桿塔防雷系統(tǒng)可行性研究報告

新疆電力公司科學技術(shù)項目可行性研究報告項目名稱：桿塔防雷技術(shù)的研究申請單位：起止時間：2016年5月至2016年12月韓斌通信地址：哈密市愛國北路18號郵政編碼：839000聯(lián)系電話真：申請日期：2015年6月

目的和意義1.與項目研究內(nèi)容緊密相關(guān)的國家電網(wǎng)公司實際生產(chǎn)力水平和今后的發(fā)展方向在架空輸電線路設(shè)計中，防雷設(shè)計是必須考慮的一個重要因素，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，雷擊輸電線路而引起的事故也日益增多，據(jù)資料介紹：在我國高壓輸電線路的總跳閘次數(shù)中，由雷擊引起的約占40%～70%，尤其在雷電活動強烈、土壤電阻率高、地形復雜的地區(qū)，雷擊輸電線路而引起的事故率更高，造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，研究桿塔防雷技術(shù)，減少因雷擊造成損失勢在必行。項目成果對該現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展的作用高壓輸電線路的跳閘原因大多由雷擊引起，直接影響供電的可靠性。輸電線路桿塔接地裝置的主要作用是泄放雷電流，當雷電直擊輸電線路塔頂或避雷線時，雷電流將經(jīng)過桿塔及其接地裝置向大地流散。我們通常采用放射法埋設(shè)鋼筋來降低接地電阻.這種方法對于土壤條件較好的地方，或者泥土較多的地方還可以做到。但是對于接地電阻率高的地區(qū)或者石頭很多基本沒有泥土的地方幾乎沒有效果。例如我公司110千伏馬油線200號-230號幾十基桿塔連年遭遇雷擊，絕緣子被擊穿發(fā)生閃絡，造成110千伏馬油線線路跳閘。為解決上述問題，有必要有針對性的研究桿塔防雷技術(shù)，減少因為雷擊造成跳閘，減少由此造成的經(jīng)濟損失。3.成果應用和推廣的途徑(1)通過對桿塔防雷技術(shù)的研究，加強對雷擊特性的理解，建立特殊地質(zhì)情況下桿塔防雷的技術(shù)規(guī)范。(2)通過對桿塔防雷技術(shù)的系統(tǒng)研究，對常常遭遇雷擊的桿塔的改造提供技術(shù)支持，減少由于遭遇雷擊造成的跳閘事故。4.成果推廣后的直接和間接效益通過對桿塔防雷技術(shù)的研發(fā)，加強對桿塔防雷技術(shù)手段的了解。同時，可以對新建桿塔和已有桿塔的防雷改造進行技術(shù)支持，減少因雷擊造成的跳閘事故，有顯著的經(jīng)濟效益。國內(nèi)外研究水平綜述我國高壓輸電線路比較長,途經(jīng)地區(qū)的地理條件比較復雜，經(jīng)常會遇到山上都是石頭，或者多石少土的情況。通常的施工方法很難達到要求，經(jīng)常是花費了很大的人力、物力，接地電阻還是達不到要求。有的接地電阻甚至高達幾百歐姆，導致在雷雨季節(jié)，線路頻遭雷擊。而山區(qū)大部分桿塔都建在高山上，又增加了遭受雷擊的概率。據(jù)資料介紹：在我國高壓輸電線路的總跳閘次數(shù)中，由雷擊引起的約占40%～70%，國內(nèi)對防雷技術(shù)研究較多，但對特殊地質(zhì)情況的防雷還未見有展開深入研究的單位或企業(yè)。