特高压电网的防雷保护.ppt

2004-12-14 CEPRI 中国电力科学研究院 特高压电网的防雷保护 陈 维 江 武汉高压研究所 2005/11/20 雷电及其主要参数 雷电放电是雷云对大地或雷云之间或雷云内部的放电现象。在地球上，平均每天约发生800万次雷击。对电力系统而言，雷击输电线路仍然是导致其跳闸的主要原因之一。 雷电放电通道的形状主要是线状的，有时在云层中能见到片状雷电，个别极为罕见的情况下会出现球状雷电。雷云与地之间的线状雷电可能从雷云向下开始，叫下行雷，下行雷又可分为正下行雷与负下行雷；最常见的（约90%）是带负电的雷云向下放电即负下行雷的线状雷电，球雷则极为罕见。 雷云中电荷密集处的电场强度达到2500～3000kV/km时，将首先出现向下发展的放电，这种放电称为先导放电。先导每极发展的速度约为107m/s，延续时间约为1μs，总的平均速度为（1～8）×105m/s。 雷电及其主要参数 当先导接近地面时，地面较突出的部分会开始迎着它发出向上的放电，这称放电称为迎面先导。迎面先导可以是一个，也可以有几个。当迎面先导的一个与下行先导的一支相遇时，就会产生强裂的中和效应，出现极大的电流（数十到数百kA），并伴随着雷鸣和闪光，这就是雷云放电的主放电阶段。主放电存在时间极短，约为50～100μs。主放电电流的波头时间约0.5～10μs，平均时间为约2.6μs。 雷云中可能存在着几个电荷中心，在第一个电荷中心完成上述放电过程之后，可引起第两个、第三个中心向第一个中心放电，因此雷云放电通常是多重性的，每次放电相隔离时间约0.6ms到0.8s（平均为65ms），放电的数目平均为2～3个，最多记录到42个。 雷电及其主要参数 雷电及其主要参数 主放电通道波阻 雷电流波形 雷电流幅值概率分布 雷电流陡度概率分布 雷电流极性 重复放电次数及对地输送的电荷量 雷电及其主要参数 主放电通道波阻 主放电通道波阻与主放电通道雷电流有关，雷电流愈大，其值愈小。一般Z=300～3000Ω。主放电即是沿着波阻抗为Z的先导通道传播的。 雷电流波形 雷电流波形 世界各国测得的对地放电雷电流波形基本一致，多数是单极性重复脉冲波，少数为较小的负过冲，一次放电过程常常包含多次先导至主放电的过程（分别第一次放电和随后放电）和后续电流。典型的雷电流波形通常用双指数来描述 。 雷电及其主要参数 雷电流幅值概率分布 不同地区的雷电流幅值的概率分布不同，这主要与地区的纬度、地形、地貌、气象和雷暴强度有关。 我国电力行业标准DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，雷暴日超过20的地区雷电流幅值的概率分布推荐为 式中 P—雷电流幅值超过I的概率； I—雷电流幅值，kA。 对20雷暴日及以下地区，概率分布将减小，推荐为： 雷电及其主要参数 雷电流极性 实测统计资料表明，不同的地形地貌，雷电流正负极性比较不同，负荷性所占比例在75%～90%之间。 ： 重复放电次数 在一个雷云单体中，常常有多个电荷密集中心，一次雷云放电也常常包含多次放电脉冲，称多重放电。根据6000次实测统计，平均重复放电2～3次，最多42次。放电之间的间歇时间通常为30～50ms，最短为15ms，最长达700ms。 雷电过电压 直击雷过电压 感应雷过电压 特高压架空线路的雷电反击与保护 特高压架空输电线路采用的绝缘子片数多（48片）和空气间隙距离大，雷电冲击放电电压很高，采用双避雷线保护，当雷击塔顶或其附近避雷线反击时的雷电流(耐雷水平)幅值大、出现概率小，一般无需采取其他措施加以防护。 特高压架空输电线路杆塔较高，雷电流流经杆塔时在悬挂绝缘子串的杆塔横担处形成的杆塔感应电压降分量较大，导线上感应过电压的分量也高。 特高压架空输电线路杆塔较高，雷电波由塔顶传播到塔脚再负反射到塔顶的时间变长，杆塔接地电阻对雷击时塔顶电位的降低作用减弱。 杆塔高度增加是影响反击耐雷水平降低的因素，但电压等级越高，冲击放电电压越高，反击耐雷水平亦高。 特高压架空线路的雷电反击与保护 针对220kV、500kV、750kV、1000kV架空线路典型杆塔进行了反击耐雷性能计算。 各电压等级线路绝缘雷电冲击50%放电电压（kV） 特高压架空线路的雷电反击与保护 220kV酒杯型铁塔 特高压架空线路的雷电反击与保护 特高压架空线路的雷电反击与保护 500kV酒杯型铁塔 特高压架空线路的雷电反击与保护 特高压