输电线路的防雷保护

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1、高电压技术电气工程黄澜涛lantaohang@xmu.edu.cn8电力系统防雷保护28.1输电线路的防雷保护防雷的必要性开关技术的提高，电力系统内部过电压的降低，导致事故减小；雷害事故在现代电力系统的跳闸停电事故中占很大比重。•雷击架空线路，过电压可能会沿着线路传播到变电站和发电厂•雷击变电站和发电厂本身电力系统的防雷包含了线路、变电站、发电厂等各个环节。38.1输电线路的防雷保护背景：架空线长度大，分布广，翻山越岭，遭受雷击机会多；雷击线路造成的跳闸事故占电网总事故的60%以上。目的:尽量减少线路雷害事故的次数和损失。雷电是无法控制，只能控制其对电力系统的影响

2、。分类：线路上的雷电过电压分为：直击雷和感应雷。线路雷害事故的形成过程：雷过电压，使线路绝缘闪络，从而使得冲击闪络转化为稳定的工频电弧，引起线路跳闸。如跳闸后线路绝缘不能恢复，则发生停电。提高防雷性能，首要是防止线路闪络。耐雷水平：雷击线路但不至引起绝缘闪络的最大雷电流峰值*直击雷与感应雷的耐雷水平不同。48.1.1输电线路的感应雷过电压雷击线路附近大地时，线路上的感应过电压雷云雷云E导线导线hEdxhdxxSS(a)主放电前(b)主放电后hd导线高度S雷击点与导线间的距离58.1.1输电

3、线路的感应雷过电压产生感应过电压的过程•在主放电开始前，先导通道中的电荷形成的静电场使得导线中形成束缚电荷；•主放电过程中，先导通道中的电荷流入地中，静电场消失，导线上的束缚电荷被释放；•束缚电荷沿导线向两端运动，形成过电压。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；•主放电通道中雷电流形成的空间磁场变化，使得导线上感应出过电压。它称为过电压的电磁分量；•电磁分量约为静电分量的1/5；•感应过电压的极性与雷电流极性相反；68.1.1输电线路的感应雷过电压IhLdU25gS78.1.1输电线路的感应雷过电压实际上导线上方有避雷线

4、(增大对地电容),导线上的感应过电压会下降。若避雷线不接地，则导线与避雷线的感应过电压为：IhIhhbU25LdU25LbUUgbgdgdgbhSSd实际避雷线电位为0。因此，可看成避雷线上存在－U的电压，该电gb位将在导线上产生耦合电位－kU。k为耦合系数。因此，导线的实gb际感应电位为：hbU'UkUU(1k)U(1k)gdgdgbgdgdhd*避雷线的存在使得到线上感应雷过电压降低了（1-k）倍88.1.1输电线路的感应过电压雷击线路杆塔时，线路上的感应过电压前面只适用s>65m的情况；更近的落雷则击中线路（避雷线或导线）或杆塔。•对于

5、雷击杆塔时，由于主放电通道的磁场迅速变化，将在导线上感应出与雷电流极性相反的过电压。计算方法尚有争论。一般高度的线路（40m以下），导线上感应的过电压最大值Uahgdda为感应过电压系数，其近似值等于雷电流平均波前陡度：a≈I/2.6L有避雷线时：感应过电压为：'Uah(1k)gdd98.1.2输电线路的直击雷过电压•不带避雷线的直击雷分两种：雷击杆塔塔顶，雷击导线；•带避雷线的直击雷分成三种：雷击杆塔塔顶，雷击避雷线档距中央，绕击导线。雷击避雷线雷击杆塔绕击导线108.1.2输电线路的直击雷过电压雷击杆塔时的过电压及耐雷水平——无避雷线的杆塔塔顶iiLgtRc

6、h避雷线根数012平原1/21/41/6山区——1/31/4118.1.2输电线路的直击雷过电压雷击杆塔时的过电压及耐雷水平——无避雷线的杆塔塔顶塔顶电位可表示为：LgtiUI(R)tdLch2.6其中，I为雷电流幅值，2.6为波头时间iL此外，雷击杆塔时，会在导线上感应出过电压LgtILUahhgdd2.6Rch感应雷过电压的极性与塔顶电位的极性是相反的，绝缘子串上的作用电压为LhgtdUU(U)I(R)jtdgLch2.62.6128.1.2输电线路的直击雷过电压雷击杆塔时的过电压及耐雷水平——无避雷线的杆塔塔顶Lhgtd若雷电流幅值为I绝缘

7、子串电压UU(U)I(R)LjtdgLch2.62.6绝缘子电压随着雷电流的增大而增大。当绝缘子电压大于其冲击闪络电压时，绝缘子串发生闪络，称为反击。思考：绝缘子确定，其最大能承受的雷电流线路的耐雷水平I可由绝缘子串的50%冲击闪络电压求得1U50%I1Lhgtd(R)ch2.62.6*绝缘子串正极性50%冲击闪络电压要比负极性冲击闪络电压低*雷电流大多为负极性，雷击塔顶时，其绝缘子串导线端为正极性138.1.2输电线路的直击雷过电压雷击杆塔时的过电压及耐雷水平——有避雷线的杆塔塔顶雷击塔顶时，可能引起绝缘子串的闪络，