題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 輸電線路防繞擊避雷針設(shè)計(jì)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本輸電線路防繞擊避雷針可用于輸電線路防雷保護(hù)領(lǐng)域，主要提高避雷線的引雷能力，增強(qiáng)其屏蔽能力，降低雷繞擊概率，減少雷擊跳閘事故的發(fā)生，從而增強(qiáng)輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著輸電線路電壓等級(jí)的升高，雷繞擊事故成為引起輸電線路雷擊跳閘的主要原因，是輸電線路防雷保護(hù)的關(guān)鍵性問(wèn)題。針對(duì)高壓及超高壓輸電線路上存在的避雷線引雷能力不足、存在繞擊現(xiàn)象的缺陷，本項(xiàng)目完成了輸電線路防繞擊避雷針的裝置設(shè)計(jì)。該避雷針裝置通過(guò)特制場(chǎng)畸變外套和內(nèi)設(shè)自控放電裝置的方法提高引雷能力，通過(guò)鐵桿對(duì)稱結(jié)構(gòu)和平衡錘的采用提高平衡性能。在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出輸電線路防繞擊避雷針的應(yīng)用方案，并通過(guò)在多條線路的實(shí)際掛網(wǎng)運(yùn)行對(duì)本避雷針高效防繞擊的效果進(jìn)行驗(yàn)證。本防繞擊避雷針對(duì)推動(dòng)防雷保護(hù)研究的發(fā)展和提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有積極作用。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 輸電線路的基本防雷措施是架設(shè)避雷線。但是避雷線引雷能力不足，保護(hù)范圍有限。為了降低雷繞擊跳閘率，按照常規(guī)的方法，通過(guò)改造桿塔結(jié)構(gòu)減小避雷線保護(hù)角，屬于重大結(jié)構(gòu)調(diào)整，鋼材耗費(fèi)大，在實(shí)際工程中不具備切實(shí)可行性。而ZnO避雷器雖然防雷效果好，但是價(jià)格昂貴，經(jīng)濟(jì)性差。我們構(gòu)想：在避雷線上加裝具有防繞擊性能的側(cè)向避雷針，希望可以提高引雷能力、增大保護(hù)范圍，達(dá)到高效防繞擊的目的，而且具有生產(chǎn)和安裝費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，具備切實(shí)可行性。基于以上分析，在設(shè)計(jì)中我們主要考慮以下幾點(diǎn)：（1）提高避雷針的引雷能力；（2）避雷針針長(zhǎng)的確定；（3）應(yīng)具備良好的機(jī)械特性及平衡性能；（4）盡量減小裝置的重量。結(jié)合以上思路，我們?cè)O(shè)計(jì)出了側(cè)向安裝于避雷線的輸電線路防繞擊避雷針。采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，兩端套有絕緣套管，針體串聯(lián)自控放電裝置，自帶平衡錘。 作品創(chuàng)新點(diǎn)： （1）內(nèi)設(shè)自控放電裝置，針尖特制場(chǎng)畸變外套，引雷能力增強(qiáng)10倍左右，有效解決雷繞擊問(wèn)題。 （2）針桿對(duì)稱結(jié)構(gòu)，自帶平衡錘，平衡性能好。 （3）重量輕，不會(huì)對(duì)避雷線造成損傷，可抗覆冰扭轉(zhuǎn)，握著力>2.5kN，在地線上不滑移。應(yīng)用可靠性高。 項(xiàng)目技術(shù)關(guān)鍵： （1）場(chǎng)畸變絕緣外套的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)場(chǎng)畸變能力； （2）自控放電小氣隙的設(shè)計(jì)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的上行先導(dǎo)；（3）對(duì)稱結(jié)構(gòu)及平衡錘的設(shè)計(jì)，解決平衡問(wèn)題。 主要技術(shù)指標(biāo)： 單邊(針)長(zhǎng)300mm 總重1.4kg 通流容量100kA(4/10μs) 握著力>2.5kN
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前輸電線路上采用的防雷措施有：架設(shè)避雷線，降低桿塔接地電阻，架設(shè)耦合地線，ZnO避雷器，可控放電桿塔避雷針等。降低桿塔接地電阻和架設(shè)耦合地線可行性低；可控式避雷針對(duì)于距桿塔15～20m處的高繞擊區(qū)域不起作用；ZnO避雷器雖然能夠較好地解決雷擊問(wèn)題，但價(jià)格昂貴，經(jīng)濟(jì)性差。 本避雷針用于輸電線路防雷保護(hù)領(lǐng)域，主要提高避雷線的引雷能力，增強(qiáng)其屏蔽能力，降低雷繞擊概率，減少雷擊跳閘事故的發(fā)生，從而增強(qiáng)輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性。 特點(diǎn)： （1）通過(guò)場(chǎng)畸變絕緣外套和自控放電裝置的采用，引雷能力強(qiáng)、保護(hù)范圍大，應(yīng)用于高壓及超高壓輸電線路可以降低輸電線路雷擊跳閘率，減少經(jīng)濟(jì)損失。（2）生產(chǎn)成本低至萬(wàn)元以下，是ZnO避雷器的1/70，而且安裝方便，維護(hù)周期長(zhǎng)。（3）在防雷繞擊領(lǐng)域和線路型避雷針研究領(lǐng)域，本輸電線路防繞擊避雷針的設(shè)計(jì)均處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。 我們通過(guò)大量的電氣試驗(yàn)和機(jī)械試驗(yàn)，驗(yàn)證了輸電線路防繞擊避雷針的能力。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 作品在我校第七屆“自強(qiáng)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中榮獲一等獎(jiǎng)；作品在湖北省第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中榮獲一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 現(xiàn)場(chǎng)演示 圖片
