电气自动化毕业论文

1、武汉大学本科毕业论文（设计）题目： 防雷措施及效果的分析学生姓名： 学号： 院（系）： 电气工程学院专业：电气工程及其自动化入学时间： 年月导师姓名： 职称/学位： 导师所在单位： 完成时间：2013年7月目 录摘要11、大理供电局输电线路防雷研究思路21.1研究目标21.2调查内容22、研究防雷方法和技术路线22.1 根据雷击情况和地形地貌情况确定易击杆塔23、大理电网输电线路雷电活动及雷击故障现状33.1 05年至08年雷电活动数据统计分析33.2 雷电流幅值分布64、大理供电局输电线路雷击故障情况74.1 500kV线路雷击跳闸情况分析85、大理供电局电网防雷措施及效果分析95.1 线路

2、绝缘子的维护和调爬95.2 综合防雷装置(消雷器)的安装及运行情况95.3 新型接地装置的应用及效果分析106、接地模块106.1 接地模块的降阻原理106.2 接地模块的使用方法107、空腹式接地装置117.1空腹式接地装置的使用方法117.2空腹式接地装置应用效果128、结束语13对大理供电局电网防雷措施及效果的分析摘要：架空输电线路的雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题，电网中的事故以输电线路的故障占大部分，输电线路的故障又以雷击跳闸占的比重较大，尤其是在山区的输电线路中，线路故障基本上是由于雷击跳闸引起的，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故1/3或更多。大理供电局输电线路设备多处于高海拔微

3、气象区，雷暴日活动频繁，对输电线路设备的稳定运行易造成不良影响，雷击输电线路引起的故障率较高。本人认为防雷的基本原理就是要控制雷电能量的泄放与转换。现结合大理供电局输电线路防绕击避雷针应用研究的应用效果进行总结分析，通过研究、分析和实践初步提出有指导作用的输电线路的防雷原则和措施。关键词：输电；防雷；原因；对策Abstract：Dali Power Authority transmission line equipment and more at high altitude micro-weather areas, frequent thunderstorm activity on the s

4、table operation of transmission line equipment, easy to cause adverse effects, lightning caused transmission line failure rate higher, the basic principles of lightning protection is to control lightning discharge and conversion of energyKeywords: transmission; mine; causes; countermeasures架空输电线路的雷击

5、跳闸一直是困扰安全供电的一个难题，电网中的事故以输电线路的故障占大部分，输电线路的故障又以雷击跳闸占的比重较大，尤其是在山区的输电线路中，线路故障基本上是由于雷击跳闸引起的，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故1/3或更多，所以防止雷击跳闸可大大降低输电线路的故障，进而降低电网中事故的发生频率。因此，寻求更有效的线路防雷保护措施，一直是世界各国电力工作者关注的课题。为了更好地做好线路防雷，首先要研究输电线路的雷害规律，分析雷害的性质，才能采取适合的防雷措施。据国内外的研究和运行经验，雷击具有选择性，线路存在易击点或线段。本研究主要是调查历年来大理电网输电线路的雷击情况和雷电定位可查到的雷电流及其地形

6、地貌情况、线路附近的落雷情况、杆塔的接地电阻、线路的雷害情况和防雷措施，对近三年实施的四个科技项目降低输电线路杆塔接地电阻的研究与应用、500kV线路型氧化锌避雷器在高海拔地区的应用、220kV可控放电避雷针的研究与应用、架空输电线路防绕击避雷针应用研究的应用效果进行总结分析，通过研究、分析和实践初步提出有指导作用的输电线路的防雷原则和措施。1、大理供电局输电线路防雷研究思路1.1研究目标通过调查分析，找出我局管辖的输电线路雷害规律、特点和存在问题，并对几年实践的接地网改造、改善绝缘、安装线路避雷器、新型接地装置应用、500kV线路型氧化锌避雷器在高海拔地区的应用、220kV可控放电避雷针的应

