输电线路的防雷保护

项目三：电力系统的过电压保护学习情境二：输电线路的防雷保护了解输电线路遭受直接雷过电压的各种形式及过电压的计算。掌握输电线路耐雷性能指标的含义；了解它们的计算方法。掌握线路防雷措施。教学目标电力系统的防雷保护包括了线路、变电所、发电厂等各个环节。一、架空输电线路防雷保护输电线路耐雷性能的若干指标线路雷害事故发展过程及防护措施线路耐雷性能的分析计算一条100km长的架空输电线路在一年中遭到数十次雷击。线路的雷击事故在电力系统总的雷害事故中占有很大的比重。一、输电线路耐雷性能的若干指标每100km线路的年落雷次数NdThbN104[次/(100km.年)]为地面落雷密度b为两根避雷线之间的距离；h为避雷线的平均对地高度Td为雷暴日数I1、耐雷水平（）耐雷水平是指雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值，单位为kA。我国标准规定的各级电压线路应有的耐雷水平值见表8-1n2、雷击跳闸率（）雷击跳闸率是指在雷暴日数Td＝40的情况下、100km的线路每年因雷击而引起的跳闸次数，其单位为“次/(100km·40雷暴日)”．实际线路长度L不是100km，雷暴日数也不正好是40时必须换算到某一相同的条件下(100km，40雷暴日)，才能进行比较。但是雷电流超过了线路耐雷水平，只会引起冲击闪络，只有在冲击闪络之后还建立工频电弧，才会引起线路跳闸。275.010)145.4(E由冲击闪络转变成稳定工频电弧的概率为建弧率(),它与沿绝缘子串或空气间隙的平均运动电压梯度有关。可由下式求得二、线路雷害事故发展过程及防护措施只要能设法制止上述发展过程中任一环节的实现，就可避免雷击引起长时间停电事故。输电线路上采用的各种防雷保护措施：(一)避雷线（架空地线）110kV及以上架空输电线路防雷措施是沿全线架设避雷线；35kV及以下的线路主要依靠架设消弧线圈和自动重合闸来进行防雷保护。（二）降低杆塔接地电阻提高线路耐雷水平和减少反击概率的主要措施。杆塔的工频接地电阻一般为10～30Ω。（三）加强线路绝缘增加绝缘子串中的片数、改用大爬距悬式绝缘子、增大塔头空气间距等等，但有相当大的局限性。一般优先采用降低杆塔接地电阻的办法来提高线路耐雷水平。（四）耦合地线作为一种补救措施，具有一定的分流作用和增大导地线之间的耦合系数，因而能提高线路的耐雷水平和降低雷击跳闸率。(五)消弧线圈能使雷电过电压所引起来的一相对地冲击闪络不转变成稳定的工频电弧，即大大减小建弧率和断路器的跳闸次数。(六)管式避雷器仅用作线路上雷电过电压特别大或绝缘薄弱点的防雷保护。它能免除线路绝缘的冲击闪络，并使建弧率降为零。(七)不平衡绝缘一回路的三相绝缘子片数少于另一路的三相。(八)自动重合闸线路绝缘不会发生永久性的损坏或劣化。三、线路耐雷性能的分析计算(一)绕击导线雷闪绕过避雷线直接击中导线的概率，称为绕击率Pα。Pα之值与避雷线对边相导线的保护角α、杆塔高度ht及线路通过地区的地形地貌等因素有关。9.386lgthP平原线路35.386lgthP山区线路绕击跳闸次数（次/年）N–年落雷总数–绕击率–超过绕击耐压水平的雷电流–建弧率22PPNnP2P2I(二)雷击档距中央的避雷线雷击避雷线最严重的情况是雷击点处于档距中央时。真正击中档距中央避雷线的概率只有10%左右。/4AgUZlav雷击点电压最大值可见UA仅仅取决于它的波前陡度a，而与雷电流无关。(三)雷击杆塔击杆率：雷击杆塔次数与落雷总数的比值。gtiii注入线路的总电流即为雷电流tigi为流经杆塔的电流，为流经避雷线的电流。)(dtdiLiRuaia线路杆塔分流系数)(dtdiLiRutitop1topuku线路绝缘子串上所受到的雷电过电压包括四个分量：1、杆塔电流it在横担以下的塔身电感La和杆塔冲击接地电阻Ri上造成压降，使横担具有一定的对地电位2、塔顶电压utop沿着避雷线传播而在导线上感应出来的电压u1。与上一分量ua相似，杆塔电流it造成的塔顶电位)1(0)(')(khhuucgcici3、雷击塔顶而在导线上产生的感应雷击过电压()icu0k-无避雷线时的感应雷击过电压-导、地线间的几何耦合系数4、线路本身的工频电压u22')(1uuuuuciali作用在绝缘子串上的合成电压小结通常采用耐雷水平和雷击跳闸率来表示一条线路的耐雷性能和所采用防雷措施的效果。输电线路常采用避雷线、降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘等措施来进行防雷。可按雷击点的不同把线路的落雷分为三种情况：绕击导线、雷击档距中央的避雷线和雷击杆塔。