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送电线路需要防雷

Posted on 2005年12月10日 20:31

电力系统中的落雷主要打在送电线路上。为了衡量该问题的严重性，需要引进几个概念：

1．线路受雷击的等值面积S

面积S＝长×宽，线路的雷击次数规定线路的长为100公里，那么宽呢？是否是三根输电线所占的面积呢？否！因为它们不是紧贴地面，对雷云它们具有吸引宽度。实验证明：吸引宽度与线路的高度有关，并且成正比，其宽度为高度的5倍，所以两边的宽度一加，应为10倍高度。这里的高度是取三根导线中最高一相的平均高度（因为导线有弧垂），高度的单位为米。所以线路受雷击的等值面积为：S＝100×(10h／1000)＝h（平方公里）。这个公式很好记，要计算S，只要记住h就行。

2．每个雷电日每平方公里地面的落雷次数γ

我国用磁钢棒在5个省市的11条线路进行实测，γ值多在0.01～0.021之间，只有一条线路（这条线路部分路段经过煤矿区，而煤矿是导电的）γ＝0.075。11条线路的加权平均值γ＝0.015，这就是我国1976年版过电压保护规程中采用的数值，而且一直采用到今天，现在看来此问题还应该作进一步的研究。

3．每年雷电日数T

为了表征雷电频度，采用年平均雷电日作为计量单位。一天内只要听到一次雷声，就记为一个雷电日。由于各年变化较大，所以要采用多年平均值。

雷电日数与纬度有关。在炎热潮湿的赤道附近雷电日数最大，两极雷电日最少。例如埃塞俄比亚有230雷电日，至于两极，只有1～5个雷电日。

我国的年平均雷电日数是经过二十年、在26个省市作了实地调查之后做出的。西北地区，雷电日数多在20以下，东北地区多在30左右，华北地区和中部地区，多在40～45左右，广东、广西、福建的大部，雷电日多在80以上。

4．每100公里每年线路落雷次数N

N＝SγT＝hγT＝0.015hT

例如：35KV线路，50公里长，40个雷电日（即中等雷区，例如上海、武汉），h=8米，则N＝0.015×8×40＝4.8次／百公里·年，现在是50公里长，故每年2.4次，这个数字是很大的，所以线路必须防雷。

送电线路防雷有四道防线：

1．首先要保护导线不受雷击．为此可以采用避雷器、避雷针或改用电缆。

2． 其次是如果避雷线受雷击后最好不要使线路的绝缘发生闪络。为此，需要改善避雷线的接地，适当加强线路的绝缘，个别杆塔可以使用避雷器。

3．第三道防线是即使线路绝缘因雷击发生闪络也不要转变为稳定的工频电弧，即线路上不要发生短路故障，所以不会跳闸。为此应该减少绝缘上的工频电场强度或电网中性点采用不直接接地的方式。

4．最后一道防线是即使跳闸也不要中断电力的供应。为此，可以采用自动重合闸装置，或用双回路或环网供电。

概括起来为：导线尽量不受雷击→雷击之后不闪络→闪络之后不跳闸→跳闸之后不停电。

补充：什么是绝缘上的工频电场强度？

比如在35KV的线路中，当雷击一相导线使该相的绝缘子闪络，由于35KV中性点是不接地系统，工频短路电流很小，不会引起线路跳闸，仍能继续送电．必须得再使另一相的绝缘子闪络，才可能形成相间短路的大电流，从而引起线路跳闸。

如果线路上使用的是X-4.5的盘形悬式绝缘子，它的高度是0.146米，则两串绝缘子（每串三个）的总长为0.146×6＝0.876米，所以沿绝缘子串的平均电场强度E为：

E＝35／0.876＝40千伏／米

这个E就是绝缘上的工频电场强度．该电场强度大，绝缘闪络后就容易建弧，在一般情况下，建弧率＝E／72

在上例中，建弧率＝40／72＝58％，即35KV线路雷击导线后，有58％的可能线路会跳闸。