输电线路防雷技术课程课件
合集下载
输电线路、发电厂、变电站防雷保护与系统过电压PPT课件
.
29
2.切除空载线路过电压及其限制措施
主要原因：电弧重燃
影响因素：断路器的性能、电网中性点的运行方式 、 接线方式的影响、电晕的影响、线路侧的电磁式电 压互感器
限制措施：选用灭弧能力强的快速断路器
采用带 并联电阻的断路器
.
30
3.切除空载变压器过电压 原因：开关突然截断了电感中的电流 截流电压最大值为：
单支避雷针的保护范 围如何确定？
避雷器有哪 些种类？
对避雷器的基本技术 要求有哪些？
避雷器的基本参数有 哪些？
接地有哪些种 类？各有什么 作用
.
1
第七章 输电线路的防雷保护
任务一：熟悉架空输电线路的雷电过 电压的类型及特点 任务二：布置架空输电线路的防雷措 施
.
2
第七章 输电线路的防雷保护
一、输电线路防雷保护的必要性： 1.线路延伸很长，地处旷野，高耸地面容 易遭受雷击； 2.雷击线路产生的入侵变电站的雷电波会 威胁电气设备的绝缘。
L
ZT为变压器的特性阻抗 UcmaxI0 CI0ZT 影响因素：断路器的性能、变压器的特性阻抗 限制的措施：在变压器的任一侧装设一组普通阀式 避雷器
.
31
4.弧光接地过电压及其限制措施
电弧接地过电压：中性点不接地的电网，如果 发生单相金属性接地，将引起健全相的电压升高到 线电压。如果单相通过不稳定的电弧接地，即接地 点的电弧间歇性熄灭和重燃，则在电网健全相和故 障相上都会产生过电压。
LC
i
当自振频率与电源频率相等时， u(t)=Umsin(ωt+φ)
回路的感抗等于容抗时出现线
性谐振，此时过电压最大，其
电压倍数：
L
Ucw C Um R 解决方法：在设计或运行时避开谐振范围
输电线路的防雷保护课件
修复与更换
故障隔离
一旦发现故障，立即隔离故障区段，避免影 响其他线路的正常运行。
对损坏的设备进行修复或更换，尽快恢复输 电线路的正常运行。
02
01
预防措施
针对故障原因，采取相应的预防措施，提高 输电线路的防雷保护能力。
04
03
输电线路防雷保护的案例分析
05
某地区输电线路防雷保护的成功案例
案例概述
输电线路的防雷保护 课件
目录
• 输电线路防雷保护的重要性 • 输电线路防雷保护的基本原理 • 输电线路防雷保护的措施 • 输电线路防雷保护的监测与维护 • 输电线路防雷保护的案例分析
输电线路防雷保护的重要性
01
雷电对输电线路的危害
01
直接雷击
雷电直接击中输电线路，可能导致线路短路、跳闸甚至 设备损坏。
01
02
03
监测设备
使用先进的雷电定位系统、 遥测系统和雷电监测设备， 实时监测输电线路附近的 雷电活动。
监测数据
收集并分析监测数据，包 括雷电活动频率、强度以 及输电线路的接地电阻、 绝缘电阻等参数。
监测周期
定期进行监测，如每天、 每周或每月，以便及时发 现潜在的雷电威胁。
输电线路防雷保护的维护
雷保护效果。
雷电活动的复杂性和不确定性
03
雷电活动具有复杂性和不确定性，给输电线路的防雷保护带来
一定的难度和挑战。
输电线路防雷保护的基本原理
02
雷电的产生和传播
雷电的产生
雷电是大气中的静电放电现象， 通常在潮湿的空气中，由于温差 引起的气流运动，使大气中的正 负电荷分离，形成雷电。
雷电的传播
雷电通常以电弧的形式传播，电 弧可以在雷云之间或者雷云与地 面之间传播，产生强烈的电流和 电压。
输电线路防雷保护PPT课件
2
3.5 2.2
1 11.6 1.7
3
解：（1） 求耦合系数
避雷线的平均高度
hb
29.1
2 3
fb
29.1
27 3
24.5m
导线的平均高度
hd
23.4
2 3
fd
23.4
2 12 15.4m 3
避雷线1、2对导线3的几何耦合系数为
：
60 ln D13 60 ln D23
k0
Z13 Z11
30 (76.93%)
合计
139 (100%)
383 (100%)
19 (100%)
39 (100%)
