對(duì)輸電線路引雷分析及防雷措施探究

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1、對(duì)輸電線路引雷分析及防雷措施探究摘要：輸電線路的防雷並不隻是以上一些措施就能徹底解決的，雷電活動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的自然現(xiàn)象，需要電力系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部門的通力合作，要全面考慮高壓送電線路經(jīng)過地區(qū)雷電活動(dòng)強(qiáng)弱程度、地形地貌特點(diǎn)和土壤電阻率的高低等情況，強(qiáng)化線路的巡視檢查，及時(shí)消除缺陷。不斷豐富運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，才能盡量減少雷害的發(fā)生，將雷害帶來的損失降低到最低限度。要保障線路安全運(yùn)行；應(yīng)對(duì)雷害原因進(jìn)行有效的分析，確定雷擊性質(zhì)，並采取相應(yīng)有效的防雷措施關(guān)鍵詞：輸電線路；避雷針；絕緣帽中圖分類號(hào)：TK21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對(duì)輸電線路供電可靠性的要求越來越高。同時(shí)伴隨著電網(wǎng)的發(fā)展，雷

2、擊輸電線路引起的跳閘、停電事故絕對(duì)值也日益增多。雷害事故在現(xiàn)代電力系統(tǒng)的跳閘停電事故中占有很大的比重。特別是伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)和二次保護(hù)的產(chǎn)生，電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓的降低及其導(dǎo)致的事故的減少，雷擊引起的線路跳閘事故占據(jù)日益主要的地位，不僅影響線路、設(shè)備的正常運(yùn)行，而且極大地影響瞭日常的生產(chǎn)、生活。線路的雷擊事故在電力系統(tǒng)總的雷電事故中占有很大的比重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因雷擊線路造成的跳閘事故占電網(wǎng)總事故的60%以上。輸電線路防雷保護(hù)的目的就是盡可能減少線路雷害事故的次數(shù)和損失1普通避雷針引雷機(jī)理分析由於雷雲(yún)對(duì)地放電發(fā)生前，雷雲(yún)和地面之間所形成的電場(chǎng)，基本上是直流靜電場(chǎng)。在雷雲(yún)先導(dǎo)

3、通道發(fā)展過程中若把雷雲(yún)看成一個(gè)電極的話。那就是直流電壓作用下的長間隙放電在雷雲(yún)電場(chǎng)作用下，金屬避雷針尖端附近的電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)，局部空間電離產(chǎn)生的與雷雲(yún)同極性的電荷通過避雷針入地，與雷雲(yún)異極性的電荷向雷雲(yún)方向運(yùn)動(dòng)，在避雷針上方形成與避雷針同極性的空間電荷層，這些空間電荷將使避雷針尖端附近的場(chǎng)強(qiáng)降低。使電離減弱甚至停止；待與避雷針同極性的空間電荷逐漸散失，針尖處的場(chǎng)強(qiáng)恢復(fù)達(dá)到電離的強(qiáng)度又產(chǎn)生電離，如此循環(huán)。但總的來說，電離較少，空間電荷數(shù)量有限，使空間電荷層外的場(chǎng)強(qiáng)增加有限，電離區(qū)的擴(kuò)展較小，故引雷作用較小通過上述空間電荷對(duì)電場(chǎng)畸變作用的分析，我們可以設(shè)想，當(dāng)避雷針尖端的高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)電

4、離出來的與雷雲(yún)同極性空間電荷不能很快消失時(shí)，空間電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)將進(jìn)一步增強(qiáng)針尖附近的電場(chǎng)強(qiáng)度，圖1所示為當(dāng)雷雲(yún)電場(chǎng)為負(fù)極性時(shí)，避雷針尖端處有負(fù)空間電荷存在時(shí)的電場(chǎng)分佈。高場(chǎng)強(qiáng)電離或強(qiáng)場(chǎng)放射的作用易於在避雷針尖端形成上行先導(dǎo)，從而加強(qiáng)避雷針的引雷作用，其保護(hù)范圍也將加大2針尖戴上絕緣帽提高避雷針引雷能力的機(jī)理分析很顯然，針頭附近的電荷密度越大，對(duì)雷雲(yún)電場(chǎng)的畸變強(qiáng)度就越強(qiáng)，其引雷的空間就越大，即保護(hù)范圍擴(kuò)大。要做到這一點(diǎn),除瞭增加避雷針的高度外，根據(jù)固體電介質(zhì)的極化理論，由偶極子構(gòu)成的電介質(zhì)在電場(chǎng)的作用下定向運(yùn)動(dòng)，按電場(chǎng)方向有序排列使介質(zhì)表面產(chǎn)生束縛電荷，呈現(xiàn)出極性。由於極化

