集電線路及升壓變電站防雷

第1頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容簡(jiǎn)介

第4章集電線路及升壓變電站防雷一、集電線路雷擊過(guò)電壓二、集電線路的雷擊跳閘率三、集電線路的感應(yīng)雷過(guò)電壓四、集電線路的防雷保護(hù)措施五、升壓變電站的直擊雷保護(hù)六、升壓變電站的侵入波保護(hù)七、升壓變電站的進(jìn)線段保護(hù)八、升壓變電站變壓器的防雷保護(hù)第2頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

1、集電線路過(guò)電壓（1）集電線路構(gòu)成簡(jiǎn)介Δ構(gòu)成

第3頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

1、集電線路過(guò)電壓（1）集電線路構(gòu)成簡(jiǎn)介Δ桿塔類型

第4頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

1、集電線路過(guò)電壓（1）集電線路構(gòu)成簡(jiǎn)介Δ桿塔類型

第5頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

1、集電線路過(guò)電壓（1）集電線路構(gòu)成簡(jiǎn)介Δ桿塔類型

第6頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

1、集電線路過(guò)電壓（2）過(guò)電壓的類型直擊雷過(guò)電壓感應(yīng)雷過(guò)電壓（3）防雷技術(shù)指標(biāo)Δ耐雷水平：線路遭受雷擊時(shí)，線路絕緣所能耐受的不至于引起絕緣閃絡(luò)的最大雷電流幅值（KA）。衡量防雷性能指標(biāo)。Δ雷擊跳閘率：雷暴日數(shù)Td=40的條件下，每100km的集電線路每年因雷擊而引起的跳閘次數(shù)，衡量線路防雷性能的綜合指標(biāo)。

第7頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

2、集電線路的直擊雷情形第8頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

Δ雷擊桿塔時(shí)的“反擊”

塔頂電位

Β：分流系數(shù)：iL:雷電流當(dāng)雷擊桿塔時(shí)，絕大部分雷電流會(huì)通過(guò)桿塔接地裝置流入大地。巨大的雷電流會(huì)在桿塔電感和桿塔接地電阻上產(chǎn)生很高的電位，使原來(lái)電位為零的接地桿塔帶上了高電位，此時(shí)桿塔將通過(guò)絕緣子串對(duì)導(dǎo)線逆向放電，造成閃絡(luò)。由于這種閃絡(luò)是由接地桿塔的電位升高所引起的，故又稱為“反擊”。2、集電線路的直擊雷情形第9頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

Δ雷擊擊桿率

在線路落雷總次數(shù)中雷擊桿塔的次數(shù)與避雷線的根數(shù)和經(jīng)過(guò)地區(qū)的地形有關(guān)。

擊桿率：雷擊桿塔次數(shù)與雷擊線路總次數(shù)的比值，稱為擊桿率g2、集電線路的直擊雷情形第10頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

Δ雷擊避雷線

2、集電線路的直擊雷情形第11頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

總結(jié)1：

第12頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

總結(jié)2：

第13頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

總結(jié)3：

第14頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

總結(jié)4：

第15頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

2、集電線路的直擊雷情形Δ繞擊

避雷線對(duì)邊相導(dǎo)線的保護(hù)角第16頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

2、集電線路的直擊雷情形Δ繞擊時(shí)導(dǎo)線上的電壓

第17頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過(guò)電壓

2、集電線路的直擊雷情形Δ耐雷水平第18頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、集電線路的雷擊跳閘率

1、集電線路直擊雷跳閘條件

（1）雷電流超過(guò)線路耐雷水平（2）沖擊閃絡(luò)在導(dǎo)線上工作電壓的作用下轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的工頻電弧2、建弧率

建弧率是指沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定工頻電弧的概率，用η（%）來(lái)表示。根據(jù)試驗(yàn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建弧率η（%）可用下式表示式中，E為絕緣子串的平均運(yùn)行電壓梯度（KV/m）第19頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、雷擊桿塔時(shí)的跳閘率n1

兩根避雷線間距離避雷線平均對(duì)地高度若擊桿率為g，則每100km線路每年雷擊桿塔次數(shù)為0.28(b+4hs)g次。若雷電流幅值大于雷擊桿塔時(shí)的耐雷水平I1的概率為P1，建弧率為η，則每100km線路每年因雷擊桿塔的跳閘次數(shù)n1為二、集電線路的雷擊跳閘率

第20頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、繞擊跳閘率n2

雷電流幅值超過(guò)繞擊耐雷水平I2的概率為P2，建弧率為η，則每100km線路每年繞擊跳閘次數(shù)n2為：5、線路雷擊跳閘率n

線路雷擊跳閘率只考慮雷擊桿塔和雷繞擊于導(dǎo)線兩種情況。故有避雷線的線路，雷擊總跳閘率為：二、集電線路的雷擊跳閘率

第21頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、集電線路的感應(yīng)雷過(guò)電壓

1、感應(yīng)雷過(guò)電壓的特點(diǎn)

