CN102957139A - 输电线路不对称防绕击保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输电线路的不对称防绕击保护方法。本发明方法针对输电线路防绕击措施，对季风带、山谷和山坡等特殊地段的输电线路，根据三相导线实际落雷密度和绕击概率的不同，对输电线路采取不对称防绕击保护措施，以消除垂直风向季风和特殊地形对避雷线防雷保护效果的影响，使输电线路在实际运行中得到可靠有效的保护。本发明是一种将同杆塔输电线路进行不对称保护，能对输电线路三相导线进行差异性防护的防雷保护方法。

Description

输电线路不对称防绕击保护方法
技术领域
本发明主要涉及到防雷接地领域，特指一种特殊地段输电线路的不对称防绕击保护方法。
背景技术
雷电是一种大自然放电现象，它具有巨大的破坏性。架空输电线路输送功率大，线路长，杆塔位置高，位于旷野或高山上，受雷击的机会较多。为了防止雷击导线，产生危及线路的过电压，架空输电线路一般采用架设架空避雷线的方法降低雷击跳闸率。架设避雷线是输电线路防雷保护最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷电直击导线，避雷线装设在导线上方，且直接接地，雷云首先对避雷线放电，雷电流沿避雷线经接地装置泄入大地，使线路绝缘所承受的雷击过电压值降低。运行经验表明，避雷线可以降低雷击跳闸率50％以上。
侧向避雷针具有牢固可靠、使用寿命长的优点，而且安装孔是长条形的孔状，可以轻松调整侧向避雷针悬空部分的长度，适用不同规格的输电线路，又可以用于现有输电线路的防绕击改造，具有结构简单，成本低廉、适用范围广泛等优点，现已在输电线路中使用。
避雷线一般用于输电线路的直击雷防护，常用保护角的大小来表示其对导线的保护程度。保护角是指避雷线和边相导线的连线与经过避雷线的垂直线之间的夹角。雷击导线的概率随保护角减小而降低，所以按线路重要程度的不同，通常在15度与30度之间选不同的保护角。并采用双避雷线以获得较小的保护角。
我国防雷分析从最初的全线路采用统一公式计算，发展到考虑山区、平原两种不同情况进行分析。但是，仅仅区分山地与平原也是不准确的。例如，如果线路处于在季风带和山谷中，雷云沿季风方向移动，迎向季风的输电线路外侧边相导线遭遇雷云引起雷击，其余两相导线由于迎向季风侧边相导线的屏蔽作用而免遭雷击, 从而导致三相导线实际的落雷密度和雷击概率不同；在山坡处，邻近山坡的边相导线受到山坡的天然屏蔽保护，绕击闪络区减小；远离山坡的边相导线绕击闪络区不变，从而导致三相导线实际的落雷密度和雷击概率不同。因此受到局部特殊地形和气候条件（如山坡、山谷、季风）的影响，即使是同一基杆塔，其两侧边相导线的落雷密度也是不同的。传统的避雷线保护角设置没有深入考察局部特殊地形与气候条件的影响，仅仅区分山区与平原，对同一线路的双避雷线采用相同的保护角，往往导致一侧避雷线保护角裕度较大，另一侧避雷线保护角不能满足防雷要求，避雷线在实际运行中的防雷效果并不理想。
由此可见，传统的避雷线保护角设置方法中没有深入考察局部特殊地形和气候条件的影响，往往以一种地形代表整条线路，或者仅仅区分山区与平原，对同一线路的双避雷线采用相同的保护角，这样的设置不能满足地理条件和气候条件复杂地区输电线路的防雷性能方面的科学性与有效性。
发明内容
本发明要解决的问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种对输电线路三相导线进行不对称保护的防雷方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：在特殊地形（山坡、山谷）和特殊气候（季风）处，根据输电线路两边相导线受雷击概率情况的差异，分别设置双避雷线的保护角，即减小其中一侧避雷线的保护角，使其小于另一侧避雷线的保护角，甚至为负保护角，或者在一侧加装侧向避雷针进行保护，从而消除特殊地形和气候因素的影响，使防雷效果满足输电线路实际运行情况的需要。
在没有特殊地形和气候条件的地区，传统的架设避雷线防雷保护方法，无需深入考察局部特殊地形和气候条件的影响，对同一线路的双避雷线采用相同的保护角，两根避雷线的保护角                                                ，即输电线路采用对称的防雷保护方法。
在季风带和山谷中，输电线路与季风方向垂直，雷云沿季风方向移动，迎向季风的输电线路外侧边相导线遭遇雷云引起雷击，其余两相导线由于迎向季风侧边相导线的屏蔽作用而免遭雷击, 从而导致三相导线实际的落雷密度和雷击概率不同，迎向季风的输电线路外侧边相导线遭遇雷击概率大于其余两相导线。因此，将输电线路的双避雷线不对称排列，减小迎向季风侧避雷线的保护角至
Figure 337709DEST_PATH_IMAGE003
，使其小于另一侧避雷线的保护角，
Figure 587425DEST_PATH_IMAGE004
；甚至减小为负保护角，
Figure 510381DEST_PATH_IMAGE005
，如图1所示；或者在迎向季风方向导线侧加装侧向避雷针，如图2所示；以消除季风的影响，使输电线路在实际运行中满足防雷保护需求。
在山坡附近的杆塔，靠近山坡一侧的边相导线由于受到山坡的天然屏蔽作用，绕击闪络区减小；远离山坡的边相导线绕击闪络区不变，从而导致三相导线实际的落雷密度和雷击概率不同，将输电线路的双避雷线不对称排列，减小远离山坡侧避雷线的保护角，使其小于另一侧避雷线的保护角，甚至为负保护角，如图3所示；或者在远离山坡导线测加装侧向避雷针，如图4所示；使输电线路在实际运行中满足防雷保护需求。
在季风带和山谷、山坡处，考虑季风风向和山谷天然屏蔽作用的影响，三相导线实际的落雷密度和雷击概率不同。迎向季风的输电线路外侧边相导线遭遇雷击概率大于其余两相导线；远离山坡的边相导线遭遇雷击概率大于靠近山坡一侧的边相导线。因此，应减小落雷概率大的边相导线一侧避雷线的保护角使输电线路在实际运行中满足防雷保护需求。
保护角计算公式如下：
（1）减小一侧避雷线的保护角，计算公式如下：
线路绕击跳闸率n与线路绕击率为关系如下：
式中N——每100km线路每年（40个雷电日）遭受雷击的次数（1/100km/a）；
——雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率；
Figure 157952DEST_PATH_IMAGE009
——建弧率。
山区线路绕击率为
Figure 638612DEST_PATH_IMAGE006
与避雷线保护角
Figure 868736DEST_PATH_IMAGE002
关系：
Figure 725834DEST_PATH_IMAGE010
Figure 357804DEST_PATH_IMAGE011
Figure 9365DEST_PATH_IMAGE012
Figure 54681DEST_PATH_IMAGE013
由于，
所以，
Figure 936366DEST_PATH_IMAGE015
式中-——绕击率，指一次雷击线路中出现绕击的比率；
    
