（高电压与绝缘技术专业论文）韶关山区输电线路综合防雷研究.pdf

t h er e s e a r c ho hl i g h t n i n gp r o t e c t i o no ft r a n s m i s s i o nl i n e si n m o u n t a i n o u sa r e ai ns h a o g u a n b y s h e ny u a n b e ( c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y ) a t h e s i ss u b m i t t e d i np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g h i g hv o l t a g ea n di n s u l a t i o nt e c h n o l o g y c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rl ij i n g l u a p r i l ，2 0 11 l 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出藿要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者虢冲力 日期：训年厂月硝e l | 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 作者签名： 导师签名： l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囹。 ( 请在以上相应方框内打“”) 常元 l 嗍一1 1 “月哆日 日恸1 年5 月刁日 摘要 本文针对韶关山区地形地貌地质复杂多变，气象条件恶劣，雷电活动分布广、 强度大、密度高，输电线路遭受雷击引起的跳闸事故比较多的情况，通过现场调 研，收集韶关地形地貌地质资料、气象条件资料、雷电活动资料，结合韶关山区 输电线路历年雷害跳闸记录及韶关供电局的建议，选取了5 0 0 k v 曲花甲线、2 2 0 k v 马墨线、11 0k v 翁铁甲乙线作为莺点研究对象，收集了典型线路的线路路径、 线路沿途地形地貌地质情况、气象条件、绝缘配置、防雷措施、雷击跳闸记录等 资料，对雷击跳闸杆塔及相邻杆塔进行了实地杆塔工频接地电阻、土壤电阻率测 试，勘察雷击事故杆塔周围地形地貌，绝缘子串、避雷线、线路避雷器配置情况， 通过理论计算，详细分析了事故点雷击跳闸及整个山区输电线路雷击跳闸率高的 原因在于：输电线路大多经过雷电活动强烈地带，杆塔接地电阻普遍超标，高杆 塔大跨越线路段普遍存在，山区复杂的地形地貌地质条件的影响，同塔并架线路 防雷中各 h i 路导线相序问题，线路中采用的复合绝缘子耐雷水平较低。采取了以 下防雷方案：利用雷击选择性分析了雷电易击区、易击段、易击点；利用雷电绕 击和反击机理的不同区分线路雷击类型，并用a t p d d r a w 仿真软件对雷电反击和 绕击进行仿真，通过比较两者起始波形的不同，对雷击类型识别理论进行了验证， 然后把韶关山区输电线路分成在运线路和新建线路，分别提出有针对性地、差异 化地防雷保护措施。 本文的研究成果将为韶关山区输电线路防雷设计与运行提供重要理论依据 与实用参考价值，并可推广到其它山区输电线路的防雷实践中，其方法对目前山 区防雷研究的发展具有引导意义，该论文既具有实际的应用价值，又产生直接的 经济效益和社会效益。 关键词：山区输电线路；综合差异化防雷；雷击类型识别；雷电反击；雷电绕击 a bs t r a c t i nv i e wo ft h es e r i o u sl i g h t n i n ga c c i d e n tt o t r a n s m l s s i o nl i n ei nm o u n t a i n o u s a r e ai ns h a o g u a nw h e r et h el a n d f o r ma n dt h eg e o l o g yi sc o m p l e xa n dc h a n g e a b l e a n dt h ew e a t h e rc o n d i t i o ni sw i c k e da n dt h el i g h t n i n gm o t i o nd i s t r i b u t i o ni sw i d e a n dt h ei n t e n s i t yi sh i g ha n dt h ew i d t hi sd e n s i t y t h r e et r a n s m i s s i o nl i n e so ft h e 5 0 0 k