5、，在電極上具有較多的附加電荷，由於該附加電荷與電極上原有電荷的極性相同，故使電荷密度增大，電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)。為此，在避雷針針頭上加裝具有強(qiáng)極性的絕緣套管以增加引雷能力同時(shí)，給避雷針套上一個(gè)絕緣帽可以避免避雷針尖端附近產(chǎn)生的空間電荷進(jìn)入針體而消失。在雷雲(yún)的作用下，避雷針尖端附近的電場(chǎng)強(qiáng)度仍是最強(qiáng)。隨著雷雲(yún)的下行先導(dǎo)向地面延伸，避雷針尖端附近電場(chǎng)得到加強(qiáng)，局部空間電離出來的與雷雲(yún)同極性的電荷被絕緣帽阻隔，不能通過避雷針入地，而隻能緊貼於絕緣帽外表面或其附近的局部空間。這些與避雷針異極性電荷的存在加強(qiáng)瞭避雷針尖端附近電場(chǎng)強(qiáng)度。所以避雷針戴有絕緣帽時(shí)，尖端附近的電場(chǎng)強(qiáng)度總是比普通避雷針尖

6、端附近的電場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)。這就使電離不斷產(chǎn)生，形成密度很大、導(dǎo)電性好的區(qū)域，使空間電荷區(qū)外的場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，電離空間不斷擴(kuò)展，導(dǎo)電性好的區(qū)域不斷擴(kuò)大,並形成由避雷針向上發(fā)展的迎面先導(dǎo)，其作用相當(dāng)於將避雷針高度升高3在針體串聯(lián)小氣隙提高避雷針引雷能力的機(jī)理分析當(dāng)雷電雲(yún)層形成時(shí)，雲(yún)層與地面之間產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，此電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)到5kV/m,從而使地面凸起部分或金屬部件上開始出現(xiàn)電暈放電。當(dāng)雷電雲(yún)層內(nèi)部形成一個(gè)下行先導(dǎo)時(shí)，雷擊放電過程便開始瞭。下行先導(dǎo)電荷以階梯形式向地面移動(dòng)，其攜帶的電荷使地面建立起來瞭電場(chǎng)。此時(shí)，從地面上的建築物或物體產(chǎn)生瞭一個(gè)上行的先導(dǎo)，此上行先導(dǎo)向上傳播一直到與下行先導(dǎo)會(huì)合。

7、此時(shí)，閃電電流便流過所形成的通道。地面上的其他建築物可能會(huì)生成好幾個(gè)上行先導(dǎo)，與下行先導(dǎo)會(huì)合的第一個(gè)上行先導(dǎo)決定瞭雷擊點(diǎn)的位置。在輸電線路防繞擊避雷針本體串聯(lián)小空氣間隙，在雷雲(yún)的先導(dǎo)通道向下發(fā)展過程中，由於氣隙的存在相當(dāng)於在避雷針上串聯(lián)瞭一個(gè)電容。在足夠高的雷雲(yún)場(chǎng)強(qiáng)下，小氣隙兩極能夠積累電荷。當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)超過小氣隙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)將小氣隙擊穿，小氣隙開始放電，放電電荷在熱動(dòng)力作用下上升，與針尖的高場(chǎng)強(qiáng)處新電離出的電荷一起向上發(fā)展，易於形成迎面上行先導(dǎo)，使有小氣隙避雷針的引雷能力大大增加4電氣試驗(yàn)下面通過試驗(yàn)驗(yàn)證輸