电力系统防雷保护-高电压技术考点复习讲义和题库

考点5：电力系统防雷保护

5.1 输电线路的感应雷过电压

一、雷击线路附近大地时，线路上的感应雷过电压

1、先导

在导线轴线方向上的电场强度X E 将导线两端与雷云电荷异号的正电荷，吸引到最靠近先导通道的一段导线上，成为束缚电荷。导线上的负电荷则被排斥而向两侧运动，经线路泄露电导和系统中性点进入大地。

导线上电流很小，忽略线路工作电压，导线电位仍保持的电位。正束缚电荷产生的电场在导线高度处被电导中负电荷产生的电场所抵消。

2、主放电

先导通道中的负电荷自下而上被迅速中和，相应的电场被迅速减弱，使导线上正束缚电荷迅速释放，形成电压波向两侧传播，形成的过电压称为感应过电压的静电分量。 与此同时，由于先导通道中雷电流所产生的磁场变化而引起的感应称为感应过电压的电磁分量。

（1）当雷击点离开线路的距离s>65m 时，

)(25d L KV S

h I u g ⨯⨯≈ 其中L I ：雷电流峰值（KA）；

d h ：导线平均高度（m）；

S：为雷击点离线路的距离。

感应过电压峰值一般最大可达300～400KV，这会引起35KV 及以下钢筋混凝土杆线路绝缘闪络。

（2）加避雷线

由于屏蔽作用，感应过电压下降，导线上的感应过电压为

)k 1(U U gd ,

gd -=

因此，避雷线离导线越近，耦合系数k 越大，U 感应越小。

二、雷击线路杆塔时，导线上的感应过电压

无避雷线d ah =gd U

有避雷线)1(U gd ,k ah d -=

与直击雷相比，感应过电压的特点：

1、

极性与雷云电荷相反，一般为正极性。 2、

在三相导线上同时出现，不会直接产生相间过电压。 3、 波形较缓和，波前几微秒到几十微秒，波长可达数百微秒。

5.2 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平

一、雷击杆塔顶部

1．塔顶电位

塔顶电流i gt <雷电流L i ，即

L i i β=gt 雷电流到达峰值时，塔顶电压有最大值

6.2(ch L R U gt L td I +=β

其中β为分流系数，设雷电流具有斜角波前，at i =，则t L R L L b

i

b t ++=11

β，t 取T/2，（T 1波前时间2.6us）

2．导线电位和线路绝缘上的电位

当塔顶电位为td U 时，在塔顶的避雷线也有同样的电位，导线上产生的耦合电压为td kU ，由于通道电磁场的作用，导线上有感应过电压)1(a k h d -, 此电压与塔顶电位极性相反，所以导线电位的幅值d U 为

)1(a U U td k h k d d --=

作用在线路绝缘上的总电压

k)-)(1ah (U U U U d td j +=-=d td 对于斜角波前的雷电波6

.2L 1L

I I a T =

= )1)(6

.26.2(ch L k h I d gt j L R U -++=ββ 3．耐雷水平的计算 耐雷水平：]6.2)6.2[)(1(ch %

501d gt h k L R U I ++-=β

提高耐雷水平：↓↑↓β,,R ch k ，加强线路绝缘。

在杆塔上距避雷线较远的导线，由于耦合系数较小，一般较易发生反击。

二、雷击避雷线档距中央

间隙s ≥0.012+1（m），不击穿，可能因为：

1、

避与导之间电容很大，在击穿前的预放电电流降低了它们之间的电位差。 2、 较长的间隙s 建弧率很低。

三、绕击（与无避雷线时完全一样）

绕击率p α 平原 9.386

lg -=h p αα 山区 35.386

lg -=h p αα

5.3 输电线路的雷击跳闸率

一、建弧率

%14.5475.0-=E η

其中：E 为绝缘子串的平均运行电压梯度。

二、有避雷线线路雷击跳闸率n 的计算

1．雷击杆塔时的跳闸率n 1

p n g h b 1

14b 8.20η）（+=（次/100km 年） 2．线路绕击跳闸率

ηαp p n b h 2

24b 8.20）（+=（次/100km 年） 3．线路雷击跳闸率

)(4b 8.202

121p p p n n n g h b αη++=+=）（（次/100km 年） 5.4 输电线路的防雷措施

一、架设避雷线

避雷线的作用：防止雷直击导线，同时还有分流作用以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位。

保护角20～︒30 220～330KV，双避雷线︒20左右

500KV 以上，双避雷线︒15左右

二、降低杆塔接地电阻：减小雷击杆塔时的电位升高

在高电阻率地区降低接地电阻困难时，可采用多根放射形接地体，或连续伸长接地体，或降阻剂。

三、架设耦合地线

作用：增加避雷线与导线间的耦合作用以降低绝缘子串上的电压；

增加对避雷线的分流作用。

四、采用不平衡绝缘方式

原则：使两回路的绝缘子串片数有差异。雷击时绝缘子串片数少的回路先闪络，闪络后的导

线相当于地线，增加了对另一回路的导线的耦合作用，提高了另一回路的耐雷水平。

五、装设自动重合闸

据统计，我国110KV及以上，线路重合闸成功率25～95%；35KV及以下，线路重合闸成功率50～80%

六、采用消弧线圈接地方式

绝大多数的单相着雷闪络接地故障能被消弧线圈消除，而在两相或三相着雷时，雷击引起第一相导线闪络并不会造成跳闸，闪络后的导线相当于地线，增加了耦合作用，提高了耐雷水平。

七、装设管型避雷器

一般在线路交叉处和在高杆塔上装设管型避雷器以限制过电压。

八、加强绝缘

在高塔上增加绝缘子串片数，加大大跨越导，地线间的距离。

采用木横担提高耐雷水平和建弧率（∵冲击电压下木材是良好的绝缘）但我国现在不采用在35KV 及以下采用瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘子来降低雷击跳闸。