CN102751691A - 高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，它是在避雷线上架设立体封闭式结构的防护罩，将绕击危险区罩入防护罩内，完全消除雷电暴露弧；做法是：在绕击危险区，沿避雷线走向的横向水平方向，搭架彼此有间距而平行排列、具有抗弯折性强、抗摩擦能力抗腐蚀性抗电流冲击能力好、耐老化的管状碳纤维避雷杆；每根碳纤维避雷杆，都由“水平段”与“垂直段”一体构成，其“水平段”的两端，自避雷线就近的一根向外水平延伸2米～20米，而其“垂直段”竖直向下延伸零米～至地面，组成的避雷防护栅罩，将绕击危险区高压输电线完全封闭在其内，消除了雷击暴露弧，对高压输电线路实现了有效保护，大幅度降低了雷电绕击的跳闸率。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压输电线路防止雷电绕击的方法，用于对高压/特高压输电线路，特别是杆塔项部的雷电绕击暴露弧进行有效防护的方法。
背景技术
雷害是影响我国电网安全运行的主要因素。据统计雷击引起的高压输电线路跳闸事故约占线路总跳闸次数的70％。我国实际运行经验表明，500kV超高压及以上的特高压输电线路跳闸，主要是由雷电绕击所引起的。一方面超高/特高压输电线路由于绝缘距离足够长，线路绝缘水平很高，反击已不可能对绝缘子造成闪络。另一方面，由于杆塔的高度、材质、电气结构及接地状况，使杆塔及附近区域为雷电提供了比其它部位更为良好的放电通道，较之其它区域往往更容易形成引发雷电绕击的危险区，简称绕击危险区。世界各国运行经验也表明雷电绕击是输电线路跳闸的主要原因之一。
目前对绕击危险区的防护技术手段，主要是在塔顶安装避雷针及架设避雷线。由于高压输电线路铁塔为避雷线结构，不可避免的存在有部份暴露先导雷击的暴露弧。通过改造避雷线，减小保护角可以减小雷击暴露弧而降低雷电的绕击率。日本特高压输电线路和500KV线路均采用负保护角，其雷电绕击率明显低于世界其它国家。但是，并非所有输电线路都适宜避雷线的技术改造，既使能改造的输电线路，也无法完全消除雷电暴露弧。因此，改造避雷线减小保护角的方法，也不能对绕击危险区内的输电线路提供严密、完备的保护。
在本发明提出以前，针对绕击危险区，国内外还没有消除雷电暴露弧的方法及使用相关的雷电防护产品，这也是雷电绕击导致输电线路跳闸事故始终居高不下的重要原因。
发明内容
本发明的目的在于：为用户提供高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，采用这种方法可以有效的消除高压输电线路上的雷电暴露弧，切断雷电绕击信道，大幅度的降低雷电绕击率，对绕击危险区中的高压输电线路能实现有效防护，从而大大降低高压输电线路的雷击跳闸率。
本发明的目的是这样实现的：
高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，是在避雷线上架设立体封闭式结构的防护罩，将该绕击危险区全部罩入防护罩的保护区域内，以完全消除雷电绕击暴露区；具体做法是：在绕击危险区段，沿着避雷线走向的横向水平方向，搭架彼此有间距而平行排列，具有抗弯折性强、抗摩擦力、抗腐蚀力、抗电流冲击能力好，耐老化的管状碳纤维避雷杆；每根管状碳纤维避雷杆，均由“水平段”与“垂直段”一体构成，该避雷杆“水平段”的两端，自两根避雷线就近的一根向外水平延伸各超出其就近避雷线2米～20米，该避雷杆的“垂直段”竖直向下延伸零米～至地面，组成一个整区段的避雷防护栅罩，将绕击危险区的高压输电线暴露弧完全封闭在该防护栅罩内。
所述由管状碳纤维避雷杆，沿绕击危险区避雷线横向水平排列所组成的防护栅罩，包括有如下几种结构形状：
1、平面梁式结构避雷杆防护栅罩：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排管状碳纤维避雷杆，所组成的平面梁式结构的防护栅罩。这种平面梁式结构避雷杆防护栅罩的优点是：扩大了避雷线的横向水平防护区域，减小了保护角，安装简便，抗风能力强，避雷线受力均匀，负荷小。
2、立体
