1、概述1.1項(xiàng)目背景黃山電網(wǎng)處于安徽電網(wǎng)未端的皖南山區(qū)，山巒起伏、地形劇變、峰高谷深，現(xiàn)有的35-220KV線路長(zhǎng)度達(dá)650余km、桿塔2022基，約85均分布在山區(qū)。線路所經(jīng)地區(qū)為多雷區(qū)，黃山地區(qū)年均雷暴日達(dá)55-70之間。由于黃山電網(wǎng)處于系統(tǒng)未端，主電源線路為兩條220KV寧萬(wàn)2895、2896線及110KV陳太484、績(jī)金916線路，黃山市作業(yè)性的旅游都市，每年政治保電、接待任務(wù)繁重，其性對(duì)黃山電網(wǎng)的安全運(yùn)行提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。而地處皖南的黃山電網(wǎng)，線路雷擊跳閘是整個(gè)電網(wǎng)跳閘的重要原因，經(jīng)常占到跳閘總數(shù)的80-90。且由于線路大多處于高山大嶺，降低雷擊跳閘率對(duì)于日常線路設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)人員來(lái)說(shuō)將大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，因此如何有效防止雷擊故障的發(fā)生，對(duì)防雷措施進(jìn)行綜合研究，盡量降低雷擊跳閘率，其安全效益是不可用金錢來(lái)衡量的。結(jié)合山區(qū)輸電線路的特點(diǎn)，提出了防雷綜合措施，其主要由以下三個(gè)方面組成：安裝線路避雷器、桿塔接地電網(wǎng)改造和安裝可控放電避雷針。這些措施將從防止直擊雷跳閘、反擊雷跳閘兩個(gè)方面對(duì)線路防雷起到綜合作用。1.2雷擊形勢(shì)分析1.2.1反擊雷擊桿、塔頂部或避雷線時(shí)，雷電電流流過(guò)塔體和接地體，使桿塔電位升高，同時(shí)在相導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓。桿頂電位：Ugd=βI（R_ch L₀h/2.6）其中：Ugd---桿頂電位，KV；β---分流系數(shù)，與避雷線根數(shù)、電壓等級(jí)有關(guān)，110KV：?jiǎn)伪芾拙€取0.9，雙避雷線取0.86；I---雷電流幅值，KV；R_ch---桿塔沖擊接地電阻，Ω；L₀---桿塔的單位長(zhǎng)度電感，wh/m，自立鐵塔取0.5；h---桿塔高度，m。絕緣子串所承受的電壓：Uj=I（βR_ch βL₀h/2.6 h_d/2.6）（1-K）其中：h_d---導(dǎo)線懸掛點(diǎn)高度，m；K---避雷線與導(dǎo)線間的耦合系數(shù)。如果升高塔體電位和相導(dǎo)線感應(yīng)過(guò)電壓合成的電位差超過(guò)輸電線路絕緣閃絡(luò)電壓值，即U_j＞U₅₀時(shí)，導(dǎo)線與桿塔之間就會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，這種閃絡(luò)就是反擊閃絡(luò)。因此從防止反擊的角度出發(fā)，降低桿塔接地電阻Rch、提高耦合系數(shù)k、減小分流系數(shù)β、加強(qiáng)輸電線路絕緣都可以提高輸電線路的耐雷水平。1.2.2繞擊雷繞過(guò)避雷線直接擊于導(dǎo)線，稱為繞擊。根據(jù)輸電線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和模擬試驗(yàn)均證明，繞擊的形成與以下因素有關(guān)：（1）、避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角α。它實(shí)際上表示了避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用，當(dāng)保護(hù)角大于20℃時(shí)，繞擊就會(huì)明顯增加。因此從減少繞擊的觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)盡量減小保護(hù)角。（2）、桿塔高度。當(dāng)桿塔高度h增加時(shí)繞擊數(shù)也會(huì)增加。桿塔高度增加，地面對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效應(yīng)減弱，繞擊區(qū)變大。因此從減少繞擊的觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)盡量降低桿塔高度。但降低桿塔高度又受線路電壓等級(jí)、地形地物情況等的限制。（3）、地形對(duì)繞擊的影響。山區(qū)線路的繞擊率較平原地區(qū)大，說(shuō)明山區(qū)地形避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果差。規(guī)程建議以下計(jì)算繞擊率P_α公式：平原地區(qū)：lgP_α=（αh^1/2/86）-3.9山區(qū)：lgP_α=（αh^1/2/86）-3.35；其中α---保護(hù)角；h---桿塔高度（4）、線路絕緣水平。