CN104538921A - 一种提高交直流共架线路耐雷性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高交直流共架线路耐雷性能的方法，该法包括：在单回±800kV与双回交流同塔多回交直流共架线路的交流导线横担上安装支架；在所述避雷线支架上沿所述交直流共架线路设置避雷线；在所述支架上设置旁路地线。本发明提供的技术方案将处于丘陵地区的500kV线路的绕击跳闸率降到0.14次/(100km·a)以下，将220kV线路的绕击跳闸率降到0.315次/(100km·a)以下，和500kV线路以及220kV线路雷击跳闸率运行值相当。

Description

一种提高交直流共架线路耐雷性能的方法

技术领域

本发明涉及超/特高压输电线路的雷电防护领域，具体涉及一种提高交直流共架线路耐雷性能的方法。

背景技术

避雷针和避雷线是防止击雷的最主要手段，输电线路是通过架设避雷线来防止雷电直击导线。近年来还出现了一些非常规的避雷针，期望通过特殊设计，增强避雷针的引雷能力，达到更优越的屏蔽效果。以特高压同塔双回输电线路为例，采用建立的三维雷电屏蔽分析模型对多避雷线的配置方案及屏蔽效果进行了计算。计算结果表明：通过加装中相避雷线，可以显著降低特高压同塔双回输电线路在山地等严峻地形情况下的绕击跳闸率。多避雷线为大尺度特高压同塔双回输电线路的雷电屏蔽增效提供了一种新的备选方案。未装中相避雷线前，在地面倾斜角为20°时，特高压线路的绕击跳闸率达0.38次/(100km·a)，其中上、中、下相的绕击跳闸率分别占总跳闸率的69％、21％和10％，上相导线所占比例最高；加装中相避雷线后，可以降低上相导线的绕击跳闸率，且随安装位置到杆塔中心距离的增加，屏蔽效果显著提升。因此，多避雷线的屏蔽增效方法能够显著地提高特高压同塔双回线路的绕击防护性能。

根据上述研究成果，国网电科院于2009年申请了发明专利“一种提高超、特高压输电线路防雷能力的方法”，以特高压同塔双回输电线路为例，通过加装中相避雷线，可以显著降低特高压同塔双回输电线路在山地等严峻地形情况下的绕击跳闸率。但对于应用于两种不同电压等级的交直流并架输电线路，由于两种电压等级线路的耐雷性能差别很大，防雷设计既要保证单回±800kV直流输电线路的耐雷性能，也要考虑交流500kV或220kV交流输电线路的耐雷性能，以往研究工作尚未对这一问题加以研究。

交直流特高压线路与其它电压等级线路同塔多回架设技术是目前规划建设的特高压电网工程项目局部困难地区解决通道问题的首选方案，无论是单回±800kV与双回500kV交直流同塔多回输电线路，还是单回±800kV与双回220kV交直流同塔多回输电线路，对于单回±800kV直流输电线路，由于绝缘水平较高，其雷击闪络主要是由绕击引起；特别对于交直流同塔多回架设的单回±800kV直流输电线路，由于杆塔的增高，雷电绕击相对会提高；另外，一般来讲交直流同塔多回输电线路是由于走廊因素，对于 山区一般不会采用交直流同塔多回输电线路。因此，单回±800kV直流输电线路防雷设计的基本策略主要是减小地线保护角，并且要比单独架设的单回±800kV直流输电线路的地线保护角更要小些。单回±800kV直流与双回交流共架线路中±800kV直流线路，其地线保护角为负保护角且较小，用电气几何模型法计算地线可以完全屏蔽极导线。由于受到下方交流线路的保护，±800kV直流线路不易发生反击闪络。

单回±800kV与双回交流交直流共架线路应用于平原地区，其交流线路的绕击跳闸率是可接受的。减小地线保护角至-6°以下后，处于丘陵、山地地区的单回±800kV与双回交流交直流共架线路，交流线路的绕击跳闸率仍较大。±800kV直流极线对500kV线路或220kV绕击屏蔽作用较小，500kV和220kV线路的防绕击仍主要依靠地线屏蔽。单回±800kV与双回500kV交直流共架线路，500kV线路采用三角形紧凑排列，500kV导线横担长于±800kV极线横担，即500kV外侧导线在极线的外侧。由于地线距500kV导线的垂直距离较大，不利于屏蔽侧向雷击。由于±800kV线路受地线的防绕击屏蔽，仅500kV线路外相遭受绕击概率较大，可以考虑在500kV导线横担上安装旁路地线防绕击。单回±800kV与双回220kV交直流共架线路，220kV线路采用三相水平紧凑排列，220kV导线横担长于±800kV极线横担，即220kV外侧导线在极线的外侧。由于地线距220kV导线的垂直距离较大，不利于屏蔽侧向雷击。