型或∏型结构避雷杆防护栅罩：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排
型或∏型管状碳纤维避雷杆，所组成的立体型或∏型结构的避雷杆防护栅罩。
组成该防护栅罩的每根避雷杆，都是由一根“水平段”和其两端的“垂直段”所一体构成，不过后者∏型避雷杆“水平段”的两个端头，向外超出了其“垂直段”。这两种结构的碳纤维避雷杆防护栅罩，扩大了避雷线的横向水平和竖直向下的防护区域，保护角进一步减小，安装简便，抗风能力强，避雷线受力均匀，负荷小。
3、立体非直线型结构避雷杆防护栅罩：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排非直线型结构管状碳纤维避雷杆，所组成的立体非直线型结构的避雷杆防护栅罩。
组成该防护栅罩的每根非直线型避雷杆，都是由
型或∏型结构演变而成，与型或∏型结构不同的是：将避雷杆的“垂直段”由直线结构改为弧线结构。
4、立体回绕型结构避雷杆防护栅罩：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排回绕型结构管状碳纤维避雷杆，所组成的立体回绕型结构的避雷杆防护栅罩。
组成该防护栅罩的每根回绕型结构避雷杆，都是
型结构避雷杆的演变，即在避雷杆的两“垂直段”的末端，各增加一个与其水平段同处一平面而向内延伸的小水平段，形成
型回绕结构，可进一步减小保护角。
5、立体倒L型结构避雷杆防护栅罩：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排倒L型结构管状碳纤维避雷杆，所组成的立体倒L型结构的避雷杆防护栅罩。
组成该防护栅罩的每根倒L型结构避雷杆，均由一段“水平段”和一段“垂直段”一体构成，其“水平段”的端头固定在避雷线上，而其“垂直段”往下。
6、立体倒L型结构避雷杆防护栅罩A：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排倒L型结构管状碳纤维避雷杆，所组成的立体倒L型结构的避雷杆防护栅罩A。
组成该防护栅罩A的每根倒L型结构避雷杆，均由一段横向“水平段”和一段“垂直段”一体构成，其横向“水平段”的端头固定在避雷线上，而横向“水平段”与避雷线处于同一水平面。这种“虫脚”形状倒L型避雷杆所形成的防护栅罩A，可有效形成立体防护，能对避雷线形成最小支撑负荷，减小风荷载，安装容易，节省材料。
7、立体倒L型结构避雷杆防护栅罩B：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排倒L型结构管状碳纤维避雷杆，所组成的立体倒L型结构的避雷杆防护栅罩B。
该防护栅罩B的每根倒L型结构避雷杆，均由一段“水平段”和一段“垂直段”一体构成，其“水平段”的端头固定在避雷线上，而其“水平段”与避雷线水平面间的投影角βL，称空间取向调整角βL为0°～45°，其“垂直段”与倒L型结构避雷杆平面间的投影角βH，称空间取向调整角βH为0°～45°；使立体防护的垂向防护区大幅度延伸，实现严密的绕击保护。
所述在绕击危险区避雷线上所搭架的管状碳纤维避雷杆防护栅罩，其组成该防护栅罩的各避雷杆沿避雷线走向的间距，为线路杆塔间距的四十分之一至十分之一。
本发明的突出优点在于：由于在绕击危险区的避雷线上，构建了本发明立体封闭式避雷防护栅罩，将高压输电线的暴露弧完全罩入防护栅罩的保护区域内，消除了雷电绕击暴露区，对高压输电线路实现了有效保护，大幅度降低绕击的跳闸率。
附图说明
图1为在杆塔上的本发明防护栅罩结构示意图
图2为由梁式结构避雷杆组成的本发明防护栅罩结构示意图
图3为由
型结构避雷杆组成的本发明防护栅罩结构示意图
图4为由∏型结构避雷杆组成的本发明防护栅罩结构示意图
图5为由回绕型结构避雷杆组成的本发明防护栅罩结构示意图
图6为由倒L型结构避雷杆组成的本发明防护栅罩结构示意图
图7为由非直线型结构避雷杆组成的本发明防护栅罩结构示意图
图8为具有空间取向调整角βH和βL的倒L型结构避雷杆示意图
图中标记：1为杆塔，2为高压输电线，3为绝缘子串，4为避雷线，5为本发明立体封闭式结构防护罩，6为梁式结构避雷杆及组成的防护栅罩，7为