Δ

感應(yīng)雷過(guò)電壓的極性與雷電極性相反；

Δ

同時(shí)存在于三相導(dǎo)線，相間無(wú)相位差，只能相地閃絡(luò)；Δ

幅值一般不超過(guò)500KV，35KV以下可能造成閃絡(luò)。2、感應(yīng)雷過(guò)電壓的計(jì)算

Δ

計(jì)算條件：

當(dāng)雷擊點(diǎn)離開線路的距離s大于65m時(shí)，根據(jù)線路是否架設(shè)避雷線，可以分以下兩種情況分別計(jì)算線路上的感應(yīng)過(guò)電壓。第22頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Δ

導(dǎo)線上方無(wú)避雷線：

導(dǎo)線上的感應(yīng)電壓最大值雷擊點(diǎn)與線路的垂直距離導(dǎo)線懸掛的平均高度雷電流幅值Δ

導(dǎo)線上方有避雷線：

導(dǎo)線上的感應(yīng)電壓最大值避雷線懸掛的平均高度導(dǎo)線懸掛的平均高度避雷線與導(dǎo)線耦合系數(shù)感應(yīng)過(guò)電壓降低了！三、集電線路的感應(yīng)雷過(guò)電壓

2、感應(yīng)雷過(guò)電壓的計(jì)算

第23頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、集電線路的雷電防護(hù)

1、架設(shè)避雷線2、降低桿塔接地電阻3、加強(qiáng)線路絕緣4、架設(shè)耦合地線5、采用消弧線圈6、裝設(shè)自動(dòng)重合閘7、采用不平衡絕緣方式。9、裝設(shè)避雷器第24頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、升壓變電站的直擊雷保護(hù)

1、升壓變電站的防雷保護(hù)風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站是風(fēng)電場(chǎng)的樞紐，雷擊會(huì)引起變壓器等重要電氣設(shè)備絕緣毀壞，造成供電區(qū)域內(nèi)大面積、長(zhǎng)時(shí)間停電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失，因此，風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站的雷電防護(hù)必須十分可靠。升壓變電站雷擊保護(hù)直擊雷：入侵波：避雷針或避雷線避雷器；進(jìn)線段加裝輔助防護(hù)措施第25頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、升壓變電站的直擊雷保護(hù)

2、升壓變電站的防雷等級(jí)—一類建筑物

（1）年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)：等效落雷面積

年均雷電日數(shù)

年均落雷密度

校正系數(shù)

K=2：曠野的孤立建筑物

K=1.7：金屬屋面磚木結(jié)構(gòu)建筑物

K=1.5：河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較低處、地下水露頭處、土山頂處、山谷風(fēng)口處及特別潮濕處建筑物

K=1：其他處第26頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、升壓變電站的直擊雷保護(hù)

2、升壓變電站的防雷等級(jí)—一類建筑物

（2）防直擊雷關(guān)鍵距離母線

避雷針構(gòu)架高避雷針沖擊接地電阻避雷針等值電感雷電流避雷針與被保護(hù)設(shè)備構(gòu)架間的空氣間隙避雷針接地裝置與被保護(hù)設(shè)備接地裝置在土壤中間隙雷電流參數(shù)：iL=100kAdiL/dt=38.5kA/usL=1.55uH/m避雷針電位：Uk=100Rch+60h接地裝置電位：Ud=100Rch取空氣抗電強(qiáng)度：500kV/m取土壤抗電強(qiáng)度：300kV/mSk>0.2Rch+0.1h（一般≥5m）Sd>0.3Rch（一般≥3m）第27頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、升壓變電站的直擊雷保護(hù)

2、升壓變電站的防雷等級(jí)—一類建筑物

（3）防直擊雷實(shí)踐※對(duì)110kV及以上的配電裝置，由于電氣設(shè)備的絕緣水平較高，可將避雷針裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率較大的地區(qū)（ρ＞1000Ω·m），宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針。湖北500kV咸寧變電站主變高壓側(cè)引線構(gòu)架避雷針湖北500kV咸寧變電站主控通信樓獨(dú)立避雷針第28頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、升壓變電站的直擊雷保護(hù)

2、升壓變電站的防雷等級(jí)—一類建筑物

（3）防直擊雷實(shí)踐※66kV的配電裝置，允許將避雷針裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率ρ＞500Ω·m的地區(qū)，宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針?！?/p>

35kV及以下配電裝置架構(gòu)或房頂上不宜裝設(shè)避雷針。※變壓器的絕緣較弱，又是變電站中最貴重的設(shè)備，所以變壓器的門型架構(gòu)上，不宜裝設(shè)避雷針（線）?！l(fā)電廠的主廠房一般不裝設(shè)避雷針，以免發(fā)生感應(yīng)或反擊使繼電保護(hù)誤動(dòng)作或造成絕緣損壞。第29頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、升壓變電站的侵入波防護(hù)

1、雷電侵入波防護(hù)安裝避雷器限制雷電過(guò)電壓正確選擇避雷器的型號(hào)、參數(shù)；合理地確定避雷器接線；限制雷電波陡度及流過(guò)避雷器雷電流幅值第30頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、升壓變電站的侵入波防護(hù)

2、避雷器的防護(hù)距離雷電沖擊波避雷器的防護(hù)距離雷電波沿變電站進(jìn)線侵入，避雷器連接點(diǎn)距離變壓器連接點(diǎn)的最大允許電氣距離，稱為避雷器的防護(hù)距離。第31頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、升壓變電站的進(jìn)線段保護(hù)

1、進(jìn)線段保護(hù)的作用和機(jī)理Δ變電站的進(jìn)線段保護(hù)的作用是限制流經(jīng)避雷器的雷電流和限制侵入波的陡度。Δ

為使避雷器能可靠地保護(hù)變壓器，還必須設(shè)法限制侵入波陡度，同時(shí)，應(yīng)限制流過(guò)避雷器的雷電流的大小，以降低殘壓，尤其是不能超過(guò)避雷器的額定通流能力，否則避雷器就會(huì)燒壞。Δ

雷電侵入波沿導(dǎo)線傳播時(shí)有損耗。可以在變電站進(jìn)線段，即距變電站1～2km的這段線路上加強(qiáng)防雷保護(hù)。第32頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、升壓變電站的進(jìn)線段保護(hù)

2、進(jìn)線段的耐雷水平在靠近變電站1km~2km的一段進(jìn)線上加強(qiáng)防雷保護(hù)措施，即進(jìn)線段保護(hù)。當(dāng)線路全線無(wú)避雷線時(shí)，這段線路必須架設(shè)避雷線；當(dāng)線路全線有避雷線時(shí)，也將變電站附近2km長(zhǎng)的一段進(jìn)線列為進(jìn)線保護(hù)段，進(jìn)線保護(hù)段應(yīng)具有較高的耐雷水平。第33頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、升壓變電站的進(jìn)線段保護(hù)

3、進(jìn)線段防雷保護(hù)實(shí)踐（1）對(duì)三芯電纜，末端的金屬外皮應(yīng)直接接地。對(duì)單芯電纜，因?yàn)椴辉S外皮流過(guò)工頻感應(yīng)電流而不能兩端同時(shí)接地，且需限制末端形成很高的過(guò)電壓，所以應(yīng)經(jīng)金屬氧化物電纜護(hù)層保護(hù)器（FC）或保護(hù)間隙（FG）接地。第34頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、升壓變電站的進(jìn)線段保護(hù)

3、進(jìn)線段防雷保護(hù)實(shí)踐（2）35～110kV無(wú)避雷線線路的進(jìn)線段保護(hù)段（3）35kV小容量變電站進(jìn)線段的簡(jiǎn)易保護(hù):由于35kV小容量變電站范圍小、接線簡(jiǎn)單，避雷器距變壓器的電氣距離一般在10m以內(nèi)，故允許有較高的侵入波陡度。第35頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、升壓變電站的進(jìn)線段保護(hù)

3、進(jìn)線段防雷保護(hù)實(shí)踐（2）容量小于3150kVA變電站進(jìn)線段保護(hù)500KV線路避雷器220KV母線避雷器第36頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月八、升壓變電站變壓器的防雷保護(hù)

1、三繞組變壓器侵入波過(guò)電壓及防護(hù)高、低壓側(cè)斷路器均閉合，都有避雷器，任一側(cè)沿線路侵入雷電波都不會(huì)對(duì)另一側(cè)絕緣造成威脅低壓側(cè)可能開路，且對(duì)地電容小，當(dāng)高壓或中壓有雷電波侵入，低壓側(cè)過(guò)電壓，絕緣易損壞，需在一相繞組出口裝設(shè)避雷器；低壓繞組外接25m以上的全金屬外皮電纜線路時(shí)，對(duì)地電容足以限制感應(yīng)過(guò)電壓，無(wú)需安裝避雷器中壓繞組可能開路運(yùn)行，其絕緣水平較高，不需要裝設(shè)避雷器；高、中壓變比很大，中壓繞組的絕緣水平比高壓繞組低得多時(shí)，需要裝設(shè)避雷器雙繞組三繞組：正常運(yùn)行

三繞組：特殊運(yùn)行第37頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月八、升壓變電站變壓器的防雷保護(hù)

2、自耦變壓器侵入波過(guò)電壓及防護(hù)Δ

自耦變壓器當(dāng)?shù)蛪簜?cè)開路運(yùn)行時(shí)，不論雷電波從高壓端或中壓端侵入，都會(huì)經(jīng)過(guò)高壓或中壓與低壓繞組之間的靜電耦合，使開路的低壓繞組出現(xiàn)很高的過(guò)電壓，危及低壓繞組絕緣。Δ

由于