vq u h u a l i n ea n dt h e2 2 0 k vm a m o l i n ea n dt h e110 k v w e n t i e l i n ea r es e l e c t e da s m a i no b j e c t so fs t u d yb yo n t h e s p o ti n v e s t i g a t ea n d t h es u g g e s tg i v e nb yt h ee x p e r t s o fs h a o g u a np o w e rs u p p l yb u r e a u w ec o l l e c tt h ep a t h sa n d t h em e a s u r e st ol i g h t n i n g p r o t e c t i o na n dt h er e c o r d so ft r i p p i n go p e r t i o n g so f t h el i n e s t h ee a r t h i n gr e s i s t a n c e a n dr e s i s t i v i t yo ft h es o i la r o u n dt h et o w e ri sm e a s u r e da n d t h ec i r c u m s t a n c e so ft h e l i n e sa r es u r v e y e d t h ec a u s e so fl i g h t n i n ga c c i d e n t sa r et h o s ew h i c ht h ee a r t h i n g r e s i s t a n c ei st o oh i g h ，t h el i n e so fh i g ht o w e ra n db i gs p a na r ee x s i s tl a r g e l y ，t h e c o m p l e xl a n d f o r ma n dg e o l o g yi nm o u n t a i n o u sa r e ai n f l u e n c e s ，t h ep h a s es e q u e n c e p r o b l e mt ot h el i n e sw h i c hs e t t e do ns i n g l et o w e re x i s t s ，t h ea n g l eo fp r o t e c t i o n0 t t h eb igw i n df l u e n c e s t h el i g h t n i n gp r o t e c t i o nm e a s u r e s a r ei n d u c e d f i r s t l y ，t h es p o t s w h i c ha r eo f t e ns u b je c t e dt ot h el i g h t n i n ga r ef i n d e db ya n a l y z i n gt h es e l e c t i v i t yo f l ig h t n i n ga n dt h em i c r o c o s m i c l a n d f o r m sp a s s e db yt h e t r a n s m i s s i o nl i n e s s e c o n d l y , t h eb a c kf l a s h o v e ra n ds h i e l d i n gf a i l u r e i si n d e n t i f i e db ya n a l y z i n gt h e i n i t i a t i v ew a v e s h a p es i m u l a t e db ya t p d r a wp r o g r a m sa n dt h ef e a t u r e so ft h et o w e r s t h e m s e l v e s t h ei n t e g r a t e dd i f f e r e n tp e r t i n e n t l i g h t n i n gp r o t e c t i o n m e a s u r e sa r e b r o u g h tu p t ot h ef e e b l es p o t so ft h et r a n s m i s s i o nl i n e si nt h em o u n t a i n o u sa r e a f i n a l l y , t h ep a p e rs e l e c t s