7、用、防绕击避雷针初步使用的防雷效果进行总结分析和评价，对大理电网输电线路提出有针对性的防雷措施。1.2调查内容1）测量输电线路杆塔接地电阻(使用钳表法、接地摇表回路法、接地摇表三极法)。2）调查历年瓷绝缘子零值测量情况和零值情况。3）调查输电线路所采用的防雷措施和历年防雷改造和验收情况。4）调查输电线路的雷害情况(包括雷击杆塔、相别)及绝缘子更换情况。5）通过雷电定位系统查出可查到的雷击杆塔的落雷参数。6）调查线路沿线的落雷情况(如雷电日)和气候情况。7）调查输电线路沿线的地形地貌。8）调查输电线路安装线路避雷器、新型接地装置的应用、500kV线路型氧化锌避雷器在高海拔地区的应用、220kV可

8、控放电避雷针应用的防雷效果。2、研究防雷方法和技术路线2.1 根据雷击情况和地形地貌情况确定易击杆塔根据运行经验，确定易击杆段有以下原则:雷爆走廊，如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处；四周是山丘的潮湿盘地，如杆塔周围有鱼塘、水库、沼择地、森林或灌木，附近又有蜿蜒起伏的山丘等处；土壤电阻率有突变的地带，如地质断层地带，岩石与土壤、山坡与稻田的交界区岩石山脚下有小河的山谷等地，雷易击于低土壤电阻率处；地下有导电性矿的地面和地下水位较高处；当土壤电阻率差别不大时，雷易击于突出的山顶、山的向阳坡，山腰次之。本研究根据雷击情况和地形地貌情况加以总结。根据雷击相别、雷电流大小并结合地形地貌确定雷击类型是反

9、击还是绕击区分绕击、反击的要素:雷电流测量；接地电阻；闪络基数和相数；塔身高度；地形特点；闪络相别。区分绕击、反击的初步原则:绕击:单(边相)雷击闪络:单避雷线上字型排列的顶相雷击闪络；相邻杆塔同一边相同时雷击闪络；达不到引起反击但能引起绕击闪络的雷电流；接地电阻较小即耐雷水平高的线路发生多相雷击闪络。反击:同杆三相、同杆二相或中相雷击闪络；相邻杆塔非同一边相的单相或多相同时雷击闪络。比较110kV、220kV与500kV线路雷害情况和防雷措施，主要对三个电压等级线路的雷击跳闸进行分析，比较它们的接地电阻、绝缘水平、绕击、反击情况，从中找出一些雷击规律和存在问题。分析绝缘子使用和维护、线路运行

10、维护与雷害的关系。计算分析在雷击频繁杆塔加强绝缘的可行性、必要性、对输变电绝缘配合的影响和防雷效果，并与实践结果进行比较，从中找出规律。比较分析三种新型防雷装置导电水泥、接地模块、注水式空腹接地装置的优缺点及应用效果，初步提出选用意见。 分析安装线路避雷器的选点原则和技术关键，计算安装线路避雷器的防雷效果，并与实践结果进行比较，从中总结得失，找出规律。总结500kV线路避雷器在高海拔地区应用的情况及防雷效果。分析220kV可控放电避雷针的应用效果。3、大理电网输电线路雷电活动及雷击故障现状3.1 05年至08年雷电活动数据统计分析表1 05年至08年雷电活动按月统计月份雷电日雷电小时正雷电数负

11、雷电数总雷电数总回击数最大电流最小电流落雷密度20050112262313335110.75.90.00117200502147822186208226636.55.30.007352005032823020083710371210431.84.60.03665200504178859350409525297.45.20.0144620050520134642643247998.64.50.0152720050630353148357537235557646.73.20.1315920050731394123531054338827570.23.30.192032005083136424249

12、6052028923512.13.40.1838720050929424137524353808892508.43.40.1901620051025176531004105715864693.20.0373620051120403234666846.950.0023320051210186232929121.17.60.00103合计26723251030219792300936357646.73.20.8132720060168358833.510.90.00028200602136149232281323497.730.009932006032510214172186202250.15.2