1150kV
稳定 跳闸数
合计
6(75.0%)
16(84.21%)
2(25.0%)
3(15.79%)
8 (100%)
19 (100%)
3
雷击中避雷线
直击雷和感应雷
雷绕过避雷 线击中导线 雷击中杆塔
感应
15
• 在反射波到达之前，可用彼得逊等值电路计算。
i
Z0
A uA Zb
uA
iL
Z0
Z0
Zb 2
Zb 2
i
Z0Zb 2Z0 Zb
2
最高电位时间点
ll
t 2
2vb vb
取斜角波头i=at ，避雷线最高电位
间隙电压
UA
a
l vb
Z0Zb 2Z0 Zb
US
a l
b
Z0Zb 2Z0 Zb
(1
k)
(1
0.296)
0.88
7
25.6 29.1
高电压技术课件 第九章 输电线路的防雷保护
4、采用消弧线圈接地方式：适用110kV及以下电压等级 电网，可使大多数雷击单相闪络接地故障被消弧线圈 消除，不至发展为持续工频电弧。我国的运行经验表 明，该措施可使雷击跳闸率降低1/3左右
21
5、加强绝缘：对个别大跨越、高杆塔，落雷机会多等情 况，可增加绝缘子片数
6、采用不平衡绝缘方式：针对同杆并架双回线路，一回 普通绝缘，一回加强绝缘
IL
2.6
有避雷线时，导线上的感应过电压
U i ' (1 k )Ui
8
§9-2 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
9
一、雷击塔顶时过电压和耐雷水平
雷击瞬间自雷击点有一 负极性的雷电流冲击波沿 着杆塔向下运动，另有两 个相同的负极性雷电流波 沿避雷线向两侧运动，使 塔顶电位升高，并通过电 磁耦合使导线电位发生变 化。
保护角越小，对绕击雷的保护效果越好，110kV保护 角20～30º，500kV负保护角
19
2、降低杆塔接地电阻
❖ 土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混 凝土杆的自然接地电阻
❖ 土壤电阻率高的地区，可采用多根放射形接地体 或连续伸长接地体以及垂直接地电极等措施
20
3、架设耦合地线： 在降低杆塔接地电阻有困难时，在导 线下方架设一条接地线。它具有分流作用，又加强了 避雷线对导线的耦合。运行经验表明，该措施可降低 雷击跳闸率50％左右
4
衡量线路防雷性能优劣的参数
耐雷水平：线路遭受雷击所能耐受不 至于引起绝缘闪络的最大雷电流 （kA）。
雷击跳闸率：在雷暴日数Td=40的情况 下,每100km线路每年因雷击引起的跳 闸次数。
5
§9-1 输电线路的感应雷过电压
6
一、雷击线路附近大地时线路上的感应雷过电压
21
5、加强绝缘：对个别大跨越、高杆塔，落雷机会多等情 况，可增加绝缘子片数
6、采用不平衡绝缘方式：针对同杆并架双回线路，一回 普通绝缘，一回加强绝缘
IL
2.6
有避雷线时，导线上的感应过电压
U i ' (1 k )Ui
8
§9-2 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
9
一、雷击塔顶时过电压和耐雷水平
雷击瞬间自雷击点有一 负极性的雷电流冲击波沿 着杆塔向下运动，另有两 个相同的负极性雷电流波 沿避雷线向两侧运动，使 塔顶电位升高，并通过电 磁耦合使导线电位发生变 化。
保护角越小，对绕击雷的保护效果越好，110kV保护 角20～30º，500kV负保护角
19
2、降低杆塔接地电阻
❖ 土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混 凝土杆的自然接地电阻
❖ 土壤电阻率高的地区，可采用多根放射形接地体 或连续伸长接地体以及垂直接地电极等措施
20
3、架设耦合地线： 在降低杆塔接地电阻有困难时，在导 线下方架设一条接地线。它具有分流作用，又加强了 避雷线对导线的耦合。运行经验表明，该措施可降低 雷击跳闸率50％左右
4
衡量线路防雷性能优劣的参数
