避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能的检验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能的检验方法，该方法适 用于输电线路为融冰进行避雷线绝缘设计或改造，属于电力系统过电压领域。
【背景技术】
[0002] 输电线路的覆冰将造成线路荷载加重，严重时将造成断线或倒塔，影响了我国电 网的安全运行，为了对避雷线进行融冰，很多输电线路将避雷线进行了绝缘改造或设计。避 雷线绝缘改造后，当输电线路发生接地短路故障时，由于短路电流无法通过绝缘子流入避 雷线，造成通过杆塔接地极的入地电流增大，跨步电压和接触电压升高，影响杆塔附近人身 与设备的安全。现有的研宄主要集中在各种因素对避雷线的损耗和感应电压的影响。避雷 线绝缘架设后，当输电线路发生工频短路故障时，避雷线绝缘的击穿规律以及杆塔入地电 流的变化规律尚不明确，现有的规程及文献资料也未查找到避雷线绝缘架设后杆塔接地安 全性能的检验方法。
[0003] 本发明通过仿真分析和数值计算，给出了避雷线绝缘架设后，避雷线绝缘子击穿 时所需最小短路电流随杆塔接地电阻变化规律，发现该杆塔的入地电流在避雷线绝缘子击 穿前随短路电流的增大而增大，当达到绝缘子临界击穿状态一一即杆塔接地系统的电压达 到避雷线绝缘子的击穿电压时，入地电流达到最大值。当避雷线绝缘子击穿后，由于避雷线 的分流作用，入地电流急剧减少，此时即使再增大短路电流的幅值，杆塔入地电流也很难再 次达到绝缘子临界击穿状态时杆塔入地电流的幅值。最后，本发明提出避雷线绝缘子处于 临界击穿状态时杆塔入地电流是输电线路工频短路时该杆塔可以达到最大的入地电流幅 值，并提出了一种避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能的检验方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能的检验方 法，使用该方法可以用于检验输电线路避雷线绝缘架设时，线路杆塔接地的跨步电压差和 接触电压差是否满足安全要求。
[0005] 输电线路避雷线绝缘架设的示意图如附图1所示，Ji、J/表示对应杆塔的避雷线 绝缘子；Ri为杆塔的接地电阻（其中i = 1，2, 3,……n) ApRc/为两端变电站地网电阻； Ik为短路点的全部短路电流；I kl、Ik2为两边变电站供给短路点的短路电流；I dl、Id2为流经 避雷线返回变电站的短路电流；Izl、I z2为流回变压器接地中性点的短路电流；I i、I2为流经 变电站地网的短路电流。
[0006] 从图1可以看出，当发生工频短路时，如果避雷线绝缘子1没有击穿，短路电流I κ 将全部通过杆塔流入大地，此时入地电流随短路电流的增大而增大，通过仿真分析，得到避 雷线绝缘间隙击穿前后杆塔入地电流随短路电流的变化规律如附图1所示：图中设定杆塔 接地电阻为10欧姆，避雷线绝缘子的击穿电压为66kV，因此绝缘间隙击穿的最小短路电流 Ik和杆塔接地电阻R满足关系式I k. XR多66kV。当短路电流小于6. 6kA时，避雷线绝缘子 两端的电压小于击穿电压，此时入地电流就是短路电流。短路电流大于6. 6kA时，避雷线绝 缘子两端的电压大于击穿电压，入地电流达到6. 6kA。此时避雷线绝缘子击穿，避雷线分流 导致流经杆塔的入地电流急剧减少，之后尽管将短路电流升致数十kA，入地电流仍然小于 6. 6kA〇
[0007] 通过上述论证可以看到，当避雷线绝缘架设后，由于线路工频短路电流无法通过 大地回流，只能通过杆塔接地极入地，此时入地电流即为短路电流。当入地电流与杆塔接地 电阻共同作用，使得杆塔地电位升达到避雷线绝缘子击穿电压时，杆塔入地电流达到最大 值，此时避雷线绝缘子击穿，避雷线分流作用导致杆塔入地电流急剧减少，此时即使将短路 电流提升到数十千安培，入地电流仍然小于绝缘子临界击穿时的杆塔入地电流。
[0008] 如果绝缘子击穿电压恒定，可以得到绝缘子临界击穿时的杆塔入地电流与接地电 阻的关系，因此确定了杆塔接地电阻后，可以通过下式计算得到杆塔的最大入地电流：
【主权项】