13、0.006572006043025365681746813281.33.80.026372006053133598212522233288309.13.70.078572006062818893131214052171430.95.30.049662006072737411304644247572476436002.61.681472006083053265051299519495188960021.8361820060930396291137571404814068520.32.70.496542006101916543165817011710240.130.0601220061130262

14、21528549548424.93.40.019402006122795211711911958.63.20.00421合计2962771245911832812078712278260024.26931200701144353357410409418.24.10.0144920070223136383293673684273.30.0129720070320751099109109208.33.40.0038520070430390455507155265532564.92.70.1953220070531306115318833033271376.82.80.116752007063048

15、182510351855174294.42.50.1832720070729356257120191227612262378.12.30.4339020070831541521243652488624699498.72.50.8796120070930485167963297999756493.32.70.34635200710313813030603090310660030.109222007112816517110011171133513.33.60.03948200712143635356561735.10.00198合计311339517486437666124658756002.32

16、.3372020080113253323535195.27.90.00124200802850381361742106009.40.00615200803261471493815306496004.20.018732008042712148330378458295.96.80.0133620080520914358362518206.66.10.0128020080629225108221023183963412.360.0819320080729359755232952405023991532.72.60.8500720080820365185108851107011013476.72.40

17、.39128合计172138312903762738917408376002.41.37555图1 05年至08年雷电总数同期比较由上面的图表可见，大理地区7、8、9三个月的雷电活动较频繁，其中，雷电总数最多的是8月份，其次是7月份，然后是9月份。对近三年雷电活动相比，06年雷电最为频繁，其次是07年全年雷电总数减少了45，然后是08年前8个月雷电总数减少了67.68， 05年全年雷电总数较06年减少了80.951。四年中，各月雷电活动随季节变化的总体规律基本一致，夏天（7、8、9三个月）的雷电活动最为频繁，10月后雷电活动逐步减少，但雷电活动逐月的变化规律有所不同。3.2 雷电流幅值分布大理

18、地区2005年2008年雷电流幅值累积概率分布曲线、雷电流幅值个数分布直方图分别见下图2、图3 所示。图2 大理地区2006年2008年3年雷电流幅值累积概率曲线图3 大理地区2006年2008年3年雷电流幅值直方图从以上两图分析可见：正、负极性雷电流幅值分布差异较大，正极性雷电流幅值较大的概率大于负极性，正极性雷电流幅值累积概率曲线比负极性平缓，正、负极性综合后地闪雷电流幅值累积概率曲线与负极性雷电流幅值概率曲线相近，这是由正极性地闪所占比重较低引起的。从幅值分布直方图图可见，正、负极性雷电流幅值均表现出了堆积效应，负极性的堆积效应更为明显。负极性雷主要集中在较低的662kA，在此期间的地闪

19、约占总负极性地闪的63.9%，正极性地闪主要集中在16111kA，在此期间的地闪约占总正极性地闪的57.6%。4、大理供电局输电线路雷击故障情况表 2 20052007年按线路跳闸次数统计汇总跳闸次数线路名称跳闸时间雷击杆塔7110kV保永线2005年7月24日23、247110kV保永线2005年9月25日377110kV保永线2006年8月10日132、133 7110kV剑鹤线2005年6月27日887110kV剑鹤线2006年7月11日677110kV剑鹤线2006年9月26日71、727110kV剑鹤线2007年10月1日867110kV下弥南线2006年8月14日 1137110k

20、V下弥南线2006年8月18日 1447110kV下弥南线2006年9月16日 517110kV下弥南线2006年9月18日 477110kV下弥南线2007年9月17日 1567220kV漫下I回线2005年3月30日 1477220kV漫下I回线2006年8月4日 1087220kV漫下I回线2006年8月6日 494110kV螺剑线2005年6月28日 1924110kV螺剑线2006年10月3日 1024110kV螺剑线2007年8月7日 1534220kV漫下回线2005年7月25日 924220kV漫下回线2006年7月30日 474220kV漫下回线2006年9月30日 4245