因此，需要提供一种方法来提高交直流共架线路耐雷性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种提高交直流共架线路耐雷性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a、在单回±800kV与双回交流同塔多回交直流共架线路的交流导线横担上安装支架；

b、在所述支架上设置避雷线；

c、在所述支架上设置旁路地线。

优选地，所述支架为底部带环形底座的空心锥形体，其内壁设置有环形凸环；所述支架的顶部设置有镶嵌所述避雷线或者所述旁路地线的水平的凹槽。

优选地，所述凹槽的横断面的圆弧周长大于开口处的圆弧周长。

优选地，所述双回交流同塔多回交直流共架线路的电压为500kV或者220kV

优选地，所述500kV双回交流同塔多回交直流共架线路采用三角形排列。

优选地，所述500kV双回交流同塔多回交直流共架线路为绕击跳闸率小于0.14次/(100km·a)的线路。

优选地，所述220kV双回交流同塔多回交直流共架线路采用三相水平排列。

优选地，所述220kV双回交流同塔多回交直流共架线路为绕击跳闸率小于0.315次/(100km·a)的电路。

优选地，所述500kV或者220kV导线的横担长于所述单回±800kV的极线横担。 

优选地，所述支架高6m。

本发明的有益效果为：

本发明公开了一种提高交直流共架线路耐雷性能的方法，可应用于两种不同电压等级的交直流并架输电线路，两种电压等级线路的耐雷性能差别很大，既能保证单回±800kV直流输电线路的耐雷性能，也能兼顾交流输电线路的耐雷性能。通过合理加装旁路地线可将处于丘陵地区的500kV线路的绕击跳闸率降到0.14次/(100km·a)以下，将220kV线路的绕击跳闸率降到0.315次/(100km·a)以下，和我国500kV线路和220kV线路雷击跳闸率运行值相当。为了加装旁路地线，仅需在交流输电线路的横担上增加旁路地线支架，对塔型整体结构影响不大，对单回±800kV与双回交流同塔多回交直流共架输电线路工程整体造价影响小。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明单回±800kV与双回500kV交直流共架线路防雷旁路地线分布示意图；

图2为本发明单回±800kV与双回220kV交直流共架线路防雷旁路地线分布示意图；

图3为本发明图1和图2中的支架结构示意图。

附图标记说明：1-旁路地线支架2-凹槽3-旁路地线4-凹环5-环形底座6-支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

在不改变原有线路杆塔和导线型式的情况下，在单回±800k与双回交流同塔多回交 直流共架线路的交流导线横担上安装支架6，并在支架6上沿所述交直流共架线路增设避雷线。通过仿真计算和模拟试验，在所述交流导线横担上设置支架6，沿所述交直流共架线路在支架6上放置旁路地线3，评估旁路地线3对于交流线路外相的保护作用，从而优化旁路地线的配置方式。同时，增加的旁路地线的分流作用对于提高交直流并架输电线路中交流输电线路的耐雷性能有利，可以提高同塔多回交直流共架线路的反击耐雷水平，也是评估旁路地线保护作用的重要因素。

所述支架为一底部带环形底座5的空心锥形体，在支架6的内壁上设置有环形凸环4，所述支架6的顶部设置有水平的凹槽2，所述避雷线6轴向镶嵌在凹槽2之中，凹槽2的断面形状为槽体直径大于开口直径，所述避雷线或者旁路地线3位于槽体中。

通过合理在交流导线横担上加装旁路地线，可将处于丘陵地区的500kV线路的绕击跳闸率降到0.14次/(100km·a)以下，将220kV线路的绕击跳闸率降到0.315次/(100km·a)以下，和我国500kV线路和220kV线路雷击跳闸率运行值相当。

当双回交流同塔多回交直流共架线路为500kV时，结合图1，图1为单回±800kV与双回500kV交直流共架线路防雷旁路地线分布示意图，单回±800kV与双回500kV交直流共架线路，500kV线路采用三角形紧凑排列，500kV导线横担长于±800kV极线横担，即500kV外侧导线在极线的外侧。经计算±800kV直流极线对500kV线路绕击屏蔽作用较小，500kV线路的防绕击仍主要依靠地线屏蔽。由于地线距500kV导线的垂直距离较大，不利于屏蔽侧向雷击。减小地线保护角约为-6.5°时，处于丘陵、山地地区共架线路的500kV线路绕击跳闸率仍较大。

