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避雷塔在输电线路防雷中的应用
- 2021-08-26-

  近年来,由于环境条件的不断恶化,雷击引起的输电线路跳闸故障日益增多,不仅影响了设备的正常运行,也极大地影响了日常生产生活。雷击已成为影响输电线路安全可靠运行的重要因素。

  为减少输电线路雷击故障,采取了降低避雷塔接地电阻、提高线路绝缘水平、采用负角保护、架设耦合地线等多种综合防雷措施,取得了一定的效果。但对于一些分布在土壤电阻率较高的线路,降低避雷塔接地电阻难度较大,目前仍没有很好的对策来防止因屏蔽失效引起的故障。

  当闪电击中一座塔时,一部分闪电电流通过避雷针流向相邻的塔,另一部分闪电通过塔流向地面。避雷塔的接地电阻为暂态电阻,一般以冲击接地电阻为特征。

  当闪电击中塔时,塔顶的电位迅速增加,当塔顶电位与导线上感应电位之差超过绝缘子串放电电压的50%时,将发生从塔顶到导线的闪络。如果考虑线路工频电压幅值的影响,线路的耐雷水平与线路绝缘子50%放电电压、雷电流强度和避雷塔冲击接地电阻三个重要因素有关。一般来说,输电线路50%的放电电压是一定的,雷电流强度与地理位置和大气条件有关。未安装避雷器时,常采用降低避雷塔接地电阻的方法来提高输电线路的耐雷性。在山区,降低接地电阻比较困难,这就是为什么输电线路经常被雷击的原因。

  避雷塔安装后,当输电线路遭受雷击时,雷电流的变化也会发生变化。一部分雷电流将从避雷针传输到相邻塔,另一部分将通过塔体进入地面。当雷电流超过一定值时,避雷器会动作加入分流器。大部分雷电流从避雷器流入导线,并传播到相邻的避雷塔。当雷电流流过避雷针和导体时,由于导体之间的电磁感应,会在导体和避雷针上分别产生耦合分量。由于避雷器的分流远大于避雷针分流的雷电流,这种分流的耦合作用会增加导线的电位,使导线与塔顶的电位差小于绝缘子串的闪络电压,绝缘子不会闪络。因此线路避雷器具有良好的电位钳位功能,这也是线路避雷器防雷的明显特点。

  以往输电线路防雷主要采用降低塔身接地电阻的方法,在平原地区相对容易。对于山地塔,通常在四个塔脚使用长辐射地线或深井,以增加地线与土壤的接触面积,降低电阻率,在工频下接地电阻会降低。但在遭受雷击时,由于接地线过长,会有较大的附加电感值,雷电过电压的暂态分量L.di/dt会加到避雷塔的电位上,这将大大增加避雷塔顶部的电位,使之更容易引起避雷塔与绝缘子串之间闪络,反之,降低线路的耐雷水平。由于线路避雷器具有箝位电位的功能,接地电阻不严格,容易实现山区线路的防雷。


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