一种适用于研究10kV线路避雷器接地形式的试验方法

摘要

一种适用于研究10kV线路避雷器接地形式的试验方法，所述方法包括：搭建10kV配电线路试验模型，所选设备型号应与实际线路相符，模型布置包括10kV水泥杆塔（1）、铁横担以及抱箍（2）、10kV线路绝缘子（3）、10kV线路用外串间隙避雷器（4）、模拟导线（5）、接地引下线（6）、冲击电压发生器（7）、杆塔接地电阻（8）；水泥杆塔内部钢筋始终有效接地；分别在单独敷设接地引下线并通过接地装置接地和未单独敷设接地引下线通过杆塔自然接地情况下进行雷电冲击对比试验。本发明研究线路避雷器如何采用合理的接地形式，以对配电线路防雷有积极作用，为实际工程设计提供指导。

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于研究10kV线路避雷器接地形式的试验方法，属配电线路防雷领域。

背景技术

配电线路是电力系统中较靠近用户的一级，担负着向工农业生产、居民日常生活供电的重要职责，具有线路结构复杂、线路总量多、覆盖面积面广的特点。过去长期存在着重主网轻配网的思想，导致目前配网的设备状况、技术水平等方面与主网相比均存在着较大差距。配电线路绝缘水平较低，且一般无特别的防雷措施，不仅受到直击雷的影响，同时也会因雷击地面产生的感应过电压的影响而发生绝缘子闪络。相比高压输电线路，配电线路更容易发生雷击闪络跳闸，严重影响供电可靠性。

针对配电线路频繁的雷电灾害，国内外相继采用了多种防雷保护措施，其中安装线路避雷器是较为有效的方式。安装线路避雷器无论在防止直击雷过电压方面，还是在防止感应雷电过电压方面都有积极的作用。

在10kV配电线路实际工程中，由于出于经济性和操作性的考虑，线路避雷器可能并没有单独敷设接地引下线，而是利用杆塔内钢筋作为泄流的通道，在实际线路中水泥杆塔线路发生雷击闪络时会将水泥绝缘薄弱处击穿，对线路耐雷水平、避雷器保护效果及人身安全的影响目前没有系统的研究分析，缺乏试验的验证。

公告号CN203278165U公开了一种10kV配电架空线路避雷器布置结构，包括水泥杆塔、线路避雷器、线路绝缘子、输电导线、接地引下线和杆塔接地电阻，线路避雷器和线路绝缘子连接并安装在水泥杆塔上，线路避雷器的高压端与输电导线连接，线路避雷器的接地端与接地引下线相连，接地引下线通过镀锌圆钢或扁钢与杆塔接地电阻相连后接地。但该实用新型存在如下问题：当雷电流幅值较大，在经过接地电阻入地时会产生很大电压，导致避雷器接地端对地电位升高，这个电位差加在杆塔内部钢筋和横担绝缘两端，水泥杆塔绝缘薄弱处仍将受到损坏，并且单独敷设接地引下线也会增加线路防雷成本。

公告号CN203160802U公开了一种采用全内置式接地电极的接地一体化混凝土电杆，其在混凝土电杆杆体中设置一根非预应力接地钢筋作为内置接地引下线，在混凝土电杆的上部和中下部分别至少各设置一个内置接地螺母，内置接地螺母的一端与混凝土电杆的侧表面平齐，或露出混凝土电杆的侧表面，另一端与非预应力接地钢筋固接为一体；在混凝土电杆的底部设置一个接地管支架，非预应力接地钢筋与接地管支架固接为一体；在接地管支架下方设置一个接地极，接地极与接地管支架固接为一体；非预应力接地钢筋、接地管支架和接地极构成混凝土电杆的接地极系统。该实用新型节约了成本，且由于内置接地螺母的存在，不会将水泥杆塔绝缘薄弱处击穿，但没有通过系统试验对比研究线路避雷器有无单独接地引下线对一般水泥杆结构、避雷器保护效果的影响。

公告号CN103015786公开了一种具有接地一体化功能的混凝土电杆，该实用新型同CN203160802U特点相似，通过设置专用的非预应力接地钢筋和接地螺母，使得混凝土电杆、接地引下线和接地极之间三合为一连接成为一个整体，且避免了接地钢筋露出混凝土电杆表面。

此外，大多数关于10kV配电架空线路雷电防护的专利，并未提及如何系统研究10kV线路避雷器安装在水泥杆塔上时接地引下形式的试验方法。

发明内容

本发明的目的是，为了研究如何布置配电线路避雷器安装在水泥杆塔上时接地形式，从而对配电线路防雷有积极作用，设计了一种适用于研究10kV线路避雷器接地形式的试验方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种适用于研究10kV线路避雷器接地形式的试验方法包括以下步骤：

（1）搭建10kV配电线路试验模型，所选设备型号应与实际线路相符，模型布置包括10kV水泥杆塔、铁横担以及抱箍、10kV线路绝缘子、10kV线路用外串间隙避雷器、模拟导线、接地引下线、冲击电压发生器、杆塔接地电阻；水泥杆塔内部钢筋始终有效接地；

