線路直擊雷過電壓及耐雷水平

1、輸電線路的直擊雷過電壓以及防護(hù),一、直擊雷過電壓,分類：,雷擊桿頂、雷擊避雷線檔距 中央、直擊或繞擊導(dǎo)線,1、雷擊桿頂：,大部分雷電流經(jīng)桿塔入地， 小部分經(jīng)避雷線入地。,設(shè)雷電流i為斜角波頭，波頭T1，幅值I，陡度a， 流過桿塔的電流為 （為分流系數(shù)）,(1) 塔頂電位：,Lt為桿塔等值電感，雷電流波前陡度di/dt=I/T1， 塔頂電位幅值為：,注：不同類型桿塔的等值電感不同，見表7-1； 不同電壓等級(jí)及避雷線數(shù)目的也不同，見表7-2,則塔頂電位為,于是，導(dǎo)線電位就等于避雷線電位產(chǎn)生的耦合電壓 與雷電流引起的感應(yīng)過電壓之和：,(2) 導(dǎo)線電位和絕緣子串上的電壓：,雷擊塔頂時(shí)，與塔頂相連的避雷

2、線也有相同的電位 utop。負(fù)極性的雷電波沿桿塔及避雷線傳播時(shí)，由于避雷線與導(dǎo)線之間的電磁耦合作用，在導(dǎo)線上將產(chǎn)生耦合電壓kutop，其極性與雷電流極性相同。,另一方面，由塔頂向雷云發(fā)展的正極性雷電波，引 起空間電磁場(chǎng)的迅速變化，又使導(dǎo)線上出現(xiàn)與雷電 流極性相反的正的感應(yīng)過電壓 。,作用在絕緣子串上的電壓就等于橫擔(dān)處桿塔電位與 導(dǎo)線電位之差，近似等于塔頂電位與導(dǎo)線電位差。,絕緣子串上電壓隨著雷電流增大而增大，當(dāng)絕緣子 串上電壓超過其50沖擊放電電壓時(shí)，絕緣子串就 發(fā)生逆閃絡(luò)(反擊)，可能造成線路跳閘。,反擊：本來是地（低）電位的物體，由于某種原因 導(dǎo)致其電位（絕對(duì)值）突然升高，當(dāng)其與周圍導(dǎo)體

3、的電壓超過了該間隙的擊穿電壓或表面放電電壓時(shí) ，發(fā)生的擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。,絕緣子串上 電壓幅值為：,(3) 耐雷水平：,令 ，即可求得 雷擊塔頂反擊時(shí)的耐雷水 平I1，即,影響I1的因素：,桿塔分流系數(shù)，桿塔等值電感Lt，桿塔沖擊接 地電阻Ri，耦合系數(shù)k和絕緣子串的U50%沖擊放 電電壓。,提高雷擊塔頂時(shí)耐雷水平的措施：,（1）一般高度桿塔（小于40m），沖擊接地電阻 上壓降是塔頂電位的主要成分，因此降低接地電阻 可以有效地減小塔頂電位和提高耐雷水平； （2）增大耦合系數(shù)k； （3）加強(qiáng)線路絕緣（提高U50%） 。,為了減少反擊，必須提高線路的耐雷水平。標(biāo) 準(zhǔn)中規(guī)定，雷擊塔頂時(shí)應(yīng)有的耐雷水平I

4、1為：,有避雷線時(shí)線路應(yīng)有的耐雷水平,2、雷擊避雷線檔距中央：,根據(jù)模擬試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，雷擊避雷線檔距 中央的概率較小(10%)。,由于半徑較小的避雷線的強(qiáng)烈電暈衰減作用，使過 電壓波傳播到桿塔時(shí)，已不足以使絕緣子串閃絡(luò) ，通常只需要考慮雷擊避雷線對(duì)導(dǎo)線的反擊問題。,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，只要按經(jīng)驗(yàn)公式S0.012l+1確定檔距 中央導(dǎo)、地線間的空氣間距S，一般不會(huì)發(fā)生避雷線 對(duì)導(dǎo)線的反擊故障。,3、直擊或繞擊：,裝設(shè)避雷線的線路，仍有雷繞過避雷線擊于導(dǎo)線的可能,Ka與避雷線保護(hù)角、桿塔高度h及線路通過地區(qū) 的地形地貌有關(guān)。,山區(qū)線路因地面附近電場(chǎng)受山坡地形影響，繞擊率 約為平原線路的3倍。,發(fā)生繞擊

