常江 陳韜 肖潁濤 楊明芳 張曉勇

阜陽(yáng)供電公司，安徽 阜陽(yáng) 236000

測(cè)量500KV變電站構(gòu)架避雷針傾斜的方法

常江 陳韜 肖潁濤 楊明芳 張曉勇

阜陽(yáng)供電公司，安徽 阜陽(yáng) 236000

避雷針是變電站防雷的重要設(shè)施，對(duì)于集中緊湊設(shè)備起到了良好的保護(hù)作用，然而避雷針自身的安全性能卻往往被忽視。500KV變電站安裝的避雷針高達(dá)數(shù)十米，如果倒塌將嚴(yán)重?fù)p毀設(shè)備，將造成大面積停電事故。掌握避雷針傾斜程度是防止避雷針倒桿的最直接有效方法。本文通過(guò)空間幾何變換，將針尖與底座變換成地面上等效的兩點(diǎn)，這樣就可以將針尖與底座的水平偏移量在地面進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)實(shí)測(cè)500KV潁州變避雷針，驗(yàn)證了方法的可行性。

避雷針;傾斜;空間變換;測(cè)量

引言

變電所設(shè)備集中，避雷針作為防止直擊雷措施，簡(jiǎn)單有效。然而避雷針在制作過(guò)程中存在砂眼或裂紋，在安裝過(guò)程中存在小幅度傾斜，在使用過(guò)程中受到交變風(fēng)載荷和低溫的影響，致使避雷針倒桿，造成變電站重大事故。2008年12月，在某750kV變電站[1]，發(fā)生了750kV側(cè)獨(dú)立避雷針斷裂和330kV側(cè)構(gòu)架避雷針斷裂的事故。

通過(guò)觀察避雷針是否傾斜，螺栓是否銹蝕可以簡(jiǎn)單判斷避雷針狀態(tài)。但是對(duì)于超高壓變電站中的構(gòu)架避雷針，由于構(gòu)架避雷針底部被遮擋，同時(shí)尺寸過(guò)大傾斜難以觀測(cè)，這種人工觀察法很難奏效。

安裝于線路鐵塔上的在線監(jiān)測(cè)傾斜裝置，利用測(cè)量?jī)A斜角度的傳感儀和無(wú)線發(fā)射裝置配合，將數(shù)據(jù)傳給地面。對(duì)于避雷針來(lái)說(shuō)，無(wú)線發(fā)射裝置體積過(guò)大難以安裝在桿上，更主要的是電子產(chǎn)品在雷電流作用下極易燒毀，所以無(wú)法將此裝置移植到避雷針上。

探尋測(cè)量運(yùn)行中避雷針傾斜程度的方法，對(duì)防止避雷針倒桿造成重大電網(wǎng)事故，具有重要意義。

1 避雷針偏移值測(cè)量原理

如圖1所示，B點(diǎn)表示底座，A點(diǎn)表示針尖，C點(diǎn)表示理論上針尖位置。AC即為避雷針針尖偏移量?，F(xiàn)實(shí)中無(wú)法直接測(cè)量出AC數(shù)值，故考慮找出A點(diǎn)及C點(diǎn)在地面處的垂直投影點(diǎn)A′及C′，則A′C′=AC ,即可確定避雷針的偏移值A(chǔ)C。

設(shè)置站點(diǎn)1和2。在站點(diǎn)1，將1—B點(diǎn)的連線在水平地面上的投影，得地面線站點(diǎn)1—1′；將1—A點(diǎn)的連線在水平地面上的投影線，得地面線站點(diǎn)1—1/′。在站點(diǎn)2，將2—B點(diǎn)的連線在水平地面上的投影，得地面線站點(diǎn)2—1′；將2—A點(diǎn)的連線在水平地面上的投影，得地面線站點(diǎn)2—1/′。地面上線1—1′與2—1′焦點(diǎn)即為B點(diǎn)在地面投影B′，地面上線1—1/′與2—1/′焦點(diǎn)即為C點(diǎn)在地面投影C′，測(cè)量A′C′距離即為針尖與基座水平距離AC。

