2012-高壓課件第14課輸電線路防雷

1、輸電線路及發(fā)變所防雷技術(shù)1、雷擊輸電線路的方式2、雷擊輸電線路的后果發(fā)生短路接地故障雷電波侵入變電所，破壞設(shè)備絕緣，造成停電事故輸電線路的雷擊事故在我國(guó)跳閘率比較高的地區(qū)的高壓線路由雷擊引起的次數(shù)約占4070，尤其是在多雷、土壤電阻率高、地形復(fù)雜的地區(qū)，雷擊事故率更高在日本50以上電力系統(tǒng)事故是由于雷擊輸電線路引起的，雷擊經(jīng)常引起雙回同時(shí)停電，2030的輸電線路故障發(fā)生在雙回輸電線路美國(guó)、前蘇聯(lián)等十二個(gè)國(guó)家的電壓為275500kV總長(zhǎng)為32700km輸電線路連續(xù)三年的運(yùn)行資料中指出，雷害事故占總事故的60輸電線路的雷電過電壓及防護(hù)直擊雷過電壓：雷電直接擊中桿塔、避雷線或?qū)Ь€引起的線路過電壓反擊

2、雷擊桿塔或避雷線,造成絕緣子接地端電位比導(dǎo)線高繞擊雷電擊中導(dǎo)線感應(yīng)雷過電壓：雷擊線路附近大地，由電磁感應(yīng)在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過電壓（只對(duì)35kV以下線路有危險(xiǎn)）衡量線路防雷性能的優(yōu)劣耐雷水平：線路遭受雷擊所能耐受不至于引起閃絡(luò)的最大雷電流（kA）雷擊跳閘率：每100km線路每年因雷擊引起的跳閘次數(shù)輸電線路的感應(yīng)過電壓靜電感應(yīng)電磁感應(yīng)感應(yīng)過電壓-靜電感應(yīng)在雷電放電的先導(dǎo)階段（假設(shè)為負(fù)先導(dǎo)），線路處于雷云及先導(dǎo)通道與大地構(gòu)成的電場(chǎng)之中。由于靜電感應(yīng)，最靠近先導(dǎo)通道的一段導(dǎo)線上感應(yīng)形成形成束縛電荷主放電開始以后，先導(dǎo)通道中的負(fù)電荷自下而上被迅速中和。相應(yīng)電場(chǎng)迅速減弱，使導(dǎo)線上的正束縛電荷迅速釋放，形成電壓

3、波向兩側(cè)傳播由于主放電的平均速度很快，導(dǎo)線上的束縛電荷的釋放過程也很快，所以形成的電壓波uiZ幅值可能很高。這種過電壓就是感應(yīng)過電壓的靜電分量感應(yīng)過電壓-電磁感應(yīng)在主放電過程中，伴隨著雷電流沖擊波，在放電通道周圍空間出現(xiàn)甚強(qiáng)的脈沖磁場(chǎng)，其中一部分磁力線穿過導(dǎo)線大地回路，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，這種過電壓為感應(yīng)過電壓的電磁分量感應(yīng)過電壓計(jì)算感應(yīng)過電壓為 導(dǎo)線越高，感應(yīng)過電壓越高。一般Ug 500kV，在110kV線路上不引起閃絡(luò)。避雷線對(duì)感應(yīng)過電壓的屏蔽作用2、避雷線接地實(shí)際上，避雷線與大地連接保持地電位，電位為0，可以假設(shè)為避雷線上再疊加了-Ugb的感應(yīng)電壓-Ugb在導(dǎo)線上耦合導(dǎo)線上的實(shí)際感應(yīng)電壓1、避

4、雷線不接地：雷擊塔頂時(shí)的感應(yīng)過電壓雷擊塔頂時(shí)迅速向上發(fā)展的主放電引起周圍空間電磁場(chǎng)的突然變化，會(huì)在導(dǎo)線上感應(yīng)出與雷電流極性相反的電壓，以靜電感應(yīng)分量為主無避雷線時(shí)有避雷線時(shí)，導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓雷擊塔頂?shù)姆至鞅芾拙€桿 塔閃絡(luò)后相導(dǎo)線也分流雷擊塔頂?shù)倪^電壓分析波頭部分塔頂電位最高塔頂電位桿塔的分流110kV: 0.9(1S), 0.86(2S)220kV: 0.92(1S), 0.88(2S)500kV: 0.88(2S)雷擊桿塔時(shí)導(dǎo)線的電位避雷線耦合到導(dǎo)線上的電位：kut 雷擊塔頂時(shí)的感應(yīng)電位(最大值）：導(dǎo)線電位絕緣子串的作用電壓絕緣子串的作用電壓和閃絡(luò)反擊耐雷水平反擊耐雷水平與導(dǎo)線地線間的耦合

5、系數(shù)k，桿塔分流系數(shù)，桿塔沖擊接地電阻Rch，桿塔等值電感Lt以及絕緣子串的50放電電壓U50等因素有關(guān)還必須考慮工頻電壓的作用以及觸發(fā)相位距離遠(yuǎn)，耦合系數(shù)小，一般以外側(cè)或下方導(dǎo)線計(jì)算通常降低Rch ，提高k為提高反擊耐雷水平的主要手段反擊耐雷水平35kV: 20-30kA110kV: 40-75kA220kV: 75-110kA330kV: 100-150kA500kV: 125-175kA雷擊避雷線檔距中央反擊耐雷水平與導(dǎo)線地線間的耦合系數(shù)k，桿塔分流系數(shù)，桿塔沖擊接地電阻Rch，桿塔等值電感Lt以及絕緣子串的50放電電壓U50等因素有關(guān)雷擊避雷線檔距中央雷擊避雷線檔距中央情況1：A點(diǎn)最高

6、電位空氣間隙最高電壓Us大于間隙的50%沖擊放電電壓似的到最小間隙距離雷擊避雷線檔距中央 kV 我國(guó)規(guī)程雷擊避雷線檔距中央情況2： 負(fù)反射波尚未返回雷擊點(diǎn)時(shí)，雷電流已過峰值，A點(diǎn)最高電位由雷電流峰值確定一般罕見雷擊檔距中央雷擊導(dǎo)線繞擊時(shí)的過電壓繞擊過電壓：幅值為：設(shè)Z0Zd/2, 取Zd=400, 則 UA100I繞擊耐雷水平繞擊耐雷水平繞擊線路的耐雷水平很低 500kV線路27.4kA，220kV-12kA，110kV-7kA 110kV以上線路要求全線架避雷線繞擊率：平原線路：山區(qū)線路：輸電線路的雷擊跳閘率建弧率：沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定工頻電弧的概率輸電線路的雷擊跳閘率100km年的雷擊次數(shù)（

7、40個(gè)雷電日）：N次中擊中塔頂引起線路跳閘次數(shù)g為擊桿率, P1為雷電流幅值超過雷擊桿塔的耐雷水平的概率繞擊導(dǎo)線的跳閘率線路跳閘率：Pa為繞擊率, P2為雷電流幅值超過繞擊耐雷水平的概率線路防雷措施安裝避雷線，減小避雷線的屏蔽角，受到桿塔結(jié)構(gòu)的限制（雨傘的作用）提高線路絕緣水平（加高堤壩）降低桿塔接地電阻（疏淤）架設(shè)耦合地線（提高耦合系數(shù)k）雙回輸電線路采用不平衡絕緣（放水）線路避雷器（水漲船高）采用消弧線圈接地方式裝設(shè)自動(dòng)重合閘輸電線路的防雷保護(hù)措施架設(shè)避雷線：引導(dǎo)雷電向避雷線放電，通過桿塔和接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物體免遭雷擊防止直接雷擊導(dǎo)線分流減少經(jīng)桿塔入地電流，降低塔頂電

8、位降低感應(yīng)過電壓110kV以上應(yīng)全線架設(shè)避雷線保護(hù)角：避雷線和外側(cè)導(dǎo)線的連線與垂線之間的夾角，保護(hù)角越小，對(duì)繞擊雷的保護(hù)效果越好，110kV: 保護(hù)角2030，500kV負(fù)保護(hù)角輸電線路的防雷保護(hù)措施降低桿塔接地電阻土壤電阻率低的地區(qū)，應(yīng)充分利用鐵塔、鋼筋混凝土桿的自然接地電阻 土壤電阻率高的地區(qū)，可采用多根放射形接地體或連續(xù)伸長(zhǎng)接地體以及垂直接地電極等措施架設(shè)耦合地線： 在降低桿塔接地電阻有困難時(shí)，在導(dǎo)線下方架設(shè)一條接地線。它具有分流作用，又加強(qiáng)了避雷線對(duì)導(dǎo)線的耦合。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，該措施可降低雷擊跳閘率50左右采用消弧線圈接地方式：適用110kV及以下電壓等級(jí)電網(wǎng)，可使大多數(shù)雷擊單相閃絡(luò)接地故障被消弧線圈消除，不至發(fā)展為持續(xù)工頻電弧。我國(guó)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，該措施可使雷擊跳閘率降低1/3左右輸電線路的防雷保護(hù)措施加強(qiáng)絕緣：對(duì)個(gè)別大跨越、高桿塔，落雷機(jī)會(huì)多等情況，可增加絕緣子片數(shù)采用不平衡絕緣方式：針對(duì)同桿并架雙回線路，一回普通絕緣，一回加強(qiáng)絕緣裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置：我國(guó)110kV及以上線路重合閘成功率達(dá)7595輸電線路的防雷保護(hù)措施安裝線路避雷器：作用原理實(shí)質(zhì)上是一種放電器，并聯(lián)連接在被保護(hù)設(shè)備附近，當(dāng)