耐雷水平：线路遭受雷击所能耐受不 至于引起绝缘闪络的最大雷电流 （kA）。
雷击跳闸率：在雷暴日数Td=40的情况 下,每100km线路每年因雷击引起的跳 闸次数。
5
§9-1 输电线路的感应雷过电压
6
一、雷击线路附近大地时线路上的感应雷过电压
架空输电线路防雷讲义(演示版)
架空输电线路防雷讲义(演示版)湖北电网架空输电线路防雷1 湖北电网雷害情况输电线路地处旷野，纵横交错，绵延数千里，很容易遭受雷击。
雷击是造成线路跳闸停电事故的主要原因，同时雷击线路形成的雷电过电压波，沿线路传播侵入变电站，也是危害变电站设备安全运行的重要因素。
电网中的事故以输电线路的故障占大部分，而架空输电线路的供电故障一半是雷电引起的。
我国线路运行的大量统计数据表明，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%，因此必须十分重视输电线路的雷电过电压及其保护问题。
1.1湖北输电线路雷害特征1.1.1 雷电活动的季节特征湖北的雷雨最早从每年的1月开始，最迟到12月结束，且7、8月达到高峰（见图1）。
其中春季和夏季雷雨天气较多，此时不仅落雷密度大，而且雷电流幅值高，线路遭受雷击跳闸集中发生在每年的4月--8月。
1.1.2 湖北地区雷击多发区的划分湖北地区向东方向和中部江汉平原地势平坦，雷害活动较少，北部、西部和南部山区、丘陵地带是雷害活动频发区域，这主要包括宜昌、襄樊、十堰、随州、咸宁、黄石。
黄石地区由于地下金属矿产丰富，引雷作用较为明显。
各地区根据多年来线路雷击跳闸情况结合雷电定位系统划分雷击多发区，湖北输电线路90%的雷害均发生在各自的雷击多发区。
荆州由于地处江汉平原，雷害较少，雷击点分散，雷击多发区特征不明显。
下图为湖北省各地区落雷密度图。
1宜昌鄂州黄冈黄石荆州十堰2咸宁襄樊孝感荆门武汉随州图2 湖北各地区1998年－2007年年平均落雷密度分布图根据各地区落雷密度统计并结合运行经验，划分的雷击多发区，见表1。
表1 各单位划分的雷击多发区3从调研的情况看，根据落雷密度与运行经验确定的雷击多发区基本一致。
宜昌、襄樊、十堰、随州、黄石、咸宁是防雷重点地区。
1.2湖北输电线路雷击跳闸总体情况4从国网公司、华网公司、湖北电力公司近几年统计情况看，在输电线路跳闸总次数中，由雷击引起的线路跳闸占第一位。
输电线路防雷课件
维护设备安全
雷电的强大电流和高温可能对输电线 路和相关设备造成严重损坏，防雷保 护可以有效减少设备损坏和安全隐患 。
02
输电线路防雷设施与技术
避雷线的架设与维护
避雷线的架设
在输电线路中，避雷线是重要的防雷设施之一。应选择合适的材料和规格，按照 规定的高度和角度进行架设，以最大限度地减少雷电对输电线路的危害。
避雷线的维护
定期对避雷线进行检查和维护，确保其完好无损，对损坏或老化部分及时进行更 换或修复。
接地电阻的测量与降低
接地电阻的测量
定期对输电线路的接地电阻进行 测量，了解接地电阻的大小，判 断防雷效果是否达到要求。
接地电阻的降低
如果接地电阻过大，会影响防雷 效果。应采取措施降低接地电阻 ，如增加接地极、改善土壤导电 性等。
绝缘子的选择与维护
绝缘子的选择
根据输电线路的电压等级和环境条件 ，选择合适的绝缘子类型和规格，确 保其具有良好的绝缘性能和耐久性。
绝缘子的维护
定期对绝缘子进行检查和维护，对损 坏或老化部分及时进行更换或修复， 保持其良好的工作状态。
防雷设备的配置与优化
防雷设备的配置
根据输电线路的实际情况和防雷需要，配置适当的防雷设备 ，如避雷器、过电压保护器等。
雷电防护标准与规范的完善
要点一
总结词
要点二
详细描述
随着防雷技术的不断发展和应用，对雷电防护的标准和规 范进行完善和更新是必要的。
为了确保输电线路防雷工作的有效性和安全性，需要不断 对现有的雷电防护标准和规范进行评估和修订。通过借鉴 国际先进经验，结合国内实际情况，制定更加科学、合理 的雷电防护标准和规范，为输电线路的防雷工作提供更加 明确、具体的指导。同时，加强对防雷工程的质量监管和 验收，确保防雷工程的实施效果符合相关标准和规范的要 求。
