110kV输电线路消雷装置工程施工图说明书.docx

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110kV输电线路消雷装置工程施工图说明书

110kV及以上电压等级输电线路安装消雷装置工程

施工图设计

综合部分

第/卷/册

说明书

说明书目录

1.设计依据

2.设计范围及工程概况

3.输电线路遭受雷击及引起跳闸的机理

4.减免雷害的措施

5．本工程的特点

6．消雷效果的分析

7.施工注意事项

8.运行注意事项

110kV及以上电压等级输电线路安装避雷器工程

施工图设计说明书

1．设计依据

（1）XX供电局输电部20XX年11月30日《XX电网输电线路加强防雷改造初步方案探讨会议纪要》

附件一：

20XX-20XX年度500kV输电线路雷击跳闸统计

附件二：

20XX-20XX年度220kV输电线路雷击跳闸统计

附件三：

20XX-20XX年度110kV输电线路雷击跳闸统计

附件四：

全图20XX-20XX年全年落雷统计（广东地区）

（2）XX供电局输电部门2006年1月6日《关于110kV及以上电压等级输电线路安装避雷器施工设计的委托书》

（3）XX供电局输电部2006年1月6日《关于同塔双回路线路架设输电线路不平衡绝缘施工设计的委托书》的防雷部分。

2．设计范围及工程概况

3.输电线路遭雷击及引起跳闸的机理

（1）问题的提出

XX市是个特区，其发展速度非常之快，工业生产及其他各行各业的用电负荷直线上升，因此随之而来市内外送电线路的分佈相当密集。

XX市地处在沿海多雷地区。

每年春3月气候转暖之后便开始有雷出现，到了夏天雷雨季节雷便增多，雷击输电线路的现象也便相应的增多，引起跳闸的机会也多，直到10月份以后雷击事件方才息止。

据近年来我局所辖架空送电线路的故障统计数据表明，雷击故障次数占线路总故障次数的50%：

20XX年全年线路总故障85次，雷击故障次数36次，占线路总故障次数约42.5%；2004年全年线路总故障70次，雷击故障次数37次，占线路总故障次数约52.9%；截止20XX年8月22日，20XX年线路总故障76次，雷击故障次数34次，占线路总故障次数约44.8%。

雷击故障往往造成线路绝缘破坏，引起局部停电，既给电力部门造成了直接的经济损失，也给居民生活及工农业生产带来不良影响。

从雷活动的频繁性及雷击故障的严重性来看，雷击故障仍然是影响电网安全运行的重要因素之一。

我局线路工作者历年来做了大量工作已取得明显成绩，保持安全运行多年，事故明显的降低，但是随着输电线路建设的快速发展，如何消除跳闸事故的发生仍然是电力系统的一大难题。

（2）输电线路遭雷击及引起跳闸的机理

a.雷的形成

当地球接受太阳的热量，使海洋或大地的表面温度提高时，海或地表面的水变成水蒸汽逐步上升到天空，便形成云，其厚度可达数公里。

由于水蒸汽在云中不断的运动而有摩擦，于是便形成有带正负电离的分子。

当这些带正负电的分子密集到一定的层面时，便分别带有正电离层和负电离层数层，其距地面最短的层面，有带正电的可能，也有带负电的可能。

正是由于这种带有正电和负电云层的存在，地面和天空云层之间产生电容效应，使地表带有相反的电离层，这样便在天地之间形成一个大面积的静电场。

当此静电场还处于较微弱时，静电场中仅有微弱的电流流过，电流为几微安或十几微安。

当云层的电场达到一定程度时云层电荷便会向地面进行释放，这就是予击穿，此电流的方向可以是上行电流，也可以是下行电流，其持续时间从几毫秒到几百毫秒不等，平均来说约2ms-10ms。

