架空输电线路防雷保护.ppt

架空输电线路防雷保护.ppt

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第八章第八章电力系统防雷保护电力系统防雷保护电力系统的防雷保护包括了线路、变电所、电力系统的防雷保护包括了线路、变电所、发电厂等各个环节。

发电厂等各个环节。

雷击输电线路的方式大气过电压：

大气过电压：

大气过电压：

大气过电压：

直击雷过电压：

直击雷过电压：

直击雷过电压：

直击雷过电压：

、感应雷过电压：

感应雷过电压：

感应雷过电压：

感应雷过电压：

、其中其中其中其中只对只对只对只对35KV35KV以下线路有以下线路有以下线路有以下线路有危害危害危害危害大气过电压带来的后果：

大气过电压带来的后果：

大气过电压带来的后果：

大气过电压带来的后果：

u发生短路接地故障发生短路接地故障u雷电波侵入变电所，破坏设雷电波侵入变电所，破坏设备绝缘，造成停电事故备绝缘，造成停电事故衡量线路防雷性能的优劣：

衡量线路防雷性能的优劣：

衡量线路防雷性能的优劣：

衡量线路防雷性能的优劣：

耐雷水平：

耐雷水平：

耐雷水平：

耐雷水平：

线路遭受雷击线路遭受雷击所能耐受不至于引起闪络所能耐受不至于引起闪络的最大雷电流（的最大雷电流（kA）雷击跳闸率：

雷击跳闸率：

雷击跳闸率：

雷击跳闸率：

每每100km线线路每年因雷击引起的跳闸路每年因雷击引起的跳闸次数次数输电线路的雷击事故在在在在我我我我国国国国跳跳跳跳闸闸闸闸率率率率比比比比较较较较高高高高的的的的地地地地区区区区的的的的高高高高压压压压线线线线路路路路由由由由雷雷雷雷击击击击引引引引起起起起的的的的次次次次数数数数约约约约占占占占40407070，尤尤尤尤其其其其是是是是在在在在多多多多雷雷雷雷、土土土土壤壤壤壤电电电电阻阻阻阻率率率率高高高高、地地地地形形形形复复复复杂杂杂杂的的的的地地地地区，雷击事故率更高区，雷击事故率更高区，雷击事故率更高区，雷击事故率更高在在在在日日日日本本本本5050以以以以上上上上电电电电力力力力系系系系统统统统事事事事故故故故是是是是由由由由于于于于雷雷雷雷击击击击输输输输电电电电线线线线路路路路引引引引起起起起的的的的，雷雷雷雷击击击击经经经经常常常常引引引引起起起起双双双双回回回回同同同同时时时时停停停停电电电电，20203030的的的的输输输输电电电电线线线线路路路路故故故故障障障障发发发发生生生生在双回输电线路在双回输电线路在双回输电线路在双回输电线路美美美美国国国国、前前前前苏苏苏苏联联联联等等等等十十十十二二二二个个个个国国国国家家家家的的的的电电电电压压压压为为为为275275500500kVkV总总总总长长长长为为为为3270032700kmkm输输输输电电电电线线线线路路路路连连连连续续续续三三三三年年年年的的的的运运运运行行行行资资资资料料料料中中中中指指指指出出出出，雷雷雷雷害害害害事事事事故故故故占占占占总事故的总事故的总事故的总事故的6060一、输电线路的感应过电压11、雷击线路附近大地时、雷击线路附近大地时v静电感应静电感应v电磁感应电磁感应感应过电压-静电感应分量v在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷云及先导通道与大地构成的电场之中。

由于静电感应，云及先导通道与大地构成的电场之中。

由于静电感应，最靠近先导通道的一段导线上感应形成束缚电荷最靠近先导通道的一段导线上感应形成束缚电荷v主主放放电电开开始始以以后后，先先导导通通道道中中的的负负电电荷荷自自下下而而上上被被迅迅速速中中和和。

相相应应电电场场迅迅速速减减弱弱，使使导导线线上上的的正正束束缚缚电电荷荷迅迅速速释放，形成电压波向两侧传播释放，形成电压波向两侧传播v由由于于主主放放电电的的平平均均速速度度很很快快，导导线线上上的的束束缚缚电电荷荷的的释释放放过过程程也也很很快快，所所以以形形成成的的电电压压波波uiZ幅幅值值可可能能很很高高。

