高電壓技術(shù)11輸電線路防雷設(shè)備課件

輸電線路防雷技術(shù)雷擊輸電線路的方式大氣過電壓：直擊雷過電壓：①、②、

③感應(yīng)雷過電壓：④、②、①其中④只對(duì)35KV以下線路有危害大氣過電壓帶來的后果：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40～70％，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，20－30％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275－500kV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％感應(yīng)過電壓-靜電感應(yīng)分量在雷電放電的先導(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u＝iZ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)分量在主放電過程中，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)算無避雷線時(shí)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)。2、雷擊塔頂時(shí)的感應(yīng)過電壓（S<65m）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)過電壓由于屏蔽效應(yīng)，感應(yīng)電壓降低了（1－K）倍二、輸電線路直擊雷過電壓和耐雷水平

1、雷擊桿塔塔頂：雷擊塔頂時(shí)雷電流可通過下列途徑的分流：避雷線桿塔閃絡(luò)后相導(dǎo)線也可分流反擊雷擊塔頂?shù)倪^電壓分析波頭部分塔頂電位最高塔頂電位2、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：u1=kutd(避雷線與塔頂電位相同)雷擊塔頂時(shí)雷電先導(dǎo)在導(dǎo)線上的的感應(yīng)電位：

U2=-αhd(1-k)

U2為負(fù)的理由：雷電先導(dǎo)在導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)過電壓的極性（感應(yīng)出正電荷）與流入桿塔中的電流極性相反導(dǎo)線電位絕緣子串的作用電壓:Uj=塔頂電位Utd

–導(dǎo)線電位Ud

=Utd

–KUtd+αhd(1-k)=(Utd+αhd)(1-K)=[βIL(Rch+Lgt/2.6)+ILhd

/2.6](1-K)=IL[β(Rch+Lgt/2.6)+

hd

/2.6](1-K)3、絕緣子串上作用的過電壓4、線路絕緣子耐雷水平當(dāng)作用在線路絕緣子上的電壓Uj>絕緣子串沖擊閃絡(luò)電壓Uj50%絕緣子將發(fā)生閃絡(luò)，由于塔頂電位高于導(dǎo)線電位，閃絡(luò)將從桿塔向?qū)Ь€發(fā)展，故稱為反擊。耐雷水平:雷擊桿塔時(shí)絕緣子串上承受最大雷電沖擊電壓所對(duì)應(yīng)的雷電流:反擊耐雷水平35kV:20-30kA110kV:40-75kA220kV:75-110kA330kV:100-150kA500kV:125-175kA二、雷擊避雷線檔距中央避雷線雷擊點(diǎn)A的電壓：Z0Zb/2Aig彼得遜法則1、當(dāng)雷電波頭長(zhǎng)度大于檔距時(shí)Z0AZb/2避雷線雷擊點(diǎn)A的電壓：雷擊點(diǎn)最高點(diǎn)電位出現(xiàn)在從桿塔反射回來的負(fù)電壓波到達(dá)時(shí)刻:此時(shí)雷電流iL=αt=αL/Vb間隙S承受的最大電壓:感應(yīng)過電壓與下列因素有關(guān):①雷電波陡度;②檔距長(zhǎng)度;③耦合系數(shù).S最短間隙距離從Us的50％擊穿電壓得到。

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2、當(dāng)雷電波頭長(zhǎng)度小于檔距時(shí)三、雷擊導(dǎo)線－繞擊時(shí)的過電壓繞擊過電壓：幅值為：設(shè)Z0≈Zd/2,取Zd=400,則UA≈100ILZ0Zd/2Aid彼得遜法則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-7kA110kV以上線路要求全線架避雷線繞擊率：

平原線路：山區(qū)線路：100km年的雷擊次數(shù)（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

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跳閘率：五、輸電線路的防雷保護(hù)措施1、架設(shè)避雷線（屏蔽作用）：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20～30o，500kV負(fù)保護(hù)角。受桿塔結(jié)構(gòu)的限制。良好的伏秒特性，實(shí)現(xiàn)合理的絕緣配合良好的絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力，利于快速切斷工頻續(xù)流，使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)運(yùn)行硅橡膠護(hù)套氧化鋅線路避雷器已取得良好應(yīng)用效果

日本總結(jié)77kV各種防雷措施效果的統(tǒng)計(jì)結(jié)果：增加絕緣、架設(shè)耦合地線、減少桿塔接地電阻，可使雷擊跳閘次數(shù)分別降至62%、56%、45%，安裝氧化鋅線路避雷器后可消除雷擊跳閘事故安裝線路避雷器的基本要求：線路避雷器的應(yīng)用線路避雷器的投資較大，難以普遍采用建議優(yōu)先安裝在下列條件桿塔：山區(qū)線路易擊段、易擊點(diǎn)的桿塔山區(qū)線路接地電阻超過100Ω且發(fā)生過閃絡(luò)的桿塔水電站升壓站出口線路接地電阻大的桿塔大跨越高桿塔多雷區(qū)雙回線路易擊段、易擊點(diǎn)的一回線路上線路避雷器保護(hù)絕緣子原理線路避雷器的發(fā)展美國(guó)：美國(guó)AEP和GE公司1980年開始研制線路防雷用合成絕緣ZnO避雷器，1982年10月有75只在138kV線路上投入試運(yùn)行。運(yùn)行表明在裝有避雷器的被保護(hù)線段沒有出現(xiàn)絕緣子串的閃絡(luò)。法國(guó)：1998年開始在63kV和90kV線路安裝避雷器日本：1981－1983年研制出無間隙的77kV合成絕緣避雷器。1986年5月開始在雷電活動(dòng)特別嚴(yán)重地區(qū)的輸電線路上安裝。線路沒有出現(xiàn)任何事故，而沒有安裝避雷器的線路則仍有故障出現(xiàn)。線路避雷器的發(fā)展日本：1988年275kV合成絕緣線路避雷器研制成功，1988年12月開始在投入運(yùn)行。500kV線路避雷器1990