t h eb e s tl i g h t n i n gp r o t e c t i o nm e a s u r e st o t h et r a n s m l s s l o n l i n e si nt h em o u n t a i n o u sa r e ai ns h a o g u a n t h ei m p o r t a n tt h e o r ye v i d e n c ea n dt h ep r a c t i c a lr e f e r e n c ev a l u et ot h ed e s l g n a n dt h ef u n c t i o no ft h et r a n s m i s s i o nl i n e si nt h em o u n t a i n o u sa r e a i sp r o v i d e db yt h e s t u d yo ft h ep a p e r t h ec o n c l u s i o n so ft h es t u d ya r ea l s oe x p a n d e d t ot h es i m i l a r t r a n s m i s s i o nl i n e s i nt h em o u n t a i n o u sa r e a t h e m e a s u r e so ft h es t u d y a r e e n l i g h t e n i n gs u b s e q u e n tr e s e a r c h t h em e a s u r e sp r o p o s e da r en o to n l yt h ep r a c t l c a l a p p l i c a t i o nv a l u eb u ta l s ot h ed i r e c te c o n o m i cb e n e f i t sa n dt h es o c i a l e f f e c t s k e y w o r d s ：t r a n s m i s s i o nl i n e si nm o u n t a i n o u sa r e a ；g e n e r a l p e r t i n e n tl i g h t n i n g p r o t e c t i o nm e a s u r e s ；i n d e n t i f i c a t i o nt ot h el i g h t n i n gs t y l e ；l i g h t n i n g b a c kf l a s h o v e r ；l i g h t n i n gs h i e l df a i l u r e i i l 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论 1 1 本论文研究背景及意义1 1 2 国内外研究现状分析2 1 3 本论文研究目的及主要内容5 第二章韶关山区输电线路运行情况统计 2 1 韶关山区的气象条件和地形地貌地质情况6 2 2 韶关山区输电线路运行资料收集7 2 2 1 韶关山区输电线路总体情况7 2 2 2 韶关山区典型各级输电线路基本情况8 2 3 本章小结一13 第三章韶关山区输电线路现场调研 3 1 杆塔接地电阻测量1 4 3 2 杆塔周围七壤电阻率测量1 5 3 3 本章小结17 第四章韶关山区输电线路雷害原因分析 4 1 韶关山区地形地貌地质和气象条件对雷电活动的影响18 4 1 1 山区气象条件对雷电活动影响18 4 1 2 山区地质条件对雷电活动影响18 4 1 3 山区地形地貌对雷电活动影响1 9 4 2 韶关山区输电线路现有防雷措施存在问题分析一2 0 4 2 1 杆塔接地电阻超标2 0 4 2 2 对同塔并架线路没有考虑线路导线相序排列2 l 4 2 3 高杆塔大跨越线路段大量存在2 1 4 2 4 山区地形对线路保护角影响一2 2 4 2 5 山区地形对大地屏蔽效果的影响2 2 4 2 6 山区地质地貌对土壤电阻率的影响2 2 4 2 7 输电线路复合绝缘子的影响2 2 4 3 典型线路雷害事故分析一2 3 4 3 11 1o k v 翁铁甲乙线4 8 # 杆塔、l1 4 # 杆塔雷击跳闸分析2 3 4 3 25 0 0 k v 曲花甲线3 4 撑杆塔雷击跳闸分析2 6 4 4 本章小结2 9 第五章韶关山区输电线路防雷保护措施研究 5 1 韶关山区输电线路雷电易击段、雷击类型的判定3 l 5 1 1 输电线路雷电易击段的判断一3 1 5 1 2 输电线路雷击类型的识别一3 2 5 2 韶关山区输电线路综合差异化防雷措施一3 6 5 2 i 对韶关山区正在运行输电线路防雷措施3 7 5 2 2 对韶关山区新建输电线路防雷措施4 0 5 3 本章小结4 1 结论4 2 参考文献4 5 致谓 4 8 附录a 攻读学位期间发表的学术论文4 9 第一章绪论 1 1 本论文研究背景及意义 韶关市地处广东省的北部，位于东经l l2 0 5 0 一l l4 0 4 5 、北纬 2 3 0 5 一2 5 0 3l 之间。