增加線路絕緣即提高耐雷水平，以減少繞擊跳閘率。1.2.3輸電線路反擊、繞擊原因判斷序號(hào)對(duì)照項(xiàng)目反擊繞擊1雷電流測(cè)量電流較大(結(jié)合電流路徑)電流較小(結(jié)合電流路徑)2接地電阻大小3閃絡(luò)基數(shù)及相數(shù)一基多相或多基多相單基單相或相臨兩基同相4塔身高度較高較低5地形特點(diǎn)一般，不易繞擊山坡及山頂易繞擊處6閃絡(luò)相別耐雷水平低相(如下相)易繞擊的相(如上相)2、根據(jù)輸電線路雷擊形式情況的分析，有針對(duì)性的采取防雷措施及方案2.1桿塔及避雷線遭受雷擊后，線路避雷器能有效防止反擊導(dǎo)致線路跳閘的發(fā)生，對(duì)易遭受的雷擊桿塔、相別等情況的分析，在以下曾遭受反擊跳閘的線路桿塔上安裝了5組金屬氧化物避雷器掛網(wǎng)運(yùn)行。2.2線路避雷器安裝統(tǒng)計(jì)表線路名稱桿塔號(hào)安裝相別投運(yùn)時(shí)間型號(hào)備注陳太484線#29三相2001.3.20YH10CX-95/300苦太911線#17三相2001.6.13YH10CX-95/300萬(wàn)巖922線#22三相2001.6.14YH10CX-95/300巖金918線#77三相2001.12.17HY10WZ-108/281黟祁941線#2三相2002.3.15HY10WZ-108/2812.3降低桿塔接地電阻，能有效降低桿塔或避雷線遭受雷擊后的塔頂電位，從而提高線路耐雷水平，防止反擊跳閘事故的發(fā)生。由于老線路桿塔接地網(wǎng)在建設(shè)時(shí)使用的材料質(zhì)量差、截面小和埋設(shè)深度不夠等原因，接地電阻值長(zhǎng)期以來(lái)偏大，特別是經(jīng)歷了多年的運(yùn)行，大部分接地體銹蝕嚴(yán)重，降低了線路的耐雷水平。因此在2002年進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)的機(jī)會(huì)，對(duì)35-220KV線路桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行行了一次接地電阻測(cè)量，并與設(shè)計(jì)資料進(jìn)行比較，分析總結(jié)進(jìn)行了244基桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一改造。在改造之初，購(gòu)買了德國(guó)GMC公司GEOHMRC土壤電阻率測(cè)量?jī)x對(duì)土壤電阻率進(jìn)行了抽測(cè)，結(jié)合測(cè)量結(jié)果進(jìn)行接地線長(zhǎng)度、型式的設(shè)計(jì)、加工，以保證其改造效果。附表一：有架空地線路的線路桿塔的接地電阻土壤電阻率（歐·米）100及以下100以上至500500以上至10001000以上至20002000以上工頻接地電阻（歐）1015202530為改造質(zhì)量，適當(dāng)增加接地線的直徑，由原來(lái)的φ10增加為φ12，并進(jìn)行熱鍍鋅處理；對(duì)土壤電阻率＞2000歐·米以上的桿塔，在每條放射線上加2-3根接地樁（φ48鋼管或∠63X6角鐵，長(zhǎng)1.5M（熱鍍鋅）），間距大于5M，與接地體緊密焊接，焊接部位做防腐處理；加工焊接時(shí)要求接地體之間的連接，應(yīng)采用雙面焊接，焊接長(zhǎng)度應(yīng)為圓鋼直徑的六倍；焊好后應(yīng)敲去焊渣，檢查焊接質(zhì)量符合要求。同時(shí)，為減少水平接地線之間的屏蔽作用，接地體之間的的間距應(yīng)根據(jù)地形具體情況確定，但不宜小于5m。改造桿塔統(tǒng)計(jì)表：線路名稱桿塔號(hào)改造基數(shù)投運(yùn)時(shí)間寧萬(wàn)289527#、31#、130#、139#、160#594年陳太4846#、7#、9#、20#、26#、27#、56#、64#887年苦太91111#、15#、26#、28#、29#、34#、43#、61#、65#、67#、69#、71#、72#、73#、74#、75#、81#、86#、89#、90#、91#2187年苦巖9132#、4#、7#、16#、20#、21#、27#、28#、30#、32#、33#、34#、35#、36#、37#、38#、40#、41#、42#、43#、44#、45#、46#、49#、52#、53#、59#、60#、80#、84#、89#、96#、110#、111#、115#3587年績(jī)金91627#、29#、43#、51#、53#、58#、67#、74#、75#、76#、79#、80#、87#、89#、93#、95#、96#、98#1871年巖金9188#-76#6971年萬(wàn)巖9223#、5#、11#、13#、15#、17#、18#、20#、22#、24#、25#、293、30#、31#、33#、35#、36#、38#、39#、40#、42#、50#、49#2371年萬(wàn)大92313#、14#、15#、16#