1. 避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能的检验方法，其特征在于，它包括以 下步骤： 第一步，收集输电线路杆塔的基本接地资料，包括该输电线路避雷线绝缘子的工频击 穿电压Utl，最大单相短路电流Itl，短路时间Ttl，杆塔的接地电阻R tl，杆塔附近的土壤电阻率 P ; 第二步，参照DL/T 475-2006接地装置特性参数测量导则中第6. 4条给出的方法，测量 该杆塔接地装置的跨步电位差Usc、接触电位差UTC，1_"为测量时通过设备注入杆塔的总入地 电流； 第三步，参照DL/T 621-1997交流电气装置的接地设计中第3. 4条给出的公式，计算得 到该杆塔允许的最大跨步电压差Usmx和最大接触电压差U TMX;
第四步，通过下式计算得到该杆塔实际工作情况下最大跨步电压差和最大接触电压 差；式中Is为实际杆塔入地电流，当I 〇*Rq〈Uq时，I s= I当I。叫多U。时，I s= U q/Rq;
第五步，将第四步的计算结果与第三步的结果进行比较，只有当US〈USMX且UT〈U TMX，该 杆塔接地安全性能满足要求，否则均不满足DL/T 621-1997交流电气装置的接地设计。
2. 根据权利要求1所述的避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能的检验方法， 其特征在于，第一步中该输电线路避雷线绝缘子带有并联火花间隙，且并联火花间隙的工 频击穿电压小于绝缘子的工频击穿电压，此时U(!为并联火花间隙的击穿电压。
3. 根据权利要求1所述的避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能的检验方法， 其特征在于，第一步中该输电线路避雷线绝缘子带有并联避雷器，避雷器在工频过电压作 用下导通时，两端的残压小于绝缘子的工频击穿电压，此时U tl为避雷器此时的残压。
4. 根据权利要求1所述的避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能的检验方法， 其特征在于，第一步中，杆塔的接地电阻通过如规程DL/T 887-2004杆塔工频接地电阻测 量或规程DL/T 475-2006接地装置特性参数测量导则给出的方法进行现场测量得到，或通 过规程中给出的计算公式计算得到。
5. 根据权利要求1所述的避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能的检验方法， 其特征在于，第三步和第五步中所述的允许最大跨步电压差U smx和最大接触电压差U TMAX; 采用GB 50065-2011交流电气装置的接地设计中第4. 2. 2条中给出的公式进行计算，或用 国内外其他标准中给出的允许最大跨步电压差和最大接触电压差公式进行计算，而在第一 步中收集的参数则需要根据给出的允许最大跨步电压差和最大接触电压差公式所需参数 进行调整。
【专利摘要】本发明公开了避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能的检验方法，该方法通过仿真分析和数值计算，提出输电线路杆塔的入地电流在达到绝缘子临界击穿状态时达到最大值，并结合现有的跨步电压和接触电压的测量方法给出了计算得到杆塔接地的实际最大跨步电压和接触电压，通过与规程中规定的允许最大值进行对比，检验该杆塔的接地是否能满足规定的安全要求。该方法可以实现对避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能进行检验，及时发现避雷线绝缘架设造成杆塔接地跨步电压和接触电压过高的问题，并指导进行接地改造，确保人员与设备的安全。
【IPC分类】G01R31-00
【公开号】CN104635087
【申请号】CN201510066561
【发明人】马御棠, 曹晓斌, 马仪, 王磊, 周仿荣, 王科, 钱国超
【申请人】云南电网有限责任公司电力科学研究院
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月9日