西北面、北面和东北面与湖南郴州市、江西赣州市交界， 东面与河源市接壤，西连清远市，南邻广州市、惠州市。是广东与内陆之间 最重要的陆路通道，同时也是广东省的藿工业基地。且由于其自身经济的发展， 居民生活水平的提高，人们对电能的依赖越来越强，对供电可靠性的要求越来越 高，使得韶关电网的地位日益突出。 韶关电网经过近几年的飞速发展，逐渐形成了以5 0 0 k v 、2 2 0 k v 及l lo k v 为骨干的输电网络和以3 5 k v 、lo k v 为主的配电网络。由于韶关地区山脉分布较 广，且接近于沿海，雷电活动十分强烈，全年雷暴日平均为7 9 天，从l lo k v 到 2 2 0 k v 甚至5 0 0 k v 输电线路都曾多次发生雷击跳闸事故，给电网的安全、稳定 运行带来巨大的威胁，影响了人民群众的生产生活用电和电力系统的行业形象， 同时也直接影响了电力系统的经济效益。 输电网络是电力系统的大动脉，是电力工业“发、输、变、配、用 五大主 要组成部分之一，输电线路将电能输送到全国各地，是连接各个变电站与重要用 户的桥梁。输电线路的安全运行与否，直接影响了电力系统的稳定和向电力用户 的可靠供电。所以，输电线路的安全运行在整个电力系统中占据了很重要的位置， 是完成“强电强网 目标的需要，也是为保证工农业生产提供优质电能的需要。 输电线路雷击跳闸是整个电力网络线路跳闸的重要原因，常常占到跳闸总数 的7 0 8 0 。而且因为山区输电线路大多处于高山大岭，地形复杂之处，降低输 电线路雷击跳闸率可以大为减少线路运行维护人员的工作强度。因此为了有效防 止雷害事故的发生，必须对输电线路防雷进行综合防治研究。降低输电线路雷击 跳闸率，意义重大。 综上所述，本文对雷电活动分布广、强度高、密度大，地形地貌地质复杂， 气象条件恶劣的山区输电网络进行综合防雷研究，切实提高该地区输电网络的防 雷能力，降低输电线路雷击跳闸率，提高输电可靠性，保证电网稳定可靠运行， 找到一条适合该地区输电线路雷害综合治理方法，并由此及彼，推而广之，以满 足相同或类似地区的电网雷害治理工作的需要。因此本文的研究无论从现实性还 是应用前景上，都有很大的意义。 1 2 国内外研究现状分析 输电线路的防雷保护技术基本上经历了四个阶段。第一阶段：在1 9 3 0 年以 前，主要以防感应雷为主的阶段。最初的时候，输电线路电压等级较低，感应雷 引发的雷害事故是输电线路防雷的主要形式。所以，为了减少输电线路导线上的 感应过电压，在输电线路上架设了地线，这条地线是挂在导线下面的，只作为耦 合地线使用；第二阶段：从l9 3 0 年到l9 5 0 年，是以防治直击雷为主的阶段，也 是系统归纳设计雷电参数的时期，这一时期渐渐明确了对于1 lo k v 到2 2 0 k v 输 电线路来讲雷电直击是线路雷害的主要形式，并研究出雷电直击线路防护计算方 法。美国在l9 2 3 年建设了2 2 0 k v 等级输电线路，因为运行后发生很多次雷害事 故，所以促进了防雷措施研究工作的迅速展开，随着架空输电线路电压等级的提 升，输电线路绝缘水平也大为提高，感应雷已对线路绝缘构不成严重影响。在此 种情况下，人们开始意识到雷电直击是输电线路雷害事故的主因，所以，各国通 过大量的实际雷电观测，于l9 5 0 年l9 6 2 年，提出利用行波理论分析计算绝缘 子串端电压的方法；第三阶段：由美国一条3 4 5 k v 线路非常高的雷击闪络率所 引发的争议和对以往防雷保护计算方法和雷电流参数重新评估时期，此次争议极 大的推动了架空输电线路防雷研究工作，使理论计算、现场勘测、模拟实验和运 行经验的积累等各方面的工作部有了显著提高；第四阶段：19 6 2 年至今，是模 拟实验、现场勘测、统计计算方法和微机技术综合应用的阶段。 我国在输电线路防雷保护技术上也做了长期的研究，取得了很大成绩。如直 击雷防护、发电厂、变电站线路来波防护、防雷装置的开发，如高性能氧化锌线 路型避雷器的快速发展，但我国在输电线路防雷保护技术上与世界发达国家相比 较，还存在一定差距，特别是因为我国输电线路的网络结构不很完善，输电线路 雷击跳闸率还很高，尤其足对特殊地形和复杂气象条件下的雷电活动规律对输电 线路的影响尚没有完全研究透，我国现有的防雷措施有以下几种： 1 常规防雷技术 经过多年实践，我国的输电线路防雷保护初步形成了一系列有效的常规防雷 技术，如采用避雷线负角保护、降低杆塔接地电阻、加装耦合地线、提高输电线 路绝缘水平、应用电力系统中性点不直接接地方式、线路自动重合闸技术的使用、 安装输电线路氧化锌避雷器等。 