過電壓及防雷保護-輸電線路的防雷保護（高電壓技術(shù)課件）

過電壓及防雷保護感應(yīng)雷過電壓的產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓的產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓是雷擊線路附近大地，由于雷電通道周圍空間電磁場的急劇變化，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過電壓。過電壓有兩個分量，一個是電磁分量，一個是靜電感應(yīng)分量感應(yīng)雷過電壓的產(chǎn)生先導(dǎo)放電階段在雷云放電的先導(dǎo)階段，先導(dǎo)通道中充滿了電荷，如左圖。這些電荷對導(dǎo)線產(chǎn)生靜電感應(yīng)，在負先導(dǎo)附近的導(dǎo)線上積累了異號的正束縛電荷，而導(dǎo)線上的負電荷則被排斥到導(dǎo)線的遠端感應(yīng)雷過電壓的產(chǎn)生主放電階段當(dāng)先導(dǎo)到達附近地面時，主放電開始，先導(dǎo)通道中的電荷被中和，與之相應(yīng)的導(dǎo)線上的束縛電荷得到釋放，以波的形式向?qū)Ь€兩側(cè)運動，如左圖所示感應(yīng)雷過電壓的產(chǎn)生由于先導(dǎo)通道中電荷所產(chǎn)生的靜電場突然消失而引起的感應(yīng)電壓為感應(yīng)過電壓的靜電分量感應(yīng)雷過電壓的產(chǎn)生雷電流在通道周圍建立了強大的變化的磁場，一部分磁力線穿過導(dǎo)線與大地形成回路，產(chǎn)生的高電壓為感應(yīng)過電壓的電磁分量通過本知識點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握感應(yīng)雷過電壓產(chǎn)生，理解感應(yīng)雷過電壓的兩個分量，為感應(yīng)雷過電壓計算打基礎(chǔ)。過電壓及防雷保護感應(yīng)雷過電壓的計算感應(yīng)雷過電壓的計算感應(yīng)雷過電壓的計算雷擊線路附近大地?zé)o避雷線有避雷線雷擊線路桿塔無避雷線的感應(yīng)雷過電壓計算

無避雷線的感應(yīng)雷過電壓特點

無避雷線的感應(yīng)雷過電壓特點雷電流幅值一般不超過100kA感應(yīng)過電壓一般不超過300—400kV對35kV及以下電壓等級線路絕緣有危險一般為對地閃絡(luò)有避雷線的感應(yīng)雷過電壓計算

有避雷線的感應(yīng)雷過電壓計算

有避雷線的感應(yīng)雷過電壓計算

雷擊桿塔時感應(yīng)過電壓的計算

通過本知識點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握輸電線路感應(yīng)雷過電壓的計算，了解各因素對輸電線路感應(yīng)過電壓的影響。過電壓及防雷保護建弧率建弧率

建弧率

建弧率

建弧率

建弧率

降低建弧率可采取的措施適當(dāng)增加絕緣子片數(shù)，減少絕緣子串上工頻電場強度采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，防止建立穩(wěn)定的工頻電弧通過本知識點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握建弧率的概念、影響因素及計算方法，為后續(xù)雷擊跳閘率的計算打基礎(chǔ)。過電壓及防雷保護采用不平衡絕緣方式不平衡絕緣方式同一桿塔上，不同回路的絕緣水平不一樣例如在220kV同塔雙回線路上一回采用13片絕緣，一回采用15片絕緣子不平衡絕緣方式防雷原理雷擊時絕緣子串片數(shù)少的回路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于地線，增加了對另一回路導(dǎo)線的耦合作用，提高了線路的耐雷水平使之不發(fā)生閃絡(luò)，保障了另一回路的連續(xù)供電不平衡絕緣方式一般認(rèn)為雙回路絕緣水平的差異宜為相電壓峰值的

