架空輸電線路輸送功率大,線路長,桿塔位高,位于曠野或高山上,受雷擊的機會極多。為了防止雷電波直擊導線,產生危及線路的過電壓,架空輸電線路一般采用架設避雷線的方法降低雷擊影響。避雷線裝設在導線上方,且直接接地,雷云首先對避雷線放電,雷電流沿避雷線經接地裝置泄入大地,使線路絕緣所承受的雷擊過電壓值降低。
圖1為雷擊桿塔頂或附近避雷線,圖2為雷擊檔距中部導線。我們假設雷電流取I = 15kA,接地電阻Rch = 10Ω,導線波阻抗Z約等于雷電通道的波阻抗Z1,且Z = Z1 = 400Ω。
圖1中,因為接地電阻Rch遠遠小于雷電通道的波阻抗Z1,可以近似認為經桿塔流入大地的雷電流Igt為雷電流I的2倍,即Igt = 2I。此時加于桿塔上絕緣子的電位,為桿塔頂部電位最大值Utd:
Utd = IgtRch = 2IRch = 2×15×10 = 300kV
圖2中,因為導線波阻抗Z約等于雷電通道的波阻抗Z1,所以進入導線的雷電流等于沿雷電通道而來的電流I。
此時,加于桿塔絕緣子的電位,為雷擊導線點A的最大電位UA:
UA = Z/2?I/2 = 15/2×400/2 = 1500kV
比較Utd及UA之數字可見采用避雷線時加于線路絕緣的電位比無避雷線時將降低5倍。由于導線和避雷線之間耦合作用,在實際中降低線路絕緣所承受的電壓幅值更大。
通過以上計算表明,架設避雷線之后加在線路絕緣上的電位比沒有架設避雷線時可降低為1/5,若考慮避雷線的分流作用,降低的倍數將更多,從而大大提高輸電線路的抗雷擊能力。
目前浙江省內110kV線路通常沿全線架設避雷線,在雷電活動特別頻繁的地區,還裝設雙避雷線。而35kV輸電線路只在變電所、發電廠進線1~2km的地段裝設避雷線,防止雷擊線路時雷電壓侵入變電所引起電氣設備絕緣閃絡。筆者認為,在多雷區新建短距離35kV線路也應全線架設避雷線,并依據此觀點在1998年設計了一條35kV輸電線路。
35kV常鉗口線是一條從110kV常山變至35kV鉗口變電所的輸電線路,全長7.6km,導線型號LGJ-150,地線型號GJ-35。氣象條件定為浙江Ⅱ標準氣象區,年雷暴日為56天。
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