架设线路避雷线是输电线路防雷保护的基本且有效的方法，是输电线路防雷 保护的第一道防线，防护输电导线不受或少受雷电直击。架空避雷线的主要作用 是防止雷电直击导线，同时还具备以下作用：雷电分流作用：减小流经线路杆 塔的雷电流波，降低塔顶电位；通过与线路导线的电磁耦合作用可以减小线路 绝缘子两端的电压差；对线路导线的屏蔽作用还能降低导线上的雷电感应过电 2 压。 输电线路防雷保护的第二防线是雷电击中杆塔塔顶或避雷线时不使线路绝 缘发生闪络，主要措施有减小杆塔工频接地电阻、加装耦合地线、增大线路绝缘 水平。减小杆塔工频接地电阻是结合架设线路避雷线所采取的一种较经济、有效 的措施，输电线路杆塔的工频接地电阻与线路耐雷水平成反相关关系，降低杆塔 工频接地电阻可以减小雷击杆塔时的塔顶电位，是提升线路耐雷水平的基础。 输电线路防雷保护的第三防线是当线路绝缘发生闪络后，尽可能减小由冲击 电弧变为稳定的工频电弧概率，应采取系统中性点非直接接地方式或降低绝缘上 的工频电场强度。在我国3 5 k v 及以下电压等级中采取系统中性点不接地或经消 弧线圈接地的形式，这样可以使由雷击引起的多数单相接地故障自动恢复，不会 引起相间短路和线路跳闸。在两相或三相线路遭受雷击时，因为先闪络的一相导 线相当于架空地线，从而增加了雷电分流和对未闪络相导线的电磁耦合作用，使 未闪络相线路绝缘上的电压降低，提高了线路的耐雷水平。 输电线路防雷保护的第四防线是雷击跳闸后尽快恢复电力供应。因为输电线 路绝缘具备自恢复性能，多数雷击造成的绝缘闪络事故在线路跳闸后能自动消 除。所以，加装线路自动重合闸对于降低输电线路的雷害事故具有良好的效果。 根据统计，我国l l0 k v 及以上电压等级的输电线路自动重合闸成功率达7 5 9 5 ，3 5 k v 及以下电压等级的输电线路自动重合闸成功率达5l 8 0 。 2 非常规防雷技术 消雷器和提前发射接闪器 消雷器包括各种半导体消雷器、导体消雷器。各种消雷器的设计思路是企图 中和雷云电荷，把雷电荷抵消掉或抑制放电雷电流。各种提前发射接闪器的设计 思路是企图把避雷针的接闪能力提升，扩大其保护范围。但由于缺乏理论依据， 这两类防雷产品部还没有被国际防雷组织所认可。 其它引雷装置 其它引雷装置大体上包括火箭引雷装置、激光引雷装置和水柱引雷装置等， 目前这些引雷装置仅处于试验阶段，其应用于实际尚需时间。 近年来，国内外专家学者开始对雷电类型的识别进行研究，以区分输电线路 感应雷过电压、反击雷过电压和绕击雷过电压，分别对具体的雷过电压类型采取 针对性的防雷措施，虽然目前电力系统中大量采用了雷电定位和在线监测系统来 记录雷电流、电压波形，了解雷电的发展特性，但是这些监测系统都还无法对雷 击引起的过电压形式进行准确识别，所以无法针对雷击故障采取相应的防护措施， 导致线路的跳闸率一直居高不下【1 2 】。因此，准确的识别雷击过电压形式对降低 输电线路雷击跳闸率，提高输电线路的安全可靠性就具有重要意义，目前这方面 的主要的研究成果有： 1 从输电线路继电保护的角度出发，研究高压直流输电线路雷电反击和绕击 的区分，但这一研究成果是针对高压直流线路的，只能对高压交流输电雷击类 型识别起到启发作用。 2 利用磁钢棒、磁带等方式来测最雷电参数来识别输电线路反击和绕击心1 ， 但这种方法获取数据较为繁琐，测量设备不能重复利用，且仍需经验判断雷击输 电类型，易出现漏判、误判的情况。 3 通过对雷电流信号的研究，利用电流高低频能量比值，波尾波前最大斜率 比值、线模分量和零模分量比值、模极大值、波形一致性等构成判据，实现对雷 电流信号和短路信号的识别1 引，这唑研究的不足之处是非对雷击输电线路类型 的识别，而足在于研究雷电流在暂态行波保护中的影响。 4 提出利用小波能量熵测度与多尺度能量统计的方法区分雷电流信号和内 过电压信号n ，该方法的不足之处在于计算出的能量曲线会随接地电阻、雷电 流幅值等故障条件的小同而发生变化，且对雷击输电线路信号和雷击原因分析不 够，因此有一定的不足。 随着电力系统的发展，输电线路防雷研究工具也有了很大的进步，目前普遍 使用a p t d r a w 仿真软件实现对输电线路雷电反击和绕击的仿真，a t p ( 选择性暂 态程序) 是世界上应用最广的数字式仿真电磁暂态现象的软件，a t p 程序计算以 时间为函数的变量对电力系统的影响n 引。通常，使用积分的梯形规则来解析系 统元件在时域的微分方程。a t p d r a w 是1 9 9 1 年在挪威科技研究所开发出来用于 a t p 的图像预处理工具，其将电路图编译成a t p 输入文件，对电力系统进行暂态 过程仿真，完全适合于对输电线路雷电反击和绕击的仿真。 在输电线路防雷仿真实践中，杆塔模型的正确建立对仿真结果的准确性影响 很大，已有学者对杆塔模型进行了大量的研究，主要有： 1 集中电感模型 集中电感模型是目前我国规程上采用的防雷计算杆塔模型n 引，是通过对输 电线路理论计算、运行分析后得到。