雷电对高压输电线路光纤复合架空地线（opgw）危害的分析与分析

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1、浙江大学硕士学位论文1．2．2雷电电流在遭受雷击的物体上，有以下四个参数来表征雷电流产生的效果：(1)电流峰值i一(2)放电电荷Q=，idt(3)特定的能量W／R=fi2at(4)电流的斜率(陡度)di／dt自然界中的雷电放电基本上包括两种最基本的电流形式：脉冲冲击电流和长时连续电流。在IEC60794．1-2：2003标准中规定了长时连续电流的参数：表1．1长时连续电流的参数保护级别参数Ol23电流(A)100200300400持续时间(s)O．50．5转移电荷(c)50100150200其中，根据大量实际数据统计，保护级别3(200C)所提供的参数囊括了

2、自然界中99％的云对地的雷电，而保护级别1(100C)所提供的参数囊括了自然界中95％云对地的雷电。1．3雷击能量的计算目前工程上通常是以年雷暴日的天数来对雷击提出要求，这是一个非常模糊的概念，实际上某一个地区每天发生的雷暴次数、雷暴的能量等没有明确的指标。只能通过对某地区的雷电进行长期统计后，得出一系列的计算或等效公式，最后根据雷暴日计算出在一定的概率条件下有可能产生某一能量的雷电，然后根据这个雷电的能量值作为实验室进行试验的参考值。(1)计算落雷的密度一般情况下，落雷的密度与本地区的雷暴日有以下关系：浙江大学硕士学位论文虬=o．04Tat25虬=0．05

3、4T21虬：落雷密度(次数／砌2／年)乃：雷暴日(天／年)瓦：雷暴时间(小时，年)(2)地线雷击次数计算出某地区的落雷密度后，我们需要根据输电线路的实际情况计算雷击到避雷线的次数，雷击次数的多少主要与输电线路地线的高度、两根地线的间距和弧垂有关。另外，为了分析计算的方便，一般假设两根地线的引雷概率是相同的。由于雷电具有多闪击的特性，根据不同国家的观测数据统计，一次雷击的闪击数平均为3．1次。如果将一次雷击的闪击的第一次闪击称作“第一闪击”，其后的闪击称作“随后闪击”。那么，第一闪击和随后闪击的雷电流幅值和波形等参数是不同的。测量结果统计表明：虽然随后的闪击雷

4、电流陡度要比第一次闪击大，但其雷电流的幅值却比第一次闪击小的多。由于工程上一般造成伤害的主要是第一次闪击，放一般的防雷计算和研究主要考虑第一次闪击。NI-Ns攀》t6虬：次数／100kin／年以：落雷密度(次数／勋12／年)h：塔高度(聊)b：地线间距(撒)(3)正、负极性雷击的概率：根据雷闪记数器的统计，95％的雷为负极性的雷，只有5％的雷为正极性的雷。根据浙江地区的雷电情况，一般统计落雷的年数取10年。4浙江大学硕士学位论文只，一=il(YxNsXLX，0一)Y：统计落雷的年数Ns：次数／lOO娩／年L：线路长度000砌)C，一：5％／95％(4)电荷转

5、移量(工程上主要考察负极性的雷电)Q+=85×(只一一1)I7”Qr=7x(P一一1)““7级：正极性雷电电荷转移量Q：负极性雷电电荷转移量计算举例：，500kV杭东．兰亭线全长68．71km，OPGW全长72．52km，沿线途经杭州、萧山区和绍兴县三个地区，线路按40个雷暴日设计。地线挂点高64m，地线弧垂约为llm，地线间距约为16m，因此，h取58．5m，b取16m。根据公式计算结果如下：表1．2雷击能量的计算结果J线路名称雷暴日落雷密度雷击次数负极性雷击的概率电荷转移量I杭东．兰亭线404．02次／km’／年I22．60．00471“C1．4-雷电的

6、危害1．4．1雷电热效应的破坏作用闪电表面上看只闪一次，实际上是一系列闪光。在闪光发生的瞬间，雷电流在极短的时简内，以连续的尖峰脉冲形式通过强大电流。尤其是直击雷，它的放电电流平均达2．5万到4．5万安培间，大雷暴时最高达20万安培。被雷击的物体瞬间将产生大量热能，由于雷电流很大，通过的时闻又极短(50--loos)，根本来不5浙江大学硕士学位论文及散发，与雷电通道直接接触的金属(如导线、架空地线、光缆等)因高温而熔化的可能性很大，因为通道的温度可高大6000---100004C，甚至更高。1．4．2雷电引起的过电压危害1．4．2．1直接雷过电压按照雷击输电

7、线路部位的不同，直接雷过电压又分两种情况：一种是雷击线路杆塔或架空地线时，雷电流通过雷击点阻抗，使该点的地电位大大升高，当该点的电位与导线的电位差超过绝缘的冲击放电电压时，将会发生闪络，这种情况一般称为反击；另一种情况，是雷电直接击中导线，从而在导线上产生很高的电压，当电压超过绝缘子的冲击放电电压时，将会发生闪络。1．4．2．2感应雷过电压当雷电雷击于输电线路附近的大地时，由于电磁感应和静电感应的作用，在导线上产生很高的电压，当电压超过绝缘子的冲击放电电压时，将会发生闪络。浙江大学硕士学位论文第二章光纤复合架空地线(OPGW)特性及应用现状2．1光纤复合架空

8、地线(OPGW)的典型结构光纤复合架空地线(下称OP