型结构避雷杆及组成的防护栅罩，7-1为
型避雷杆7的“竖直段”，7-2为
型避雷杆7的“水平段”，8为∏型结构避雷杆及组成的防护栅罩，8-1为∏型结构避雷杆的“水平段”，8-2为∏型结构避雷杆的“竖直段”，9为回绕型结构避雷杆及组成的防护栅罩，9-1为回绕型结构避雷杆的“水平段”，9-2为回绕型结构避雷杆的“竖直段”，9-3为与“水平段”9-1处于同一平面而向内延伸的小水平段，10为倒L型结构避雷杆及组成的防护栅罩，10-1为倒L型结构避雷杆“水平段”，10-2为倒L型结构避雷杆的“竖直段”，11为非直线型结构避雷杆及组成的防护栅罩，11-1为非直线型结构避雷杆的“水平段”，11-2为非直线型结构避雷杆的“竖直段”，βH为避雷杆“竖直段”的空间调整角，βL为避雷杆“水平段”的空间调整角。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地描述：
实施例1架设在杆塔顶部的立体封闭式
型避雷杆防护栅罩(见图3)
高压输电运行实践表明，杆塔及附近区域往往是引发雷电绕击的危险区，是造成高压输电线路跳闸的主要雷击部位。因此，保护杆塔及附近的雷电绕击区致关重要。本案给出一种保护杆塔及附近雷电绕击区的有效技术设计，即在杆塔1顶部的避雷线4上架设立体封闭式的防护栅罩，将绕击危险区全部罩入防护栅罩的保护区域内。具体做法是：在绕击危险区段，沿着避雷线4走向的垂直水平方向，搭架一组彼此间距为杆塔间距四十分之一至十分之一、而平行排列的
型结构避雷杆7，每根型避雷杆7的“水平段”7-2的端头超出就近避雷线2米～20米，“水平段”7-2两端的“竖直段”7-1向下延伸0米～到地面，组成一个整段的避雷防护栅罩，将绕击危险区段的高压输电线完全封闭在该防护栅罩内。组成防护栅罩的避雷杆7是一体化中空管状的碳纤维材质杆件，除其材质轻外还具有韧性好抗弯折性强，抗摩擦力、抗腐蚀能力、抗电流冲击能力、及耐老化能力都好的突出优点。
实施例2架设在雷电绕击区高压输电线上的垂直水平梁式结构防护栅罩(见图2)
具体做法是：在绕击危险区段，沿着避雷线4走向的垂直水平方向，搭架一组彼此间距为杆塔间距四十分之一至十分之一、而平行排列的梁式结构的避雷杆6，该避雷杆两端各超出其就近一根避雷线4的长度为2米～20米，形成一个遮盖避雷线4及绕击危险区段的防护栅罩盖，组成该防护栅罩盖的直线式避雷杆6是中空管状的碳纤维材质杆件。
实施例3架设在雷电绕击区高压输电线上的∏型结构防护栅罩(见图4)
具体做法是：在绕击危险区段，沿着避雷线4走向的垂直水平方向，搭架一组彼此间距为杆塔间距四十分之一至十分之一、而平行排列的∏型结构避雷杆8，该避雷杆“水平段”8-1的两端各超出其就近避雷线避雷线2米～20米，其“竖直段”8-2向下延伸0米～到地面，组成一个整段的避雷防护栅罩，将绕击危险区段的高压输电线完全封闭在该防护栅罩内，组成该防护栅罩的∏型避雷杆8是中空管状的碳纤维材质杆件。
实施例4架设在雷电绕击区高压输电线上的回绕型结构防护栅罩(见图5)
具体做法是：在绕击危险区段，沿着避雷线4走向的垂直水平方向，搭架一组彼此间距为杆塔间距四十分之一至十分之一、而平行排列的回绕型结构避雷杆9，该避雷杆“水平段”9-1的两端各超出其就近避雷线4的长度为2米～20米，其“竖直段”9-2向下延伸0米～到地面，与“水平段”9-1处于同一平面而向内延伸的小水平段9-3长度为1-10米，组成一个整段的避雷防护栅罩，将绕击危险区段的高压输电线完全封闭在该防护栅罩内，组成防护栅罩的回绕型避雷杆9是一体化中空管状的碳纤维材质杆件。
实施例5架设在雷电绕击区高压输电线上的倒L型结构防护栅罩(见图6)
具体做法是：在绕击危险区段，沿着避雷线4走向的垂直水平方向，搭架一组彼此间距为杆塔间距四十分之一至十分之一、而平行排列的倒L型结构避雷杆10，该避雷杆横向“水平段”10-1的端头固定在避雷线4上，且横向“水平段”10-1与避雷线4处于同一水平面，横向“水平段”10-1的长度为2米～20米，其“竖直段”10-2向下延伸0米～到地面，组成一个整段的“虫脚”式避雷防护栅罩，将绕击危险区段的高压输电线完全封闭在该防护栅罩内，组成防护栅罩的倒L型避雷杆10，是一体化中空管状的碳纤维材质杆件。
