维普资讯 http://www.cqvip.com 科 —技信恩 —黑龙江—— 科Ｉ苑ｌ论ｌ谈 葛建国 关于输电线路的耐雷水平计算方法的探讨 ｆ东海供电分公司，江苏东海２２２３００） 摘要：输电线路防雷性能的优劣主要由耐雷水平及雷击跳闸来衡量。现提出一种计算具有避雷线及耦合地线输电线路耐雷水平的方法，该 计算方法适用于架设有耦合地线的高压及超高压输电线路。 关键词：输电线路；避雷线；耦合地线；耐雷水平 ｌ前言 ３雷击杆塔顶部时的耐雷水平 ３．１杆塔分流系数 由图２可知，由于避雷线及耦合地线的分流 意图如下 输电线路纵横延伸，且多处于旷野，所以输 电线路较易受雷击，雷击线路造成的跳闸事故在 电网总事故中占有很大比重，因此，对于输电线路 作用，流经杆塔的电流ｉｇｔａ只是．总的雷击电流ｉ的 部分，而ｉｇｔｂ又是ｉｇｔａ的一部分，即： 防雷性能的研究就显得非常必要。 一输电线路防雷性能的优劣主要由耐雷水平 及雷击跳闸来衡量，雷击线路时绝缘不发生闪络 （１） 星 ＿ ｉ￣＝ｇ％＝ｇ１３ｉ 式中：Ｂ为塔顶以下的杆塔分流系数； （２） 的最大雷电流幅值称为“耐雷水平”，由该定义可 知，低于耐雷水平的雷电流击于线路不会引起闪 络，反之，则必然发生闪络。 对于无耦合地线的输电线路耐雷水平的计 流波头也可近似取为斜角波，杆塔分流系数Ｂ 和 算方法在教课书中已有所论述ＩＩ，而对于具有避雷 Ｂ分别为： 线及耦合地线的输电线路耐雷水平的计算方法则 没有阐述。 Ｂ 为耦合地线悬挂点以下的杆塔分流系数。 如取雷电流波头为斜角波，则杆塔中的话电 ｛ ：宝 图３某２２０ＫＶ线路铁塔 １３＂－１／｛１＋Ｉ －／１ ｃＩ／１ × ｝ １／｛１ ｐ －邯 绝缘子串由１３．Ｘ－７组成，其冲击放电电压 （３） ｝ （４） ｕ 为１４１０ＫＶ；杆塔冲击接地电阻Ｒｃｈ为７ｎ或 ｌ５ｎ： 现提出一种计算具有避雷线及耦合地线输 电线路耐雷水平的方法，该方法可适用于架设有 式中：吼为雷电流波头长度，取２６ 。 显然，式（４）是杆塔分流系数ｐ的通用计算 档距１为４ｏ０ ； 对于具有避雷线及耦合地线的线路，可采用 耦合地线的高压、超高压输电线路耐雷水平的计 公式，（３）式和（４）式计算ｐ 和Ｂ；对于仅有避雷线的线 算。 ２具有避雷线及耦合地线输电线路的等值 路（无耦合地线【＋ ），（４）式中的［３＂－１；对于即无 避雷线又无耦合的线路（ ＝【＋ ），则ｐ Ｂ＝ｌ。 电路 雷直击于有避雷线路的情况可分为三种，即 雷击杆塔塔顶：雷击避雷线档距中间和雷绕过避 雷线击于导线称为“绕击”，由于雷击杆塔塔顶时 的落雷机会较多，所以，我们重点讨论雷击塔顶时 的输电线路的耐雷水平。 避雷线及耦合地线的半径为５．Ｓｍｍ； 避雷线、耦合地线和输电导线的弧垂为７ｍ、 １３５ｍ、１２ｍ。 雷击避雷线及耦合地线线路的塔顶时，由于 避雷线及耦合地线的存在，有一部分雷电流沿避 雷线及耦合地线流向两侧杆塔入地．如图ｌ所示： 则：避雷线平均高度ｈｂ＝２９．１—２／３＂７＝２４５ｍ； ３．２杆塔顶部的电位（Ｕｔｄ） 输电线路平均高度ｈｄ＝２３．４－－２，，＇３ １２＝１５．４ｍ； 由图２可知： 耦合地线平均高度ｈ ｌ６．４－－２／３＊１３．５＝７．