线路直击雷过电压及耐雷水平 ppt课件
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其中g为击杆率，P1为雷电流幅值超过雷击杆顶 耐雷水平I1的概率； Pa为绕击率，P2为雷电流幅 值超过绕击耐雷水平I2的概率。
影响因素：P1（I1）——耐雷水平
降低雷击跳闸率的措施：↑I、加强绝缘法↓E
架空输电线路典型杆塔的雷击跳闸率
显然，对110KV及以上线路，只需考虑(1)、 (3) 两种情况下过电压产生的跳闸率。
二、雷击跳闸率计算
1、建弧率
雷击输电线路导致跳闸需要两个条件，一是雷电流 超过线路的耐雷水平，导致绝缘子串发生冲击闪络； 其二是冲击电弧转化为稳定的工频短路电弧，才会 跳闸。
建弧有一定的统计性，在线路冲击闪络的总次数 中，可能转为稳定工频电弧的比例称为建弧率η：
可见，绕（直）击时线路的耐雷水平很低！
因此对110kV及以上中性点直接接地系统的输电线路， 一般都要求沿全线架设避雷线，以防止线路频 繁发生雷击闪络跳闸事故。
4.4 雷击跳闸率及防雷措施
一、引起跳闸的过电压类型
击杆顶——反击(1) 击避雷线档距中央——(2) 直击——绕击(3) 感应雷过电压——(4)
另一方面，由塔顶向雷云发展的正极性雷电波，引 起空间电磁场的迅速变化，又使导线上出现与雷电 流极性相反的正的感应过电压 Ug ach(1k)。
于是，导线电位就等于避雷线电位产生的耦合电压 与雷电流引起的感应过电压之和：
ucktu o pach (1k)
作用在绝缘子串上的电压就等于横担处杆塔电位与 导线电位之差，近似等于塔顶电位与导线电位差。
输电线路的直击雷过电压以及防护
一、直击雷过电压
分类： 雷击杆顶、雷击避雷线档距 中央、直击或绕击导线
1、雷击杆顶：
大部分雷电流经杆塔入地， 小部分经避雷线入地。
(1) 塔顶电位：
设雷电流i为斜角波头，波头T1，幅值I，陡度a，
流过杆塔的电流为 it iat （β为分流系数）
则塔顶电位为 uto pR iitLt d dt i t (R iiLt d d)ti
Lt为杆塔等值电感，雷电流波前陡度di/dt=I/T1， 塔顶电位幅值为：
U to p R i I L t i / T 1 I R i L t/ T 1
注：不同类型杆塔的等值电感不同，见表7-1； 不同电压等级及避雷线数目的β也不同，见表7-2
(2) 导线电位和绝缘子串上的电压：
雷击塔顶时，与塔顶相连的避雷线也有相同的电位 utop。负极性的雷电波沿杆塔及避雷线传播时，由 于避雷线与导线之间的电磁耦合作用，在导线上将 产生耦合电压kutop，其极性与雷电流极性相同。
(1) 雷击点电压幅值：
研究表明，雷电流通道具有分布参数特征，其波阻 抗用Z0表示。
从实际效果看，雷击线路过程可看作是一数值为雷 电流之半(i/2) 的电流波沿一波阻抗为Z0的通道向被 击线路传播的过程，于是可得到其彼得逊等值电路
雷击点电压幅值为：
i
UAI2ZZ00 ZcZc
1 4IZc 10I0
绝缘子串上 电压幅值为：
ULj(1k)Ri T L1t T h1 cI
(3) 耐雷水平：
令 ULj U50% ，即可求得 雷击塔顶反击时的耐雷水 平I1，即
I1
U5来自百度文库%
(1k)Ri
Lt T1
Th1c
影响I1的因素：
杆塔分流系数β，杆塔等值电感Lt，杆塔冲击接 地电阻Ri，耦合系数k和绝缘子串的U50%冲击放 电电压。
提高雷击塔顶时耐雷水平的措施：
（1）一般高度杆塔（小于40m），冲击接地电阻 上压降是塔顶电位的主要成分，因此降低接地电阻 可以有效地减小塔顶电位和提高耐雷水平； （2）增大耦合系数k； （3）加强线路绝缘（提高U50%） 。
为了减少反击，必须提高线路的耐雷水平。标 准中规定，雷击塔顶时应有的耐雷水平I1为：
u L i(1 k)R ii (1 k)L tdd i tac(h 1 k) (1 k)[(R ii L tdd i tac]h