供电工程电气供电系统的防雷与接地ppt课件
接地电流、对地电压 及接地电流电位分布图
1-接地体 2-流散电场 3-接地电流的地中电位分布
IE
3 1
2
≈20m
1 2
UE
续上页
（三）接地类型 1. 功能性接地 为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的接地，例如电 源中性点的直接接地或经消弧线圈等的接地，又称工作接地。
2. 保护性接地 为了保证电网故障时人身和设备的安全而进行的接地。包括：
E E
5
1-接地体 2-接地干线 3-接地支线 4-电气设备 5-连接扁钢
2024/1/27
续上页 （二） 接地电流与对地电压 电气设备在发生接地故障时，电流将
通过接地体以半球形向大地中散开，如图 所示。
在距离接地体越远的地方，半球的球 面积越大，其散流电阻越小，相对于接地 点处的电位就越低。
电气设备的接地部分，如：接地的外 露可导电部分和接地体等，与零电位的 “大地”之间的电位差，称为接地部分的 对地电压。
变配电所中一般需要通过装设阀式避雷器或氧化锌避雷器对变压器进 行雷电侵入波的防护。
避雷器的选择，必须使其伏秒特性与变压器伏秒特性合理配合，并且 避雷器的残压必须小于变压器绝缘耐压所能允许的程度。
避雷器应尽可能靠近变压器安装。避雷器接地线应与变压器低压侧 接地中性线及金属外壳连在一起接地。
续上页
1～2km 架空线
安全保护接地
为防止由带电导体的绝缘损坏所造成人体受到 间接电击，而将电气设备的外露可导电部分进 行的接地。
过电压保护接地 为防止过电压对电气设备和人身安全的危害而 进行的接地，如防雷接地。
防静电接地
为了消除静电对电气设备和人身安全的危害而 进行的接地。
3. 功能性与保护性合一的接地(如屏蔽接地)
1-接地体 2-流散电场 3-接地电流的地中电位分布
IE
3 1
2
≈20m
1 2
UE
续上页
（三）接地类型 1. 功能性接地 为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的接地，例如电 源中性点的直接接地或经消弧线圈等的接地，又称工作接地。
2. 保护性接地 为了保证电网故障时人身和设备的安全而进行的接地。包括：
E E
5
1-接地体 2-接地干线 3-接地支线 4-电气设备 5-连接扁钢
2024/1/27
续上页 （二） 接地电流与对地电压 电气设备在发生接地故障时，电流将
通过接地体以半球形向大地中散开，如图 所示。
在距离接地体越远的地方，半球的球 面积越大，其散流电阻越小，相对于接地 点处的电位就越低。
电气设备的接地部分，如：接地的外 露可导电部分和接地体等，与零电位的 “大地”之间的电位差，称为接地部分的 对地电压。
变配电所中一般需要通过装设阀式避雷器或氧化锌避雷器对变压器进 行雷电侵入波的防护。
避雷器的选择，必须使其伏秒特性与变压器伏秒特性合理配合，并且 避雷器的残压必须小于变压器绝缘耐压所能允许的程度。
避雷器应尽可能靠近变压器安装。避雷器接地线应与变压器低压侧 接地中性线及金属外壳连在一起接地。
续上页
1～2km 架空线
安全保护接地
为防止由带电导体的绝缘损坏所造成人体受到 间接电击，而将电气设备的外露可导电部分进 行的接地。
过电压保护接地 为防止过电压对电气设备和人身安全的危害而 进行的接地，如防雷接地。
防静电接地
为了消除静电对电气设备和人身安全的危害而 进行的接地。
3. 功能性与保护性合一的接地(如屏蔽接地)
输电线路防雷技术课程课件
输电线路防雷技术
雷击输电线路的方式
