华电_屠幼萍_第14讲.ppt

第14讲 输电线路防雷技术 4.1 雷击输电线路的方式 4.2 雷击输电线路的后果 发生短路接地故障 雷电波侵入变电所，破坏设备绝缘，造成停电事故 输电线路的雷击事故 在我国跳闸率比较高的地区的高压线路由雷击引起的次数约占40～70％，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击事故率更高 在日本50％以上电力系统事故是由于雷击输电线路引起的，雷击经常引起双回同时停电，20－30％的输电线路故障发生在双回输电线路 美国、前苏联等十二个国家的电压为275－500kV总长为32700km输电线路连续三年的运行资料中指出，雷害事故占总事故的60％ 输电线路的雷电过电压及防护 直击雷过电压：雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的线路过电压 反击－雷击杆塔或避雷线,造成绝缘子接地端电位比导线高 绕击－雷电击中导线 感应雷过电压：雷击线路附近大地，由电磁感应在导线上产生的过电压（只对35kV以下线路有危险） 衡量线路防雷性能的优劣 耐雷水平：线路遭受雷击所能耐受不至于引起闪络的最大雷电流（kA） 雷击跳闸率：每100km线路每年因雷击引起的跳闸次数 输电线路的感应过电压 静电感应 电磁感应 感应过电压-静电感应 在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷云及先导通道与大地构成的电场之中。由于静电感应，最靠近先导通道的一段导线上感应形成形成束缚电荷 主放电开始以后，先导通道中的负电荷自下而上被迅速中和。相应电场迅速减弱，使导线上的正束缚电荷迅速释放，形成电压波向两侧传播 由于主放电的平均速度很快，导线上的束缚电荷的释放过程也很快，所以形成的电压波u＝iZ幅值可能很高。这种过电压就是感应过电压的静电分量 感应过电压-电磁感应 在主放电过程中，伴随着雷电流冲击波，在放电通道周围空间出现甚强的脉冲磁场，其中一部分磁力线穿过导线－大地回路，产生感应电势，这种过电压为感应过电压的电磁分量 感应过电压计算 感应过电压计算 避雷线对感应过电压的屏蔽作用 雷击塔顶时的感应过电压 雷击塔顶的分流 雷击塔顶的过电压分析 杆塔的分流 雷击杆塔时导线的电位 绝缘子串的作用电压和闪络 反击耐雷水平 反击耐雷水平与导线－地线间的耦合系数k，杆塔分流系数β，杆塔冲击接地电阻Ri，杆塔等值电感Lt以及绝缘子串的50％放电电压U50％等因素有关 还必须考虑工频电压的作用以及触发相位 距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算 通常以降低Ri，提高k为提高反击耐雷水平的主要手段 反击耐雷水平 35kV: 20-30kA 110kV: 40-75kA 220kV: 75-110kA 330kV: 100-150kA 500kV: 125-175kA 雷击避雷线档距中央 雷击避雷线档距中央 雷击避雷线档距中央 情况1： A点最高电位 空气间隙最高电压 Us等于间隙的50%冲击放电电压时得到最小间隙距离 雷击避雷线档距中央 我国规程 雷击避雷线档距中央 情况2： 负反射波尚未返回雷击点时，雷电流已过峰值，A点最高电位由雷电流峰值确定 一般罕见雷击档距中央 雷击导线－绕击时的过电压 绕击过电压： 幅值为： 设Z0≈Zc/2, 取Zc=400?, 则 UA≈100I 绕击耐雷水平 绕击耐雷水平 绕击线路的耐雷水平很低 500kV线路27.4kA，220kV-12kA，110kV-7kA 110kV以上线路要求全线架避雷线 绕击率：平原线路： 山区线路： 输电线路的雷击跳闸率 建弧率： 输电线路的雷击跳闸率 100km年的雷击次数（40个雷电日）： N次中击中塔顶引起线路跳闸次数 g为击杆率, P1为雷电流幅值超过雷击杆塔的耐雷水平的概率 绕击导线的跳闸率线路跳闸率： Pa为绕击率, P2为雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率 线路防雷措施 安装避雷线，减小避雷线的屏蔽角，受到杆塔结构的限制（雨伞的作用） 提高线路绝缘水平（加高堤坝） 降低杆塔接地电阻（疏淤） 双回输电线路采用不平衡绝缘（放水） 线路避雷器（水涨船高） 输电线路的防雷保护措施 架设避雷线：引导雷电向避雷线放电，通过杆塔和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击 防止直接雷击导线 分流减少经杆塔入地电流，降低塔顶电位 降低感应过电压 110kV以上应全线架设避雷线 保护角：避雷线和外侧导线的连线与垂线之间的夹角，保护角越小，对绕击雷的保护效果越好，110kV: 保护角20～30o，500kV负保护角 输电线路的防雷保护措施 降低杆塔接地电阻 土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混凝土杆的自然接地电阻 土壤电阻率高的地区，可采用多根放射形接地体或连续伸长接地体以及垂直接地电极等措施 输电线路的防雷保护措施 架设耦合地线：