全覆蓋型架空輸電線防雷裝置制造方法
【專利摘要】一種全覆蓋型架空輸電線防雷裝置，包括，設(shè)置在輸電線上方、且與輸電線平行的避雷線，所述避雷線為三根：中間一根避雷線位于中間一根輸電線的正上方，左、右兩根避雷線左右對(duì)稱設(shè)置，其中，左邊一根避雷線對(duì)左邊一根輸電線的保護(hù)角α為0°。本裝置對(duì)三相輸電線的避雷保護(hù)無死角、更全面，具有改造成本低、施工方便、防雷保護(hù)更可靠的特點(diǎn)。
【專利說明】全覆蓋型架空輸電線防雷裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及防雷擊裝置，特別是電力架空輸電線的改進(jìn)、全覆蓋型避雷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]雷云放電在電力系統(tǒng)中引起雷擊過電壓，或稱大氣過電壓。
[0003]架空線路中常見的過電壓有兩種:第一種是雷擊發(fā)生在架空線附近，通過電磁感應(yīng)在輸電線上的過電壓；第二種是雷電直接擊打在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過電壓。具體情況有三種:
1、雷擊桿塔頂部；2、雷擊避雷線空間部分；3、繞過避雷線擊于導(dǎo)線。
[0004]雷擊故障按性質(zhì)又分為兩種:
1)、可恢復(fù):雷擊閃絡(luò)發(fā)生后，由于空氣絕緣強(qiáng)度恢復(fù)，重合閘投入成功；
2)、永久性:因絕緣子脫落、導(dǎo)線斷裂等嚴(yán)重故障發(fā)生，重合閘投入失敗。
[0005]雷電打擊會(huì)給電力設(shè)施帶來不同形式的損傷和破壞，如下:
雷擊造成過電壓，都可能對(duì)絕緣子、輸電線造成損傷，故一般會(huì)引起重合閘保護(hù)動(dòng)作。
[0006]雷擊會(huì)引起絕緣子閃絡(luò)放電，對(duì)瓷質(zhì)表面造成燒傷脫落；對(duì)玻璃絕緣子造成網(wǎng)狀裂紋；對(duì)鐵件造成熔化痕跡等，都將使絕緣強(qiáng)度大幅降低。
[0007]雷電擊打在輸電線或避雷線上，可能會(huì)引起斷股甚至斷裂，使輸電工作無法進(jìn)行。
[0008]雷電擊打在通過內(nèi)部鐵芯接地的水泥桿塔上時(shí)，強(qiáng)烈的雷電流有可能弓I起桿體爆裂，造成主網(wǎng)跳閘等。
[0009]以上損傷，可能造成保護(hù)動(dòng)作，報(bào)警或跳閘停運(yùn)，所以，危害非常大。
[0010]雷電是影響輸電線安全的重要因素，長(zhǎng)期以來占據(jù)線路故障跳閘的首位。雷電是大氣活動(dòng)的自然過程，迄今還不可控制。但我們可以通過對(duì)常發(fā)事故進(jìn)行分析，尋找雷擊規(guī)律，加強(qiáng)防范，這是可以做到的。易遭雷擊破壞重點(diǎn)記錄如下:
1)、處于高山峻嶺的半山區(qū)或峰頂?shù)臈U塔；
2)、處于水塘、水庫(kù)附近的輸電線路；
3)、大跨越桿塔，如跨越800米以上的山嶺或江河湖泊的桿塔；
4)、安裝在接地電阻高的桿塔，如巖石塔基及輸電線等。
[0011]避雷線對(duì)于輸電線路的保護(hù)是最有效和最基本的措施，避雷線能防止雷電直擊導(dǎo)線，同時(shí)還具有分流作用，用來減少流經(jīng)塔桿的雷擊電流。
[0012]圖1-A、圖1-B是常見的兩種高壓輸電線與鐵塔型結(jié)構(gòu)，其中圖1-A是貓頭鷹式，輸電線為三角形排列，圖1-B是羊角形式，輸電線為水平排列。圖1-A、圖1-B中序號(hào)標(biāo)記相同，I是鐵塔，2是輸電線，3是絕緣瓷瓶，4是避雷線。
[0013]以原220kV輸電線為例，對(duì)該電壓等級(jí)現(xiàn)普遍采用雙避雷線，在每基桿處接地，如圖1-A、圖1-B右上角，避雷線對(duì)導(dǎo)線保護(hù)角α小于等于25°。
[0014]220kV輸電線兩根等高避雷線的保護(hù)范圍如圖2所示。
[0015]避雷線環(huán)形保護(hù)角范圍用下面公式確定:rx = ha = (h-hg) p
圖2及式中標(biāo)記:h是避雷線高度，ha是地線到輸電線距離，hg是導(dǎo)線對(duì)地高度，D為兩根避雷線間的水平距離，α是避雷線保護(hù)角，P為高度修正系數(shù)。