大气过电压: 直击雷过电压: ① 、②、 ③ 感应雷过电压: ④、②、① 其中④只对35KV以下线路有危 害 大气过电压带来的后果: 发生短路接地故障 雷电波侵入变电所，破坏设备 绝缘，造成停电事故 衡量线路防雷性能的优劣: 耐雷水平: 线路遭受雷击所能 耐受不至于引起闪络的最大雷 电流（kA） 雷击跳闸率: 每100km线路每 年因雷击引起的跳闸次数
❖ 日本总结77kV各种防雷措施效果的统计结果:
❖
增加绝缘、架设耦合地线、减少杆塔接地电阻，
可使雷击跳闸次数分别降至62%、56%、45%，安装氧
化锌线路避雷器后可消除雷击跳闸事故
线路避雷器的应用
❖ 线路避雷器的投资较大，难以普遍采用 ❖ 建议优先安装在下列条件杆塔: ❖ 山区线路易击段、易击点的杆塔 ❖ 山区线路接地电阻超过100 Ω且发生过闪络的杆塔 ❖ 水电站升压站出口线路接地电阻大的杆塔大跨越高杆塔 ❖ 多雷区双回线路易击段、易击点的一回线路上
防止直接雷击导线 分流减少经杆塔入地电流，降低塔顶电位 降低感应过电压 110kV以上应全线架设避雷线 保护角：避雷线和外侧导线的连线与垂线之间的夹角，保护角
越小，对绕击雷的保护效果越好，110kV: 保护角20～30º， 500kV负保护角。受杆塔结构的限制。
2、降低杆塔接地电阻（疏淤）
土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混凝土杆的自然 接地电阻
7、装设自动重合闸装置：我国110kV及以上线路重合闸成功 率达75～95％
8、安装线路避雷器（水涨船高）：并联连接在绝缘子串上，
安装线路避雷器的基本要求:
❖ 良好的伏秒特性，实现合理的绝缘配合 ❖ 良好的绝缘强度自恢复能力，利于快速切断工频续
雷击输电线路的方式
大气过电压: 直击雷过电压: ① 、②、 ③ 感应雷过电压: ④、②、① 其中④只对35KV以下线路有危 害 大气过电压带来的后果: 发生短路接地故障 雷电波侵入变电所，破坏设备 绝缘，造成停电事故 衡量线路防雷性能的优劣: 耐雷水平: 线路遭受雷击所能 耐受不至于引起闪络的最大雷 电流（kA） 雷击跳闸率: 每100km线路每 年因雷击引起的跳闸次数
❖ 日本总结77kV各种防雷措施效果的统计结果:
❖
增加绝缘、架设耦合地线、减少杆塔接地电阻，
可使雷击跳闸次数分别降至62%、56%、45%，安装氧
化锌线路避雷器后可消除雷击跳闸事故
线路避雷器的应用
❖ 线路避雷器的投资较大，难以普遍采用 ❖ 建议优先安装在下列条件杆塔: ❖ 山区线路易击段、易击点的杆塔 ❖ 山区线路接地电阻超过100 Ω且发生过闪络的杆塔 ❖ 水电站升压站出口线路接地电阻大的杆塔大跨越高杆塔 ❖ 多雷区双回线路易击段、易击点的一回线路上
防止直接雷击导线 分流减少经杆塔入地电流，降低塔顶电位 降低感应过电压 110kV以上应全线架设避雷线 保护角：避雷线和外侧导线的连线与垂线之间的夹角，保护角
越小，对绕击雷的保护效果越好，110kV: 保护角20～30º， 500kV负保护角。受杆塔结构的限制。
2、降低杆塔接地电阻（疏淤）
土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混凝土杆的自然 接地电阻
7、装设自动重合闸装置：我国110kV及以上线路重合闸成功 率达75～95％
8、安装线路避雷器（水涨船高）：并联连接在绝缘子串上，
安装线路避雷器的基本要求:
❖ 良好的伏秒特性，实现合理的绝缘配合 ❖ 良好的绝缘强度自恢复能力，利于快速切断工频续
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
❖ 500kV线路27.4kA，220kV-12kA，110kV-7kA ❖ 110kV以上线路要求全线架避雷线
❖ 绕击率： 平原线路：
❖ 山区线路：
四、输电线路的雷击跳闸率
➢ 建弧率：
当雷电流超过线路耐雷水平时,线路绝缘发生闪络,雷电流经闪络 通道入地,时间在几十微秒,线路开关来不及动作.只有当沿闪络通道流 过的工频短路电流的电弧持续燃烧时,线路才会跳闸停电.