5、的概率稱為繞擊率Ka,雖然繞擊率很小，但一旦發(fā)生繞擊，產(chǎn)生的雷過電 壓很高，即使是絕緣水平很高的超高壓線路也往往 難免閃絡(luò)。,(1) 雷擊點(diǎn)電壓幅值：,研究表明，雷電流通道具有分布參數(shù)特征，其波阻 抗用Z0表示。,從實(shí)際效果看，雷擊線路過程可看作是一數(shù)值為雷電流之半(i/2) 的電流波沿一波阻抗為Z0的通道向被擊線路傳播的過程，于是可得到其彼得遜等值電路,雷擊點(diǎn)電壓幅值為：,近似計(jì)算中假設(shè)Z0 Zc/2，Zc線路波阻抗， 取400。,此即國標(biāo)中用來估算繞擊時(shí)過電壓的近似公式,(2) 繞擊時(shí)的耐雷水平：,令 ，可得繞擊時(shí)的耐雷水平I2：,例如：采用13片XP-70型絕緣子的220kV線路絕緣子

6、串的U50%1200kV，可求得其I212 kA ，大于I2的 雷電流出現(xiàn)概率P173.1%。同理110、500kV線路 繞擊時(shí)耐雷水平分別只有7、27.4kA，雷電流幅值超 過7、27.4kA的概率分別為83.3%、48.8%！,可見，繞（直）擊時(shí)線路的耐雷水平很低！,因此對(duì)110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的輸電線路，一般都要求沿全線架設(shè)避雷線，以防止線路頻 繁發(fā)生雷擊閃絡(luò)跳閘事故。,4.4 雷擊跳閘率及防雷措施,一、引起跳閘的過電壓類型,擊桿頂反擊(1) 擊避雷線檔距中央(2) 直擊繞擊(3) 感應(yīng)雷過電壓(4),顯然，對(duì)110KV及以上線路，只需考慮(1)、 (3) 兩種情況下過電壓產(chǎn)

7、生的跳閘率。,二、雷擊跳閘率計(jì)算,雷擊輸電線路導(dǎo)致跳閘需要兩個(gè)條件，一是雷電流 超過線路的耐雷水平，導(dǎo)致絕緣子串發(fā)生沖擊閃絡(luò)； 其二是沖擊電弧轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻短路電弧，才會(huì) 跳閘。,建弧有一定的統(tǒng)計(jì)性，在線路沖擊閃絡(luò)的總次數(shù) 中，可能轉(zhuǎn)為穩(wěn)定工頻電弧的比例稱為建弧率：,建弧率取決于沿絕緣子串或空氣間隙的平均工作電壓梯度E，也與閃絡(luò)瞬間工頻電壓瞬時(shí)值和去游離條件有關(guān)。,1、建弧率,n1=NgP1,其中g(shù)為擊桿率，P1為雷電流幅值超過雷擊桿頂 耐雷水平I1的概率； Pa為繞擊率，P2為雷電流幅 值超過繞擊耐雷水平I2的概率。,n2=NPaP2,2、雷擊跳閘率的計(jì)算,線路總的雷擊跳閘率n為雷擊桿塔跳閘率n1和 繞擊跳閘率n2之和，即n=n1+n2,經(jīng)驗(yàn)公式：,影響因素：P1（I1）耐雷水平,降低雷擊跳閘率的措施：I、加強(qiáng)絕緣法E,架空輸電線路典型桿塔的雷擊跳閘率,三、輸電線路防