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进入工业社会以来电力工业显得愈发重要,它为工业、农业、科学研究、国防等提供了动力,它与人们的日常生活也息息相关,因此电力工业的安全运行是社会稳定发展的保障。架空输电线路对整个电力体系而言起到运输电荷的作用,是电力体系三大重要“发、输、变”组成部分之一,若其发生故障势必会影响整个电力体系安全、稳定、可靠地运行,由此可见保障架空输电线路可靠安全的工作是为电力体系稳定、安全、可靠地工作提供前提保障。
架空输电线路大多架设在旷野处,全国电网东西纵横南北交错,延绵千里,在如此恶劣的环境中工作很容易受到雷击造成雷击事故。由我国多年对高压输电线路运行事故的统计表明40%~70%的输电线路发生跳闸事故的缘由是线路遭受雷击而发生的,架空输电线路的工作环境若是在雷电频发、环境恶劣的地区,那架空输电线路因遭受雷电而发生灾害的事故率就会更高。
雷击架空输电线路原因很多,但主要有以下几个方面:
1、雷电频繁发生的地区,尤其地理环境特殊、气候条件多变地区的线路容易遭受雷击,;
2、位于距地平线较高的斜坡(或山顶)的输电线路容易遭受雷电绕击;
3、以低标准设计、杆塔避雷线保护角较大的输电线路易遭受雷电绕击;
4、线路的绝缘比较弱,影响线路的耐雷水平,线路易受雷电反击发生跳闸事故;
5、朝大地放电的正电荷越是频繁、猛烈,杆塔及避雷线受雷击反击的概率就越高。
依据湖南省1996~2004年一季度的调研,220kV以上的输电线路一共因雷击发生跳闸143次,其中典型雷击发生跳闸导致故障的有45次,对这些典型雷击事故进行分析发现绕击导致事故发生的有32次,占总事故的71.1%,反击导致事故发生的有13次(包括由于接地电阻过高导致雷电反击发生的7次);分析500kV输电线路的5次雷击跳闸事件发现4次是绕击引发的,1次是反击引发的。位于是我国北部的内蒙古煤炭资源储量丰富方便为火力发电提供能量,成为了华北区主要的火力发电基地,该地区输电线路的安全运行为整个华北地区提供了能源保障。
绕击就是雷电放电过程中,雷电绕开避雷线,直接朝导线放电的雷电放电现象。一般情况下,绕击的雷电流能量虽然不大,但仍能导致线路跳闸,特别是发生在山区的雷电绕击后果就更严重了。
到目前为止,输电线路绕击性能的评估仍然以电气几何模型(EMG)为主,EMG把把雷电的放电特性和输电线路的结构尺寸相结合,在考虑杆塔的高度及避雷线对边相的保护角对线路遭受雷电绕击发生跳闸的概率的影响之外,还更为细致的考虑了雷电先导向下发展绕击线路时的放电过程。
本文分析雷电先导向下发展不断放电的过程以及雷电向下发展对线路绕击的机理,并提出了防护雷电绕击的方法上需要考虑的因素。
本文采用四种不同的物理量对内蒙古220KV汗前Ⅱ线的绕击率计算,验证了暴露弧比值法是适合用来计算同塔双回杆塔电气几何模型中线路导线遭受雷电绕击的概率的,其计算的线路遭受雷电绕击发生跳闸的概率结果与运行经验值最接近。修正了高电压等级同塔双回线路杆塔的EMG模型的部分参数,采用暴露弧法来计算三相导线遭受雷电绕击发生跳闸的概率,将计算所得的导线遭受雷电绕击发生跳闸的概率同实际运行经验值比对,验证了用EGM法分析高电压等级电网同塔双回架空线路绕击耐雷水平是具有合理性及准确性的。
本文研究了各个因素对同塔双回线路三相导线遭受雷电绕击发生跳闸的概率有不同程度的影响。依据影响同塔双回线路杆塔绕击耐雷水平各个因素的分析,对内蒙古电网的高压输电线路的防雷提出了改进措施。