避雷線絕緣架設時輸電線路桿塔接地安全性能的檢驗方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及避雷線絕緣架設時輸電線路桿塔接地安全性能的檢驗方法，該方法適 用于輸電線路為融冰進行避雷線絕緣設計或改造，屬于電力系統(tǒng)過電壓領域。
【背景技術】
[0002] 輸電線路的覆冰將造成線路荷載加重，嚴重時將造成斷線或倒塔，影響了我國電 網(wǎng)的安全運行，為了對避雷線進行融冰，很多輸電線路將避雷線進行了絕緣改造或設計。避 雷線絕緣改造后，當輸電線路發(fā)生接地短路故障時，由于短路電流無法通過絕緣子流入避 雷線，造成通過桿塔接地極的入地電流增大，跨步電壓和接觸電壓升高，影響桿塔附近人身 與設備的安全。現(xiàn)有的研宄主要集中在各種因素對避雷線的損耗和感應電壓的影響。避雷 線絕緣架設后，當輸電線路發(fā)生工頻短路故障時，避雷線絕緣的擊穿規(guī)律以及桿塔入地電 流的變化規(guī)律尚不明確，現(xiàn)有的規(guī)程及文獻資料也未查找到避雷線絕緣架設后桿塔接地安 全性能的檢驗方法。
[0003] 本發(fā)明通過仿真分析和數(shù)值計算，給出了避雷線絕緣架設后，避雷線絕緣子擊穿 時所需最小短路電流隨桿塔接地電阻變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)該桿塔的入地電流在避雷線絕緣子擊 穿前隨短路電流的增大而增大，當達到絕緣子臨界擊穿狀態(tài)一一即桿塔接地系統(tǒng)的電壓達 到避雷線絕緣子的擊穿電壓時，入地電流達到最大值。當避雷線絕緣子擊穿后，由于避雷線 的分流作用，入地電流急劇減少，此時即使再增大短路電流的幅值，桿塔入地電流也很難再 次達到絕緣子臨界擊穿狀態(tài)時桿塔入地電流的幅值。最后，本發(fā)明提出避雷線絕緣子處于 臨界擊穿狀態(tài)時桿塔入地電流是輸電線路工頻短路時該桿塔可以達到最大的入地電流幅 值，并提出了一種避雷線絕緣架設時輸電線路桿塔接地安全性能的檢驗方法。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供避雷線絕緣架設時輸電線路桿塔接地安全性能的檢驗方 法，使用該方法可以用于檢驗輸電線路避雷線絕緣架設時，線路桿塔接地的跨步電壓差和 接觸電壓差是否滿足安全要求。
[0005] 輸電線路避雷線絕緣架設的示意圖如附圖1所示，Ji、J/表示對應桿塔的避雷線 絕緣子；Ri為桿塔的接地電阻（其中i = 1，2, 3,……n) ApRc/為兩端變電站地網(wǎng)電阻； Ik為短路點的全部短路電流；I kl、Ik2為兩邊變電站供給短路點的短路電流；I dl、Id2為流經 避雷線返回變電站的短路電流；Izl、I z2為流回變壓器接地中性點的短路電流；I i、I2為流經 變電站地網(wǎng)的短路電流。
[0006] 從圖1可以看出，當發(fā)生工頻短路時，如果避雷線絕緣子1沒有擊穿，短路電流I κ 將全部通過桿塔流入大地，此時入地電流隨短路電流的增大而增大，通過仿真分析，得到避 雷線絕緣間隙擊穿前后桿塔入地電流隨短路電流的變化規(guī)律如附圖1所示：圖中設定桿塔 接地電阻為10歐姆，避雷線絕緣子的擊穿電壓為66kV，因此絕緣間隙擊穿的最小短路電流 Ik和桿塔接地電阻R滿足關系式I k. XR多66kV。當短路電流小于6. 6kA時，避雷線絕緣子 兩端的電壓小于擊穿電壓，此時入地電流就是短路電流。短路電流大于6. 6kA時，避雷線絕 緣子兩端的電壓大于擊穿電壓，入地電流達到6. 6kA。此時避雷線絕緣子擊穿，避雷線分流 導致流經桿塔的入地電流急劇減少，之后盡管將短路電流升致數(shù)十kA，入地電流仍然小于 6. 6kA〇
[0007] 通過上述論證可以看到，當避雷線絕緣架設后，由于線路工頻短路電流無法通過 大地回流，只能通過桿塔接地極入地，此時入地電流即為短路電流。當入地電流與桿塔接地 電阻共同作用，使得桿塔地電位升達到避雷線絕緣子擊穿電壓時，桿塔入地電流達到最大 值，此時避雷線絕緣子擊穿，避雷線分流作用導致桿塔入地電流急劇減少，此時即使將短路 電流提升到數(shù)十千安培，入地電流仍然小于絕緣子臨界擊穿時的桿塔入地電流。