項目的理論和實踐依據(jù)項目研究內(nèi)容通過對桿塔防雷技術(shù)的研究，降低線路桿塔接地裝置的沖擊接地電阻，減少因為雷擊造成的跳閘事故項目研究的關(guān)鍵和難點接地裝置的沖擊接地電阻與工頻接地電阻之間存在顯著差異。當雷電流通過桿塔及其接地裝置向大地散流時，使塔頂電位升高起主要作用的是沖擊接地電阻而不是工頻接地電阻。因此要降低線路的雷擊跳閘率，如何降低線路桿塔的沖擊接地電阻是其中的關(guān)鍵點和難點。項目研究內(nèi)容和實施方案項目研究內(nèi)容的詳細說明根據(jù)波過程理論，接地裝置的沖擊接地電阻是雷電波通過接地裝置向大地流散時所遇到的波阻抗，即，要降低接地裝置的沖擊接地電阻，應該設(shè)法增加散流路徑中的電容和減小散流路徑中的電感。采用接地模塊所構(gòu)成的接地裝置可大大增加與土壤之間的接觸面，因而與射線式接地裝置相比可增大接地裝置與大地之間的電容、減小接地裝置與土壤之間的接觸電阻；同時由于采用的是集中環(huán)形接地方式，與射線式接地裝置相比可大大減小接地裝置本身的電感，從而使雷電流向大地流散時所遇到的波阻抗比射線式接地裝置大大減小。因此，采用接地模塊環(huán)形集中接地方式不僅可降低線路接地裝置的工頻接地電阻，更主要的是能有效地降低接地裝置的沖擊系數(shù)，使接地裝置的沖擊接地電阻大幅降低。2.降低桿塔沖擊接地電阻的基本原則沖擊接地電阻與工頻接地電阻之所以存在較大區(qū)別，其主要原因之一是由于高幅值的雷電沖擊電流流過接地裝置時，會引起接地體周圍的土壤發(fā)生電離（火花效應），土壤電離后的作用相當于增大了接地體的截面積，因此會使沖擊接地電阻降低。但是當接地體的截面積足夠大時，這種火花效應將不明顯。傳統(tǒng)的桿塔接地裝置主要是放射型接地體，當放射型接地體通過雷電流時，沿接地體長度方向各點上的電位差別很大，因此引起周圍土壤電離的長度很有限，而當放射型接地體的長度超過一定值后，對雷電流的泄放所起的作用將非常??；另外，雷電流在通過接地裝置向大地流散過程中會發(fā)生一系列復雜的過渡過程，在該過程中的每一時刻接地裝置所呈現(xiàn)的沖擊接地電阻都存在差異，而且呈現(xiàn)的最大沖擊接地電阻有可能并不是雷電流到達幅值的時刻。同時由于雷電流的陡度，即di/dt很大，因此當雷電流經(jīng)接地裝置向大地散流時，在接地裝置接地阻抗中感性分量上的壓降不容忽視。對于射線式接地裝置其本身的電感與其長度成正比，長度越長則其呈現(xiàn)的電感則越大，因此射線式接地裝置的沖擊系數(shù)將隨其長度的增加而增大。根據(jù)靜電場理論，在電介質(zhì)相同、極間距離相同的條件下，電容量與極板的面積成正比。為此，要增大接地裝置與大地之間的電容，從而降低桿塔接地裝置的沖擊接地電阻，應該盡量增大接地裝置與大地的接觸面；而對于減小雷電流散流路徑中的電感，我們所能做的是盡量減小接地裝置本身的電感，為此，桿塔接地裝置本身的形狀不能是很長的射線式，而應該是環(huán)形的集中接地體。綜上所述，可得出降低桿塔沖擊接地電阻的基本原則為：采用圓環(huán)形集中接地裝置，并盡量加大接地裝置與大地之間的接觸面，使雷電流能夠快速順暢地通過接地裝置向大地泄放。預期目標和成果形式預期目標通過對桿塔防雷技術(shù)的研發(fā)，加強對桿塔防雷技術(shù)手段的了解。同時，可以對新建桿塔和已有桿塔的防雷改造進行技術(shù)支持，減少因雷擊造成的跳閘事故，2.