[0016]架空輸電線上，避雷線的保護(hù)范圍請(qǐng)見圖1-Β、圖2，用保護(hù)角α來表示。保護(hù)角是避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導(dǎo)線的夾角。顯然，理論上，當(dāng)α越小，雷擊導(dǎo)線的概率就越低，避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽保護(hù)也就越充分可靠。但是，實(shí)際中，α太小，輸電線隨風(fēng)擺動(dòng)時(shí)會(huì)脫離避雷線的保護(hù)范圍。
[0017]我們現(xiàn)舉實(shí)例說明:圖2中，在220kV輸電線中按常規(guī)布局，桿塔高h(yuǎn)約20米左右，兩根避雷線間距離D是5米，避雷線與輸電線的距離ha取5米，相鄰兩輸電線間距離是
4.5— 5米，保護(hù)角取25°正切值查證為0.4663，由此可以計(jì)算出輸電線可偏移外支距離X的長(zhǎng)度為:
X = tg α.ha = 0.4663 x 5 = 2.33 (米)；
因?yàn)榫€間距、地線導(dǎo)線距、保護(hù)角等都相應(yīng)有規(guī)定約束，故此X數(shù)值的計(jì)算式和計(jì)算結(jié)果則有特殊意義，它使在設(shè)計(jì)安裝時(shí)有參考和遵守依據(jù)。否則，在工作中很容易馬虎忽略，而一旦超出此數(shù)據(jù)，即偏移、支出過多，便在避雷線保護(hù)角外了，將會(huì)加重雷擊過電壓，增加跳閘次數(shù)等，所以，實(shí)施中需充分注意。
[0018]圖2中，左避雷線位于左輸電線的右上方，右避雷線位于右輸電線的左上方。
[0019]現(xiàn)有的避雷方式仍然存在缺陷，如尺寸配合不當(dāng)?shù)?，依然不能滿足防雷需要。
[0020]圖3是圖2的A、B、C三相完整補(bǔ)充圖。從圖3中可以看到幾點(diǎn):
1、A相C相在25°避雷線保護(hù)角內(nèi)，而B相雖然在避雷線交叉掩蓋下，但嚴(yán)格觀察，它卻在保護(hù)角外；
2、在高山峻嶺和江河湖泊，電力桿塔往往跨度大，輸電線弧垂重，隨風(fēng)吹擺度最大，導(dǎo)線平時(shí)在保護(hù)角內(nèi)，但在強(qiáng)風(fēng)吹刮下完全可能超出保護(hù)范圍；
3、江河湖泊無遮攔無阻隔，雷電可以直擊、斜擊、饒擊等，從不同方向打向桿塔和輸電線。
[0021]故以上是遭受雷擊最厲害，電力設(shè)施受損最嚴(yán)重，跳閘率最高的地方。既然如此，我們?yōu)槭裁床荒芡黄片F(xiàn)有雙根避雷線的結(jié)構(gòu)形式，采取必要的改進(jìn)措施呢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明的目的是提供一種全覆蓋型架空輸電線防雷裝置，以使左右輸電線在擺動(dòng)時(shí)也不會(huì)脫離避雷線的保護(hù)范圍，且使中間輸電線不會(huì)處于避雷線的保護(hù)范圍以外。
[0023]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種全覆蓋型架空輸電線防雷裝置，包括，設(shè)置在輸電線上方、且與輸電線平行的避雷線，所述避雷線為三根:中間一根避雷線位于中間一根輸電線的正上方，左、右兩根避雷線左右對(duì)稱設(shè)置，其中，左邊一根避雷線對(duì)左邊一根輸電線的保護(hù)角α為O。(即左邊一根避雷線位于左邊一根輸電線的正上方)。
[0024]所述輸電線為220kV時(shí)，保護(hù)角a為O。，所述左邊一根避雷線與左邊一根輸電線的垂直距離為5m，相鄰兩根輸電線之間的距離為4.66m。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:本裝置將原有的兩根避雷線增加為三根，如圖3中，將左邊避雷線的位置從①外移到與③垂直，將右邊避雷線的位置從②外移到與④垂直，騰出中間一條避雷線的位置，增加上第三根與B相垂直的避雷線，形成新的避雷防護(hù)結(jié)構(gòu)，如圖4所示，這樣，毫無疑問，避雷保護(hù)角擴(kuò)大，保護(hù)范圍拓寬，既無死區(qū)，又在導(dǎo)線被風(fēng)吹擺動(dòng)中也仍在避雷保護(hù)范圍內(nèi)，由此對(duì)多方向來的雷擊都有很好的防范保護(hù)作用。改造容易，施工難度低。
