高電壓工程 10T課件

第十章輸電線路的防雷保護高電壓工程基礎

主講教師：田翠華2架空輸電線路分布面廣，地處曠野，縱橫交錯，綿延數百公里，所以遭受雷擊的機會很多。衡量輸電線路防雷性能的重要指標是耐雷水平和雷擊跳閘率。（1）雷擊輸電線路時，線路絕緣不發(fā)生沖擊閃絡的最大雷電流幅值稱為輸電線路的“耐雷水平”，以kA為單位。（2）輸電線路的雷擊跳閘率是指標準雷暴日數為40時，每年每100km長的線路因雷擊引起的跳閘次數，單位為次/100km·年。輸電線路上出現的雷電過電壓主要有兩雷擊線路附近地面或線路桿塔時，由于電磁感應在導線上引起的過電壓，稱為感應雷過電壓；雷直接擊于線路引起的過電壓，稱為直擊雷過電壓。310.1輸電線路的感應雷過電壓當雷擊于線路附近大地或線路桿塔時，由于雷電通道周圍空間電磁場的急劇變化，會在輸電線路上感應產生過電壓。該過電壓由靜電分量和電磁分量兩部分構成。

感應過電壓的形成（a）

雷電先導階段

（b）雷電主放電階段4靜電分量:雷擊地面主放電開始后，先導通道中的負電荷被迅速中和，導線上的束縛電荷轉變成自由電荷，沿導線向兩側運動形成過電壓。這種由于先導通道中電荷所產生的靜電場突然消失而引起的感應電壓，稱為感應過電壓的靜電分量。電磁分量:主放電通道中的雷電流在通道周圍空間產生了強大的磁場，該磁場交鏈導線與大地的回路，也將使導線上感應出電壓。這種由于主放電通道中雷電流所產生的磁場變化而引起的感應電壓，稱為感應過電壓的電磁分量。5感應過電壓Ui與雷電流幅值I成正比；與導線懸掛的平均高度hd成正比，與雷擊點距導線的距離S成反比。雷擊線路附近地面（S>65m）雷擊無避雷線線路

雷擊有避雷線線路6感應雷過電壓幅值一般不超過300~400kV。110kV及以上線路，由于線路的絕緣水平較高，一般不會引起閃絡。對35kV以下線路絕緣有威脅。感應過電壓在三相導線中同時存在，相間電位差很小，不會引起架空線路的相間絕緣閃絡，而只能引起對地閃絡，如果兩相或三相同時對地閃絡，則形成相間短路。7當導線上方架設有避雷線，發(fā)生雷擊導線附近大地時，由于避雷線的屏蔽作用，導線上的感應電荷會減少，從而導線上的感應過電壓將會下降。8雷擊線路桿塔時，導線上的感應雷過電壓（S<65m)一般桿塔高度小于40m以下的線路，在無避雷線時，α=I/2.6有避雷線時，910.2輸電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平雷直擊于有避雷線的線路有三種情況：①雷擊桿塔塔頂及其附近避雷線；②雷繞擊于導線；③雷擊檔距中央的避雷線。10一、雷擊桿塔塔頂時的耐雷水平

經桿塔入地的電流it與雷擊桿塔的總雷電流i的比值稱為分流系數，

β=11桿塔塔頂電位2.導線電位Ud耦合分量(k一般0.2~0.25)感應分量所以:13導線電位由于避雷線與導線之間的耦合作用，在導線上將產生耦合電位kUtop，該電位分量與雷電流極性相同。在發(fā)生雷擊桿塔主放電時，導線上還存在感應電位αhc（1－k），該電位分量與雷電流極性相反。橫擔處的對地電位幅值Ua為式中La為橫擔以下塔身的電感。La=L0·ha=Lt·（ha/ht），L0為單位高度塔身的電感。14線路絕緣子串上的電位差雷擊桿塔時的耐雷水平I1為

當忽略避雷線與橫擔高度的差別，即ht≈ha、且hg≈hc時，例:110kV線路，取k=0.2，＝0.9，Lt=16H，hd=10m，U50％＝700kV,Ri=10(Ω)16二、

雷繞擊導線時的耐雷水平流經雷擊點的電流為雷擊點的電位為Zc=400Ω

Ud=100I雷繞擊輸電線路的耐雷水平I2為173、雷擊避雷線檔距中央雷擊點電位我國規(guī)程規(guī)定，檔距中央避雷線與導線間的空氣間隙距離SS≥0.012l+1（m）

l為檔距長度實際輸電線路的避雷線和導線間的空氣間隙按上式的要求設計，故雷擊檔距中央避雷線時不會發(fā)生沖擊閃絡。184、輸電線路雷擊跳閘率輸電線路雷擊跳閘共經過四個過程：雷擊線路；線路絕緣發(fā)生沖擊閃絡；在沖擊閃絡的弧道上建立穩(wěn)定的工頻電??；繼電保護動作跳閘。雷暴日為40地區(qū)，100km線路年落雷次數為N雷擊桿塔次數雷繞擊桿塔次數雷擊桿塔時引起閃絡次數雷繞擊桿塔引起閃絡次數19沖擊電弧轉化為穩(wěn)定的工頻電弧的概率，稱為建弧率η。建弧率與工頻弧道中的平均電場強度E有關，對中性點有效接地系統(tǒng)

對中性點非有效接地系統(tǒng)20雷擊桿塔時引起跳閘次數雷繞擊導線引起跳閘次數有避雷線的輸電線路雷擊跳閘率n為四輸電線路雷擊跳閘率

雷擊塔頂次數2310.3輸電線路的防雷措施架設避雷線降低桿塔接地電阻架設耦合地線采用中性點非有效接地方式加強線路絕緣