送电线路和变电站防雷保护.pptxVIP

第八章 送电线路防雷保护 雷击是影响电网安全稳定运行的重要因素之一。长期以来雷击引起的输电线路跳闸事件频繁发生，对电网安全稳定运行构成了极大的威胁。据电网故障分类统计表明，在我国跳闸率较高的地区，高压线路运行的总跳闸次数中，由雷击引起的次数占40％～70％，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路引起的事故率更高；每一次雷击闪络，不仅使系统出现一次强的扰动，还可能造成设备损坏、线路停运，甚至出现电网大面积停电事故，对社会造成巨大的经济损失。近年来我国雷电活动加剧，电网新增速度加快，线路随电压等级不断增高，由于雷击造成的电网事故及损失也逐年呈上升趋势。加强输电线路的雷电防护，对于维护电网的安全稳定运行有着重要的意义。 长的架空输电线路在一年中往往要遭到数十次雷击，因而线路的雷击事故在电力系统总的雷电事故中占有很大的比重。据统计，因雷击线路造成的跳闸事故占电网总事故的60%以上。输电线路防雷保护的目的就是尽可能减少线路雷害事故的次数和损失。 输电线路上出现的雷电过电压主要有两种，即为直击雷过电压和感应雷过电压。前者由雷击于线路引起，后者由雷击线路附近地面、由于静电感应和电磁感应引起。 线路雷害事故的形成通常要经历下述阶段：在雷电过电压作用下，线路绝缘发生闪络，然后从冲击闪络转化为稳定的工频电弧，引起线路跳闸，如果在跳闸后线路不能迅速恢复绝缘，则发生停电事故。因此，提高输电线路的防雷性能，首要措施是防止线路闪络。雷击线路但不致引起绝缘闪络的最大雷电流峰值（kA）称为线路的耐雷水平。从直击雷和感应雷过电压的形成机理看，它们所对应的耐雷水平是不相同的。 造成输电线路雷击故障的原因是：雷击时在输电线路上形成的雷电过电压超过线路绝缘的耐受水平，使线路绝缘遭到破坏并发生闪络，从而导致系统跳闸或设备损坏。根据过电压形成的物理过程，雷电过电压可以分为直击雷过电压（雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的线路过电压）和感应雷过电压（雷击线路附近大地由于电磁感应在导线上产生的过电压）。运行经验表明，直击雷过电压是造成110kV及以上电压等级输电线路雷击跳闸的主要原因，而感应过电压仅对35kV及以下的线路有威胁。直击雷过电压又分为反击和绕击两种。反击是雷击线路杆塔或避雷线时造成塔顶电位升高，对导线发生闪络，使导线出现过电压；绕击是雷电直接击中导线，在导线上引起的过电压。实际运行经验表明，不同电压等级输电线路雷击跳闸的主要原因不同。110kV线路主要是反击；220kV和330kV线路，绕击和反击都是主要原因；500kV及以上超、特高压线路，绕击占绝大多数。第一节 输电线路的感应雷过电压 4.1.1雷击线路附近大地时，线路上的感应过电压当雷击线路附近的大地时，由于电磁感应，在导线上将产生感应过电压。感应过电压的形成如图4－1所示，设雷云带负电荷。在主放电开始之前，雷云中的负电荷沿先导通道向地面运动，线路处于雷云和先导通道形成的电场中。由于静电感应，导线轴向上的电场强度Ex将正电荷吸引到最靠近先导通道的一段导线上，成为束缚电荷。导线上的负电荷则受Ex的作用向导线两端运动，经线路的泄漏电导和系统的中性点而流入大地。由于先导发展的速度很慢，导致导线上束缚电荷的聚集过程也比较缓慢，因而导线上由此而形成的电流很小，可以忽略不计，在不考虑工频电压的情况下，导线将通过系统的中性点或泄漏电阻保持零电位。主放电开始后，先导通道中的负电荷被迅速中和，使导线上的束缚电荷得到释放，沿导线向两侧运动形成过电压。这种由于先导通道中电荷所产生的静电场突然消失而引起的感应电压称为感应过电压的静电分量。同时，主放电通道中的雷电流在通道周围空间产生了强大的磁场，该磁场的变化也将使导线上感应出很高的电压。这种由于主放电通道中雷电流所产生的磁场变化而引起的感应电压称为感应过电压的电磁分量。由于主放电通道与导线互相垂直，因此电磁分量不大，约为静电分量的1/5。从图4－1可以看出，感应过电压的极性与雷电流极性相反。图4－1 感应雷过电压形成示意图根据理论分析和实测结果，我国的技术规程建议，当雷击点离导线的距离超过65m时，导线上的感应雷过电压最大值Ug可按下式计算 （4－1） 其中，IL为雷电流幅值（kA），hd为导线高度（m），S为雷击点离导线的距离（m）。由上式可知，感应过电压与雷电流峰值IL成正比，与导线平均高度hd成正比，hd越大则导线对地电容越小，感应电荷产生的电压就越高；感应过电压与雷击点到线路的距离S成反比，S增大时，感应过电压就减小。由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流峰值一般不超过100kA。因此在式（4－1）中可按IL≤l00 kA进行估算。实测证明，感应过电压峰值最大可达的300?400kV。对35 kV及以下钢筋混凝土杆线路，可能造成绝缘闪络；但对于11