最終成果及形式（1）成果(級別、數(shù)量)完成對桿塔防雷系統(tǒng)研發(fā)，制訂關(guān)于本課題所涉及的解決方法及內(nèi)部導則、編撰相關(guān)技術(shù)資料等資料。（2）項目最終形成的標準（級別、數(shù)量）技術(shù)總結(jié)報告一份。（3）項目形成的論文（級別、數(shù)量）核心期刊論文一篇。（4）項目形成的專利（級別、數(shù)量）發(fā)明一項，實用新型專利一項。（5）項目建設(shè)過程中的人才培養(yǎng)說明：培養(yǎng)若干技術(shù)骨干及崗位能手。合作單位或依托工程單位落實情況合作單位東北電力大學是全國首批碩士學位授權(quán)單位，現(xiàn)有11個碩士學位授權(quán)一級學科，49個碩士學位授權(quán)二級學科，有7個工程碩士授權(quán)領(lǐng)域。學?，F(xiàn)有6個省十二五優(yōu)勢特色重點一級學科。1998年獲得在職人員以研究生畢業(yè)同等學力申請碩士學位授予權(quán)；2003年獲得在職人員攻讀碩士學位授予權(quán)（工程碩士），有7個工程碩士授權(quán)領(lǐng)域。學校從1992年開始收博士研究生；現(xiàn)有電力系統(tǒng)及其自動化、熱能工程2個博士學位授予點。經(jīng)教育部批準，學校獲得推薦優(yōu)秀應屆本科畢業(yè)生免試攻讀碩士研究生資格。2011年，學校成為教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃中”高校。七、項目承擔單位的條件1、項目負責人：韓斌，東北電力大學本科畢業(yè)，土木工程（輸電線路方向）專業(yè)，送電線路中級工，助理工程師。2、研究人員（1）徐邦斌，送電線路技師，助理工程師。（2）楊金成，東北電力大學本科畢業(yè)，電氣及其自動化專業(yè)，高壓計量檢定員，助理工程師。（3）劉衛(wèi)新，新疆大學碩士研究生畢業(yè)，控制工程專業(yè)，高級工程師，新疆電力公司工程技術(shù)專家。（4）陳瑞，（5）王汝田，博士研究生，東北電力大學副教授。（6）陳建軍，送電線路帶電作業(yè)技師，助理工程師。（7）韓永波，送電線路高級技師。（8）張健，東北電力大學?？飘厴I(yè)，高壓輸電線路專業(yè)，送電線路高級工，助理工程師。（9）閆學實，東北電力大學專科畢業(yè)，高壓輸電線路專業(yè)，送電線路高級工，助理工程師。3、實驗室條件（1）具備開展項目研究的實驗場地。（2）具有開展研究的各類輔助設(shè)備。（3）具有嚴格的管理制度。4、理論研究環(huán)境項目團隊由多名從事電力系統(tǒng)工作的擁有高級工程師、高級技師職稱的技術(shù)人員，同時擁有東北電力大學、華北水利水電大學相關(guān)教授提供理論支持，具備良好的理論研究環(huán)境。項目的進度安排序號時間段內(nèi)容2016.01～2016.05資料收集和調(diào)研2016.06～2016.08原理的研究,總體規(guī)劃2016.09～2016.11試驗驗證2016.11～2016.12項目驗收，提供技術(shù)報告編寫要求：列出分年度計劃研究內(nèi)容和人員、設(shè)備安排；分年度提供成果的內(nèi)容和形式，要具有可檢查性。