航吊竖起水泥杆塔，将铁横担通过抱箍固定在10kV水泥杆塔上；

所述10kV线路绝缘子底座固定在铁横担上，模拟导线绑定在10kV线路绝缘子上端，10kV线路用外串间隙避雷器按照相应要求并联安装在10kV线路绝缘子两侧；

所述冲击电压发生器高压引线与模拟导线一端电气相连，水泥杆塔内部钢筋通过杆塔接地电阻有效接地；

接地引下线一端接铁横担，一端有效接地；接地引下线上设置一开关；

（2）单独敷设一根铜线将铁横担和抱箍接地，冲击电压发生器高压引线与模拟导线一端电气相连，采用波形参数为1.2/50μs的负极性雷电波按升降法进行30次雷电冲击放电试验，记录试验数据和照片，应尽量减少外部因素的干扰；然后将抱箍拆除，观察抱箍捆绑处水泥杆塔有无损坏痕迹，如若痕迹不明显，可以在抱箍处包裹一层白纸辅助观察试验现象；

（3）接着还原抱箍，并移除步骤（2）中单独敷设的接地引下线，同样采用波形参数为1.2/50μs的负极性雷电波，逐渐升高电压，直到10kV线路用外串间隙避雷器发生放电现象，记录试验数据和照片；保持电压不变，进行30次雷电冲击放电试验后，观察抱箍捆绑处10kV水泥杆塔有无损坏痕迹；

（4）整理试验数据，对比分析10kV线路避雷器有无单独接地引下线时对10kV水泥杆塔绝缘强度以及10kV线路用外串间隙避雷器保护效果的影响，并得出合理结论。

本发明的技术原理是：在现有实际工程中，由于避雷器接地形式不合理，出现了雷击闪络时有时会将水泥绝缘薄弱处击穿现象。本发明的目的是为了研究如何布置配电线路避雷器安装在水泥杆塔上时接地形式，从而对配电线路防雷有积极作用。分别在线路避雷器单独敷设接地引下线和经杆塔自然接地的情况下进行雷电冲击放电试验，可以得到水泥杆塔绝缘薄弱处的击穿电压和击穿痕迹，并且可以观察避雷器的保护效果，为研究结论提供试验数据和验证。

本发明的有益效果是，本发明通过搭建10kV配电线路试验模型，分别在单独敷设接地引下线并通过接地装置接地和未单独敷设接地引下线通过杆塔自然接地情况下进行雷电冲击对比试验，可以研究线路避雷器如何采用合理的接地形式，以对配电线路防雷有积极作用，为实际工程设计提供指导。

本发明可以为防雷工作者在研究10kV配电线路防雷设计时提供技术指导和参考。

附图说明

图1为本发明10kV配电线路试验模型的结构示意图；

图中，1是10kV水泥杆塔；2是铁横担以及抱箍；3是10kV线路绝缘子；4是10kV线路用外串间隙避雷器；5是模拟导线；6是接地引下线；7是冲击电压发生器；8是杆塔接地电阻。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如图1所示。

具体实施步骤简述如下：

（1）搭建10kV配电线路试验模型，所选设备型号应与实际线路相符，如图1所示布置，包括10kV水泥杆塔1、铁横担以及抱箍2、10kV线路绝缘子3、10kV线路用外串间隙避雷器4、模拟导线5、接地引下线6、冲击电压发生器7、杆塔接地电阻8。

采用航吊竖起10kV水泥杆塔1，将铁横担2通过抱箍固定在10kV水泥杆塔1上；

将10kV线路绝缘子3底座固定在铁横担2上，模拟导线5绑定在10kV线路绝缘子3上端，10kV线路用外串间隙避雷器4按照相应要求并联安装在10kV线路绝缘子3两侧；

冲击电压发生器7高压引线与模拟导线5一端电气相连，10kV水泥杆塔内部钢筋通过杆塔接地电阻8有效接地；

接地引下线6一端接铁横担2，一端有效接地；接地引下线上设置一开关。

（2）首先单独敷设一根铜线将铁横担和抱箍接地，冲击电压发生器高压引线与模拟导线一端电气相连，采用波形参数为1.2/50μs的负极性雷电波按升降法进行30次雷电冲击放电试验，记录试验数据和照片，应尽量减少外部因素的干扰；然后将抱箍拆除，观察抱箍捆绑处10kV水泥杆塔有无损坏痕迹，如若痕迹不明显，可以在抱箍处包裹一层白纸辅助观察试验现象。

（3）接着还原抱箍，通过开关切断步骤（2）中单独敷设的接地引下线，同样采用波形参数为1.2/50μs的负极性雷电波，逐渐升高电压，直到10kV线路用外串间隙避雷器发生放电现象，记录试验数据和照片；保持电压不变，进行30次雷电冲击放电试验后，观察抱箍捆绑处10kV水泥杆塔有无损坏痕迹。

（4）整理试验数据，对比分析10kV线路避雷器有无单独接地引下线时对10kV水泥杆塔绝缘强度以及避雷器保护效果的影响，并得出合理结论。