华华北电力大学高电压技术课件——输电线路防雷技术.ppt

输电线路防雷技术 雷击输电线路的方式 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％ 一、输电线路的感应过电压 1、雷击线路附近大地时 静电感应 电磁感应 感应过电压-静电感应分量 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-电磁感应分量 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 避雷线对感应过电压的屏蔽作用 2、雷击塔顶时的感应过电压（S65m） 二、输电线路直击雷过电压和耐雷水平 1、雷击杆塔塔顶： 雷击塔顶的过电压分析 杆塔的分流 2、雷击杆塔时导线的电位 3、绝缘子串上作用的过电压 4、线路绝缘子耐雷水平 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Rch，杆塔等值电感Lgt以及绝缘子串的50％放电电压Uj50％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Rch，提高k为提高反击耐雷水平的主要手段 提高耦合系数K的方法: 1)将单避雷线改成双避雷线 2)在导线下放增设架空地线(耦合地线),也起到分流作用 反击耐雷水平 35kV: 20-30kA 110kV: 40-75kA 220kV: 75-110kA 330kV: 100-150kA 500kV: 125-175kA 二、雷击避雷线档距中央 1、当雷电波头长度大于档距时 我国规程 2、当雷电波头长度小于档距时 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 三、雷击导线－绕击时的过电压 绕击过电压： 幅值为： 设Z0≈Zd/2, 取Zd=400?, 则 UA≈100IL 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： 四、输电线路的雷击跳闸率 建弧率： 当雷电流超过线路耐雷水平时,线路绝缘发生闪络,雷电流经闪络通道入地,时间在几十微秒,线路开关来不及动作.只有当沿闪络通道流过的工频短路电流的电弧持续燃烧时,线路才会跳闸停电. 建弧率 ? 冲击闪络转为工频电弧的概率: 与弧道中的平均电场强度有关,与闪络瞬间工频电压的瞬时值和游离条件有关 绝缘子串的电压梯度: 五、输电线路的防雷保护措施 1、架设避雷线（屏蔽作用）：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。受杆塔结构的限制。 2、降低杆塔接地电阻（疏淤） 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 3、加强绝缘（加高堤坝） 对大跨越、高杆塔，落雷机会多等情况，可增加绝缘子片数 4、双回输电线路采用不平衡绝缘（放水） 一回普通绝缘，一回加强绝缘，当雷击时普通绝缘先闪络，闪络后相当于地线，增加了对加强绝缘线路的耦合作用，提高了耐雷水平，保证正常供电。 5、架设耦合地线： 在降低杆塔接地电阻有困难时，在导线下方架设一条接地线。它具有分流作用，又加强了避雷线对导线的耦合。运行经验表明，该措施可降低雷击跳闸率50％左右 6、采用消弧线圈接地