绝缘子串上电压随着雷电流增大而增大，当绝缘子 串上电压超过其50％冲击放电电压时，绝缘子串就 发生逆闪络(反击)，可能造成线路跳闸。
反击：本来是地（低）电位的物体，由于某种原因 导致其电位（绝对值）突然升高，当其与周围导体 的电压超过了该间隙的击穿电压或表面放电电压时 ，发生的击穿或闪络现象。
有避雷线时线路应有的耐雷水平
2、雷击避雷线档距中央：
根据模拟试验和实际运行经验，雷击避雷线档 距 中由央于的半概 径率较较小小的(避10雷%线)。的强烈电晕衰减作用，使 过 电压波传播到杆塔时，已不足以使绝缘子串闪络 标，准通规常定只，需只要要考按虑经雷验击公避式雷S线＝对0.导01线2l+的1确反定击档问距题。 中央导、地线间的空气间距S，一般不会发生避雷 线 对导线的反击故障。
(4.5E0.75 1)4 1 0 2
建弧率η取决于沿绝缘子串或空气间隙的平均工作电 压梯度E，也与闪络瞬间工频电压瞬时值和去游离 条件有关。
2、雷击跳闸率的计算
线路总的雷击跳闸率n为雷击杆塔跳闸率n1和 绕击跳闸率n2之和，即n=n1+n2
经验公式： n1=N·g·P1·η n2=N·Pa·P2·η
2 u0
——近似计算中假设Z0 Zc
≈Zc/2，Zc线路波阻抗，
A
取400Ω。
Z0 i Zc
A
uA
Z0
Zc 2
此即国标中用来估算绕击时过电压的近似公式
(2) 绕击时的耐雷水平： 令 UA U50%，可得绕击时的耐雷水平I2：I2 U50%100
例如：采用13片XP-70型绝缘子的220kV线路绝缘子 串的U50%≈1200kV，可求得其I2＝12 kA ，大于I2的 雷电流出现概率P1≈73.1%。同理110、500kV线路 绕击时耐雷水平分别只有7、27.4kA，雷电流幅值超 过7、27.4kA的概率分别为83.3%、48.8%！
3、直击或绕击：
装设避雷线的线路，仍有雷绕过避雷线击于导线的可 能
发生绕击的概率称为绕击率Ka
Ka与避雷线保护角α、杆塔高度h及线路通过地区 的地形地貌有关。
山区线路因地面附近电场受山坡地形影响，绕击率 约为平原线路的3倍。
虽然绕击率很小，但一旦发生绕击，产生的雷过电 压很高，即使是绝缘水平很高的超高压线路也往往 难免闪络。
影响因素：P1（I1）——耐雷水平
降低雷击跳闸率的措施：↑I、加强绝缘法↓E
架空输电线路典型杆塔的雷击跳闸率
显然，对110KV及以上线路，只需考虑(1)、 (3) 两种情况下过电压产生的跳闸率。
二、雷击跳闸率计算
1、建弧率
雷击输电线路导致跳闸需要两个条件，一是雷电流 超过线路的耐雷水平，导致绝缘子串发生冲击闪络； 其二是冲击电弧转化为稳定的工频短路电弧，才会 跳闸。
建弧有一定的统计性，在线路冲击闪络的总次数 中，可能转为稳定工频电弧的比例称为建弧率η：
可见，绕（直）击时线路的耐雷水平很低！
因此对110kV及以上中性点直接接地系统的输电线路， 一般都要求沿全线架设避雷线，以防止线路频 繁发生雷击闪络跳闸事故。
4.4 雷击跳闸率及防雷措施
一、引起跳闸的过电压类型
击杆顶——反击(1) 击避雷线档距中央——(2) 直击——绕击(3) 感应雷过电压——(4)
另一方面，由塔顶向雷云发展的正极性雷电波，引 起空间电磁场的迅速变化，又使导线上出现与雷电 流极性相反的正的感应过电压 Ug ach(1k)。
于是，导线电位就等于避雷线电位产生的耦合电压 与雷电流引起的感应过电压之和：
ucktu o pach (1k)
作用在绝缘子串上的电压就等于横担处杆塔电位与 导线电位之差，近似等于塔顶电位与导线电位差。
输电线路的直击雷过电压以及防护
一、直击雷过电压
分类： 雷击杆顶、雷击避雷线档距 中央、直击或绕击导线
1、雷击杆顶：
大部分雷电流经杆塔入地， 小部分经避雷线入地。
(1) 塔顶电位：
设雷电流i为斜角波头，波头T1，幅值I，陡度a，
流过杆塔的电流为 it iat （β为分流系数）
则塔顶电位为 uto pR iitLt d dt i t (R iiLt d d)ti
Lt为杆塔等值电感，雷电流波前陡度di/dt=I/T1， 塔顶电位幅值为：
