[实用新型]一种高压架空输电线路上地线的防雷融冰装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压架空输电线路上地线的防雷融冰装置。适用于电力系统线路工程的安全与节能。

背景技术

如图1所示，在输电线路上架设防雷地线是送电线路最基本的防雷措施之一，地线在防雷方面具有以下功能：1)防止雷直击导线；2)雷击塔顶时对雷电流起到分流作用，减少流入铁塔的雷电流，使塔顶电位降低；3)对导线有屏蔽作用，当雷电云入侵时可降低导线上的感应过电压。地线除上述作用外，随着现代通信的发展，光纤通信已经被广泛使用，将通信光纤附着于架空地线是一个非常经济且有效的方法。尽管架空地线的作用如此之大，但是在实际应用中发现存在不少问题，如：

1)、由于地线一般都架设在塔顶上，在冬季更容易形成覆冰，一旦冰层过厚，将会引起杆塔倒地，地线断裂，导、地线之间短路接地，整条线路中断供电的情况。

2)、在架空线路中，由于地线至各相导线的距离一般是不相等的，它们之间的互感也会有差别，尽管在正常情况下三相导线上的负荷电流是平衡的，但在地线上仍要感应出一个纵电动势，如果地线是每一铁塔均接地的话，这个电动势就要产生电流流入大地，其结果就是增加了线路的电能损失。据测算，这个附加的电能损失是跟同负荷电流的平方和线路长度成比例的，对于220kV长200－300km的送电线路，这个附加电能损失每年约有几十万度，而对于500kV长300－400km的送电线路，每年约损失500－600万度电量，这是相当可观的损失。

对于上述问题，人们想到了对架空地线进行绝缘改造，目前采用的绝缘方式是在地线上加装绝缘子6，图2、图3是两种常用的绝缘子，这两种绝缘子都具有二根带有放电间隙的金属棒，一般放电间隙为10－40mm(有的达到100mm)。加装绝缘子后，地线在正常情况下与大地是绝缘的，覆冰严重时可以对地线加载直流电源，使地线发热升温，达到融冰目的。而当雷电发生时，在雷电先驱放电阶段先击穿绝缘子的间隙而使地线呈接地状态，这就解决了上述第一个问题。地线被架空绝缘后，消除了地线对地的感应电动势，避免了巨大的电能损耗，即解决了上述第二个问题。

尽管架空地线经过了上述改造，申请人还是发现有不足之处：

3)、由于地线运行方式多为逐塔接地或分段绝缘一点接地，在实际运行中，发现绝缘子6在覆冰条件下，覆冰厚度为10mm和20mm时绝缘子平均闪络电压分别为12.6～13.5kV和9.0～12.0kV，远低于清洁绝缘子的平均闪络电压(24.6～28.5kV)，可见，绝缘子覆冰及染污都会降低其闪络电压。

4)、在架空地线全线绝缘的情况下，若绝缘子的空气间隙为100mm，当雷击地线而该空气间隙未被击穿时，可发现此时在塔顶的过电压要大于地线与铁塔正常连接时的过电压，尤其是在过电压波形的波头部份。其原因是由于地线与铁塔之间的空气间隙未被击穿，雷电能量推迟向下方大地释放，从而使得过电压波头部份变陡，过电压程度提高，致使线路防雷能力下降。而如果放电间隙过小，绝缘子频繁打火放电，也会对绝缘子造成损坏。

5)、通常情况下，架空地线周围的电场强度会比输电导线上的电场强度大，雷电下行先导到来时，铁塔上的架空地线率先放电产生迎面先导，这样就可以防止雷击输电线路造成线路故障。但是，为了降低地线上的电能损耗，若将地线全线绝缘，在此接线下，架空地线上的场强会小于输电导线上的电场强度，雷电下行先导到来时，若不能击穿架空地线与杆塔之间的空气间隙使得地线接地的话，由于此时输电导线上的电场强度大于地线场强，使输电导线成为迎面先导，产生雷击绕击，而达不到防雷效果引起输电线路故障，对系统安全稳定运行产生较大影响。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述种种情况，提供一种高压架空输电线路上地线的防雷融冰装置，旨在全方位的解决目前发生在地线上的问题，使得架空地线既能够防雷，还可夹带通信光纤、融冰除雪、节能降损及野外取电等功能。

本实用新型所采用的技术方案是：高压架空输电线路上地线的防雷融冰装置，具有架设于铁塔上的地线，铁塔与地线之间接有绝缘子，其特征在于，所述地线由内层导体、绝缘层和外层导体组成，内层导体直接与铁塔连接，外层导体经绝缘子与铁塔连接；所述外层导体与绝缘子之间通过高压连接电缆连接安装于塔底部的防雷单元，防雷单元的另一端接地；铁塔两侧的绝缘子之间跨接有防雷单元且在该防雷单元上并联电抗器；

所述防雷单元由磁性避雷器FZ和电容器C组成；

每个铁塔的底部、在其一侧的防雷单元上并联一取电变压器。

所述内层导体内嵌通信光纤。