４ｍ； ｕ （ｄｉ ／ｄｔ）＋Ｒ｜ （ｄ ０ 试计算有、无耦合地线时线路的耐雷水平。 Ｌ＃ ｘ（ｄｉ／ｄｔ）＋ｌ ］３ｘ（ｄｉ／ｄｔ）＋ 根据相关文献和上面给出的计算方法分别 设雷电流幅值为Ｉ，取波头长度为２．６ｔａｓ，波形 求得有、无耦合地线时该输电线路的耐雷水平，计 为斜角波头，于是：ｄｉ／ｄｔ－＝Ｉ／２．６ 算结果整理后列于表ｌ中： 表１计算结果 杆塔顶部电位的幅值为：Ｕ，，ｒ－－￣Ｉ｛１３１ 柙 ＝ｐ１ ）／２．６｝ ３３耐雷水平Ｉ． 当塔顶部的电位为Ｕ 时，则与塔顶相连的 避雷线上也将有相同的电压Ｕｎ由避雷线及耦合 簦 ２ ７ ７ １ １１坠２ ２ １５ １５ ０．２９６ １－！ ８３ ０．３６５ １０１ 无耦台地线 有耦合地线 ０ ２９６ １１８ ０．３６５ １３４ 由计算结果可知，架设耦合地线后桶合系数 Ｋ由０．２９６增大到Ｏ３６５。 ‘” 地线与导线问的耦合作用，导线上将产生耦合电 压Ｋ ，此电压与雷电流同极性。此外，由于雷电 流通道电磁场的作用．在导线上尚有感应过电压 ｌ—ｋ），此电压与雷电流异极性Ｉ¨＇所以导线电压 的幅值为：ＵＦＫＵｒ ｌ—ｋ】 式中： ，． 卫． 当雷击杆塔顶时，如果Ｒｃｈ＝７ｎ则架设耦合 地线的输电线路能比无耦合地线的输电线路的耐 雷水平提高了１３．６￣ｔ如果Ｒｃｈ＝ｌ５ｎ则架设耦合 地线的输电线路能比无耦合地线的输电线路的耐 雷水平提高ｒ ２ｌ－７％。 ５结束语 感应过电压系数，取Ｌ ６； Ｋ＿—啦雷线及耦合地线与导线间的耦合的 ５．１从实例中可以看出，当降低杆塔接地电阻 将杆塔、避雷线及耦合地线等分布参数以集 系数； 有困难时，架设耦合地线对提高输电线路的耐雷 总参数代替，得雷击杆塔时的等值电路图，如图２： ｈ厂导线中平均高度（ｍ）。 水平和降低雷击跳闸率效果更为显著。 其中： 线路绝缘子串上两端电压为塔顶电位和导 ５．２耦合地线的作用既可增加避雷线与导线 Ｉ —＿塔顶至耦合地线悬挂点段的杆塔等 值电感（ｏＨ）； Ｉ —耦合地线悬挂点至塔基段的杆塔等 值电感（ｏＨ）； 图ｌ雷击塔顶时原理图图２雷击塔顶时等值电路图 杆塔两侧相邻档避雷线的电感并联 值（ｏＨ）； Ｉ 一杆塔两侧相邻档耦合地线的电感并 联值（ｏＨ）； ｌ——档距长度（ｍ）； 间的耦合作用，又可以增加对雷电流的分流作用。 ｆｐ口Ｒ． 奴 １ ６＋ｈ／ｚ６￣Ｏ—Ｋ） （５） ５３该计算方法假设避雷线和耦合地线的电 由式（５）可见，杆塔绝缘子串上的电压幅值 位相同且均等于塔顶电位Ｕｔｄ，因此计算上具有一 Ｕｊ随雷电流的增大而增大。当 大于或等于绝缘 定的误差。 子串的５０％冲击放电电压ｕ 时，绝缘子串就有 参考文献 可能发生闪络。取Ｌ・ ，即可求出雷击杆塔顶部 ［１Ｉ周泽存．高压技术【Ｍｌ北京：水利电力出版社． 时的耐雷水平Ｉ。为： ［２１刘继．电气装置的过电压保护【Ｍ１北京：电力工业 出版社． Ｉ，＝Ｕ￣／Ｉ（１一Ｋ ｐｐ氨＋＋ｌｐ ｐ１ｔ。 ６ ／２．６１｝ ４具体实例的计算 ［３１电力设备过电压保护设计技术规程【Ｍｌ北京：水 已知：某平原地区２２０ＫＶ双避雷线路杆塔示 利电力出版社． 责任编辑：杨帆 线电位之差，故线路绝缘上的电压幅值ｕｊ为： Ｒｄ 一杆塔冲击接地电阻（ｎ）。 一３６—