U to p R i I L t i / T 1 I R i L t/ T 1
注：不同类型杆塔的等值电感不同，见表7-1； 不同电压等级及避雷线数目的β也不同，见表7-2
(2) 导线电位和绝缘子串上的电压：
雷击塔顶时，与塔顶相连的避雷线也有相同的电位 utop。负极性的雷电波沿杆塔及避雷线传播时，由 于避雷线与导线之间的电磁耦合作用，在导线上将 产生耦合电压kutop，其极性与雷电流极性相同。
(1) 雷击点电压幅值：
研究表明，雷电流通道具有分布参数特征，其波阻 抗用Z0表示。
从实际效果看，雷击线路过程可看作是一数值为雷 电流之半(i/2) 的电流波沿一波阻抗为Z0的通道向被 击线路传播的过程，于是可得到其彼得逊等值电路
雷击点电压幅值为：
i
UAI2ZZ00 ZcZc
1 4IZc 10I0
绝缘子串上 电压幅值为：
ULj(1k)Ri T L1t T h1 cI
(3) 耐雷水平：
令 ULj U50% ，即可求得 雷击塔顶反击时的耐雷水 平I1，即
I1
U5来自百度文库%
(1k)Ri
Lt T1
Th1c
影响I1的因素：
杆塔分流系数β，杆塔等值电感Lt，杆塔冲击接 地电阻Ri，耦合系数k和绝缘子串的U50%冲击放 电电压。
提高雷击塔顶时耐雷水平的措施：
（1）一般高度杆塔（小于40m），冲击接地电阻 上压降是塔顶电位的主要成分，因此降低接地电阻 可以有效地减小塔顶电位和提高耐雷水平； （2）增大耦合系数k； （3）加强线路绝缘（提高U50%） 。
为了减少反击，必须提高线路的耐雷水平。标 准中规定，雷击塔顶时应有的耐雷水平I1为：
u L i(1 k)R ii (1 k)L tdd i tac(h 1 k) (1 k)[(R ii L tdd i tac]h
绝缘子串上电压随着雷电流增大而增大，当绝缘子 串上电压超过其50％冲击放电电压时，绝缘子串就 发生逆闪络(反击)，可能造成线路跳闸。
反击：本来是地（低）电位的物体，由于某种原因 导致其电位（绝对值）突然升高，当其与周围导体 的电压超过了该间隙的击穿电压或表面放电电压时 ，发生的击穿或闪络现象。
有避雷线时线路应有的耐雷水平
2、雷击避雷线档距中央：
根据模拟试验和实际运行经验，雷击避雷线档 距 中由央于的半概 径率较较小小的(避10雷%线)。的强烈电晕衰减作用，使 过 电压波传播到杆塔时，已不足以使绝缘子串闪络 标，准通规常定只，需只要要考按虑经雷验击公避式雷S线＝对0.导01线2l+的1确反定击档问距题。 中央导、地线间的空气间距S，一般不会发生避雷 线 对导线的反击故障。
(4.5E0.75 1)4 1 0 2
建弧率η取决于沿绝缘子串或空气间隙的平均工作电 压梯度E，也与闪络瞬间工频电压瞬时值和去游离 条件有关。
2、雷击跳闸率的计算
线路总的雷击跳闸率n为雷击杆塔跳闸率n1和 绕击跳闸率n2之和，即n=n1+n2
经验公式： n1=N·g·P1·η n2=N·Pa·P2·η
2 u0
——近似计算中假设Z0 Zc
≈Zc/2，Zc线路波阻抗，
A
取400Ω。
Z0 i Zc
A
uA
Z0
Zc 2
此即国标中用来估算绕击时过电压的近似公式
(2) 绕击时的耐雷水平： 令 UA U50%，可得绕击时的耐雷水平I2：I2 U50%100
例如：采用13片XP-70型绝缘子的220kV线路绝缘子 串的U50%≈1200kV，可求得其I2＝12 kA ，大于I2的 雷电流出现概率P1≈73.1%。同理110、500kV线路 绕击时耐雷水平分别只有7、27.4kA，雷电流幅值超 过7、27.4kA的概率分别为83.3%、48.8%！
3、直击或绕击：
装设避雷线的线路，仍有雷绕过避雷线击于导线的可 能
发生绕击的概率称为绕击率Ka
Ka与避雷线保护角α、杆塔高度h及线路通过地区 的地形地貌有关。
山区线路因地面附近电场受山坡地形影响，绕击率 约为平原线路的3倍。
虽然绕击率很小，但一旦发生绕击，产生的雷过电 压很高，即使是绝缘水平很高的超高压线路也往往 难免闪络。