（精）高电压技术第四章讲稿.ppt

第四章 电力系统大气过电压及防护 4.1雷闪过电压 4.1.1 雷闪放电及雷电参数 4.1.1.1雷闪放电 雷电放电包括雷云对大地放电和云间放电两种情况 按其发展的方向，雷电可分为下行雷和上行雷两种。下行雷是在雷云中产生并向大地发展的；上行雷则是由接地物体顶部激发起，并向雷云方向发展的。雷电的极性是按照从雷云流入大地的电荷的符号决定的，大量的实测表明，不论地质情况如何，90％左右的雷电是负极性的。 下行的负极性雷对地放电可分为三个主要阶段，即先导放电、主放电和余辉放电阶段： 1.雷电先导放电过程：雷电先导放电的路径服从于统计规律，在所有可能放电的方向中，最主要的方向决定于最大电场强度。雷雨云中的电荷积集到一定密度，首先从云中某处产生空气的电离而形成下行先导流注，高空先导流注放电的方向是随机的，不受地面物体的影响。雷雨云下面的地面和地物受雷云电荷的静电感应，产生出与雷电异号的电荷，并使各地物表面的电场强度增强。当下行先导流注发展到某种高度，即所谓雷电定位高度H1处时，大气电场开始被地物感应电场所歪曲，雷电先导向歪曲后的最大电场强度方向发展。当下行先导流注行进到雷击高度H2后，某一个或几个地物表面电场强度达到了击穿空气的数值，该地物就会产生迎面先导流注，它向上发展与下行先导流注汇合，然后就产生强烈的主放电，该地物就遭到了雷击。在这一过程中，地物表面的电场强度表征了该地物某处遭受雷击危险性的大小. 2.雷电的主放电阶段 当先导通道的头部与迎面先导上的异号感应电荷或与大地之间距离较小，在下行先导的极高电位下，可使剩余的空气间隙击穿，便形成放电的第二阶段，即主放电阶段. 先导通道头部与大地短接，这就是主放电阶段的开始。主放电开始阶段游离出来的电子迅速人大地，留下的正离子中和了该处先导通道中的负电荷。剩余间隙中形成的新通道，由于其游离程度比先导通道强烈得多，正负电荷密度比先导通道中大很多，故具有更强的光亮，很大的电导，故间隙中的新通道好似一个良导体把大地电位带到初始主放电通道的上端，使该处的电位接近于大地，而先导通道其余部分中的电荷仍留在原处未变，这些先导电荷所造成的电场也未变，这样，就在初始主放电通道上端与原先导通道下端的交界处出现了极大的场强，形成强烈的游离，也就是说将该段先导通道改变成更高电导的主放电通道，所以说主放电是从地面向云发展的。主放电发展速度极大，根据统计，约在0.07～0.5光速的范围内。离地越高，速度就越小。主放电通道到达云端时，主放电结束. 主放电时，通道突发地明亮，发生巨大的雷响，沿着雷电流通道流过很大的雷电流，且由于电流突然增加，使被雷击点周围的磁场发生很大变化。这就是主放电过程会造成雷电放电具有最大的破坏作用的原因. 主放电的延续时间一般不超过100uS，其放电电流幅值可达几十KA甚至几百KA。电流的瞬时值是随着主放电向高空发展而逐渐减小的，形成雷电流冲击波形。 3．余辉放电阶段 主放电完成后，云中的剩余电荷沿着雷电流通道继续流向大地，形成余辉放电。与余辉放电阶段相对应的电流是逐渐衰减的，约为1000—10A，持续时间约为几ms 4.1.1.2 雷电参数 1. 雷电通道波阻抗 主放电时，雷闪通道是一导体，故可看作和普通导线一样，对电流波呈一定的阻抗，沿闪击通道运动的电压波 与电流波 的比值 就叫雷电通道波阻抗 （取300~400 ） 二.输电线路的直击雷过电压和耐雷水平 作用于线路绝缘上的电压最大值Ug=100 。 用绝缘的50%冲击闪络电压U50%代替Ug，那么 就能代表引起绝缘闪络的雷电流幅值，通常称为线路在这情况下的耐雷水平。： = U50%/100 1、3~10kV线路防雷保护 不架设避雷线，可利用水泥杆的自然接地，为提高供电可靠性可投入自动重合闸。在雷电特别强烈地区可因地制宜采用高一电压等级的绝缘子，或顶相用针式两边改用两片悬式绝缘子，也用采用瓷横担，以提高线路的绝缘水平。对特殊用户应用用环形供电或不同杆双回路供电，必要时改为电缆供电。 2、35kV线路防雷保护 一般不装设避雷线，进变电站（电站）1~2km设置避雷线为进线段保护。采用小接地系统运行，若线路长电容电流大则 经消弧线圈接地。装设自动重合闸，环网供电。 3、110~500kV线路防雷保护 110kV线路一般沿全线架设避雷线，在雷电活动特别强烈地区，宜架设双避雷线，其保护角取20；在少雷区或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不全线架设避雷线，但应装设自动重合闸装置。 例题 习题：某变电站内有两根等高避雷针，高度为25米、针间距离为45米。某被保护物位于两针之间，被保护物高度为11米。试计算避雷针在被保护物高度水平面上的保护范围？ 3. 35kv及以上变电所的进线段保护