、17#、18#、20#、21#、23#、24#、26#、27#、28#、29#、33#、35#、36#、37#、39#、40#、41#、42#、43#、45#、48#、49#、61#、64#、65#、66#、68#、70#3371年萬(wàn)黟92639#、41#、48#、54#、56#、58#、65#、70#、81#、97#、116#112000年黟祁94140#、41#、45#、46#、47#、48#、69#、70#、71#、72#、73#、74#122000年陽(yáng)草93119#12002年巖草91516#、18#、20#、22#、24#、25#、28#72002年合計(jì)2442.3可控放電避雷針安裝可控放電避雷針有一個(gè)相當(dāng)大的幾乎不遭受繞擊的保護(hù)區(qū)域。經(jīng)公司研究，在110KV苦巖913線路進(jìn)行可控放電避雷針的試安裝。通過(guò)近年來(lái)安徽省雷電定位系統(tǒng)查巡的雷電活動(dòng)情況，以及桿塔所處地形、山形、地勢(shì)，結(jié)合桿塔間檔距、海撥高度等情況，合理確定待安裝桿塔。安裝工作中的重點(diǎn)攻關(guān)部份就是在可控放電避雷針保護(hù)范圍的前提下，如何在桿塔上固定。我們根據(jù)各型桿塔結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了可控放電避雷針的固定支架。設(shè)計(jì)原則：（1）當(dāng)針高≤200m時(shí)，保護(hù)角為65度，相應(yīng)地面保護(hù)半徑2.14h；地面高度hx處水平保護(hù)半徑為2.14（h-hx）；根保護(hù)角度的要求，分別對(duì)待安裝桿塔型式進(jìn)行計(jì)算、設(shè)計(jì)支架高度。（2）為了保證安裝在桿塔頂部的避雷針對(duì)桿塔強(qiáng)度、穩(wěn)定性不造成影響，設(shè)計(jì)人員充分考慮原塔型塔頭結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造性的提出對(duì)ZM1、ZM2、ZM3、ZM4型塔在塔頭中間聯(lián)板處以原有聯(lián)板螺栓上的固有螺孔進(jìn)行支架及可控放電避雷針的固定。而JG2、GJ1、GJ2、GJ3型耐張塔由于塔頭結(jié)構(gòu)較大，且未有適合安裝支架的聯(lián)板或螺栓孔，考慮到其角鋼規(guī)格較大，采用在塔頂角鋼上鉆孔子連接的方式進(jìn)行，也不會(huì)對(duì)原塔身結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性造成破壞。（3）支架的設(shè)計(jì)也采用鐵塔空間角鋼桁架結(jié)構(gòu)（與鐵塔自身溶為一體），并要求加工廠以散件型式配套生產(chǎn)，以便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸至高山大嶺及施工安裝。（4）為保證角鋼支架的質(zhì)量，要求加工廠對(duì)支架進(jìn)行熱鍍鋅處理，以延長(zhǎng)其使用年限。安裝桿塔統(tǒng)計(jì)表（苦巖913全線桿塔125基，安裝CFG-X₃型可控放電避雷針44組。）塔號(hào)塔型呼高(m)海撥(m)安裝時(shí)間位置備注30#ZM2 926.7587.904年1月高山33#ZM2-314.7598.0高山34#ZM217.7597.7高山有雷擊記錄37#ZM2-314.7530.1山坡38#ZM2-314.7534.9山坡40#ZM2 623.7530.3山坡42#ZM3 926.7632.8高山46#ZM2-314.7435.5山坡47#ZM2 623.7402.4山坡49#ZM2-314.7357.9山坡50#ZM2-314.7319.4山坡有瓷瓶閃絡(luò)現(xiàn)象55#ZM4-314.7452.62高山57#ZM3 623.7607.8高山58#GJ3 320.5454.5山坡有雷擊記錄32#ZM2 320.7565.0高山8#ZM217.748004年12月山坡9#ZM2 623.7575山坡13#ZM217.7533高山14#ZM2 320.7521山坡15#ZM217.7558高山17#ZM2-314.7589高山19#ZM217.7568高山22#ZM317.7558高山25#GJ2-314.5585高山26#ZM2-314.7586高山28#ZM2-314.7578高山35#ZM217.7573.8山坡有雷擊記錄60#ZM2 623.7586高山62#ZM2-314.7372高山65#ZM217.7363山坡68#ZM2 320.7303高山有雷擊記錄69#GJ1-314.5250山坡72#ZM217.727704年12月山坡74#ZM317.0277山坡76#ZM217.7303山坡78#ZM2-314.7255山坡85#ZM2 623.7293山坡86#ZM118357山坡87#ZM1-315400山坡88#ZM2-314.7421山坡89#ZM3-314.7436山坡90#JG2-314.5391高山有雷擊記錄91#ZM3-314.7432高山92#ZM118380山坡