九、項目經(jīng)費預算單位：萬元科目名稱預算金額甲方撥款乙方自籌備注（一）直接費1.人工費(1)專職研究人員費(2)臨時性研究人員費2.設(shè)備費(1)儀器設(shè)備使用費附件1(2)軟件使用費3.業(yè)務費19(1)材料費7.5附件2(2)資料費2(3)印刷出版費5(4)專利與知識產(chǎn)權(quán)事務費(5)會議費1(6)差旅費3.5(7)培訓費4.場地使用費(1)場地物業(yè)費(2)場地使用租金5.專家咨詢費（二）間接費（三）外委支出501.外委研究支出40附件32.儀器設(shè)備租賃費3.外協(xié)測試試驗與加工費10附件4（四）稅金合計69

十、有關(guān)證明文件1、承擔單位業(yè)務主管對項目意見2、合作單位和依托工程單位對項目的意見及蓋章3、自籌經(jīng)費來源及保證證明4、經(jīng)費預算表編寫要求：四號仿宋_GB2312（下同）各承擔單位業(yè)務主管對項目的意見；依托工程單位對項目的意見；自籌經(jīng)費來源及保證證明；協(xié)作單位意見及蓋章。

十一、申請單位領(lǐng)導審查意見（對經(jīng)費預算是否合理，有無其他經(jīng)費來源，能否償還貸款，能否保證研究計劃實施所需的人力，工作時間等基本條件提出具體意見）四號仿宋_GB2312（下同）單位領(lǐng)導（簽字）單位（公章）年月日附件1儀器設(shè)備使用費預算明細表單位：萬元序號儀器設(shè)備名稱型號固定資產(chǎn)原值固定資產(chǎn)編號使用年限折舊費大修理費安裝及拆卸費場外運費操作人員人工費燃料動力費養(yǎng)路費及車船稅費用合計單價10萬元以上合計單價10萬元以下累計

附件2材料費預算明細表單位：萬元序號材料名稱規(guī)格或型號計量單位單價（萬元/單位數(shù)量）材料費用經(jīng)費列支1桿塔接地成套設(shè)備套7.57.5大宗或貴重材料合計其他材料累計7.5注：表中應包括：材料原價、供銷部門手續(xù)費、包裝費、運雜費、采購及保管費等內(nèi)容。附件3外委研究支出預算明細表單位：萬元序號協(xié)作研究任務名稱協(xié)作研究任務內(nèi)容協(xié)作研究任務承擔單位經(jīng)費列支1參與設(shè)計接地導通電阻排布方式組合接地防雷方法研究東北電力大學40累計40

附件4外協(xié)測試試驗與加工費預算明細表單位：萬元序號外協(xié)測試試驗與加工的內(nèi)容外協(xié)測試化驗與加工單位計量單位單價（萬元/單位數(shù)量）外協(xié)測試化驗與加工費用經(jīng)費列支1接地導通防雷試驗東北電力大學1010其他外協(xié)測試化驗與加工項目累計10附錄：可研報告補充說明材料對指南內(nèi)容的響應情況對照指南提出的項目研究內(nèi)容、預期目標、技術(shù)指標，填寫表1。表1：項目（或獨立課題）指南的響應對比表響應科目響應內(nèi)容響應情況說明研究內(nèi)容預期目標技術(shù)指標經(jīng)費預算編制依據(jù)及額度偏差說明根據(jù)《國家電網(wǎng)公司科技項目預算編制實施細則》，編制項目（或獨立課題）經(jīng)費預算，同時列出預算編制依據(jù)及說明，填寫表3。對于預算總額與指南支持經(jīng)費額度的偏差須說明理由。表2：項目（或獨立課題）經(jīng)費預算及依據(jù)表科目名稱預算經(jīng)費（萬元）經(jīng)費預算依據(jù)及說明（一）直接費1.人工費(1)專職研究人員人工費(2)臨時性研究人員人工費2.設(shè)備費(1)儀器、設(shè)備使用費(2)儀器、設(shè)備試制費(3)軟件使用費3.業(yè)務費(1)材料費(2)資料費(3)印刷出版費(4)知識產(chǎn)權(quán)費(5)會議費(6)差旅費(7)培訓費4.場地使用費(1)場地物業(yè)費(2)場地租金5.專家咨詢費（二）間接費（三）外委支出費1.外委研究支出費2.儀器設(shè)備租賃費3.外協(xié)測試試驗與加工費（四）稅金合計任務及經(jīng)費分解方案根據(jù)指南提出的項目（或獨立課題）研究內(nèi)容，結(jié)合申報確定的實施