即避雷线的屏蔽效应使导线上 的感应电荷减少，感应电压降 低了（1－K）倍
2、雷击塔顶时的感应过电压（S<65m）
雷击塔顶时迅速向上发展的主放电引起周围空 间电磁场的突然变化，会在导线上感应出与雷 电流极性相反的电压，以静电感应分量为主
无避雷线时:
有避雷线时，导线上的感应过电压
由于屏蔽效应，感应电压降低了（1－K）倍
❖ 由于主放电的平均速度很快，导线上的束缚电荷的释放
过程也很快，所以形成的电压波u＝iZ幅值可能很高。这
种过电压就是感应过电压的静电分量
感应过电压-电磁感应分量
在主放电过程中，伴随 着雷电流冲击波，在放 电通道周围空间出现甚 强的脉冲磁场，其中一 部分磁力线穿过导线－ 大地回路，产生感应电 势，这种过电压为感应 过电压的电磁分量
避雷线雷击点A的电压：
雷击点最高点电位出现在从杆塔反射回来 的负电压波到达时刻: 此时雷电流 iL=αt =αL/Vb 间隙S承受的最大电压:
Zb/2
A
Z0
感应过电压与下列因素有关: ①雷电波陡度;②档距长度;③耦合系数. S最短间隙距离从Us的50％击穿电压得到。
❖ ❖
❖ 我国规程
2、当雷电波头长度小于档距时输电线路的雷击事故在我国跳闸率比较高的地区的高压线路由雷击引起的次数约 占40～70％，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地 区，雷击事故率更高
在日本50％以上电力系统事故是由于雷击输电线路引起的， 雷击经常引起双回同时停电，20－30％的输电线路故障发生 在双回输电线路
美 国 、 前 苏 联 等 十 二 个 国 家 的 电 压 为 2 7 5 － 5 0 0 kV 总 长 为 32700km输电线路连续三年的运行资料中指出，雷害事故占 总事故的60％
输电线路防雷技术
雷击输电线路的方式
大气过电压：
直击雷过电压：① 、②、 ③
感应雷过电压：④、②、①
其中④只对35KV以下线路有 危害
大气过电压带来的后果： 发生短路接地故障 雷电波侵入变电所，破坏设 备绝缘，造成停电事故 衡量线路防雷性能的优劣：
耐雷水平：线路遭受雷击 所能耐受不至于引起闪络 的最大雷电流（kA） 雷击跳闸率：每100km 线路每年因雷击引起的跳 闸次数
反击耐雷水平
❖ 35kV: 20-30kA ❖ 110kV: 40-75kA ❖ 220kV: 75-110kA ❖ 330kV: 100-150kA ❖ 500kV: 125-175kA
二、雷击避雷线档距中央
避雷线雷击点A的电压：
Z0
2
iL 2
Z0
A
ig
Zb/2
彼得逊法则
1、当雷电波头长度大于档距时
一、输电线路的感应过电压
1、雷击线路附近大地时 ❖ 静电感应 ❖ 电磁感应
感应过电压-静电感应分量
❖ 在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷 云及先导通道与大地构成的电场之中。由于静电感应， 最靠近先导通道的一段导线上感应形成束缚电荷
❖ 主放电开始以后，先导通道中的负电荷自下而上被迅速 中和。相应电场迅速减弱，使导线上的正束缚电荷迅速 释放，形成电压波向两侧传播
二、输电线路直击雷过电压和耐雷水平 1、雷击杆塔塔顶：
反击
雷击塔顶时雷电流可通过下列途径的分流：
避雷线 杆塔 闪络后相导线也可分流
雷击塔顶的过电压分析
波头部分
塔顶电位
最高塔顶电位
杆塔的分流
110kV: 0.9(1S), 0.86(2S) 220kV: 0.92(1S), 0.88(2S) 500kV: 0.88(2S)
感应过电压计算
无避雷线时感应过电压为
导线越高，感应过电压越高。
一般Ug « 500kV，在110kV线路上不引起闪络。
避雷线对感应过电压的屏蔽作用
1）避雷线不接地时：
2）避雷线接地时： 实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为0，可
以假设为避雷线上再叠加了-Ugb的感应电压 -Ugb在导线上耦合电压为-KUgb 导线上的实际感应电压