倍，差異過大將使線路的總跳閘率增加在輸電線路兩側(cè)環(huán)境不同時，雷擊概率較大的一側(cè)增強絕緣通過本知識點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握采用不平衡絕緣方式這一防雷措施的防雷原理和采用這一防雷措施的慣例。過電壓及防雷保護架設(shè)耦合地線耦合地線一般應(yīng)用于雷電活動強烈的地方或經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿塔和線段一般架設(shè)在導(dǎo)線下方耦合地線耦合地線可起兩個作用一是降低接地電阻，連續(xù)伸長接地線是沿線路在地中埋設(shè)1～2根接地線，并可與下一基塔的桿塔接地裝置相連二是起一部分架空地線的作用，既有避雷線的分流作用，又有避雷線的耦合作用耦合地線是降低高土壤電阻率地區(qū)桿塔接地電阻的有效措施之一。通過本知識點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握耦合地線架設(shè)原則和作用。過電壓及防雷保護耦合地線耦合地線架空線路導(dǎo)線下面增設(shè)的架空地線主要作用：降低接地電阻分流作用耦合作用耦合地線降低接地電阻國內(nèi)外的運行經(jīng)驗證明，它是降低高土壤電阻率地區(qū)桿塔接地電阻的有效措施之一分流作用兼做避雷線，對雷電流分流耦合作用與避雷線、導(dǎo)線耦合，使耦合系數(shù)增大通過本知識點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進一步認(rèn)識耦合地線這一防雷措施、理解架設(shè)耦合地線的三種作用和防雷原理。過電壓及防雷保護如何架設(shè)避雷線避雷線避雷線，通常又稱架空地線，簡稱地線。避雷線的防雷原理與避雷針相同，主要用于輸電線路的保護，也可用來保護發(fā)電廠和變電所避雷線架設(shè)避雷線是高壓和超高壓輸電線線路最基本的防雷措施，其主要目的是防止雷直擊于導(dǎo)線，同時還有分流作用以減小流經(jīng)桿塔入地電流，從而降低塔頂電位；通過對導(dǎo)線耦合作用可以減小線路絕緣承受的電壓；對導(dǎo)線還有屏蔽作用，可以降低感應(yīng)過電壓。避雷線

避雷線工程中采用保護角α來表示避雷線對導(dǎo)線的保護程度保護角是指避雷線和外側(cè)導(dǎo)線的連線與避雷線的垂線之間的夾角。保護角愈小，避雷線就愈可靠地保護導(dǎo)線免遭雷擊。避雷線為了提高避雷線對導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率，ll0kV及以上電壓等級的輸電線路都應(yīng)全線架設(shè)避雷線。平原上的220kV及l(fā)l0kV線路可用單根避雷線，保護角為

；山區(qū)220kV線路也要采用雙避雷線，保護角在

以下。避雷線300～500kV及以上的超高壓、特高壓線路都架設(shè)雙避雷線，保護角在

左右。35kV及以下的線路絕緣水平很低，全線架設(shè)避雷線依然有可能造成閃絡(luò)，故一般不沿全線架設(shè)避雷線，可采用中性點經(jīng)消弧線圈接地或不接地