由于±800kV线路受地线的防绕击屏蔽，仅500kV线路外相遭受绕击概率较大，可以考虑在500kV导线横担上安装旁路地线防绕击，图中旁路地线支架1高6m。

不同保护角下500kV线路绕击跳闸率的计算结果见表1。计算中通过增加避雷线横担的长度，其他参数不变来减小地线保护角。

表1 地线保护角对共架线路中500kV交流线路的绕击跳闸率的影响

注：表中地线保护角指地线对500kV线路外侧相的保护角。

表2为安装旁路地线后，不同旁路地线对500kV线路保护角下，500kV线路绕击跳闸率的计算结果。图2给出了旁路地线保护角对共架线路中500kV交流线路的绕击跳闸率的影响趋势。

表2 不同旁路地线保护角下的500kV线路的绕击跳闸率

从计算结果可见旁路地线保护角约为-5°时可将处于丘陵地区的500kV线路的绕击跳闸率降到0.14次/(100km·a)以下，和我国500kV线路雷击跳闸率运行值相当。比较表1和表2可知，合适的旁路地线可较好的屏蔽交流线路。

当双回交流同塔多回交直流共架线路为220kV时，参照图2，图2为本发明单回±800kV与双回220kV交直流共架线路防雷旁路地线分布示意图；单回±800kV与双回220kV交直流共架线路，220kV线路采用三相水平紧凑排列，220kV导线横担长于±800kV极线横担，即220kV外侧导线在极线的外侧。经计算±800kV直流极线对220kV 线路绕击屏蔽作用较小，220kV线路的防绕击仍主要依靠地线屏蔽。由于地线距220kV导线的垂直距离较大，不利于屏蔽侧向雷击。减小地线保护角约为-7.5°时，处于丘陵、山地地区共架线路的220kV线路绕击跳闸率仍较大。

所述支架为一底部带环形底座5的空心锥形体，在支架6的内壁上设置有环形凸环4，所述支架6的顶部设置有水平的凹槽2，所述避雷线6轴向镶嵌在凹槽2之中，凹槽2的断面形状为槽体直径大于开口直径，所述避雷线或者旁路地线3位于槽体中。

由于±800kV线路受地线的防绕击屏蔽，仅220kV线路外相遭受绕击概率较大，可以考虑在220kV导线横担上安装旁路地线防绕击，图中支架1高6m。

不同保护角下220kV线路绕击跳闸率的计算结果见表3。计算中通过增加避雷线横担的长度，其他参数不变来减小地线保护角。

表3 地线保护角对共架线路中220kV交流线路的绕击跳闸率的影响

注：表中地线保护角指地线对220kV线路外侧相的保护角。

表4为安装旁路地线后，不同旁路地线对220kV线路保护角下，220kV线路绕击跳闸率的计算结果。从计算结果可见旁路地线保护角约为-5°时可将220kV线路的绕击跳闸率降到0.315次/(100km·a)以下，和我国220kV线路雷击跳闸率运行值相当。比较表3和表4可知，合适的旁路地线可较好的屏蔽交流线路。

表4 不同旁路地线保护角下的220kV线路的绕击跳闸率

本发明通过合理加装旁路地线，可将处于丘陵地区的500kV线路的绕击跳闸率降到0.14次/(100km·a)以下，将220kV线路的绕击跳闸率降到0.315次/(100km·a)以下，和我国500kV线路和220kV线路雷击跳闸率运行值相当。为了加装旁路地线，仅需在交流输电线路的横担上增加旁路地线支架，对塔型整体结构影响不大，对单回±800kV与双回交流同塔多回交直流共架输电线路工程整体造价影响小

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高交直流共架线路耐雷性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a、在单回±800kV与双回交流同塔多回交直流共架线路的交流导线横担上安装支架；

b、在所述支架上设置避雷线；

c、在所述支架上设置旁路地线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支架为底部带环形底座的空心锥形体，其内壁设置有环形凸环；所述支架的顶部设置有镶嵌所述避雷线或者所述旁路地线的水平的凹槽。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹槽的横断面的圆弧周长大于开口处的圆弧周长。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双回交流同塔多回交直流共架线路的电压为500kV或者220kV。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述500kV双回交流同塔多回交直流共架线路采用三角形排列。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述500kV双回交流同塔多回交直流共架线路为绕击跳闸率小于0.14次/(100km·a)的线路。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述220kV双回交流同塔多回交直流共架线路采用三相水平排列。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述220kV双回交流同塔多回交直流共架线路为绕击跳闸率小于0.315次/(100km·a)的电路。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述500kV或者220kV导线的横担长于所述单回±800kV的极线横担。

10.根据权利要求1-9任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述支架高6m。