实施例6架设在雷电绕击区高压输电线上的非直线型结构防护栅罩(见图7)
具体做法是：在绕击危险区段，沿着避雷线4走向的垂直水平方向，搭架一组彼此间距为杆塔间距四十分之一至十分之一、而平行排列的非直线型结构避雷杆11，其“水平段”11-1的两端各超出其就近避雷线2米～20米，其向外延伸的“弧型竖直段”11-2向下延伸0米～到地面，组成一个整段的避雷防护栅罩，将绕击危险区段的高压输电线完全封闭在该防护栅罩内，组成防护栅罩的非直线型避雷杆11是中空管状的碳纤维材质杆件。
实施例7架设在雷电绕击区高压输电线上具有空间调整角度βL的倒L型结构防护栅罩(见图8)
具体做法是：在绕击危险区段，沿着避雷线4走向的方向，搭架一组彼此间距为杆塔间距四十分之一至十分之一、而平行排列的倒L型结构避雷杆6，倒L型结构避雷杆6“水平段”的端头固定在一根避雷线上，其“水平段”的长度为2米～20米，其“水平段”杆身具有取向为βL的空间调整角，形成一个遮盖避雷绕击危险区段避雷线的防护栅罩，组成防护栅罩的倒L型结构避雷杆6，是中空管状的碳纤维材质杆件。
实施例8架设在雷电绕击区高压输电线上具有空间调整角度βH的倒L型结构防护栅罩(见图8)
具体做法是：在绕击危险区段，沿着避雷线4走向的方向，搭架一组彼此间距为杆塔间距四十分之一至十分之一、而平行排列的倒L型结构避雷杆6，倒L型结构避雷杆6“水平段”的端头固定在一根避雷线上，其“水平段”的长度为2米～20米，“水平段”与避雷线4处于同一水平面内，其“竖直段”具有取向为βH的空间调整角，形成一个遮盖绕击危险区段避雷线的防护栅罩，组成防护栅罩的倒L型结构避雷杆6，是中空管状的碳纤维材质杆件。
实施例9架设在雷电绕击区高压输电线上“水平段”具有调整角βL、“竖直段”具有调整角βH的倒L型结构防护栅罩(见图8)
具体做法是：在绕击危险区段，沿着避雷线4走向的方向，搭架一组彼此间距为杆塔间距四十分之一至十分之一、而平行排列的倒L型结构避雷杆6，倒L型结构避雷杆6“水平段”的端头固定在一根避雷线上，“水平段”的长度为2米～20米，“水平段”的杆身具有取向为βL的空间调整角，“竖直段”的杆身具有取向为βH的空间调整角，形成一个遮盖绕击危险区段避雷线的防护栅罩，组成防护栅罩的倒L型结构避雷杆6，是中空管状的碳纤维材质杆件。
Claims (9)
1.高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，是在避雷线上架设立体封闭式结构的防护罩，将该绕击危险区全部罩入防护罩的保护区域内，以完全消除雷电绕击暴露区；具体做法是：在绕击危险区段，沿着避雷线走向的横向水平方向，搭架彼此有间距而平行排列，具有抗弯折性强、抗摩擦力、抗腐蚀力、抗电流冲击能力好，耐老化的管状碳纤维避雷杆；每根管状碳纤维避雷杆，均由“水平段”与“垂直段”一体构成，该避雷杆“水平段”的两端，自两根避雷线就近的一根向外水平延伸各超出其就近避雷线2米～20米，该避雷杆的“垂直段”竖直向下延伸零米～至地面，组成一个整区段的避雷防护栅罩，将绕击危险区的高压输电线暴露弧完全封闭在该防护栅罩内。
2.按照权利要求1所述的高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，其特征在于：所述由管状碳纤维避雷杆，沿绕击危险区避雷线排列所组成的防护栅罩，为平面梁式结构避雷杆防护栅罩：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排管状碳纤维避雷杆，所组成的平面梁式结构的防护栅罩。
3.按照权利要求1所述的高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，其特征在于：所述由管状碳纤维避雷杆，沿绕击危险区避雷线排列所组成的防护栅罩，为由立体
型或∏型结构避雷杆组成的防护栅罩：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排
