修改版-输电线路防雷技术

三：雷击地面时的感应过电压 3：过电压计算
1）不考虑避雷线作用时：
Ug
25I
h S
Ug：过电压幅值（kV）
I：雷电流幅值（kA）
H：导线平均高度（m）
S：雷击点离线路的距离（m）
导线越高，感应过电压越高
由于雷击点自然接地电阻较大，雷电流一般小于100kA，Ug « 500kV，110kV以上线路因绝缘水平较高，不会引起闪络事故。
避雷线分流 闪络后相导线也分流
分流系数：流经杆塔的电 流igt与雷电流iL之比；
五：雷击塔顶时的直击雷过电压 2：过电压计算
1）塔顶电位
ut
it Rch Lgt
dit dt
(iRch Lgt
di ) dt
i(Rch
Lgt 2.6
)
2）导线电位（来自避雷线的耦合与感
应过电压）
ud kut hd (1 k)
❖ 绕击耐雷水平
I2
U 50% 100
❖ 绕击线路的耐雷水平很低
❖ 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：
lg P
h
86
3.9
❖ 山区线路：
lg P
h
86
3.35
八：输电线路的雷击跳闸率
1：建弧率：冲击闪络转化为稳定工频电弧的概率
三：雷击地面时的感应过电压 3：过电压计算
2）避雷线不接地：
3）避雷线接地
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，耦合系数为k
导线上的实际感应电压：
U gd ' U gd kU gb
(1
k
hb hd
)U gd
(1 k)U gd
六：雷击避雷线中央的直击雷过电压 1：等值电路
uA
i Z0 Zs Z0 Zs / 2 2
i Z0Zs 2Z0 Zs
六：雷击避雷线中央时直击雷过电压 2：过电压计算
❖ 情况1：反射波未到A点
❖ A点最高电位：
uA
l vs
Z0Zs 2Z0 Zs
❖ 空气间隙最高电压：
2 0.5l / vs f
输电线路防雷技术
一、雷击输电线路的方式
二、名词解释
输电线路上的两种大气过电压： 1：直击雷过电压：雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引
起的线路过电压 2：感应雷过电压：雷击线路附近大地，由电磁感应在导
线上产生的过电压 反击：雷击杆塔或避雷线,造成绝缘子接地端电位比导线高，
并击穿绝缘子 绕击：雷电绕过避雷线击中导线 衡量线路防雷性能优劣的两个指标：
九：线路防雷措施 1：避雷线及其作用
❖ 架设避雷线：引导雷电向避雷线放电，通过杆塔和 接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免 遭雷击
❖ A点最uA高电i位2Z由Z00雷Z电sZ流s 峰值
确定
七：雷击导线中央时直击雷过电压 1：绕击过电压计算
❖
绕击过电压：u A
i
Z0
Z0 Zc
Zc /2 2
i Z0Zc 2Z0 Zc
❖ 幅值为：
uA
I
Z0Zc 2Z0 Zc
❖ 设Z0≈Zc/2, 取Zc=400, 则 UA≈100I
七：雷击导线中央时直击雷过电压 2：绕击耐雷水平
(4.5E 0.75 14) 102
2：击杆率g：雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值
3：雷击杆塔时的跳闸率n1：
100km年的雷击次数（40个雷电日）： P1为雷电流幅值超过雷击杆塔的耐雷水平 的概率：
N 10h 100 40
1000
n1 NgP1
4：绕击率P：一次雷击线路中出现绕击的概率
四：雷击塔顶时的感应过电压
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。
无避雷线时：为系数，数值上等于雷电流平均陡度
U gd hd
IL / 2.6(kV / m)
有避雷线时，导线上的感应过电压
五：雷击塔顶时的直击雷过电压 1：分流
1：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）
2：雷击跳闸率：每100km线路每年因雷击引起的跳闸次数
三：雷击地面时的感应过电压 1：静电感应
❖ 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。最靠近先导通道的一段导线上感应正电荷。由于 该过程较慢，没有形成明显的电压波。
3）绝缘子承担的电压（塔顶电位与导 线电位之差）
uj
ut
ud
i(Rch
Lgt 2.6
hd )(1 k) 2.6
五：雷击塔顶时的直击雷过电压 3：反击耐雷水平
❖ 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Ri，杆塔等值电感Lt以及绝 缘子串的50％放电电压U50％等因素有关
❖ 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，使导线上的正电荷迅速释放，形成电压波向两侧传播。这种 过电压就是感应过电压的静电分量
三：雷击地面时的感应过电压 2：电磁感应
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
us (1 k)u A
❖ Us大于间隙的50%冲击 放电电压时得到最小间隙
距离：
U 50% 750SkV
S (1 k) Z0Zs
750vs 2Z0 Zs
❖ 我国规程规定
S 0.012l 1
六：雷击避雷线中央时直击雷过电压 2：过电压计算
❖ 情况2：负反射波尚未返回 雷击点时，雷电流已过峰 值
5：绕击时的跳闸率n2：
P2为雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率
n2 NP P2(1/ km a)
6：线路跳闸率n：n＝n1＋n2
九：线路防雷措施 0：种类
安装避雷线，减小避雷线的屏蔽角，受到杆 塔结构的限制（雨伞的作用）
提高线路绝缘水平（加高堤坝） 降低杆塔接地电阻（疏淤） 双回输电线路采用不平衡绝缘（放水） 线路避雷器（水涨船高）
uins u50%
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Ri，提高k为提高反击耐雷水平的主要手段
反击耐雷水平规定
❖ 35kV: 20-30kA ❖ 110kV: 40-75kA ❖ 220kV: 75-110kA ❖ 330kV: 100-150kA ❖ 500kV: 125-175kA