该模型方便简单，可利用它直接计算输电线 路反击耐雷水平。但集中电感模型忽略了雷电流在杆塔上传播的波过程，计算偏 保守，对大跨越、高杆塔的适用性有一定偏差。 2 单波阻抗模型 因为电压等级增高，电力系统高杆塔的出现，出现了单波阻抗模型。这种模 型考虑雷电流波在杆塔上的传播时间，使用单一波阻抗z 表征线路杆塔，j 2 r 的值由 杆塔的结构所决定，但这种模型的不足之处是把微为均匀的参数，这会给计算 的精度带来一定影响。 3 多波阻抗模型 多波阻抗模型由i s h i i 和y a m a d a 提出【1 4 l ，利用上、中、下横担把杆塔分为 4 四个部分，综合考虑了杆塔结构、不同高度、雷电流波在杆塔上的传播响应，其 值较为精确，目前多波阻抗模型得到了广泛的应用。 1 3 本论文研究目的及主要内容 本论文的研究目的是针对韶关山区各级输电网络雷害事故频发，雷击跳闸 率高，严重影响电网稳定运行的情况，通过现场调研，理论分析计算，实验室仿 真找出韶关山区雷电活动规律及韶关山区输电网络在防雷措施上存在的不足，及 时准确地制定输电线路防雷改造方案，弥补防雷上的缺陷，同时为制定山区输电 线路防雷运行准则，扭转目前从遭受雷害到线路跳闸再到被迫改造的被动局面， 实现山区输电线路防雷综合防治，提高对山区输电线路防雷薄弱点的识别能力， 做到心中有数，提前治理；另外要真j f 做到防雷技术上和经济上的统一，真正实 现差异化防雷，针对各级输电网络，各种地形地貌，各种气象条件，采取有差别 的防雷，不仅提高输电线路耐雷水平，降低雷击跳闸率，而且做到节约资金，提 高实际可操作性。 本论文的研究内容主要有： l 、收集韶关山区气象条件、地形地貌、雷电活动和电网整体分布、运行情况 资料。 2 、选取韶关1 l o k v 、2 2 0 k v 、5 0 0 k v 典型输电线路作为研究对象，收集研究 对象线路经过地区地形地貌、气象活动、研究雷电活动规律。 3 、对韶关山区输电线路雷害事故的历史数据进行收集、分析和研究出防雷薄 弱点及雷电易击点。 4 、对韶关山区输电线路雷击跳闸原因进行分析，总结归纳，找出规律性。 5 、提出韶关山区输电线路防雷综合治理的方法。 5 第二章韶关山区输电线路运行情况统计 2 1 韶关山区的气象条件和地形地貌地质情况 韶关山区一年四季均受季风影响，冬季盛行东北季风，夏季盛行西南和 东南季风。四季特点为春季阴雨连绵，秋季降水偏少。年平均气温 l8 8 0 c 一21 6 0 c ，最冷月份是1 月份，平均气温8 0 c 一1 lo c ，最热月份是7 月份，平均气温2 8 0 c 一2 9 0 c ，冬季各地气温自北向南递增，夏季各地气温 较接近。雨量充沛，年均降雨l4 0 0 2 4 0 0 毫米，3 8 月为雨季，9 2 月为 旱季。日平均温度在l0 0 c 以上，太阳辐射占全年辐射总量的9 0 ，光能、 温度、降水配合较好，雨热基本同季，有利植物生长和农业生产。全年无霜 期3l0 天左右，年日照时间l4 7 3 一l9 2 5 小时，北部山区冬季有雪。韶关属 中亚热带地区，大部分为山区和丘岭地带，4 月份为雷暴前盛时期，而7 月至9 月为后盛时期，在气候不稳定的情况下，韶关每一天都有町能发生雷暴。韶关市 气象局等业人士分析认为，韶关市地处山区，冷暖空气在韶关交汇现象多，加之 地面粗糙，冷暖空气交汇时摩擦力加大，这样极易产生雷暴。 韶关地处南岭山脉南部，全境在大地构造上处于华厦活化陆台的湘粤褶皱 带。地质构造复杂，火成岩分布极广，地层发育基本齐全，岩溶地貌广布、种类 多样，岩类以红色砂砾岩、砂岩、变质岩、花岗岩和石灰岩为主。在地质历史上 属间歇上升区，流水侵蚀作用强烈，造成峡谷众多、山地陡峻以及发育成各级夷 平面，以山地丘陵地貌为主。自北向南三列弧形山系排列成向南突出的弧形，构 成粤北地貌的基本格局：北列为蔚岭、大庾岭山地，长1 4 0 公里；中列为大东山、 瑶岭山地，长2 5 0 公里；南列为起微山、青云山山地，长2 7 0 公里。其间分布两 行河谷盆地，包括南雄盆地、仁化董塘盆地、坪石盆地、乐昌盆地、韶关盆地和 翁源盆地。红色岩系构成的丘陵、台地分布较广，特征显著。仁化丹霞山一带以 独特的红岩地貌闻名于世，2 0 10 年成为世界自然遗产，是中国典型的“丹霞地貌” 所在地和命名地，面积约2 8 0 平方公里，山群呈峰林结构，有各种奇峰异石6 0 0 多座。南雄、坪石等盆地属红岩类型，南雄盆地幅员较广，岩层有十分丰富的古 生物化石。全市境内山峦起伏，高峰耸立，中低山广布。北部地势为全省最高， 位于乳源、阳山、湖南省交界的石坑崆，海拔1 9 0 2 米，为广东第一高峰。南部 地势较低，市区海拨最低为3 5 米。 