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 安裝輸電線路防繞擊避雷針時(shí)將地線線夾卡于架空地線上，擰緊螺栓即可，在架空地線上距鐵塔橫擔(dān)±15～20m處各安裝一支，每個(gè)檔距共裝4支，在雷繞擊特別嚴(yán)重的線段可安裝8支。 該避雷針是一種應(yīng)用于避雷線上的新型避雷針： （1）針尖采用場(chǎng)畸變絕緣外套，針體串聯(lián)自控放電小氣隙。與普通避雷針相比，引雷能力提高10倍左右，可以有效降低雷繞擊率。 （2）采用鐵桿對(duì)稱結(jié)構(gòu)和平衡錘的設(shè)計(jì)，具備良好的機(jī)械性能和平衡性能，滿足實(shí)際安全運(yùn)行的要求。 （3）生產(chǎn)成本低廉，安裝方便，維護(hù)周期長(zhǎng)。 輸電線路防繞擊避雷針具有廣闊的應(yīng)用前景?？蛇m用于110kV～500kV直至1000kV輸電線路地線，截面為50～250mm2鋼絞線、鋁包鋼絞線、良導(dǎo)體絞線、OPGW光纖等架空地線。 就我國(guó)現(xiàn)有110kV～500kV線路規(guī)模，采用輸電線路防繞擊避雷針可以節(jié)省上百億元。隨著目前我國(guó)輸電線路電壓等級(jí)的升高，高壓及超高壓輸電線路越來(lái)越多，本防繞擊避雷針的市場(chǎng)前景將進(jìn)一步擴(kuò)大。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)外輸電線路的防雷保護(hù)研究早在上個(gè)世紀(jì)就開始了，大致經(jīng)歷了四個(gè)階段。第一階段是以防止感應(yīng)雷為主；第二階段是以防止直擊雷為主，也是雷電參數(shù)得以系統(tǒng)歸納的時(shí)期。第三階段是由美國(guó)OVEC—345kV線路異常高的閃絡(luò)率引起廣泛爭(zhēng)論和對(duì)以前的防雷計(jì)算方法和數(shù)據(jù)進(jìn)行重新評(píng)估的時(shí)期，這場(chǎng)爭(zhēng)論極大地推動(dòng)了線路防雷研究工作的進(jìn)展，使得在理論分析、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、模擬試驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累等方面的工作有了很大的提高；第四階段是為模擬試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、概率統(tǒng)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)綜合使用階段。 在國(guó)內(nèi)，我國(guó)防雷學(xué)者一直在進(jìn)行“消雷器”、“排雷器”和“限流避雷針”的研究和討論，促進(jìn)了我國(guó)防雷事業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。其中關(guān)于用辯證唯物論的思想對(duì)避雷針?lè)览仔阅艿难芯?，如今有了較為充實(shí)的實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。EGM理論和LPM理論在我國(guó)也有了新的發(fā)展。為了改善和提高避雷針的防雷性能，人們提出了各種類型避雷針。隨著科學(xué)理論和技術(shù)的發(fā)展，避雷技術(shù)必然會(huì)得到不斷的創(chuàng)新與完善。 隨著輸電線路電壓等級(jí)的升高，雷繞擊成為引起高壓及超高壓輸電線路雷擊跳閘的主要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)由雷擊引起的高壓線路跳閘次數(shù)占線路總跳閘次數(shù)的40%～70%。其中，繞擊約占雷擊跳閘的60%以上。 在目前防雷技術(shù)條件下，防止雷繞擊導(dǎo)線的主要措施有：改造地線支架結(jié)構(gòu)減小保護(hù)角、可控放電避雷針以及線路型ZnO避雷器等。改造地線支架結(jié)構(gòu)減小保護(hù)角防止輸電線路繞擊的措施，屬重大結(jié)構(gòu)調(diào)整，費(fèi)用較大，很少在實(shí)際工程上采用?？煽胤烹姳芾揍樀淖饔弥饕翘岣邨U塔的屏蔽效果，對(duì)于距桿塔15～20m處的高繞擊區(qū)域作用不大；ZnO避雷器雖然能夠較好地解決雷擊問(wèn)題，但是價(jià)格昂貴，經(jīng)濟(jì)性較差，無(wú)法得到廣泛應(yīng)用。 目前國(guó)內(nèi)外在防雷繞擊領(lǐng)域的研究還不是很成熟。為了有效降低輸電線路的雷擊跳閘率，必須引進(jìn)新型的線路型避雷針技術(shù)。我們?cè)O(shè)計(jì)的輸電線路防繞擊避雷針是一種新型的地線避雷針，可有效防止雷電繞擊導(dǎo)線而引起的閃絡(luò)事故，處于領(lǐng)先水平。輸電線路防繞擊避雷針具有引雷能力強(qiáng)、防繞擊效果顯著、自平衡功能強(qiáng)、重量輕、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢(shì)，在輸電線路的防雷領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)推動(dòng)防雷保護(hù)研究的發(fā)展和提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有積極作用。