云中电荷多到一定程度，可能产生梯级先导，梯级一般间歇50μs,平均先导电流为300A左右，一个梯级持续1μs左右，长度约数千米，电荷可为10-20库伦。

在先导和回击间的过程为连接过程，接着便有回击发生，回击峰值可达1010W，继后回击≈3*109W，电流可达数kA到100kA，波头约1-5μs，波长50μs。

这便是雷云形成的过程和造成击穿的过程，击穿会将天空中雷云电荷和地面上电荷的一部或大部分消耗完毕。

b.雷电参数

雷电流如前所述，击穿前可从数微安到几百微安，当达到击穿场强时，电压可高达百万伏或以上，即1000kV，个别可达1200kV，电流可达100kA，但流过时间短到微秒级，根据电力工作者多年的观察测试可知，雷电流通过的时间为40-50微秒以内。

依据雷电的数理统计资料，电力工作者将此雷电波归纳为标准雷电波。

c.线路上的雷击方式和危害

输电线路上通常的雷击过电压方式有雷击塔顶、雷击地线、绕击导线和感应过电压。

每种雷击各有其不同的方式和过程，通常以雷击塔顶和雷击地线的机会较多，绕击率则较小。

（1）雷击塔顶

当雷电压施加于塔顶时需考虑雷电波的反击，如接地电阻相当大时，则反击电压值会加倍，若此电压超过绝缘子所能耐受雷压的程度时，则造成绝缘击穿，线路导线接地闪络引起跳闸。

（2）雷击地线

当雷电压施加于地线时，则雷电流从地线左右各自以雷电流之半流动（即行波）。

（3）绕击

即绕过地线直接击到导线上，此种绕击数值大，机率不高，通常以山坡上击中边导线的较多，此绕击造成的危害远较雷击于塔顶的为大。

（4）感应雷电流

当雷击邻近导线时，由于线路上存在着电容和电感的互相感应，使本线路上被感应而产生电压和电流。

当此电压和电流达到一定的数值时，线路上本身就存在有经污秽过的绝缘子处就可能闪络接地而引起跳闸。

4.减免雷害措施

上述各种雷击会造成人身和设备的危害，酿成重大的损失。

我们在此要引入“状态加强”的观念，对现有运行中的输电线路，采取：

（1）改善接地，降低接地电阻，以防止反击。

（2）加强绝缘，使能承受高电压。

（3）改善保护角，减少绕击和直击雷。

（4）确立引雷而防雷的观念。

因此我们提出以下消除跳闸事故的措施：

（1）树立高塔，装设引雷装置

我们的所谓“引雷塔”（引雷装置）,单杆高达44~46米（视具体地形而定），杆身采用加拿大RS公司生产的复合材料制成（风速按35m/s，经计算杆身承受的风压为2.5T，要求安全系数≥2，则要求考虑杆身应能承受的风压为5T，力矩为100T.m）,免维护寿命可达80年，顶部设有武高所的产品-可控放电避雷针（为测试方便，被测点处采用螺栓连接），其下以扁铜导线焊接于导电砼基础上，以减免雷电反击效应。

