輸電線路的防雷保護

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1、高電壓技術(shù)電氣工程黃瀾濤lantaohang@xmu.edu.cn8電力系統(tǒng)防雷保護28.1輸電線路的防雷保護防雷的必要性?開關(guān)技術(shù)的提高，電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓的降低，導(dǎo)致事故減?。?雷害事故在現(xiàn)代電力系統(tǒng)的跳閘停電事故中占很大比重。?雷擊架空線路，過電壓可能會沿著線路傳播到變電站和發(fā)電廠?雷擊變電站和發(fā)電廠本身?電力系統(tǒng)的防雷包含了線路、變電站、發(fā)電廠等各個環(huán)節(jié)。38.1輸電線路的防雷保護背景：架空線長度大，分布廣，翻山越嶺，遭受雷擊機會多；雷擊線路造成的跳閘事故占電網(wǎng)總事故的60%以上。目的:盡量減少線路雷害事故的次數(shù)和損失。雷電是無法控制，只能控制其對電力系統(tǒng)的影響

2、。分類：線路上的雷電過電壓分為：直擊雷和感應(yīng)雷。線路雷害事故的形成過程：雷過電壓，使線路絕緣閃絡(luò)，從而使得沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧，引起線路跳閘。如跳閘后線路絕緣不能恢復(fù)，則發(fā)生停電。提高防雷性能，首要是防止線路閃絡(luò)。耐雷水平：雷擊線路但不至引起絕緣閃絡(luò)的最大雷電流峰值*直擊雷與感應(yīng)雷的耐雷水平不同。48.1.1輸電線路的感應(yīng)雷過電壓?雷擊線路附近大地時，線路上的感應(yīng)過電壓雷云雷云E????????????????????????????????????????導(dǎo)線導(dǎo)線hEdxhdxxSS(a)主放電前(b)主放電后hd導(dǎo)線高度S雷擊點與導(dǎo)線間的距離58.1.1輸電

3、線路的感應(yīng)雷過電壓產(chǎn)生感應(yīng)過電壓的過程?在主放電開始前，先導(dǎo)通道中的電荷形成的靜電場使得導(dǎo)線中形成束縛電荷；?主放電過程中，先導(dǎo)通道中的電荷流入地中，靜電場消失，導(dǎo)線上的束縛電荷被釋放；?束縛電荷沿導(dǎo)線向兩端運動，形成過電壓。由于先導(dǎo)通道中電荷所產(chǎn)生的靜電場突然消失而引起的感應(yīng)電壓稱為感應(yīng)過電壓的靜電分量；?主放電通道中雷電流形成的空間磁場變化，使得導(dǎo)線上感應(yīng)出過電壓。它稱為過電壓的電磁分量；?電磁分量約為靜電分量的1/5；?感應(yīng)過電壓的極性與雷電流極性相反；68.1.1輸電線路的感應(yīng)雷過電壓I?hLdU?25gS78.1.1輸電線路的感應(yīng)雷過電壓實際上導(dǎo)線上方有避雷線

4、(增大對地電容),導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓會下降。?若避雷線不接地，則導(dǎo)線與避雷線的感應(yīng)過電壓為：I?hI?hhbU?25LdU?25LbU?UgbgdgdgbhSSd?實際避雷線電位為0。因此，可看成避雷線上存在－U的電壓，該電gb位將在導(dǎo)線上產(chǎn)生耦合電位－kU。k為耦合系數(shù)。因此，導(dǎo)線的實gb際感應(yīng)電位為：hbU'?U?kU?U(1?k)?U(1?k)gdgdgbgdgdhd*避雷線的存在使得到線上感應(yīng)雷過電壓降低了（1-k）倍88.1.1輸電線路的感應(yīng)過電壓?雷擊線路桿塔時，線路上的感應(yīng)過電壓前面只適用s>65m的情況；更近的落雷則擊中線路（避雷線或?qū)Ь€）或桿塔。?對于

5、雷擊桿塔時，由于主放電通道的磁場迅速變化，將在導(dǎo)線上感應(yīng)出與雷電流極性相反的過電壓。計算方法尚有爭論。一般高度的線路（40m以下），導(dǎo)線上感應(yīng)的過電壓最大值U?ahgdda為感應(yīng)過電壓系數(shù)，其近似值等于雷電流平均波前陡度：a≈I/2.6L有避雷線時：感應(yīng)過電壓為：'U?ah(1?k)gdd98.1.2輸電線路的直擊雷過電壓?不帶避雷線的直擊雷分兩種：雷擊桿塔塔頂，雷擊導(dǎo)線；?帶避雷線的直擊雷分成三種：雷擊桿塔塔頂，雷擊避雷線檔距中央，繞擊導(dǎo)線。雷擊避雷線雷擊桿塔繞擊導(dǎo)線108.1.2輸電線路的直擊雷過電壓?雷擊桿塔時的過電壓及耐雷水平——無避雷線的桿塔塔頂iiLgtRc

6、h避雷線根數(shù)012平原1/21/41/6山區(qū)——1/31/4118.1.2輸電線路的直擊雷過電壓?雷擊桿塔時的過電壓及耐雷水平——無避雷線的桿塔塔頂塔頂電位可表示為：LgtiU?I(R?)tdLch2.6其中，I為雷電流幅值，2.6為波頭時間iL此外，雷擊桿塔時，會在導(dǎo)線上感應(yīng)出過電壓LgtILU?ah?hgdd2.6Rch感應(yīng)雷過電壓的極性與塔頂電位的極性是相反的，絕緣子串上的作用電壓為LhgtdU?U?(?U)?I(R??)jtdgLch2.62.6128.1.2輸電線路的直擊雷過電壓?雷擊桿塔時的過電壓及耐雷水平——無避雷線的桿塔塔頂Lhgtd若雷電流幅值為I絕緣

7、子串電壓U?U?(?U)?I(R??)LjtdgLch2.62.6絕緣子電壓隨著雷電流的增大而增大。當(dāng)絕緣子電壓大于其沖擊閃絡(luò)電壓時，絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)，稱為反擊。思考：絕緣子確定，其最大能承受的雷電流線路的耐雷水平I可由絕緣子串的50%沖擊閃絡(luò)電壓求得1U50%I?1Lhgtd(R??)ch2.62.6*絕緣子串正極性50%沖擊閃絡(luò)電壓要比負(fù)極性沖擊閃絡(luò)電壓低*雷電流大多為負(fù)極性，雷擊塔頂時，其絕緣子串導(dǎo)線端為正極性138.1.2輸電線路的直擊雷過電壓?雷擊桿塔時的過電壓及耐雷水平——有避雷線的桿塔塔頂雷擊塔頂時，可能引起絕緣子串的閃絡(luò)，