21、00kV漫昆回线2006年10月27日 183110kV天清线2006年8月7日 653110kV天清线2006年8月9日 60、62、633110kV天清线2006年8月20日 882220kV大山回2007年7月3日 672220kV大山回线2007年8月20日662500kV大厂线2005年7月25日 922500kV大厂线2007年9月3日 821110kV茅下漾线2006年7月17日 521110kV天新线2006年8月14日 6、71110kV下荒宾线2006年8月20日 31110kV下荒线2006年8月20日 31110kV下天I回线2007年8月22日 51110kV祥清线2

22、005年8月16日 451110kV新雪线2007年7月2日 65、66、67、684.1 500kV线路雷击跳闸情况分析大理电网0507年500kV线路雷击跳闸7次，雷击跳闸率0.171次/百公里·年（未折算至40雷电日）。按07年雷电日59天折至40雷电日的500kV线路雷击跳闸率为：0.116次/百公里·年·40雷电日。发生的7次雷击跳闸线路分别是：漫昆I回4次、漫昆回线1次、500kV大厂线2次。7次跳闸均发生在边相，雷电流幅值在22kA至75kA之间，高于线路绕击耐雷水平，但远低于线路反击耐雷水平；对部分雷击杆塔进行了地网接地电阻测试，地网接地电阻满足要

23、求；5次雷击跳闸均属于绕击跳闸。基于以上情况分析，500kV线路雷击跳闸具有以下几个特点：（1）500kV线路跳闸主要是绕击造成，改善线路耐雷运行水平的措施应以降低绕击跳闸率为主，如：减小保护角等。（2）在跳闸杆塔分布上与雷电活动有一定的关联性，漫昆I回的58、59、大厂线的#82、#92显现了局部易击区段，为加装线路避雷器提高线路耐雷水平积累了运行数据。5、大理供电局电网防雷措施及效果分析5.1 线路绝缘子的维护和调爬绝缘子因长期处在交变电场的作用下，绝缘性能会逐渐下降，当绝缘子绝缘降低或失去绝缘时，其分布电压就要降低或呈零值。这些有缺陷的绝缘子如不能及时发现和更换，就要降低线路绝缘水平，容

24、易发生闪络事故，尤其当雷击绝缘子有缺陷的杆塔时，杆塔绝缘子闪络的机率就会增大。大理供电局电网运行的110kV平下线和220kV下楚线新建于70年代初期，采用西安产的X4.5悬式绝缘子，220kV下楚线绝缘子串的漏泄距离为2.05cm/kv，110kV平下线绝缘子串的漏 泄距离为2.18cm/kV。这两条线路的绝缘子由于运行时间较长，绝缘子老化严重，线路绝缘水平降低，耐雷水平也相应降低，威胁着电网的安全运行。近年来，对220kV下楚线、110kV平下线进行全线调爬，对220kV漫下一回线、110kV茅下线、110kV小保线部份地进行调爬，将原来的X4.5绝缘子更换成XP10，使220kV下楚线、

25、漫下一回线的漏泄距离由原来的2.05cm/kV增加到2.11cm/kV；使110KV平下线、茅下线、小保线的漏泄距离由原来的2.18cm/kV增加到2.25cm/kV。5.2 综合防雷装置(消雷器)的安装及运行情况大理供电局电网于1991年引用云南电力试验研究所和滇东电业共同研制的山区线路综合防雷装置，除部分结构略有变化外，原理都基本没有变化，96年至98年在500KV漫昆一、二回线安装了由云南电力科去年技开发公司研制的500KV线路综合防雷装置。它们都属金属导体型消雷器。根据线路雷击的特点和规律，我局对雷击跳闸频繁的线路进行实地调查研究、分析，在“易击地区”和“易击点”安装综合防雷装置，重点

