输电线路的防雷保护资料

5输电线路的防雷保护主要内容输电线路的感应雷（雷电感应）过电压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高杆塔输电线路的雷电过电压输电线路的防雷措施无论是高压或超高压的输电线路，雷害故障占线路故障的40%～70%，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路而引起的事故率更高雷击线路可能引起两种破坏：短路接地故障，引起线路跳闸停电事故；雷击线路形成的雷电过电压波（侵入波），沿线路传播侵入变电所，危害变电站电气设备的安全运行。输电线路防雷性能的重要指标是耐雷水平和雷击跳闸率。输电线路雷击过电压类型：直击雷过电压；感应雷过电压（雷电感应过电压）。5.1输电线路的感应雷（雷电感应）过电压雷电感应过电压的形成感应过电压的静电分量: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。感应过电压的电磁分量:由于主放电通道中雷电流所产生的磁场变化而引起的感应电压。由于主放电通道与导线几乎互相垂直，电磁感应较弱，因此电磁分量不大，约为静电分量的1/5。感应雷过电压的极性与雷电流极性相反，并且感应雷过电压的静电分量和电磁分量都是由同一主放电过程产生的电磁场突变引起的，感应雷过电压中静电分量起主导作用。二、雷击线路附近地面时导线上的感应过电压当雷击点离导线的距离S65m，I≤100kA时，导线上的雷电感应过电压幅值为：雷电感应过电压幅值一般不超过300~400kV。对35kV及以下输电线路，可能造成绝缘闪络，而对于110kV及以上线路，一般不会引起闪络。雷电感应过电压在三相导线中同时存在，一般不会引起架空线路的相间绝缘闪络。如果导线上方架设有避雷线，发生雷击导线附近大地时，由于避雷线的屏蔽作用，导线上的感应电荷会减少，从而导线上的感应过电压将会下降。ShIUci25三、雷击线路杆塔时导线上的感应雷过电压当S≤65m时，可认为将因线路的引雷作用而击中线路（避雷线或导线）或杆塔。对一般杆塔高度小于40m以下的线路，在无避雷线时，导线上雷电感应过电压的幅值α=I/2.6有避雷线时，由于避雷线的屏蔽效应，考虑耦合系数k，ccihU)1()1(khhhkhUccgcci5.2输电线路的直击雷过电压一、雷击杆塔塔顶或附近避雷线时的过电压塔顶电位导线电位)(dtdiLiRdtdiLiRutitttitop)1(cgctopchhkhkUU线路绝缘上承受的电压)1(cgctoptopctoplihhkhkUUUUU反击：作用于绝缘子串上的电压超过其50%冲击放电电压，绝缘子串会发生杆塔对导线放电导致的闪络。二、雷击导线时的过电压绕击：雷绕过避雷线而击于导线2/000cdZZZiicccddZZZZiZiu0002202ZZcid=i0/2三、雷击档距中央避雷线时的过电压22bbbLadtdiLuLb为雷击点至杆塔的等值电感，α为雷电流平均陡度(1)(1)2bsbLUukak避雷线与导线间空气间隙S上所承受的最高电压S≥0.012+1（m）不会发生击穿5.3输电线路的耐雷水平与雷击跳闸率一、输电线路与雷击相关的参数1.输电线路落雷次数N：（Td=40，γ=0.07）2.击杆率g：雷击杆塔顶部的次数N1与线路总的落雷次数N之比3.绕击率Pα：雷绕击导线的次数N2与雷击线路总次数N的比值(4)1000.28(4)1000ddbhNSTTbhNNg19.386lgtahp35.386lgtahp山区平原4.