输电线路防雷.

5输电线路防雷输电线路的直击雷过电压输电线路的耐雷水平与雷击跳闸率输电线路的感应雷过电压输电线路的防雷措施高杆塔输电线路的雷电过电压目录输电线路防雷性能的两个重要指标1.耐雷水平I2．雷击跳闸率n每年每百公里线路由于雷击引起的跳闸次数线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值(kA)雷击次数超过耐雷水平的概率建弧率𝑛=𝑁∙𝑃∙η输电线路落雷状况5.1输电线路的感应雷过电压5.1.1感应雷过电压的形成1.过电压的形成5.1.2雷击线路附近地面时导线上的感应过电压雷击点距导线路的距离S导线悬挂的平均高度hcggQuC导线上感应电压SIhucci25雷电流幅值I感应雷过电压的特点：1)过电压幅值不高，一般不超过300400kV2)不会引起架空线路相间绝缘闪络3)感应过电压的极性与雷电流极性相反避雷线的屏蔽作用假设避雷线不接地避雷线上感应电压实际上避雷线是接地的避雷线上导线上耦合电压导线上的感应过电压幅值导线上感应电压𝑢𝑖∙𝑐=25𝐼ℎ𝑐𝑆𝑢𝑖∙𝑔=25𝐼ℎ𝑔𝑆=𝑢𝑖∙𝑐ℎ𝑔ℎ𝑐−𝑢𝑖∙𝑔−𝑘𝑢𝑖∙𝑔𝑢′𝑖∙𝑐=𝑢𝑖∙𝑐+−𝑘𝑢𝑖∙𝑔=𝑢𝑖∙𝑐1−𝑘ℎ𝑔ℎ𝑐≈𝑢𝑖∙𝑐1−𝑘5.1.3雷击线路杆塔时导线上的感应雷过电压考虑屏蔽效应时，导线上的感应雷过电压𝑢𝑖∙𝑐=12.6𝐼ℎ𝑐=𝑎ℎ𝑐𝑢′𝑖∙𝑐=𝑎ℎ𝑐1−𝑘ℎ𝑔ℎ𝑐≈𝑎ℎ𝑐1−𝑘5.2输电线路的直击雷过电压分流系数:5.2.1雷击杆塔塔顶及附近避雷线时的过电压𝛽=𝑖𝑡𝑖1.塔顶电位𝑢𝑡𝑜𝑝=𝑅𝑖𝑖𝑡+𝐿𝑡𝑑𝑖𝑡𝑑𝑡=𝛽𝑅𝑖𝑖+𝐿𝑡𝑑𝑖𝑑𝑡𝑈𝑡𝑜𝑝=𝛽𝐼𝑅𝑖+𝐿𝑡2.62.导线电位耦合分量(k一般0.2~0.25)感应分量导线电位𝑈𝑐𝑘𝑈𝑡𝑜𝑝−12.6𝐼ℎ𝑐1−𝑘ℎ𝑔ℎ𝑐𝑈𝑐=𝑘𝑈𝑡𝑜𝑝−12.6𝐼ℎ𝑐1−𝑘ℎ𝑔ℎ𝑐3.绝缘子串上承受的电压当时𝑈𝑖𝑗=𝑈𝑡𝑜𝑝−𝑈𝑐=𝑈𝑡𝑜𝑝−𝑘𝑈𝑡𝑜𝑝−𝛼ℎ𝑐1−𝑘ℎ𝑔ℎ𝑐=𝛽𝐼𝑅𝑖+𝐿𝑡2.6−𝑘𝛽𝐼𝑅𝑖+𝐿𝑡2.6+𝐼2.6ℎ𝑐1−ℎ𝑔ℎ𝑐=𝐼1−𝑘𝛽𝑅𝑖+1−𝑘𝛽𝐿𝑡2.6+1−𝑘ℎ𝑔ℎ𝑐ℎ𝑐2.6ℎ𝑔≈ℎ𝑐𝑈𝑖𝑗≈1−𝑘𝐼𝛽𝑅𝑖+𝐿𝑡2.65.2.2雷绕击导线时的过电压雷电流雷击于导线时，沿导线流动的电流雷击于导线时雷击导线时，沿导线流动的电流只有雷电流的一半𝑖𝑑=𝑖0𝑍0𝑍0+𝑍𝑐212𝑍𝑐≈𝑍0𝑖𝑑=𝑖02雷绕击于导线时的电压幅值雷绕击于导线时的电压𝑢𝑑=𝑖𝑑𝑍𝑐2=𝑖0𝑍0𝑍𝑐2𝑍0+𝑍𝑐𝑈𝑑=𝐼𝑍0𝑍𝑐2𝑍0+𝑍𝑐𝑍𝑐≈2𝑍0𝑈𝑑=𝐼2×𝑍𝑐2𝑍𝑐=400Ω𝑈𝑑=100𝐼𝑘𝑉5.2.3雷击档距中央避雷线时的过电压𝑢𝑏=𝐿𝑏2×𝑑𝑖𝑑𝑡=𝑎𝐿𝑏2避雷线与导线间空气间隙S上所承受的最高电压US为𝑈𝑠=𝑢𝑏(1−𝑘)=𝑎𝐿𝑏2(1−𝑘)5.3输电线路的耐雷水平与雷击跳闸率5.3.1输电线路与雷击相关的参数1.输电线路落雷次数N•输电线路的落雷面积km2S•两根避雷线间的距离(m)b•避雷线对地平均高度(m)h𝑁=𝑆𝑇𝑑𝛾=𝑏+4ℎ1000×100×𝑇𝑑×𝛾=0.28𝑏+4ℎ2.击杆率𝑔雷击杆次数线路总落雷次数3.绕击率平原地区线路山区线路𝑃𝛼𝑔=𝑁1𝑁𝑃𝛼=𝛼ℎ𝑡86−3.9𝑃𝛼=𝛼ℎ𝑡86−3.353.建弧率E＜６kV/m时，＝０绝缘子串的平均运行电压（有效值）梯度（kV/m）E=U/l线路绝缘发生冲击闪络后，转变为工频电弧的概率η=4.5𝐸0.75−14×10−25.3.2架空输电线路的耐雷水平1.雷击杆塔塔顶时的耐雷水平ℎ𝑔≈ℎ𝑐𝐼1=𝑈50%1−𝑘𝛽𝑅𝑖+1−𝑘𝛽𝐿𝑡2.6+1−ℎ𝑔ℎ𝑐𝑘ℎ𝑐2.6𝐼1=𝑈50%1−𝑘𝛽𝑅𝑖+𝐿𝑡2.6+ℎ𝑐2.6log𝑝1=−𝐼188𝑝1k=0.2，＝0.9，Lt=16H，hd=10m，U50％＝700kV,Ri=10(Ω)𝐼1=𝑈50%1−𝑘𝛽𝑅𝑖+𝐿𝑡2.6+ℎ𝑐2.6𝐼1=7001−0.20.910+162.6+102.6=47.6𝑘𝐴例:110kV线路，取额定电压(KV)35110220330500耐雷水平I0（KA）20~3040~7580~120100~140120~160各级电压送电线路的耐雷水平注：表中I0较大的数字适用于多雷区或重要性较大的线路或变电站的进线保护段2.雷绕击导线时的耐雷水平𝐼2=𝑈50%100log𝑝2=−𝐼288𝑝25.3.3雷击跳闸率雷击杆塔塔顶时的跳闸率雷绕击导线时的跳闸率雷击杆塔塔顶的次数雷绕击导线的次数有避雷线线路雷击跳闸率𝑁1=𝑁𝑔=0.28𝑏+4ℎ𝑔𝑛1=𝑁𝑔𝑃1η𝑁2=𝑁𝑃𝛼=0.28𝑏+4ℎ𝑃𝛼𝑛2=𝑁𝑃𝛼𝑃2η𝑛=𝑛1+𝑛2=𝑁𝑔𝑃1η+𝑁𝑃𝛼𝑃2η=0.28𝑏+4ℎη𝑔𝑃1+𝑃𝛼𝑃2次/百公里*年5.4高杆塔输电线路的雷电过电压高杆塔输电线路的特点1.杆塔高度增高导线上的感应电压分量增大塔身电感增大，塔顶电位升高杆塔几何尺寸增大，雷电波在杆塔内的折反射现象不可忽略2.输电线路自身的电压等级较高冲击放电电压较高耐雷水平提高工频电压较高绝缘子串上的电压将会增大导线与避雷线间的距离增大绕击导线的概率增大5.4.1雷击塔顶产生的雷电过电压计算雷击塔顶产生过电压的方法规程法行波法蒙特卡洛法故障树法EMTP/ATP行波法500kV酒杯形铁塔杆塔多波阻抗模型横担波阻抗主支架波阻抗支架波阻抗𝑍𝐴𝐾=602ℎ𝑘𝑟𝐴𝐾𝑍𝐿𝐾=9𝑍𝑇𝐾𝑍𝑇𝐾=60ln22ℎ𝑘𝑟ek−2k=1,2,3𝑟ek=218𝑟𝑇𝐾13𝑟𝐵2314𝑅𝑇𝐾13𝑅𝐵2334相交法判断绝缘子串闪络5.4.2输电线路的雷电绕击1.经典电气几何模型导线击距地面击距(等击距)地面击距(不等击距)𝑟𝑠𝑐𝑘=8𝐼0.65𝑟𝑠𝑔𝑘=𝑟𝑠𝑐𝑘𝑟𝑠𝑔𝑘=𝐴𝑟𝑠𝑐𝑘2.Eriksson改进电气几何模型吸引半径•结构物高度，mH•雷电流幅值，kAI𝑅𝑎=0.67𝐻0.6𝐼0.74屏蔽失效完全屏蔽绕击闪络率•绕击耐雷水平，kAIc•最大绕击电流，kAIm•绕击弧和屏蔽弧弧长，mL1、L2•雷电流幅值概率密度函数f(I)𝑃𝑟=𝐿1𝐿1+𝐿2𝑓𝐼𝑑𝐼𝐼𝑚𝐼𝑐5.5输电线路的防雷措施•防止雷电直击导线•对雷击塔顶的雷电流起分流作用•对导线有耦合作用架设避雷线•降低塔顶电位，提高线路反击耐雷水平降低杆塔接地电阻•有一定的分流作用•对导线有耦合作用架设耦合地线•防止同杆架设的双回线路同时闪络跳闸采用不平衡绝缘方式•减少线路雷击停电事故率装设自动重合闸•减小建立稳定工频电流的概率采用消弧线圈接地方式•提高线路耐雷水平•减少建弧率加强线路绝缘•降低雷击跳闸率安装线路避雷器•利于雷电流泄放，提高反击耐雷水平加装塔顶拉线•降低雷电绕击导线的概率架设旁路架空地线