架設(shè)避雷線是高壓和超高壓輸電線線路最基本的防雷措施。通過本知識點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握避雷線防雷原理、保護范圍和架設(shè)方法。過電壓及防雷保護輸電線路防雷原則輸電線路防雷目的：提高線路的耐雷性能，降低線路的雷擊跳閘率原則：采用技術(shù)與經(jīng)濟合理的措施，使系統(tǒng)雷害事故降低到運行部門可以接受的程度，保證系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟運行。輸電線路防雷在確定輸電線路的防雷方式時，應(yīng)全面考慮線路的重要程度、系統(tǒng)運行方式、線路經(jīng)過地區(qū)雷電活動的強弱、地形地貌的特點、土壤電阻率的高低等條件，結(jié)合當(dāng)?shù)卦芯€路的運行經(jīng)驗，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟比較的結(jié)果，因地制宜，采取合理的保護措施輸電線路防雷四道防線：防止雷電直擊輸電線路防止輸電線路雷擊后絕緣閃絡(luò)防止雷擊閃絡(luò)后建立穩(wěn)定的工頻電弧防止工頻電弧引起電力供應(yīng)中斷輸電線路防雷防止雷電直擊輸電線路架設(shè)避雷線、裝設(shè)避雷針、桿塔側(cè)針等防止輸電線路雷擊后絕緣閃絡(luò)增強線路絕緣降低桿塔接地電阻、架設(shè)耦合地線防止雷擊閃絡(luò)后建立穩(wěn)定的工頻電弧采用中性點非有效接地方式增強絕緣防止工頻電弧引起電力供應(yīng)中斷裝設(shè)避雷器裝設(shè)自動重合閘裝置通過本知識點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握輸電線路防雷原則、了解輸電線路防雷的四道防線和一些常用的防雷措施。過電壓及防雷保護雷擊避雷線檔距中央雷擊避雷線檔距中央根據(jù)模擬試驗和實際運行經(jīng)驗，雷擊避雷線檔距中央約有10％的概率雷擊避雷線檔距中央雷擊避雷線檔距中央雷擊避雷線檔距中央等值電路

雷擊避雷線檔距中央

雷擊避雷線檔距中央

雷擊避雷線檔距中央

雷擊避雷線檔距中央

通過本知識點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握雷擊避雷線檔距中央過電壓的相關(guān)計算。為后續(xù)輸電線路防雷保護課程打好基礎(chǔ)。過電壓及防雷保護雷擊桿塔塔頂?shù)倪^電壓和耐雷水平輸電線路直擊雷過電壓直擊雷過電壓雷擊桿塔塔頂雷擊避雷線或檔距中央雷擊導(dǎo)線或繞擊導(dǎo)線雷擊桿塔塔頂以有避雷線的線路為例，作用在線路絕緣子串上的電壓由3個分量組成電流在桿塔電感和接她電阻上形成的壓降避雷線和導(dǎo)線間的耦合作用而在導(dǎo)線上具有的電位雷電流產(chǎn)生的迅速變化的電磁場在導(dǎo)線上感應(yīng)的電位雷擊桿塔塔頂雷電流分布及等值電路

分布圖等值電路雷擊桿塔塔頂

雷擊桿塔塔頂

雷擊桿塔塔頂

雷擊桿塔塔頂

耐雷水平

耐雷水平

耐雷水平反擊現(xiàn)象原來被認(rèn)為接地的桿塔卻帶上了高電位，對輸電線路放電的現(xiàn)象通過本知識點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握雷擊桿塔塔頂各部分電位的計算、理解耐雷水平和反擊的概念，會采取有關(guān)措施提高耐雷水平。過電壓及防雷保護繞擊時過電壓雷擊導(dǎo)線等值電路(不考慮導(dǎo)線工作電壓)雷擊導(dǎo)線或雷電繞過避雷線繞擊導(dǎo)線等值電路雷擊點電壓(不考慮導(dǎo)線工作電壓)

雷擊點電壓(不考慮導(dǎo)線工作電壓)

雷擊點電壓(不考慮導(dǎo)線工作電壓)導(dǎo)線上的電壓即為雷擊點的電壓，隨雷電流的增大而增大若導(dǎo)線上的電壓幅值超過線路絕緣子串的沖擊閃絡(luò)電壓，則絕緣將發(fā)生閃絡(luò)雷擊點電壓(考慮導(dǎo)線工作電壓)

通過本知識點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握雷電繞擊時過電壓的相關(guān)計算，了解計算的一般模型和參數(shù)的一般取值。過電壓及防雷保護繞擊時耐雷水平耐雷水平定義：雷擊線路絕緣不發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值耐雷水平反擊耐雷水平繞擊耐雷水平耐雷水平

耐雷水平

耐雷水平110、220、330kV線路的繞擊耐雷水平分別為7、12和16kA。110、