输电线路的几种常见过电压 7 四．高压输电线路防雷的基本原则及措施 9 五、影响线路雷击跳闸因素的计算研究 11 5.1 杆塔接地电阻影响雷击跳闸率的计算研究 11 5.2 线路绝缘配置影响雷击跳闸率的计算研究 21 5.3 线路保护角影响雷击跳闸率的计算研究 27 六．综合防雷改造的技术方案 40 6.1 改造杆塔接地电阻 40 6.1.1 改造的技术路线 41 6.1.2 改造的实施细则 42 6.2 加强线路绝缘水平 43 6.3 装设线路型ZnO避雷器 43 6.3.1 输电线路安装线路ZnO避雷器的必要性 43 6.3.2 ZnO避雷器的优点 44 6.3.3 线路ZnO避雷器的防雷作用 45 6.4 装设可控放电避雷针 45 6.4.1 可控放电避雷针的保护原理 45 6.4.2 可控放电避雷针的保护特性 46 6.5 线路装设旁路耦合地线 49 6.6 地线上装设防绕击预放电避雷针 51 6.6.1概述 51 6.6.2 防绕击预放电避雷针结构图 51 6.6.3 工作原理 52 6.6.4 防绕击预放电避雷针规格型号 52 6.6.5 防绕击预放电避雷针的特点 53 6.6.6 防绕击预放电避雷针的安装位置及适用范围 53 6.6.7 主要技术性能指标 53 6.6.8 安装使用说明 54 一．概述 输电线路在运行过程中承受工作电压、操作过电压或大气过电压时，都可能会发生绝缘闪络事故。在超高压输电系统中，操作过电压已被限制在较低的水平（500kV系统不超过2.0p.u），不再是构成线路绝缘的控制因素。另一方面，近几年来因治理污闪事故的调爬等措施使线路的绝缘水平得到提高，线路在工作电压作用下的可靠性也明显提高。国内、外运行经验表明，大气过电压引起的绝缘闪络已成为线路故障的主要原因。现将美国、日本和俄罗斯等几个国家的高压和超高压输电线路的雷击跳闸率摘录如表1.1。 表1.1 国外高压输电线路雷击跳闸率（单位：次/100km.a） 国家 电压等级kV 美国 俄罗斯 日本 220（230） 330（345） 500 0.87 0.53 0.35 0.36 0.12 0.09 0.88 / 0.63 统计表明，雷害引起的跳闸约占线路跳闸次数的50％。为确保送电线路的安全稳定运行，建设坚强电网，国家电网公司对雷击跳闸率指标提出了更加严格的要求。2005年3月国家电网公司颁布的《110(66)kV～500kV架空输电线路运行规范》明确提出各电压等级线路的雷击跳闸率（归算到40个雷暴日），应达到如下指标： 表1.2 线路雷击跳闸率目标值 （单位：次/100km.a）（40雷电日） 110kV 220KV 330KV 500KV 0.525 0.315 0.20 0.14 造成输电线路雷击跳闸的主要原因是反击和绕击。 1.输电线路反击 杆塔以及杆塔附近避雷线上落雷后，由于杆塔或接地引下线的电感和杆塔接地电阻上的压降，塔顶的电位可能达到使线路绝缘发生闪络的数值，造成杆塔雷击反击。杆塔的接地电阻是影响雷击跳闸率的重要因素，计算表明：杆塔的接地电阻如增加10～20Ω，雷击跳闸率将会增加50%～100%。为此，各网、省电力公司为提高供电可靠性，投入大量的人力和财力进行杆塔接地电阻的改造，使线路杆塔的接地电阻满足防雷设计的要求，保证了雷击跳闸率满足规程的要求。 表1.3 各种电压等级的线路设计耐雷水平 额定电压，单位kV 35 110 220 330 500 线路耐雷水平I0，单位kA 20~30 40~75 75～110 100～150 125～175 雷电流超过I0的概率 （59~46）% （35~14.1）% （14.1~5.6）% 7.3～2% 3.8～1.0% 输电线路绝缘水平也是影响线路雷击反击的重要因素。为此，合理配置线路杆塔的绝缘水平和布置方式，会提高杆塔的耐雷水平，从而降低雷击故障跳闸率。雷直击塔顶或避雷线会造成对线路绝缘的反击，我国防雷与接地规程推荐用下式计算杆塔承受反击的耐雷水平： 式中：U50%——绝缘子串50%冲击闪络电压，kV； K——导线线间耦合系数； Ko——导线与地线间的耦合系数； β——杆塔分流系数； Rch——杆塔冲击接地电阻，Ω； Lt——杆塔电感，μH； hg——地线平均高度，m； hc——导线平均高度，m； ht——杆塔高度，m； ha——横担对地