这这种过电压就是感应过电压的静电分量种过电压就是感应过电压的静电分量感应过电压-电磁感应分量在主放电过程中，伴随在主放电过程中，伴随着雷电流冲击波，在放着雷电流冲击波，在放电通道周围空间出现甚电通道周围空间出现甚强的脉冲磁场，其中一强的脉冲磁场，其中一部分磁力线穿过导线部分磁力线穿过导线大地回路，产生感应电大地回路，产生感应电势，这种过电压为感应势，这种过电压为感应过电压的电磁分量过电压的电磁分量感应过电压计算感应过电压计算感应过电压计算感应过电压计算nn无避雷线时感应过电压为无避雷线时感应过电压为无避雷线时感应过电压为无避雷线时感应过电压为导线越高，感应过电压越高。

导线越高，感应过电压越高。

导线越高，感应过电压越高。

导线越高，感应过电压越高。

一般一般一般一般UgUg500kV500kV，在，在，在，在110kV110kV线路上不引起闪络。

线路上不引起闪络。

线路上不引起闪络。

线路上不引起闪络。

避雷线对感应过电压的屏蔽作用避雷线对感应过电压的屏蔽作用避雷线对感应过电压的屏蔽作用避雷线对感应过电压的屏蔽作用2）避雷线接地时：

）避雷线接地时：

u实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为0，可，可以假设为避雷线上再叠加了以假设为避雷线上再叠加了-Ugb的感应电压的感应电压u-Ugb在导线上耦合电压为在导线上耦合电压为-KUgbu导线上的实际感应电压导线上的实际感应电压1）避雷线不接地时：

）避雷线不接地时：

即避雷线的屏蔽效应使导线上即避雷线的屏蔽效应使导线上的感应电荷减少，感应电压降的感应电荷减少，感应电压降低了（低了（1K）倍）倍22、雷击塔顶时的感应过电压（、雷击塔顶时的感应过电压（S65mS绝缘绝缘子串冲子串冲子串冲子串冲击闪络电压击闪络电压UUj50%j50%绝缘绝缘子将子将子将子将发发生生生生闪络闪络，由于塔，由于塔，由于塔，由于塔顶电顶电位高于位高于位高于位高于导线电导线电位，位，位，位，闪络闪络将从杆塔向将从杆塔向将从杆塔向将从杆塔向导线发导线发展，故称展，故称展，故称展，故称为为反反反反击击。

耐雷水平耐雷水平耐雷水平耐雷水平:

雷雷雷雷击击杆塔杆塔杆塔杆塔时绝缘时绝缘子串上承受最大雷子串上承受最大雷子串上承受最大雷子串上承受最大雷电电冲冲冲冲击电压击电压所所所所对应对应的雷的雷的雷的雷电电流流流流:

u反击耐雷水平与导线地线间的耦合系数反击耐雷水平与导线地线间的耦合系数k，杆塔分流系数杆塔分流系数，杆塔冲击接地电阻杆塔冲击接地电阻Rch，杆塔等值电感杆塔等值电感Lgt以及绝缘子以及绝缘子串的串的50放电电压放电电压Uj50等因素有关等因素有关u还必须考虑工频电压的作用以及触发相位还必须考虑工频电压的作用以及触发相位u距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算u通常以降低通常以降低Rch，提高提高k为提高反击耐雷水平的主要手段为提高反击耐雷水平的主要手段提高耦合系数提高耦合系数提高耦合系数提高耦合系数KK的方法的方法的方法的方法:

1）1）将单避雷线改成双避雷线将单避雷线改成双避雷线将单避雷线改成双避雷线将单避雷线改成双避雷线2）2）在导线下放增设架空地线在导线下放增设架空地线在导线下放增设架空地线在导线下放增设架空地线（耦合地线耦合地线耦合地线耦合地线）,）,也起到分流作用也起到分流作用也起到分流作用也起到分流作用反击耐雷水平反击耐雷水平v35kV:

20-30kAv110kV:

40-75kAv220kV:

75-110kAv330kV:

100-150kAv500kV:

125-175kA二、雷击避雷线档距中央避雷线雷击点避雷线雷击点避雷线雷击点避雷线雷击点AAAA的电压：

的电压：

的电压：

的电压：

Z0Zb/2Aig彼得逊法则彼得逊法则彼得逊法则彼得逊法则11、当雷电波头长度大于档距时、当雷电波头长度大于档距时、当雷电波头长度大于档距时、当雷电波头长度大于档距时Z0AZb/2避雷线雷击点避雷线雷击点避雷线雷击点避雷线雷击点AAAA的电压：

的电压：

的电压：

的电压：

雷击点最高点电位出现在从杆塔反射回来雷击点最高点电位出现在从杆塔反射回来雷击点最高点电位出现在从杆塔反射回来雷击点最高点电位出现在从杆塔反射回来的负电压波到达时刻的负电压波到达时刻的负电压波到达时刻的负电压波到达时刻:

此时雷电流此时雷电流此时雷电流此时雷电流iiLL=t=t=L/L/L/L/VVVVbbbb间间隙隙隙隙SSSS承受的最大承受的最大承受的最大承受的最大电压电压:

感应过电压与下列因素有关感应过电压与下列因素有关感应过电压与下列因素有关感应过电压与下列因素有关:

雷电波陡度雷电波陡度雷电波陡度雷电波陡度;档距长度档距长度档距长度档距长度;耦合系数耦合系数耦合系数耦合系数.SSSS最短间隙距离从最短间隙距离从最短间隙距离从最短间隙距离从UsUsUsUs的的的的50505050击穿电压得到。

击穿电压得到。

击穿电压得到。

击穿电压得到。

vvv我国规程我国规程KVv负反射波尚未返回雷负反射波尚未返回雷负反射波尚未返回雷负反射波尚未返回雷击点时，雷电流已过峰击点时，雷电流已过峰击点时，雷电流已过峰击点时，雷电流已过峰值，值，值，值，AA点最高电位由雷点最高电位由雷点最高电位由雷点最高电位由雷电流峰值确定电流峰值确定电流峰值确定电流峰值确定vv一般罕见雷击档距中央一般罕见雷击档距中央一般罕见雷击档距中央一般罕见雷击档距中央22、当雷电波头长度小于档距时、当雷电波头长度小于档距时、当雷电波头长度小于档距时、当雷电波头长度小于档距时三、雷击导线绕击时的过电压三、雷击导线绕击时的过电压vv绕击过电压：

绕击过电压：

绕击过电压：

绕击过电压：

vv幅值为：

幅值为：

幅值为：

幅值为：

vv设设设设ZZ00ZZdd/2,/2,取取取取ZZdd=400=400,则则则则UUAA100100IILLZ0Zd/2Aid彼得逊法则彼得逊法则彼得逊法则彼得逊法则绕击耐雷水平绕击耐雷水平vv绕击耐雷水平绕击耐雷水平绕击耐雷水平绕击耐雷水平vv绕击线路的耐雷水平很低绕击线路的耐雷水平很低绕击线路的耐雷水平很低绕击线路的耐雷水平很低vv500500kVkV线路线路线路线路27.427.4kAkA，220kV-12kA220kV-12kA，110kV-7kA110kV-7kAvv110kV110kV以上线路要求全线架避雷线以上线路要求全线架避雷线以上线路要求全线架避雷线以上线路要求全线架避雷线vv绕击率：

绕击率：

绕击率：

绕击率：

平原线路：

平原线路：

平原线路：

平原线路：

vv山区线路：

山区线路：

山区线路：

山区线路：

四、输电线路的雷击跳闸率四、输电线路的雷击跳闸率建弧率建弧率建弧率建弧率：

当雷电流超过线路耐雷水平时当雷电流超过线路耐雷水平时当雷电流超过线路耐雷水平时当雷电流超过线路耐雷水平时,线路绝缘发生闪络线路绝缘发生闪络线路绝缘发生闪络线路绝缘发生闪络,雷电流经闪络雷电流经闪络雷电流经闪络雷电流经闪络通道入地通道入地通道入地通道入地,时间在几十微秒时间在几十微秒时间在几十微秒时间在几十微秒,线路开关来不及动作线路开关来不及动作线路开关来不及动作线路开关来不及动作.只有当沿闪络通道流只有当沿闪络通道流只有当沿闪络通道流只有当沿闪络通道流过的工频短路电流的电弧持续燃烧时过的工频短路电流的电弧持续燃烧时过的工频短路电流的电弧持续燃烧时过的工频短路电流的电弧持续燃烧时,线路才会跳闸停电线路才会跳闸停电线路才会跳闸停电线路才会跳闸停电.建弧率建弧率建弧率建弧率冲冲冲冲击闪络转为击闪络转为工工工工频电频电弧的概率弧的概率弧的概率弧的概率:

与弧道中的平均与弧道中的平均与弧道中的平均与弧道中的平均电场强电场强度有关度有关度有关度有关,与与与与闪络闪络瞬瞬瞬瞬间间工工工工频电压频电压的瞬的瞬的瞬的瞬时值时值和和和和游离条件有关游离条件有关游离条件有关游离条件有关绝缘绝缘子串的子串的子串的子串的电压电压梯度梯度梯度梯度:

100km100km年的雷击次数（年的雷击次数（年的雷击次数（年的雷击次数（4040个雷电日）：

个雷电