根据国外建筑行业的经验，接地基础可作成导电式的，导电砼基础，即在浇铸砼基础时掺入导电金属纤维和粉末，以振捣器捣固而后养生28天。

引雷塔上除设有爬钉、爬梯外，尚设有平台两个，一个为工作台（40米处），另一则为工人休息台（20米处）。

配备有雷电计数器，以便观察人员进行观察。

引雷塔的设置位置，采取了下述原则，即：

（1）据多年的雷害记录选出对输变电系统会造成威胁处，宜立塔导电引雷。

（2）大型或枢纽变电所出线回路多的地方，而且又需防雷处。

这样，我们通过架设引雷塔便可①有效地对系统起到保护作用，同时还②可探讨保护范围和雷电的地区规律，③摸索导电砼消除反击的效果。

（3）根据XX地区的地形地貌及雷云的风向，选择制高点设立引雷塔，使雷云电荷被先行引入大地而减少雷云飘入线路区的机会。

5．本工程的特点：

（1）本消雷装置工程设计贯穿“引雷而防雷”的理念。

作为试点，经过雷雨季节，雷电纪录可分析总结出实际的防雷效果。

以做到以点带面，逐步在XX地区形成一个防雷网（第二阶段）。

（2）使用的杆塔采用加拿大RS公司出产的RS复合塔，它具有重量轻、强度高、防腐、环保、寿命长、外观漂亮，造价适宜等优点。

（3）采用了经济实用的导电基础，既确保了杆塔稳定性，又确保达到良好接地效果。

（4）引雷塔攀登，在离地1.5米至20米的杆身上装设爬钉，20米至41米杆身上装设爬梯。

在离地20米处装设休息台，在40米顶端装设工作台，这样既考虑到能够登上杆身工作，又可安全工作，再则防止非工作人员乱登杆身。

6.消雷效果的分析

（1）本工程采用的消雷装置符合“引雷而消雷”的原理。

我

们采用武高所开发的可控放电避雷针具有予先引导上行或下行放电的作用，即在强雷电形成之前就先引导一部分雷云电流通过本消雷装置进入大地散走，从而使雷电强度减弱或不发生雷击，同时也能使强雷电通过本消雷装置进入大地，对周围的输电线路起到保护的作用，从这一点看它比传统避雷针的效果好的多，该可控放电避雷针已进入电力系统应用多年，其应用的业绩已足以说明它明显的消雷效果（达到一定范围内的60%以上）。

（2）本工程3基消雷装置的落点位置选在历年有雷击而引起跳闸记录的线路铁塔附近并结合地形地貌选择雷云的迎风面及容易招引雷击的制高点。

（3）本工程3基消雷装置的接地装置非常可靠，基础本身就是导电砼基础，再加外接一套导电模块接地装置，这对地处高山的消雷装置之接地电阻达到10欧以下的要求应是能够确保的。

（4）综上所述，在确保工程质量并维护正常的前提下，本工程3基消雷装置在一定范围内必定会起到消雷的效果。

7．施工注意事项：

（1）由于消雷装置定位在山上，所以施工过程中，要加强物件，材料的看管，以防遗失。

同时还须注意运输过程中的安全，防止出现人身事故。

对于RS分段必须注意轻放轻运，不要碰损，不要让重物碰伤，以确保强度，确保质量。

（2）全塔共有7个杆段，每个杆段须套接牢固，并且平稳、保证垂直度，套接长度为被套杆段稍经的2.1倍左右。

（3）立塔工作人员高空作业等不要在有雷闪及台风时进行，同时工作时必须采取好安全措施，专人监护，以免发生意外事故。

（4）本工程要求接地电阻经实测达到10欧以下。

对导电砼的导电性能，应予先按照试样样块试验的数据及配比进行施工。

（5）所有的用材必须确保高质量,所有的焊接处必须焊接牢固可靠。

除不锈钢外,所有的钢材件都必须可靠热镀锌,有焊接处必须做防腐处理，安装时必须稳固。

8．运行注意事项：

（1）该3基引雷塔适当位置处应明显标出“高压危险，严禁攀登”的禁告牌，并且要有监督避免攀登、防止破坏、防止偷盗的有效措施。

（2）要定期检查（尤其在雷季前、后）引雷塔的可控放电避雷针的良好程度、雷电记录仪的记录情况、接地导线的完整性、连接的可靠性。

可控放电避雷针及雷电记录仪还应定期（尤其在雷季前）作试验，试验合格才可继续使用。

（3）要定期观察检查引雷塔外表的完整性、垂直度及有无异常，定期观察检查爬钉、爬梯、工作台、休息台的完整性和可靠稳固性。

对于钢铁制件应定期进行除锈防腐处理。

（4）要定期测量（尤其在雷季前）接地装置的接地电阻（须小于10欧）以及各连接部分的连接可靠性。

（5）对以上情况都应作出书面记录并归挡，对雷击记录必须进行总结归纳分析，提出改进措施以便更有效的防止雷害。

（6）每次登塔工作人员必须带好安全带，按高空作业规范要求进行登高和工作，地面必须有专人监护。

（7）运行维护人员必须配齐有关的工、器具、仪器仪表、望远镜、劳保安全用品等。