Figure 730589DEST_PATH_IMAGE002
——保护角（）；
      h——杆塔高度（m）；
（2）对另一侧避雷线则采取正常的保护角，计算公式如下：
Figure 270472DEST_PATH_IMAGE017
式中
Figure 529415DEST_PATH_IMAGE018
——绕击率，指一次雷击线路中出现绕击的比率；
   
Figure 221428DEST_PATH_IMAGE019
——导线对地平均高度（m）；
   ——避雷线对地平均高度（m）；
Figure 419508DEST_PATH_IMAGE021
——保护角（
Figure 849352DEST_PATH_IMAGE016
）。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：（1）深入考察局部特殊地形和气候条件的影响，对双避雷线采用不同的保护角，或在一侧加装侧向避雷针，将防绕击效果的分析从仅仅区分山区与平原细化到局部气候和局部地理条件区域，使输电线路在实际运行中得到最佳的防护；（2）有效解决了季风带和山谷处，垂直风向对输电线路三相导线落雷概率的影响；（3）有效解决了山坡处，山坡的屏蔽作用对输电线路三相导线落雷概率的影响；（4）避免了由于特殊气候条件和地理条件导致的一侧避雷线保护角裕度较大，另一侧避雷线保护角不能满足防雷要求的防雷现状。
附图说明                                                               
图1垂直风向下不对称避雷线防绕击保护法；
图2垂直风向下不对称侧向避雷针防绕击保护法；
图3 山坡屏蔽下不对称避雷线防绕击保护法；
图4山坡屏蔽下不对称侧向避雷针防绕击保护法。

Claims (7)

1.一种输电线路的不对称防绕击保护方法，其特征在于：对特殊地段输电线路的三相导线，采取不同的防绕击保护范围，以消除垂直方向季风和特殊地形对防雷保护效果的影响，使输电线路在实际运行中得到可靠有效的保护。
2.根据权利要求1所述的针对输电线路的不对称防绕击保护方法，其特征在于：在季风带和山谷中，若季风方向与输电线路垂直，雷云沿季风方向移动，迎向季风的输电线路外侧边相导线遭遇雷云引起雷击，其余两相导线由于迎向季风侧边相导线的屏蔽作用而免遭雷击, 从而导致三相导线实际的落雷密度和雷击概率不同。
3.根据权利要求1所述的针对输电线路的不对称防绕击方法，其特征在于：在山坡处，邻近山坡的边相导线受到山坡的天然屏蔽保护，绕击闪络区减小；远离山坡的边相导线绕击闪络区不变，从而导致三相导线实际的落雷密度和雷击概率不同。
4.根据权利要求2所述的针对输电线路的不对称防绕击保护方法，其特征在于：将输电线路的双避雷线不对称排列，减小迎向季风侧避雷线的保护角，使其小于另一侧避雷线的保护角，甚至为负保护角，                                                
Figure 276265DEST_PATH_IMAGE001
，以消除季风的影响，使输电线路在实际运行中满足防雷保护需求。
5.根据权利要求2所述的针对输电线路的不对称防绕击保护方法，其特征在于：将输电线路迎向季风侧边相导线加装侧向避雷针 ，另一侧边相导线仅用避雷线正常保护，以消除季风的影响，使输电线路在实际运行中满足防雷保护需求。
6.根据权利要求3所述的针对输电线路的不对称防绕击保护方法，其特征在于：将输电线路的双避雷线不对称排列，减小远离山坡侧避雷线的保护角，使其小于另一侧避雷线的保护角，甚至为负保护角，
Figure 754651DEST_PATH_IMAGE001
，使输电线路在实际运行中满足防雷保护需求。
7.根据权利要求3所述的针对输电线路的不对称防绕击保护方法，其特征在于：将输电线路远离山坡侧边相导线加装侧向避雷针 ，另一侧边相导线仅用避雷线正常保护，以消除地形的影响，使输电线路在实际运行中满足防雷保护需求。
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Assignee: CHANGSHA XINCHANG ELECTRIC POWER SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD.

Assignor: Li Jinglu

Contract record no.: 2015430000011

Denomination of invention: Dissymmetry shielding failure preventing protection method of transmission line

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License type: Exclusive License

Record date: 20150326

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Effective date of registration: 20160930

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Patentee after: CHANGSHA XINCHANG ELECTRIC POWER SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD.

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Patentee before: Li Jinglu