[0008] 如果絕緣子擊穿電壓恒定，可以得到絕緣子臨界擊穿時的桿塔入地電流與接地電 阻的關系，因此確定了桿塔接地電阻后，可以通過下式計算得到桿塔的最大入地電流：
【主權項】
1. 避雷線絕緣架設時輸電線路桿塔接地安全性能的檢驗方法，其特征在于，它包括以 下步驟： 第一步，收集輸電線路桿塔的基本接地資料，包括該輸電線路避雷線絕緣子的工頻擊 穿電壓Utl，最大單相短路電流Itl，短路時間Ttl，桿塔的接地電阻R tl，桿塔附近的土壤電阻率 P ; 第二步，參照DL/T 475-2006接地裝置特性參數(shù)測量導則中第6. 4條給出的方法，測量 該桿塔接地裝置的跨步電位差Usc、接觸電位差UTC，1_"為測量時通過設備注入桿塔的總入地 電流； 第三步，參照DL/T 621-1997交流電氣裝置的接地設計中第3. 4條給出的公式，計算得 到該桿塔允許的最大跨步電壓差Usmx和最大接觸電壓差U TMX;
第四步，通過下式計算得到該桿塔實際工作情況下最大跨步電壓差和最大接觸電壓 差；式中Is為實際桿塔入地電流，當I 〇*Rq〈Uq時，I s= I當I。叫多U。時，I s= U q/Rq;
第五步，將第四步的計算結果與第三步的結果進行比較，只有當US〈USMX且UT〈U TMX，該 桿塔接地安全性能滿足要求，否則均不滿足DL/T 621-1997交流電氣裝置的接地設計。
2. 根據(jù)權利要求1所述的避雷線絕緣架設時輸電線路桿塔接地安全性能的檢驗方法， 其特征在于，第一步中該輸電線路避雷線絕緣子帶有并聯(lián)火花間隙，且并聯(lián)火花間隙的工 頻擊穿電壓小于絕緣子的工頻擊穿電壓，此時U(!為并聯(lián)火花間隙的擊穿電壓。
3. 根據(jù)權利要求1所述的避雷線絕緣架設時輸電線路桿塔接地安全性能的檢驗方法， 其特征在于，第一步中該輸電線路避雷線絕緣子帶有并聯(lián)避雷器，避雷器在工頻過電壓作 用下導通時，兩端的殘壓小于絕緣子的工頻擊穿電壓，此時U tl為避雷器此時的殘壓。
4. 根據(jù)權利要求1所述的避雷線絕緣架設時輸電線路桿塔接地安全性能的檢驗方法， 其特征在于，第一步中，桿塔的接地電阻通過如規(guī)程DL/T 887-2004桿塔工頻接地電阻測 量或規(guī)程DL/T 475-2006接地裝置特性參數(shù)測量導則給出的方法進行現(xiàn)場測量得到，或通 過規(guī)程中給出的計算公式計算得到。
5. 根據(jù)權利要求1所述的避雷線絕緣架設時輸電線路桿塔接地安全性能的檢驗方法， 其特征在于，第三步和第五步中所述的允許最大跨步電壓差U smx和最大接觸電壓差U TMAX; 采用GB 50065-2011交流電氣裝置的接地設計中第4. 2. 2條中給出的公式進行計算，或用 國內外其他標準中給出的允許最大跨步電壓差和最大接觸電壓差公式進行計算，而在第一 步中收集的參數(shù)則需要根據(jù)給出的允許最大跨步電壓差和最大接觸電壓差公式所需參數(shù) 進行調整。
【專利摘要】本發(fā)明公開了避雷線絕緣架設時輸電線路桿塔接地安全性能的檢驗方法，該方法通過仿真分析和數(shù)值計算，提出輸電線路桿塔的入地電流在達到絕緣子臨界擊穿狀態(tài)時達到最大值，并結合現(xiàn)有的跨步電壓和接觸電壓的測量方法給出了計算得到桿塔接地的實際最大跨步電壓和接觸電壓，通過與規(guī)程中規(guī)定的允許最大值進行對比，檢驗該桿塔的接地是否能滿足規(guī)定的安全要求。該方法可以實現(xiàn)對避雷線絕緣架設時輸電線路桿塔接地安全性能進行檢驗，及時發(fā)現(xiàn)避雷線絕緣架設造成桿塔接地跨步電壓和接觸電壓過高的問題，并指導進行接地改造，確保人員與設備的安全。
【IPC分類】G01R31-00
【公開號】CN104635087
【申請?zhí)枴緾N201510066561
【發(fā)明人】馬御棠, 曹曉斌, 馬儀, 王磊, 周仿榮, 王科, 錢國超
【申請人】云南電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月9日