26、考虑在水库、水塘附近山顶，孤山、突出山顶、向阳坡上的高位杆塔上安装。从1991年至1999年，共有八条线路的175基杆塔上安装了综合防雷装置。导 体 消 雷 器 我局从 1992 年开始安装运行到现在，经过10年的运行实践，从93年至今年2月的运行情况来看，安装有综合防雷装置的杆塔发生雷击的有6基，即有3.4%的综合防雷装置被雷击。这6基安装有综合防雷装置的杆塔都是110kV线路，而其他220kV500kV线路安装有综合防雷装置的杆塔均运行正常，不在遭受过雷击，综合防雷装置的防雷效果有待进一步观察分析。但在“易击地区”和“易击点”安装综合防雷装置后，这些地段的杆塔被雷击的情况明显减少。5.3

27、新型接地装置的应用及效果分析根据规程，如土壤电阻率超过2000m,接地电阻很难降低到30时可采用6至8根总长不超过500m的放射形接地体,其接地电阻不受限制。而在实际运行中的线路，放射线型水平接地装置通用设计的6A、6B、6S、6T、6DT、6SS型接地装置为8根50米水平射线，7A、7B、7S、7T、7DT、7SS型接地装置为8根60米水平射线。用如上所述8根射线的杆塔一般都属于土壤电阻率特别高的岩石地区、砂泥岩地区、砾砂石地区，用放射形接地体，杆塔接地电阻很难降至30以下。在岩石、砂泥岩、砾砂石等土壤电阻率特别高地区的杆塔改造接地网，使用降阻剂成了常用的方法。工程应用表明，虽然接地降阻剂的

28、效果不错，但是有些专用的接地降阻剂一方面对土壤和自然环境有破坏作用，且稳定性低；另一方面，如长期使用，将对接地导体造成严重腐蚀。现有的各种接地技术仍然存在着这样或那样的不足。需要更有效的接地技术和接地装置的出现，使得接地装置所占用的土地面积较小，工程施工时的工作量不大，而且能够获得较低的接地电阻，有长期稳定的效果，同时对环境还没有污染，导电水泥、接地模块、空腹式接地装置等新型接地装置应运而生。6、接地模块6.1 接地模块的降阻原理在接地体中加入接地模块，可增大接地体有效截面，减小了工频接地电阻，同样也就减小了雷电冲击接地电阻；杆塔接地电阻主要为流散电流流入大地时的电阻，其包括接地体与土壤间的接

29、触电阻。使用导电接地模块右增大接地体和土壤间的接触面积，也就减小了接触电阻。另外，导电接地模块长时间不会腐蚀，能保持与土壤的良接触。6.2 接地模块的使用方法如图4所示，DMK型水平埋设导电接地模块安装示意图。导电接地模块可以进行垂直埋置或水平埋置，以DMK型水平埋设主例其埋设过程为： 挖沟，安装接地极；埋置接地模块；导电接地模块的极芯与接地体连接；注入充足的水分，让接地模块与土壤充分吸湿；最后用粘性素土回填夯实。接地模块接地体800图4接地模块安装示意图（接地模块安装照片）7、空腹式接地装置如图5所示，空腹式接地装置如同一个扁球体水平埋入土壤中，类似于一个圆板水平接地极，则空腹式接地装置直径越大，相对工频接地电阻就越小，对应冲击接地电阻也就小。从空腹式接地装置结构和施工运行来看，由于施工时要求在空腹中注满水，且空腹中的1/3的粘土可以保持水分。空腹中的水分不断通过渗漏孔向接地装置周围土壤渗水，使接地装置周围土壤保持湿润，从而降低了接地装置周围土壤电阻率，同样可以降低工频接地电阻和冲击接地电阻值。在雨水多的季节雨水可以返渗入接地装置空腹中，在干旱地区可人工加水，可达到装置及周围土壤长期保持湿润，使接地电阻达到规程或设计要求。7.1空腹式接地装置的使用方法如图5所示，