建弧率η：冲击电弧转化为稳定的工频电弧的概率275.010)145.4(E中性点有效接地系统inlUE3inlUE2中性点非有效接地系统Un为线路额定电压（有效值），kV；il为绝缘子串的放电距离二、架空输电线路的耐雷水平雷击杆塔塔顶时的耐雷水平雷绕击导线时的耐雷水平雷击档距中央避雷线50%1(1)()(1)2.62.6gatcitcUIhhLhkRkkhh若ht≈ha、且hg≈hc50%1(1)()2.62.6tciUILhkR50%2100UI220kV以下三、雷击跳闸率求得输电线路的耐雷水平后，根据雷电流的概率分布，求出雷电流超过输电线路的耐雷水平的概率，即雷击闪络的概率，再乘以建弧率，可以求出输电线路雷击跳闸的概率。雷击跳闸的概率乘以输电线路的落雷次数即为输电线路的雷击跳闸率。雷击杆塔塔顶时的雷击跳闸率雷绕击导线时的雷击跳闸率n1=N·g·P1·η=0.28(b+4h)·g·P1·η次/100km·年n2=N·Pα·P2·η=0.28(b+4h)·Pα·P2·η次/100km·年有避雷线的输电线路雷击跳闸率n为n=n1+n2=0.28(b+4h)·η（g·P1+Pα·P2）次/100km·年5.4高杆塔输电线路的雷电过电压500kV及以上电压等级输电线路高杆塔遭受雷击后，感应电压分量增大，塔身电感增大，其几何尺寸亦增大，雷电波在杆塔内的折反射现象不可忽略，塔顶电位升高将更严重。不能忽视系统运行电压的影响。随着杆塔高度增大，导线与避雷线间距也增大，避雷线和地面的雷电屏蔽作用减小，发生绕击的风险明显增大。规程法对于500kV及以上电压等级的输电线路，计算误差较大。一、雷击塔顶产生的雷电过电压行波法蒙特卡洛法故障树法EMTP/ATP法杆塔的模拟模型：（1）集中电感进行模拟，忽略杆塔上的波过程，（2）根据杆塔结构，把杆塔看作均匀参数，用一个波阻抗来模拟。不同高度的杆塔部分由于L0、C0都不同，这使沿杆塔分布的波阻抗是变化的，即不同位置杆塔的波阻抗、波速不同。（杆塔多波阻抗模型）横担波阻抗计算AkkAkrhZ2ln60主支架波阻抗计算4/33/23/14/13/23/18/1)()(23,2,1),222(ln60BTkBTkekekkTkRRrrrkrhZ支架波阻抗计算TkLkZZ9绝缘子串的闪络电压相交法判断绝缘子串闪络二、输电线路的雷电绕击由于影响雷电放电的因素很多，防雷保护装置和被保护物所处环境错综复杂，雷电放电本身也具有随机性和分散性，所以雷电屏蔽失效（绕击）时有发生。计算绕击率的经验公式适于工程简化计算，没有考虑雷击过程，无法解释雷电屏蔽失效现象，特别是在山区的绕击率计算过于粗糙，与实际运行数据相差较大。绕击是造成500kV及以上电压等级输电线路雷击跳闸的主要原因。绕击的计算模型主要分为电气几何模型（EGM）和先导发展模型。经典电气几何模型由雷云向地面发展的先导放电通道头部到达被击物体的临界击穿距离（击距）以前，雷击点是不确定的，那个物体先到达击距之内，就向那个物体放电，不考虑物体形状；击距仅同雷电流幅值有关，而与其它因素无关；先导对杆塔、避雷线、导线的击距相等。Eriksson改进电气几何模型法当下行雷电先导进入结构物的吸引半径之内，结构物上产生的上行先导将对下行雷电先导进行拦截而发生雷击；吸引半径同雷电流幅值和结构物高度直接相关；下行雷电先导可从不同的角度靠近结构物，但是一旦超出结构物的吸引半径外，雷电先导将直接击向地面。ABC屏蔽弧AB绕击弧BCghchgRcRgc1L2LC0ghchgRcRgRgcx5.5输电线路的防雷措施架设避雷线（防止雷直击导线；分流；使杆塔电位下降；耦合作用，降低绝缘子串上的过电压；屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。）降低杆塔接地电阻架设耦合地线（分流；耦合）采用不平衡绝缘方式装设自动重合闸加强线路绝缘安装线路避雷器加装塔顶拉线架设旁路架空地线