6 2 2 韶关山区输电线路运行资料收集 2 2 1 韶关山区输电线路总体情况 1 线路总体概况 韶关输电网由5 0 0 k v 、2 2 0 k v 、l l o k v 组成，线路分布如下图2 1 所示，据 统计，至2 0 10 年3 月，韶关正在运行的5 0 0 k v 输电线路共5 条，长度为4 5 8 9 9 千米，双避雷线保护，保护角平均为1 0 。；2 2 0 k v 输电线路共2 l 条，长度为 6 5 4 6 2 3 千米，双避雷线保护，保护角平均为1 0 。；l l o k v 输电线路共8 4 条， 长度为1 2 0 6 4 3 千米，双避雷线保护，保护角平均为l5 。 图2 1 韶关电力系统接线图 2 线路总体雷击跳闸情况 韶关2 2 0 k v 和llo k v 输电线路雷击跳闸情况见表2 1 、表2 2 。( 雷击跳闸率 按韶关平均雷电日7 9 日计算) 7 表2 1 韶关2 2 0 k v 线路雷击跳闸情况 雷击跳闸率 年份线路长度k m雷击跳闸次 次( 10 0 k m 4 0 雷暴 日) 2 0 0 54 3 2 6 2 0 0 64 0 2 3 2 0 0 73 71 9 6 5 4 6 2 3 k m 2 0 0 83 71 9 2 0 0 93 21 6 表2 2 韶关l1 0 k v 线路雷击跳闸情况 雷击跳闸率 年份线路长度k m雷击跳闸次次( 10 0 k m 4 0 雷暴 日) 2 0 0 55 63 1 2 0 0 6513 o 2 0 0 74 52 8 12 0 6 4 3 k m 2 0 0 84 02 3 2 0 0 92 91 9 从以上表格对比我国行标d l t 6 2 0 19 9 7 中有关规定可以发现n 引，韶关山区 输电线路雷击跳闸率大于国家标准要求。 2 2 2 韶关山区典型各级输电线路基本情况 我们参考了韶关电网历年雷害事故记录和韶关供电局的建议，选取了5 0 0 k v 曲花甲线、2 2 0 k v 马墨线、l1 0 k v 翁铁甲乙线作为我们的重点研究对象。 1 韶关山区110 k v 翁铁线路情况 ( 1 ) 线路路径情况 线路从铁龙站向南面出线，绕开房屋后，线路向东面沿伸至l1 0 k v 乌官线 附近，然后平行1 1 0 k v 乌官线线路走廊，穿越5 0 0 k v 直流输电线路后再跨越京 珠高速公路涵洞，之后线路继续平行乌官线往南行进，绕过翁城镇已规划开发区， 最后平行2 2 0 k v 曲翁线接入翁江变电站。线路前段沿线大多属于高山大岭、房 屋稀散，线路中段房屋分布较密，出线走廊较窄，全线采用双回路设计。详细的 路径为：线路从l1 0 k v 翁江变电站出发，经过博士坑、官渡大队林场、老虎岩 前、詹公坑、马口下村、烟墩下、长岗梁、五龙岭、至张屋后接入铁龙变电站。 8 线路工地运输距离：汽车运输距离为2 5 k m ，人力运输距离为0 6 k m 。 ( 2 ) 线路工程概况 韶关山区l l0 k v 翁铁甲乙输电线路工程情况如下表2 3 所示 表2 3l1 0 k v 翁铁线路工程概况表 线路称1 1 0 k v 铁龙送电线路工程 起止点2 2 0 k v 翁江站l10 k v 构架一110 k v 铁龙站11 0 k v 构架 设计电压 l lo k v回路数单、双 日1 路 实际长度4 8 2 6 千米航空距离4 1 9 7 千米 平均档距o 3 6 千米最大档距n 2 0 一n 2 l 档距0 9 3 7 千米 杆塔总数 l3 4 基 其中铁塔1 3 4 基 曲折系数转角次数 4 9 地形系数平泥高山 8 ll 丘陵 4 5 1 5 山地2 l ( )地沼大岭 1 1 0 k vl3 5 k v51 0 k v2 5河流3 交叉跨越 低压 ( 次) 通线 2 51 4公路5房屋 0 线 ( 3 ) 气象条件 本线路所属气象条件类似广东省典型i i 级气象区，最大风速3 0 米秒，5 m m 覆冰，最高温度4 0 ，最低温度1 0 ，年雷暴日平均8 0 2 。 ( 4 ) 绝缘子配置 本工程线路直线杆塔采用1 0 0 k n 防污型合成绝缘子，耐张杆塔采用7 0 k n 防污型玻璃绝缘子，跳线绝缘子串采用单串1 0 0 k n 防污合成绝缘子( 固定式) 。 绝缘子主要技术参数如表2 4 所示： 表2 。4 单支1 0 0k n 合成绝缘子主要技术参数表 额定机械拉伸负荷( k n ) 1o o 额定电压( k v ) 1 1 0 结构高度( m m ) 1 3 4 0 + 1 5 最小电弧距离( m m ) l l0 0 大伞直径( m m ) 1 6 2 小伞直径( m m ) 8 6 大伞间距( m m ) 9 5 最小公称爬电距离( m m ) 3 2 0 0 雷电冲击耐受电压k v 不小于 5 5 0 9 额定机械拉伸负荷( k n ) 1 0 0 工频湿耐受电压k v 不小于 3 0 0 参考重量( k g ) 5 1 玻璃绝缘子主要技术参数如表2 5 所示： 表2 5 玻璃绝缘子主要技术参数表 最小机械破坏负荷( k n )7 0 k n 防污型玻璃绝缘子 公称直径( m m ) 2 8 0 结构高度( m m ) 1 4 6 泄漏距离( m m ) 4 5 0 1 分钟干耐受( k v ) 8 0 1 分钟湿耐受( k v ) 5 0 冲击耐受电压( k v ) 1 2 5 最小击穿电压( k v ) 1 3 0 对于全高超过4 0 米有地线的杆塔，高度每增加l0 米爬距相应增加 4 5 0 m m ( 即增加l 片同型绝缘子) 。