測量500KV變電站構架避雷針傾斜的方法

常江 陳韜 肖潁濤 楊明芳 張曉勇

阜陽供電公司，安徽 阜陽 236000

測量500KV變電站構架避雷針傾斜的方法

常江 陳韜 肖潁濤 楊明芳 張曉勇

阜陽供電公司，安徽 阜陽 236000

避雷針是變電站防雷的重要設施，對于集中緊湊設備起到了良好的保護作用，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數十米，如果倒塌將嚴重損毀設備，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。本文通過空間幾何變換，將針尖與底座變換成地面上等效的兩點，這樣就可以將針尖與底座的水平偏移量在地面進行測量。通過實測500KV潁州變避雷針，驗證了方法的可行性。

避雷針;傾斜;空間變換;測量

引言

變電所設備集中，避雷針作為防止直擊雷措施，簡單有效。然而避雷針在制作過程中存在砂眼或裂紋，在安裝過程中存在小幅度傾斜，在使用過程中受到交變風載荷和低溫的影響，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]，發生了750kV側獨立避雷針斷裂和330kV側構架避雷針斷裂的事故。

通過觀察避雷針是否傾斜，螺栓是否銹蝕可以簡單判斷避雷針狀態。但是對于超高壓變電站中的構架避雷針，由于構架避雷針底部被遮擋，同時尺寸過大傾斜難以觀測，這種人工觀察法很難奏效。

安裝于線路鐵塔上的在線監測傾斜裝置，利用測量傾斜角度的傳感儀和無線發射裝置配合，將數據傳給地面。對于避雷針來說，無線發射裝置體積過大難以安裝在桿上，更主要的是電子產品在雷電流作用下極易燒毀，所以無法將此裝置移植到避雷針上。

探尋測量運行中避雷針傾斜程度的方法，對防止避雷針倒桿造成重大電網事故，具有重要意義。

1 避雷針偏移值測量原理

如圖1所示，B點表示底座，A點表示針尖，C點表示理論上針尖位置。AC即為避雷針針尖偏移量。現實中無法直接測量出AC數值，故考慮找出A點及C點在地面處的垂直投影點A′及C′，則A′C′=AC ,即可確定避雷針的偏移值AC。

設置站點1和2。在站點1，將1—B點的連線在水平地面上的投影，得地面線站點1—1′；將1—A點的連線在水平地面上的投影線，得地面線站點1—1/′。在站點2，將2—B點的連線在水平地面上的投影，得地面線站點2—1′；將2—A點的連線在水平地面上的投影，得地面線站點2—1/′。地面上線1—1′與2—1′焦點即為B點在地面投影B′，地面上線1—1/′與2—1/′焦點即為C點在地面投影C′，測量A′C′距離即為針尖與基座水平距離AC。

圖1 測量原理

2 工程實例

結合上述方法，使用全站儀、繩子、竹簽對500kV潁州變電站#1避雷針進行實地測量。

圖2 潁州變#1避雷針

將全站儀首先設置在站點1，如圖2所示，對全站儀進行調平設置后，確定避雷針底座中心B。B點可采用角度法確定，如圖3所示。

圖3 基座中心點確定

將全站儀的物鏡十字絲對準避雷針底座邊點1處，將全站儀水平角度歸零，調整全站儀將物鏡十字絲對準避雷針底座邊點2處，得角度359°36′24″。此時，可得出站點至點1和站點至點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準避雷針底座邊點1處，再將全站儀水平角度歸零，水平方向調整全站儀十字絲，至角度讀數為а/2=12,18時，全站儀十字絲對準的點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

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

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

3 結語

筆者通過空間幾何變換，將避雷針傾斜問題化簡成測量針尖和底座的水平偏移量問題。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量出偏移量。掌握避雷針傾斜程度，對防止避雷針倒桿造成重大電網事故，具有積極防范意義。

[1]徐賢，吳國忠，李賢等．變電站避雷針斷裂原因分析及對策．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，本科學歷，從事電氣設計工作；

陳韜（1981-)，男，安徽阜南人，碩士研究生學歷，從事變電站運行工作。