❖ 负反射波尚未返回雷 击点时，雷电流已过峰 值，A点最高电位由雷 电流峰值确定
❖ 一般罕见雷击档距中央
三、雷击导线－绕击时的过电压
❖ 绕击过电压：
❖ 幅值为：
❖ 设Z0≈Zd/2, 取Zd=400, 则 UA≈100IL
Z0
2 iL 2
Z0
A
id
Zd/2
彼得逊法则
绕击耐雷水平
❖ 绕击耐雷水平
❖ 绕击线路的耐雷水平很低
2、雷击杆塔时导线的电位
避雷线耦合到导线上的电位：u1=kutd
(避雷线与塔顶电位相同)
雷击塔顶时雷电先导在导线上的的感应电位：
U2=-αhd(1-k)
U2为负的理由：雷电先导在导线上产生感应过电压的极性（感应 出正电荷）与流入杆塔中的电流极性相反
导线电位
3、绝缘子串上作用的过电压
绝缘子串的作用电压: Uj=塔顶电位Utd – 导线电位Ud
反击耐雷水平与导线－地线间的耦合系数k，杆塔分流系 数β，杆塔冲击接地电阻Rch，杆塔等值电感Lgt以及绝缘 子串的50％放电电压Uj50％等因素有关
还必须考虑工频电压的作用以及触发相位 距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算 通常以降低Rch，提高k为提高反击耐雷水平的主要手段
提高耦合系数K的方法: 1)将单避雷线改成双避雷线 2)在导线下放增设架空地线(耦合地线),也起到分流作用
= Utd – KUtd + αhd(1-k) =(Utd +αhd) (1-K)
=[βIL(Rch+Lgt/2.6) + IL hd /2.6](1-K) =IL[β(Rch+Lgt/2.6) + hd /2.6](1-K)
4、线路绝缘子耐雷水平
当作用在线路绝缘子上的电压Uj>绝缘子串冲击闪络电压Uj50% 绝缘子将发生闪络，由于塔顶电位高于导线电位，闪络将从杆塔向 导线发展，故称为反击。 耐雷水平: 雷击杆塔时绝缘子串上承受最大雷电冲击电压所对应的雷电流:
❖ 绕击率： 平原线路：
❖ 山区线路：
四、输电线路的雷击跳闸率
➢ 建弧率：
当雷电流超过线路耐雷水平时,线路绝缘发生闪络,雷电流经闪络 通道入地,时间在几十微秒,线路开关来不及动作.只有当沿闪络通道流 过的工频短路电流的电弧持续燃烧时,线路才会跳闸停电.
即避雷线的屏蔽效应使导线上 的感应电荷减少，感应电压降 低了（1－K）倍
2、雷击塔顶时的感应过电压（S<65m）
雷击塔顶时迅速向上发展的主放电引起周围空 间电磁场的突然变化，会在导线上感应出与雷 电流极性相反的电压，以静电感应分量为主
无避雷线时:
有避雷线时，导线上的感应过电压
由于屏蔽效应，感应电压降低了（1－K）倍
❖ 由于主放电的平均速度很快，导线上的束缚电荷的释放
过程也很快，所以形成的电压波u＝iZ幅值可能很高。这
种过电压就是感应过电压的静电分量
感应过电压-电磁感应分量
在主放电过程中，伴随 着雷电流冲击波，在放 电通道周围空间出现甚 强的脉冲磁场，其中一 部分磁力线穿过导线－ 大地回路，产生感应电 势，这种过电压为感应 过电压的电磁分量
避雷线雷击点A的电压：
雷击点最高点电位出现在从杆塔反射回来 的负电压波到达时刻: 此时雷电流 iL=αt =αL/Vb 间隙S承受的最大电压:
Zb/2
A
Z0
感应过电压与下列因素有关: ①雷电波陡度;②档距长度;③耦合系数. S最短间隙距离从Us的50％击穿电压得到。
❖ ❖
❖ 我国规程
2、当雷电波头长度小于档距时输电线路的雷击事故在我国跳闸率比较高的地区的高压线路由雷击引起的次数约 占40～70％，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地 区，雷击事故率更高
在日本50％以上电力系统事故是由于雷击输电线路引起的， 雷击经常引起双回同时停电，20－30％的输电线路故障发生 在双回输电线路
美 国 、 前 苏 联 等 十 二 个 国 家 的 电 压 为 2 7 5 － 5 0 0 kV 总 长 为 32700km输电线路连续三年的运行资料中指出，雷害事故占 总事故的60％
输电线路防雷技术
雷击输电线路的方式
大气过电压：
直击雷过电压：① 、②、 ③
