[实用新型]一种抑制输电线路雷击时铁塔塔头过电压的装置

说明书

本实用新型涉及电力工程输电线路的高压防雷技术领域，尤其是涉及一种抑制输电线路雷击时铁塔塔头过电压的装置。一种抑制输电线路雷击时铁塔塔头过电压的装置，包括安装在铁塔顶部的同轴式架空电缆线、同轴电缆引下线、设置在铁塔底部的地面避雷器和设置在铁塔底部地下的接地网，所述的同轴电缆引下线的一端连接在同轴式架空电缆线上，所述的同轴式电缆引下线的另一端与地面避雷器连接，所述的地面避雷器与接地网电连接。本实用新型能够减少雷击时发生跳闸事故和反击事故。

技术领域

本实用新型涉及电力工程输电线路的高压防雷技术领域，尤其是涉及一种抑制输电线路雷击时铁塔塔头过电压的装置。

背景技术

近年来，由于雷电活动日益增强，线路因雷击而引起的事故日益增多，对线路的安全运行造成了严重威胁，严重影响送电线路的供电可靠性。目前输电线路本身的防雷措施主要依靠架设在铁塔顶端的架空地线，其运行维护工作中主要是对铁塔接地电阻的检测及改造，由于其防雷措施的单一性，无法达到防雷要求。由于雷击强度大，当雷电流超过铁塔耐雷水平时，该铁塔的绝缘子串就要发生闪络，引起线路跳闸，这是线路跳闸的要因。

1、现有避雷线防雷技术中存在的问题：

根据中国电力科学研究院高压研究所李培国教授的观点以及原苏联学者的观测发现，当雷电击中输电线路的档距中间部位的避雷线时会引起避雷线——相导线间隙击穿放电，进而引起线路跳闸，而采用避雷线负保护角并不能避免这种放电发生。并认为这是高压输电线路雷击跳闸产生的主要原因。

由以上分析可认为：现有避雷线均为以钢丝线，一般型号为GJ-90～120mm²，根据“电力工程高压送电线路设计手册”可知：

单导线的正序电抗计算方法：

X₁的单位是Ω/km

上二式中，μ为导线材料的相对导磁率，对于铝A1导体μ＝1，对于钢铁μ＝2000～4000，f为频率；Hz；雷电流的f＝10⁵Hz～10⁶Hz；而工频电源f＝50Hz，Dm为相导线间的几何均距；dab、dbc及dca分别为三相导线间距离；r为导线的半径；re为导线的有效半径。

由以上分析可知，当雷击避雷线上时由于钢丝导线每公里长度下所产生的电抗值为：

X_L≈0.0001πμf/Ωkm，若取μ＝2000，f＝5×10⁵Hz时,

X_L＝10^-4×3.14×2×10³×5×10⁵＝3.1410⁵Ω/km

当档距为400M，1/2档距长度下的电抗为X_L1＝0.2×3.14×10⁵＝6.28×10⁴Ω，这个阻抗值为非常高的阻抗，倘若雷电流为30KA时，则在避雷线上积累的电压为，根据欧姆定律U＝IR＝U＝6.28×10⁴×30KA＝1.88×10⁶KV，如此高的电压，基本上可以将避雷线与相导线之间的空气间隙击穿，从而引起跳闸，这也是雷击发生经常性短路击穿跳闸故障的理论计算的原因所在。

2、关于雷击线路上铁塔反击的问题

雷击输电线铁塔顶部后将会引起反击，塔顶电位Utop可由下式计算：

其中Ri为铁塔冲击接地电阻，铁塔总电感用Lt表示，表示雷电流陡度：β为分流系数由上述式中可见，塔顶电位Utop由两部分组成，第一项为由铁塔冲击电阻引起；第二项是雷电流的变化在铁塔电感上感应的电压。