[0026]不論是鐵塔還是水泥桿，把原有金屬橫擔(dān)加長(zhǎng)，位置空間完全允許，不論是更換還是焊接，技術(shù)上沒有難度，經(jīng)費(fèi)上投入極少，可起到的作用卻是非同小可，使雷擊跳閘率降低一半以上，防雷功能登上了一個(gè)嶄新的臺(tái)階！對(duì)現(xiàn)有避雷系統(tǒng)具有一定的靈活性。
[0027]避雷線是區(qū)域性工作，不像輸電線需要連續(xù)性，貫通性，故增加與否還可選擇。比如，我們可以在高山峻嶺和江河湖泊雷擊多，雷擊厲害，跳閘率大的地方增加為三根避雷線，而在平原、跨度小、雷擊少的地方，亦可保持兩根避雷線，維持原有結(jié)構(gòu)狀態(tài)。這樣的靈活性，有利于針對(duì)不同環(huán)境、不同需要采取不同方案，所以，又是一項(xiàng)拿得起、放得下的功能特色。
[0028]本裝置在常規(guī)防雷中已做了一些獨(dú)到、有益的工作，比如對(duì)接地電阻大的地帶，提出了運(yùn)用耦合型及接地網(wǎng)的處理方式，同時(shí)在避雷線與輸電線位置設(shè)計(jì)中，充分考慮保護(hù)角范圍，給出了正切計(jì)算式，以確定導(dǎo)線可偏移長(zhǎng)度。在對(duì)高山湖泊雷電多發(fā)區(qū)，更提出了增設(shè)為三根避雷線，擴(kuò)展保護(hù)范圍的新舉措。這些都具有極大實(shí)用價(jià)值，有效提高防雷技術(shù)，大幅度增強(qiáng)高空電纜的安全運(yùn)行水平。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1-A，圖1-B分別是輸電線三角形排列和水平排列情況下的避雷線布置示意圖。
[0030]圖2是圖1-A、圖1-B的避雷保護(hù)角示意圖。
[0031]圖3是圖1-B所示三相輸電線情況下避雷保護(hù)示意圖。
[0032]圖4是本裝置避雷線布置與保護(hù)范圍示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]圖4示出，一種全覆蓋型架空輸電線防雷裝置，包括，設(shè)置在輸電線上方、且與輸電線平行的避雷線4，所述避雷線4為三根:中間一根避雷線位于中間一根輸電線的正上方，左、右兩根避雷線左右對(duì)稱設(shè)置，其中，左邊一根避雷線對(duì)左邊一根輸電線的保護(hù)角α為0° (即左邊一根避雷線位于左邊一根輸電線的正上方)；右邊一根避雷線對(duì)右邊一根輸電線的保護(hù)角α為O。(即右邊一根避雷線位于右邊一根輸電線的正上方)。所述輸電線為220kV時(shí)，保護(hù)角α (常規(guī)是20-30° )改進(jìn)為0°，所述左邊一根避雷線與左邊一根輸電線的垂直距離為5m，相鄰兩根輸電線之間的距離為4.66m(2x計(jì)算值)。左邊一根避雷線從圖2中原始位置水平向左移動(dòng)2.33m。
[0034]圖4示出，經(jīng)三根避雷線改造后，很明顯，輸電線保護(hù)范圍如圖中圓弧面，全面增大，已無死區(qū)。
[0035]經(jīng)三根避雷線改進(jìn)后，因保護(hù)角為0°，保護(hù)范圍增大，故還產(chǎn)生出一種新的特點(diǎn):A、B、C三相輸電線之間的距離可以不受改前(保護(hù)角為25。時(shí))計(jì)算值4.66m的約束，比如可以取為整數(shù)5m等，這樣，在下料、裝配、制作等方面變得更寬松、更方便、更靈活。
【權(quán)利要求】
1.一種全覆蓋型架空輸電線防雷裝置，包括，設(shè)置在輸電線上方、且與輸電線平行的避雷線(4)，其特征是，所述避雷線(4)為三根:中間一根避雷線位于中間一根輸電線的正上方，左、右兩根避雷線左右對(duì)稱設(shè)置，其中，左邊一根避雷線對(duì)左邊一根輸電線的保護(hù)角α為O。。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全覆蓋型架空輸電線防雷裝置，其特征是，所述輸電線為220kV時(shí)，保護(hù)角α為0°，所述左邊一根避雷線與左邊一根輸電線的垂直距離為5m，相鄰兩根輸電線之間的距離為4.66m。
【文檔編號(hào)】H02G13/00GK103956705SQ201410143874
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】沈?yàn)? 萬(wàn)剛, 魏文偉 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司內(nèi)江供電公司