圖1 測(cè)量原理

2 工程實(shí)例

結(jié)合上述方法，使用全站儀、繩子、竹簽對(duì)500kV潁州變電站#1避雷針進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。

圖2 潁州變#1避雷針

將全站儀首先設(shè)置在站點(diǎn)1，如圖2所示，對(duì)全站儀進(jìn)行調(diào)平設(shè)置后，確定避雷針底座中心B。B點(diǎn)可采用角度法確定，如圖3所示。

圖3 基座中心點(diǎn)確定

將全站儀的物鏡十字絲對(duì)準(zhǔn)避雷針底座邊點(diǎn)1處，將全站儀水平角度歸零，調(diào)整全站儀將物鏡十字絲對(duì)準(zhǔn)避雷針底座邊點(diǎn)2處，得角度359°36′24″。此時(shí)，可得出站點(diǎn)至點(diǎn)1和站點(diǎn)至點(diǎn)2之間的夾角а=360°-359°35′24″=24′36″。全站儀的物鏡十字絲重新對(duì)準(zhǔn)避雷針底座邊點(diǎn)1處，再將全站儀水平角度歸零，水平方向調(diào)整全站儀十字絲，至角度讀數(shù)為а/2=12,18時(shí)，全站儀十字絲對(duì)準(zhǔn)的點(diǎn)B即為避雷針底座中心位置。

圖4 避雷針針尖和底座在地面投影點(diǎn)

全站儀的物鏡十字絲對(duì)準(zhǔn)避雷針底座中心點(diǎn)B后，將全站儀的水平角度歸零并鎖定，向下調(diào)整全站儀的視角，找出站點(diǎn)1—B點(diǎn)的連線在水平地面上的投影線：站點(diǎn)1—1′，以繩標(biāo)示,如圖4。物鏡十字絲對(duì)準(zhǔn)避雷針針尖A后，將全站儀的水平角度歸零并鎖定，向下調(diào)整全站儀的視角，找出站點(diǎn)1—A點(diǎn)的連線在水平地面上的投影線：站點(diǎn)1—1/′，以繩標(biāo)示。

在站點(diǎn)2按照上述的操作方式，找出站點(diǎn)2—B點(diǎn)的連線在水平地面上的投影線：站點(diǎn)2—2′；站點(diǎn)2—A點(diǎn)的連線在水平地面上的投影線：站點(diǎn)2—2/′。則站點(diǎn)1—1′與站點(diǎn)2—2′的交點(diǎn)B′即為避雷針支座中點(diǎn)B在水平地面上的豎直投影點(diǎn)；則站點(diǎn)1—1/′與站點(diǎn)2—2/′的交點(diǎn)C′即為避雷針針尖中點(diǎn)C在水平地面上的豎直投影點(diǎn)。#1避雷針的偏移值A(chǔ)′C′=AC=14cm。

3 結(jié)語(yǔ)

筆者通過(guò)空間幾何變換，將避雷針傾斜問(wèn)題化簡(jiǎn)成測(cè)量針尖和底座的水平偏移量問(wèn)題。使用全站儀，將針尖和底座投影到地面，直接使用直尺即可測(cè)量出偏移量。掌握避雷針傾斜程度，對(duì)防止避雷針倒桿造成重大電網(wǎng)事故，具有積極防范意義。

[1]徐賢，吳國(guó)忠，李賢等．變電站避雷針斷裂原因分析及對(duì)策．寧夏電力，2011，（增刊）：94～99

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.02.040

常江（1981-)，男，安徽阜南人，本科學(xué)歷，從事電氣設(shè)計(jì)工作；

陳韜（1981-)，男，安徽阜南人，碩士研究生學(xué)歷，從事變電站運(yùn)行工作。