论文发表：220KV输电线路雷击架空地线断线原因分析__期刊目录网,论
分类：电力论文发表
时间：2011-02-25 16:02
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摘要：
本文分析了雷击架空地线断线原因，包括雷电流的热效应，雷电流的冲击效应，工频短路电流的热效应，高温下架空地线的张力作用，并提出了预防雷击架空地线断线的建议。
关键词：220KV输电线路，雷击，架空地线
一、雷击架空地线断线原因探讨
雷击引起导地线断股或在悬垂线夹处断线的故障比较常见，雷直击架空地线断线的故障亦时有发生。究其原因，值得探讨。
（一）雷电流的热效应
雷击架空地线时，雷击点的电流密度最大，温度最高，雷电弧的温度可达数千K。虽然雷电流在通过导体时，其热效应是不大的，但是当雷击导体时，在直接与放电通道相接触的地方却可能受到高温的作用，有时可以使金属熔化达几毫米的深度。这个现象很可能是有些架空地线不正常断股的原因。雷电流的电弧热效应可看作为绝热过程。由于雷电流的电弧热效应引起导地线的温升可以通过热平衡方程式(1-1)计算:
i(t)2Rθdt=Cθmdθ (1-1)
式中i(t):雷电流或短路电流(A);
Rθ:雷电流雷击点附近电弧的电阻或短路电流通过的温度为θ℃的导体的电阻(Ω);
Cθ:温度为θ℃时导体的比热容(焦/Kg℃);
m:导体的质量(Kg)。
由于雷电流的大部分能量集中在电弧上，而电弧作用点很小(即m很小)，因此雷电流的电弧引起导地线的温升很高。研究发现，在用29-57kA的振荡波(相当于48-95kA20/40微秒的雷电波)冲击于Ф1.8股径的GJ-50钢绞线时钢丝虽不致熔断，但已受到程度不同的烧伤;用57kA的振荡波冲击中3.0钢丝时，仅镀锌层受损;冲击中Ф1.8钢丝时立即熔断。这说明，仅用雷电流的热效应仍难以解释雷直击导线断线的原因;但说明了，不同大小的钢丝，Cθm是不同的，这就是为什么细股的钢绞线容易断股的原因。
（二）雷电流的冲击效应
曾有记载雷电劈开百年大树和将钢筋混凝土击出一个大洞的现象，这说明雷电有较大的机械冲击力(即雷电流的冲击效应)，当导地线遭受雷击时，如果雷电冲击波的冲量大于导地线所能耐受的冲量，导地线将被打断。雷电冲击波的冲量决定于雷电流的幅值和波长，导地线所能耐受的冲量决定于它的结构和状态。设冲击雷电流的冲量为A，则
A=M∫0i(t)dt=MQ (1-2)
式中A：雷电流的冲量(N•S);
M：测定常数，其物理意义为每千安的冲击雷电流所形成的冲击波压力（N/kA);
i(t)：雷电流的瞬时值(kA);
Q：电量即Q=∫0i(t)dt。
（三）工频短路电流的热效应
雷击架空地线断线的同时几乎伴随着绝缘子闪络放电，由于地线一杆塔系统的阻抗(电阻)远小于被雷击放电接地的杆塔，在雷击放电接地的杆塔，大部分的工频续流分流到架空地线上。设杆塔平均接地电阻Rav=15Ω，地线平均档距电阻rav=3.7/1000*300=1.1Ω，则每侧杆塔数大于20每侧的地线一杆塔系统的的接地电阻R= (Rav* rav)1/2=4.1Ω，有44%的短路电流流过雷击点架空地线。由于雷击瞬间使架空地线的温度骤升，电阻大为增加(即Rθ增加)，进一步使温升提高。由于短路电流的作用时间长(0.2s以上)，虽然短路电流值比雷电流小，但作用时间长，能量大于雷电流能量，在其共同作用下，进一步提高了雷击点的温升。镀锌钢绞线的短路允许温度为+400℃。
短路电流热稳定计算公式:
I=C/(0.24*α0*R0*T)*In((α0 *(t2-20)+l)/( α0 *( t1-20)+l)) (1-3)
I：地线验算短路热稳定允许电流，A;
C：载流部分的热容量，cal/℃/cm;
α0：载流部分20℃时的电阻温度系数，l /℃;
R0：载流部分20℃时的电阻，Ω/cm;
T：计算短路热稳定的时间，s;
t1：地线的初始温度，℃;
t2：地线短路热稳定允许温度，℃。
地线的初始温度取最高气温40℃，并考虑雷击造成的升温分别取100℃、150℃、200℃进行计算，对于GJ-25、GJ-35的钢绞线的短路热