感应雷过电压：④、②、①
其中④只对35KV以下线路有 危害
大气过电压带来的后果： 发生短路接地故障 雷电波侵入变电所，破坏设 备绝缘，造成停电事故 衡量线路防雷性能的优劣：
耐雷水平：线路遭受雷击 所能耐受不至于引起闪络 的最大雷电流（kA） 雷击跳闸率：每100km 线路每年因雷击引起的跳 闸次数
反击耐雷水平
❖ 35kV: 20-30kA ❖ 110kV: 40-75kA ❖ 220kV: 75-110kA ❖ 330kV: 100-150kA ❖ 500kV: 125-175kA
二、雷击避雷线档距中央
避雷线雷击点A的电压：
Z0
2
iL 2
Z0
A
ig
Zb/2
彼得逊法则
1、当雷电波头长度大于档距时
一、输电线路的感应过电压
1、雷击线路附近大地时 ❖ 静电感应 ❖ 电磁感应
感应过电压-静电感应分量
❖ 在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷 云及先导通道与大地构成的电场之中。由于静电感应， 最靠近先导通道的一段导线上感应形成束缚电荷
❖ 主放电开始以后，先导通道中的负电荷自下而上被迅速 中和。相应电场迅速减弱，使导线上的正束缚电荷迅速 释放，形成电压波向两侧传播
二、输电线路直击雷过电压和耐雷水平 1、雷击杆塔塔顶：
反击
雷击塔顶时雷电流可通过下列途径的分流：
避雷线 杆塔 闪络后相导线也可分流
雷击塔顶的过电压分析
波头部分
塔顶电位
最高塔顶电位
杆塔的分流
110kV: 0.9(1S), 0.86(2S) 220kV: 0.92(1S), 0.88(2S) 500kV: 0.88(2S)
感应过电压计算
无避雷线时感应过电压为
导线越高，感应过电压越高。
一般Ug « 500kV，在110kV线路上不引起闪络。
避雷线对感应过电压的屏蔽作用
1）避雷线不接地时：
2）避雷线接地时： 实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为0，可
以假设为避雷线上再叠加了-Ugb的感应电压 -Ugb在导线上耦合电压为-KUgb 导线上的实际感应电压
❖ 负反射波尚未返回雷 击点时，雷电流已过峰 值，A点最高电位由雷 电流峰值确定
❖ 一般罕见雷击档距中央
三、雷击导线－绕击时的过电压
❖ 绕击过电压：
❖ 幅值为：
❖ 设Z0≈Zd/2, 取Zd=400, 则 UA≈100IL
Z0
2 iL 2
Z0
A
id
Zd/2
彼得逊法则
绕击耐雷水平
❖ 绕击耐雷水平
❖ 绕击线路的耐雷水平很低
2、雷击杆塔时导线的电位
避雷线耦合到导线上的电位：u1=kutd
(避雷线与塔顶电位相同)
雷击塔顶时雷电先导在导线上的的感应电位：
U2=-αhd(1-k)
U2为负的理由：雷电先导在导线上产生感应过电压的极性（感应 出正电荷）与流入杆塔中的电流极性相反
导线电位
3、绝缘子串上作用的过电压
绝缘子串的作用电压: Uj=塔顶电位Utd – 导线电位Ud
反击耐雷水平与导线－地线间的耦合系数k，杆塔分流系 数β，杆塔冲击接地电阻Rch，杆塔等值电感Lgt以及绝缘 子串的50％放电电压Uj50％等因素有关
还必须考虑工频电压的作用以及触发相位 距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算 通常以降低Rch，提高k为提高反击耐雷水平的主要手段
提高耦合系数K的方法: 1)将单避雷线改成双避雷线 2)在导线下放增设架空地线(耦合地线),也起到分流作用
= Utd – KUtd + αhd(1-k) =(Utd +αhd) (1-K)
=[βIL(Rch+Lgt/2.6) + IL hd /2.6](1-K) =IL[β(Rch+Lgt/2.6) + hd /2.6](1-K)
4、线路绝缘子耐雷水平
当作用在线路绝缘子上的电压Uj>绝缘子串冲击闪络电压Uj50% 绝缘子将发生闪络，由于塔顶电位高于导线电位，闪络将从杆塔向 导线发展，故称为反击。 耐雷水平: 雷击杆塔时绝缘子串上承受最大雷电冲击电压所对应的雷电流: