输配电线路金具以及防雷保护

1、输配电线路金具以及防雷保护 架空线路金具及防雷 保护 输配电线路金具以及防雷保护 目录目录 电网发展概况 线路常见金具 线路绝缘子种类及绝缘要求 线路防雷保护 输配电线路金具以及防雷保护 电网发展概况电网发展概况 p 2005年12月22日，国务院在批准国家发展改革委关于核准金沙江、溪 洛渡水电站项目的请示中明确，该两电站初定采用3回800千伏640万 千瓦的直流输电方案。 p 2006年5月29日至30日，交流特高压试验示范工程晋东南南阳荆门 1000kV输电线路工程初步设计路径评审会在北京召开，这标志着 1000kV试验示范工程建设已拉开序幕。 p 2006年9月13日，晋东南南阳荆门10

2、00千伏特高压交流试验示范工 程变电站及线路大跨越工程初步设计正式通过了审查，这标志着特高 压交流试验示范工程进入全面建设阶段。 p 2006年11月4日至5日，国家电网公司组织召开了向家坝上海800kV 特高压直流换流站预初步设计审查会。本次会议标志着向家坝上海 特高压直流工程进入了一个新的阶段。 p 2006年12月19日，云南广东800kV特高压直流示范工程开工仪式在 云南楚雄举行。这是世界上第1个800kV直流输电工程。该工程线路 长度1438km，额定输送容量5000MW，动态总投资137亿元，计划2009 年单极投运，2010年双极投运。 输配电线路金具以及防雷保护 随着电压等级的

3、逐渐提高，架空线 路对线路金具，绝缘子以及防雷保 护的要求也是越来越高。近年来， 我国在线路绝缘及防雷保护方面的 技术也在飞速的发展着，接下来就 让我们来看看架空线路上金具，绝 缘子以及防雷保护的现状。 输配电线路金具以及防雷保护 线路常见金具 一、金具的用途及分类 1 、金具的用途 悬吊金具：悬吊金具又称支持金具或悬垂线夹。这种金具主要用来悬挂导线于绝缘 子 FXB(W)复合绝缘子 串上(多用于直线杆塔)及悬挂跳线于绝缘子串上。 锚固金具：锚固金具又称紧固金具或耐张线夹。这种金具主要用来紧固导线的终端， 使其固定在耐张绝缘子串上，也用于避雷线终端的固定及拉线的锚固。锚固金具承担 导线、避雷线

4、的全部张力，有的锚固金具也作为导电体。 联结金具：联结金具又称挂线零件。这种金具用于绝缘子连接成串及金具与金具的 连接。它承受机械荷载。 接续金具：这种金具专用于接续各种裸导线、避雷线。接续金具承担与导线相同的 电气负荷，大部分接续金具承担导线或避雷线的全部张力。 防护金具：这种金具用于保护导线、绝缘子等，如保护绝缘子用的均压环、防止绝 缘子串上使用的重锤及防止导线振动用的防振锤、护线条等。 接触金具：这种金具是供硬母线、软母线与电气设备的出线端子相连接，导线的T接 及不承力的并线连接等。这些连接处是电气接触，因此，要求接触金具具有较高的导 电性能和接触稳定性。 固定金具：固定金具也称电厂金具

5、或大电流母线金具。这种金具用于配电装置 户外 配变综合配电箱XZW 中的各种硬母线或软母线与支柱绝缘子的固定、连接等，大部分 固定金具不作为导体，仅起固定、支持和悬吊之用。但由于这些金具是用于大电流， 故所有元件均无磁滞损失 输配电线路金具以及防雷保护 2、金具的分类 金具的分类关系到金具产品系列规划、金具标准的制定及科学管理。金具的分类方法 主要按金具结构性能、安装方法及使用范围来划分。遗忘的分类分为线路金具、变电 金具和电厂金具三大门九大系列。 输配电线路金具以及防雷保护 比较常见的金具属于线夹类金具，而线夹类金具又分为，悬垂线夹类， 以字母C表示；耐张线夹类，以字母N表示；设备线夹类，以

6、字母S表 示。 输配电线路金具以及防雷保护 二、金具技术要求 输配电线路金具以及防雷保护 三、线夹类金具 1、悬垂线夹，属于电力金具技 术领域。在线夹体的线槽上 通过U形螺丝固定压板，其特 征是线夹体为铝合金材料， 线夹体的顶部设有挂耳，挂 耳上设置带孔螺栓的穿孔， 线夹体两侧的上边口设置边 耳，线夹体线槽的两端口设 置喇叭口。本实用新型结构 简单合理，生产制造容易， 成本低，电耗小。线夹体采 用高强度铝合金材料，重量 小，线夹体加设了边耳，强 度好，使用寿命长。带孔螺 栓安装在线夹体顶部挂耳穿 孔内，直接与碗头挂接，减 少电耗。线夹体的线槽两端 口设置了喇叭口，有利输电 线路的保护。有很好的

7、推广 应用前景。 输配电线路金具以及防雷保护 2、耐张线夹 1.预绞式导线耐张线夹： 钢芯铝绞线用预绞式导线耐张线夹 铝绞线用预绞式导线耐张线夹 绝缘导线用预绞式导线耐张线夹 2.预绞式地线耐张线夹： 钢绞线用预绞式地线耐张线夹 铝包钢绞线用预绞式地线耐张线夹 特点： 1） 线夹强度高,握力可靠。线夹握力强度不小于95 CUTS(绞线计算拉断力)。 2） 线夹对绞线应力分布均匀，不损伤绞线，提高了 绞线抗振能力，大大延长了导线的使用寿命。 3） 安装简单,便于施工。可大大缩短施工时间，无需 任何专用工具，一人即可完成操作。 4） 线夹的安装质量易于保证，用肉眼即可进行检验， 不需专门训练。 5

8、） 耐腐蚀性好,选用优质材料。材质与导线完全一致， 保证线夹具有较强的抗电化学腐蚀的能力。 3.预绞式拉线耐张线夹： 钢绞线用预绞式拉线耐张线夹 特点： 1） 线夹强度高,握力可靠。线夹握力强度不小于95 CUTS(绞线计算拉断力)。 2） 线夹对绞线应力分布均匀，不损伤绞线，提高了 绞线抗振能力，大大延长了导线的使用寿命。 3） 安装简单,便于施工。可大大缩短施工时间，无需 任何专用工具，一人即可完成操作。 4） 线夹的安装质量易于保证，用肉眼即可进行检验， 不需专门训练。 5） 耐腐蚀性好,选用优质材料。材质与导线完全一致， 保证线夹具有较强的抗电化学腐蚀的能力。 6） 可选配防盗环，有效

9、解决防盗问题。 输配电线路金具以及防雷保护 3、设备线夹 形设备线夹，包括线夹本体 、线夹柄、压板、导线槽，线夹本体为字形外壳，字形外壳的内部、于 左、右两边分别设计有导线槽、做成锐角形状，导线槽中制作了线纹；压板为 楔块形状，压板左、右两边的侧面上挖有滑槽、滑槽中分别制作了线纹；线夹 本体与压板的大小配套，在导线放入导线槽后，将压板插入线夹本体内，固定 导线；线夹本体和线夹柄连成一体，在它们的连接处用铆钉安装有防松顶板装 置，在压板的背面有齿状刻纹，防松顶板装置和齿状刻纹配合使用，防止压板 从线夹本体内滑出；线夹柄的上端部连接电器设备，下部与线夹本体连成一体； 形设备线夹由金属材料制成。 输

10、配电线路金具以及防雷保护 三、连接金具 1、球头挂环 输配电线路金具以及防雷保护 2、碗头挂板 输配电线路金具以及防雷保护 3、其他连接金具技术要求 输配电线路金具以及防雷保护 四、接续金具 输配电线路金具以及防雷保护 五、防护金具 1、防震锤 架空电力线路受风、冰、低 温等气象条件的作用，使线 路产生振动和动舞。振动频 率较高而振幅很小，风振动 使架空线在悬点处反复被拗 折，引起材料疲劳，最后导 致断股、断线事故。舞动的 频率很低，而振幅却很大， 很容易引起相间闪络，造成 线路跳闸、停电或烧伤导线 等严重事故。 防震锤只是一 段铁棒。由于它加挂在线路 塔杆悬点处，以吸收或减弱 振动能量，改变

11、线路摇摆频 率，防止线路的振动或舞动。 输配电线路金具以及防雷保护 2、护线条 输配电线路金具以及防雷保护 六、拉线金具 防盗型压接式拉线金具及专用工具是一 种用于线路架设上使用的拉线金具及工 具。属于电力线路器材的技术领域。该 拉线金具主要由线夹锚栓”型螺杆、 线夹螺母、线夹底板所组成，在线夹底 板上还设有防止线夹螺母转动的底板凸 台，专用工具由安装罩、快速装卸螺母、 “”型垫所组成，在安装罩下部设有 一个直通槽，在快速装卸螺母上设有一 个斜孔，该拉线金具能防止人为的偷盗， 而施工人员则装拆自如。 输配电线路金具以及防雷保护 绝缘子种类及绝缘要求绝缘子种类及绝缘要求 绝缘子俗称瓷瓶，它是用来

12、支持导线的绝缘体。绝缘子可以保证导线 和横担、杆塔有足够的绝缘。它在运行中应能承受导线垂直方向的荷 重和水平方向的拉力。它还经受着日晒、雨淋、气候变化及化学物质 的腐蚀。因此，绝缘子既要有良好的电气性能，又要有足够的机械强 度。绝缘子的好坏对线路的安全运行是十分重要的。 绝缘子按结构可分为支持绝缘子、悬式绝缘子、防污型绝缘子和套 管绝缘子。架空线路中所用绝缘子，常用的有针式绝缘子、蝶式绝缘 子、悬式绝缘子、瓷横担、棒式绝缘子和拉紧绝缘子等。绝缘子的电 气性故障有闪络和击穿两种。闪络发生在绝缘子表面，可见到烧伤痕 迹，通常并不失掉绝缘性能击穿发生在绝缘子的内部，通过铁帽与铁 脚间瓷体放电，外表可

13、能不见痕迹，但已失去绝缘性能，也可能因产 生电弧使绝缘子完全破坏。对于击穿，应注重检查铁脚的放电痕迹和 烧伤情况。 输配电线路金具以及防雷保护 标准电压下绝缘子串个数要求 系统标准电压(kV) 20 35 66 110 220 330 500 雷电过电压间隙 35 45 65 100 190 230(260) 330(370) 操作过电压间隙 12 25 50 70 145 195 270 工频电压间隙 5 10 20 25 55 90 130 悬垂绝缘子串的绝缘子个数 2 3 5 7 13 17(19) 25(28) 注：1、绝缘子型式一般为XP型；330kV、500kV括号外为XP3型。

14、2、绝缘子适用于0级污秽区。污秽地区绝缘加强时，间隙一般仍 用表中的数值。 3、330kV、500kV括号内雷电过电压间隙与括号内绝缘子个数相 对应，适用于发电厂、变电所进线保护段杆塔 输配电线路金具以及防雷保护 线路防雷保护 高压输电线路防雷保护的若干问题高压输电线路防雷保护的若干问题 。 1 1、与线路雷电性能有关的参数和线路耐雷水平的计算方法、与线路雷电性能有关的参数和线路耐雷水平的计算方法 1.1 1.1 雷电流幅值累积概率分布雷电流幅值累积概率分布 1979年我国标准1就线路防雷计算的基本参数雷电流幅值累积概率分布给出了计算式。该式 是基于我国各地实测的1205个雷电流数据整理出来的

15、。限于当时条件，其绝大多数雷电流数据是利 用磁钢记录器由多塔电流相加而得，但实际上各塔雷电流峰值并非在同一时刻出现，这就使得相加 结果明显偏大。我国220kV新杭线经20多年的现场获得了非常宝贵的数据2。由106个雷击塔顶的雷 电流幅值测试数据推出的概率分布公式为 IgP1 =-I/87.6 IgP1 =-I/87.6 （ 1 1） 式中，I为 雷电流，kA；P1 为雷电流超过I的累积概率。参照上式，1997年的标准3采用以下公式作为我国雷 电流幅值概率分布的计算公式 IgP1 =-I/88 IgP1 =-I/88 （ 2 2） 对除陕南以外的西地区、内蒙古自治区的部分地区（这类地区的平均年雷

16、暴日数一般在20及以下） 的雷电流幅值的累积概率分布公式，参照以前标准的处理方法：在式（2）的基础上，对等概率的 雷电流值减半。 图1给出了式（2）及国外发表的雷电流概率数据曲线。图中，曲线3为ANDERSON-ERIKSSON的对 数正态分布4 ，曲线2为IEEE输电线路雷电性能工作级报告推荐曲线 5 ，曲线1为对应本文式 （2）的曲线。由图可见，当雷电流在50kA以上时则三条曲线相当接近。由于我国雷电流数据直接 取自线路杆塔塔顶上测雷专用小避雷针，因而数据是相当可信的。 输配电线路金具以及防雷保护 1.2 1.2 地面落雷密度和线路收集雷击宽度地面落雷密度和线路收集雷击宽度 以前的标准中，

17、对地落雷（即每km2每个雷暴日D平均雷击地面的次数）取为0.015/km2.D1 。近 年来我国一些单位的雷电定位系统（LLS）的测量表明，多数情况下=0.09-0.1。在国外最小值为 0.06。实际上，值与年平均雷暴日数Td有关6 。一般来说，若Td 变大，则也随之变大。由于我国 幅员辽阔，Td 的变化很大，如西北格尔木的Td仅为0.3，而海南省的澄迈高达133。因此，在标准中 仍取用同一值是不妥当的。经过对我国35-220kV共9400km.a架空线路雷害事故统计得出的Td 和之 间的非线性关系6 进行比较（参见图2），本文认为采用国际大电网会议33委员会推荐的计算式较 为合理。该计算式

18、Ng=0.023Td 1.3 ( 3 ) 式中，Ng 为在年平均雷暴日为Td 的条件下，每1km2 大地1年的雷击次数。 图2中的圆点，是根据文献7中的值推算出的相应的Ng ，可见它们与按式(3)计算出的结果相当 接近。 图2 Ng与Td 之间的关系 线路每年受轩击次数取决于Ng 和线路收集雷击的等值面积。等值面积取决于线路长度和线路收集 雷击的等值宽度W。W一般可下式描述： （） 式中，为避雷线间；为系数，一般取。为避雷线平均高度，。 我国以前的标准沿袭前苏联的规定，取和。该值与模拟试验的和直击雷保护的 运行经验的对照关系考虑，本文推荐采用输电线路雷电性能工作组报告使用的线路收 集雷击宽度公

19、式，即 .09 （） 该式经与根据我国平原单杆线路.a雷击跳闸次数的运行经验数据反推 出的线路收集雷击宽度确定的（变动于3.00-3.52）比较，表明式（）是可用的。 输配电线路金具以及防雷保护 . . 有避雷线线路雷击塔顶时线路绝缘上所受电压的计算方法有避雷线线路雷击塔顶时线路绝缘上所受电压的计算方法 以前的标准：对雷击有避雷线线路杆塔塔顶时，绝缘上所受的最大雷电过电压按下式计算： （）（） （） 式中，为绝缘上受到的最大电压；为杆塔顶部电压最大值；为导线上感应过电 压最大值；为导线与避雷线之间考虑避雷线电晕的耦合系数。式（）中有两点值得注意：其一， 绝缘子串悬挂于杆塔横担处，所以绝缘子串的

20、反击电压应取横担处的杆塔电压，而不应取塔顶处电 压；其二，避雷线对导线上与反击电压异号 hb的感应过电压的屏蔽作用应采用（） 计算（式中hd为导线平均高度；为导 hd 线与避雷线之间的几何耦合系数）。由此式（）宜 修改为 h hhbhb （）（）（）（） (7)(7) h hhdhd 式中，h为塔杆高度。据此，可计算出线路的耐雷水平等指标。式（）已被新标准采用。 . . 线路雷击跳闸次数的计算结果与讨论线路雷击跳闸次数的计算结果与讨论 除上述各点外，以前的标准中，关于输电线路雷击跳闸率诸的其他参数（如绕击率、建弧率 击杆率等）在新标准中均未作变化。雷电流波头长度也仍为.6（该值与文献推荐 的.

21、5斜角波头极为接近）。按式（）计算出的我国线路耐雷水平和雷击 跳闸次数的结果与运行统计数据已在文献中发表。从其基本接近的结果可以看出，按本文提 出的线路绝缘所受最大电压计算方法、所取的雷电参数（雷电流幅值累积概率分布、对地落雷次数 和线路雷击次数等）以及线中雷击跳闸次数计算方法计算出的跳闸次数与运行经验统计值基本相当。 这说明本文的计算方法是合理、可用的。 输配电线路金具以及防雷保护 、线路常规的防雷保护措施与效果、线路常规的防雷保护措施与效果 当前，线路的常规防雷保护措施主要是通过架设避雷线，以减少雷电直击导线的概率；另一方面 则是尽可能的提高耐雷水平，以减少雷电击中杆塔或避雷线时反击至导线

22、的概率。对于前者，主要 是采用双避雷线以获得较小的保护角。在山区，由于地形的影响即使是。的保护角。也难免出现 雷绕击导线的情况。而对于后者，实际可能采用的措施是昼减少杆塔的接地电阻、架设耦合地 张、对于同塔双回线线路适当地采用不平衡绝缘技术以减少双回线同时雷击跳闸的概率等。现主要 就减少反击的措施讨论如下： . . 降低杆塔接地电阻的防雷效果分析降低杆塔接地电阻的防雷效果分析 当杆塔型式、尺寸和绝缘子型式、数量确定后，影响线路反击耐雷水平的主要因素则是杆塔接地 电阻的阻值。 现将按年电力待业标准中的线路的杆塔尺寸和绝缘子的雷 冲击绝缘水平，针对不同的杆塔接地电阻冲击值计算出的各自的耐雷水平列入

23、表。 表线路耐雷水平与杆塔接地电阻的关系 输配电线路金具以及防雷保护 由表可见，各种电压等级，线路耐雷水平均随杆塔接地电阻的增加 而降低。依据雷电流幅值累积概率分布的固有特点：低幅值雷电流出 现的概率明显大于高幅值雷电流出现的概率。由此可知，随着系统标 称电压的提高，杆塔接地电阻的作用将变得更加重要。表中引入了 “相对危险因数”参数。对于各种电压等级下的“相对危险因数”， 均以杆塔接地电阻为时耐雷水平的相应概率下的危险因素.为 参考，其他杆塔接地电阻时的相对危险因数，则由该接地电阻下相应 耐雷水平的相应概率与接地电阻为时耐雷水平的相应概率之比来 确定。这样，时的相对危险因数分别为3.5、 7.

24、7和24.1。杆塔接地电阻对高压直流输电线路的也有类似的作用。随 杆塔接地电阻的增加，对于高压直流线路，单极反击或 双极反击的概率均有所增加。因双极反击耐雷水平一般明显高于单极 反击耐雷水平，所以因杆塔接地电阴变大（由增加至时）， 双极反击的相对危险因数高达.8而单极反击的相对危险因数遇为 .0。 综合以上分析可知，通过相对危险因数可以得出线路电压等级愈高 对接地电阻愈加敏感的结论。 输配电线路金具以及防雷保护 .2 .2 同杆又回线路不平衡绝缘的防雷效果同杆又回线路不平衡绝缘的防雷效果 同杆双回线路因线路走廊占地少，近年来有一定发展。但因导线垂 直排列，杆塔较高，线路反击耐雷水平一般比同电压

25、等级、导线水平 排列的线路要低。国内外此种线路的运行经验表明，会产生同塔双回 线路的绝缘子相继反击的现象，从而造成双回路同时跳闸。日本曾在 这种线路上采用过不平衡绝缘技术（一回线路绝缘较正常的另一回降 低）。但运行经验表明，此种作法效果不大。 我们曾就另一种不平衡绝缘技术（一回线路比政党绝缘的另一回线 路增加部分绝缘），对某同杆双回线路，应用自编程序进 行过研究。该同杆双回线路原均采用合成绝缘 子。对不平衡绝缘的作法是，在某一回线上每相再加片玻璃绝缘子 （）。根据实测的线路绝缘雷电冲击放电电压，对 型塔采用不平衡绝缘后线路的雷击反击闪络概率进行了统 计计算，给出了如表所示的具体结果。 输配电线

26、路金具以及防雷保护 表雷击塔顶时线路绝缘闪络概率表雷击塔顶时线路绝缘闪络概率 上述结果表明，不平衡绝缘方式下双回线路同时闪络的概率较目前平衡绝缘方式下有降 低。杆塔接地电阻越小，效果越大。 研究结果显示，在同杆双回线路的一回线路上增加绝缘子，确实可使双回线路同时跳 闸的概率降低，但无法完全消除同时跳闸事故。 输配电线路金具以及防雷保护 、线路避雷器的防雷保护效果及其应用的若干建议、线路避雷器的防雷保护效果及其应用的若干建议 运行经验表明，防止输电线路雷击闪络的常规措施效果是有有限的。然而在应用了线路金属氧化 物避雷器后，却出现了重要的变化。国内外工程实践表明，线路防雷用金属氧化物避雷器无论在防 止雷直击导线方面，还是在雷击塔顶或避雷线时的反击方面都非常有效的。 年美国和公司开始开发线路防雷用。支避雷器于 年开始在杆塔接地电阻一般为 （最大的）的个杆塔上运行。取得了在这 些杆塔上从未出现过的防雷击闪络的良好效果 ，。 在日本，年开发出带串联间隙的线路。年合成绝缘子线路 也已在双回线路上运行。为防止同杆双回线路的双回路线同时雷击闪络，从 年开始线路安装在双回线路的某一回线上运