型或∏型管状碳纤维避雷杆，所组成的立体
型或∏型结构的避雷杆防护栅罩；组成该防护栅罩的每根避雷杆，都是由一根“水平段”和其两端的“垂直段”所一体构成，所述∏型避雷杆“水平段”的两个端头，向外超出了其“垂直段”。
4.按照权利要求1所述的高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，其特征在于：所述由管状碳纤维避雷杆，沿绕击危险区避雷线排列所组成的防护栅罩，为立体非直线型结构避雷杆防护栅罩：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排非直线型结构管状碳纤维避雷杆，所组成的立体非直线型结构的避雷杆防护栅罩；组成该防护栅罩的每根非直线型避雷杆，都是由型或∏型结构演变而成，与
型或∏型结构不同的是：将避雷杆的“垂直段”由直线结构改为弧线结构。
5.按照权利要求1所述的高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，其特征在于：所述由管状碳纤维避雷杆，沿绕击危险区避雷线排列所组成的防护栅罩，为立体回绕型结构避雷杆防护栅罩：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排回绕型结构管状碳纤维避雷杆，所组成的立体回绕型结构的避雷杆防护栅罩：组成该防护栅罩的每根回绕型结构避雷杆，都是
型结构避雷杆的演变，即在避雷杆的两“垂直段”的末端，各增加一个与其水平段同处-平面而向内延伸的小水平段，形成
型回绕结构。
6.按照权利要求1所述的高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，其特征在于：所述由管状碳纤维避雷杆，沿绕击危险区避雷线排列所组成的防护栅罩，为立体倒L型结构避雷杆防护栅罩：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排倒L型结构管状碳纤维避雷杆，所组成的立体倒L型结构的避雷杆防护栅罩；组成该防护栅罩的每根倒L型结构避雷杆，均由一段“水平段”和一段“垂直段”一体构成，其“水平段”的端头固定在避雷线上，而其“垂直段”往下。
7.按照权利要求1所述的高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，其特征在于：所述由管状碳纤维避雷杆，沿绕击危险区避雷线排列所组成的防护栅罩，为立体倒L型结构避雷杆防护栅罩A：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排倒L型结构管状碳纤维避雷杆，所组成的立体倒L型结构的避雷杆防护栅罩A；组成该防护栅罩A的每根倒L型结构避雷杆，均由一段横向“水平段”和一段“垂直段”一体构成，其横向“水平段”的端头固定在避雷线上，而横向“水平段”与避雷线处于同一水平面，形成“虫脚”形结构。
8.按照权利要求1所述的高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，其特征在于：所述由管状碳纤维避雷杆，沿绕击危险区避雷线排列所组成的防护栅罩，为立体倒L型结构避雷杆防护栅罩B：它是沿着绕击危险区避雷线，以一定的水平间距、横向水平搭架覆盖整个绕击危险区避雷线的一排倒L型结构管状碳纤维避雷杆，所组成的立体倒L型结构的避雷杆防护栅罩B；该防护栅罩B的每根倒L型结构避雷杆，均由一段“水平段”和一段“垂直段”一体构成，其“水平段”的端头固定在避雷线上，而其“水平段”与避雷线水平面间的投影角βL，称空间取向调整角βL为0°～45°，其“垂直段”与倒L型结构避雷杆平面间的投影角βH，称空间取向调整角βH为0°～45°。
9.按照权利要求1-8之一所述的高压输电线路立体封闭式防止雷电绕击的方法，其特征在于：所述在绕击危险区避雷线上所搭架的管状碳纤维避雷杆防护栅罩，其组成该防护栅罩的各避雷杆沿避雷线走向的间距，为线路杆塔间距的四十分之一至十分之一。
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