因直线塔采用合成绝缘子，本线路全线采用高 塔设计，故全高超过4 0 米的直线塔合成绝缘子爬距为3 6 5 0 m m ，全高超过5 0 米 的直线塔合成绝缘子爬距为4 l0 0 m m ，全高超过6 0 米的直线塔合成绝缘子爬距 为4 5 5 0 m m 。 ( 5 ) 防雷措施 本工程全线采用双地线，地线对外侧导线的保护角为l5 0 。 ( 6 ) 线路雷击跳闸情况 1 1 0 k v 翁铁甲乙线2 0 0 9 年的跳闸记录如下表2 6 所示： 表2 6l l o k v 翁铁甲乙线跳闸记录表 线路名称跳闸时间跳闸原因故障点相序备注 1 l0 k v 翁2 0 0 9 3 5雷击11 4 群a甲、乙线同时跳闸 铁甲乙线2 0 0 9 8 3 0 雷击 4 8 #b甲、乙线同时跳闸 2 0 0 9 8 2 3 雷击 1 0 2 撑b甲、乙线同时跳闸 2 韶关山区2 2 0 k v 马墨线情况 ( 1 ) 线路路径 2 2 0 k v 马墨线起于2 2 0 k v 马坝站2 2 0 k v 出线构架，止于2 2 0 k v 始兴站2 2 0 k v 出线构架，线路长度5 6 3 8 7 千米单回输电线路，线路呈西南一一东北走向，途 经韶关所属曲江和始兴两县，所经地区多为山丘，其中山地占7 4 ，丘陵占1 1 ， l o 平地占4 ，泥沼( 含水田) 占4 。 ( 2 ) 绝缘配置 马坝至江尾级污区段悬垂串采用l3 片f c 7 p 1 4 6 u 绝缘子，耐张串采用1 5 片f cl0 0 1 4 6 u 绝缘子；其余段悬垂串采用1 3 片f c 7 0 1 4 6 u 绝缘子，耐张串采 用1 4 片f c l 0 0 1 4 6 u 绝缘子。 ( 3 ) 气象条件 最低气温为1 0 ，最高气温为4 0 。c ，最大风速2 5 m s ，覆冰5 m m 。 ( 4 ) 导线和地线形式 相导线采用2 * l g j x 3 0 0 4 0 钢芯稀士铝绞线，分裂导线垂直排列，分裂间 距4 0 0 m m 。地线一根为o p g w ，另一根为l g j x 9 5 5 5 。 ( 5 ) 绝缘子形式与片数 本线路分为两个污秽区，马坝站至江尾段为i i 级污秽区，其余为i 级污秽区， 各区段采用的绝缘子的技术参数、片数分别见表2 7 、表2 8 。 表2 72 2 0 k v 马墨线绝缘子技术参数表 绝缘子形高度盘径爬距额定工频冲击最小重量 式( m m )( m m )( m m )强度湿耐耐受冲击 ( k g ) ( k n )受电电压电压 压( k v )( k v ) ( k v ) f c 7 p 1 4 6 u1 4 62 5 54 0 07 04 511 0l3 04 6 f c 7 0 14 6 u1 4 62 5 53 2 07 04 01 0 0l3 03 7 f c l 0 0 1 4 61 4 62 5 5 3 2 01 0 04 01 0 0l3 04 o u 表2 8 绝缘子形式、片数及泄漏比距表 悬挂方式绝缘子形式i i 级污区( 马坝3 9 # )i 级污秽区( 4 0 # 始兴) 片数泄漏比距 片数泄漏比距 ( c m k v )( c m k v ) 悬垂f c 7 p 1 4 6 u 1 32 3 6 ( 包括跳f c 7 0 1 4 6 u1 31 8 9 串) 耐张 f c l 0 0 1 4 6 ul52 181 42 0 4 ( 6 ) 防雷措施 全线架设双地线，其中一根为o p g w ，塔上地线对边导线的保护角不大于 2 0 。，档距中央导地线之间的距离满足规程要求。 ( 7 ) 雷害事故情况 2 2 0 k v 马墨线的雷击跳闸情况如下表2 9 所示： 表2 92 2 0 k v 马墨线雷击跳闸记录 线路名称跳闸时间跳闸原因故障点相序备注 2 2 0 k v 马 2 0 0 9 9 2l 雷击 1 0 2 撑c 纵联距离零序保护动 作跳闸，重合闸成功。 墨线 2 0 0 8 5 2 5雷击1 0 9 撑c 纵联距离零序保护动 作跳闸，重合闸成功。 3 韶关山区5 0 0 k v 曲花甲线情况 ( 1 ) 线路路径 线路从5 0 0 k v 韶关变电站向西南出线，于曲江县乌石镇蒙理村西侧跨北江 后经樟市镇以西至黄岭进入清远的英德市境内，然后经沙口镇、云岭镇、横石塘 镇的管辖范围，再经英红华侨茶场美村分厂以西、石灰铺以东，线路折向南进入 飞来峡管区境内，在将军潭东侧穿过部队营房