高电压技术_第6章_电力系统防雷保护
相关主题
- 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)。
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
2. 雷击挡距中央的避雷线
雷击避雷线最严重的情况 是雷击点处于档距中央时 。雷击避雷线档距中央只 有10%的概率
一般不考虑跳闸问题。因 为雷击避雷线档距中央时 在雷击点产生很高的过电 压，但由于避雷线半径较 小，雷击点离杆塔较远， 强烈的电晕衰减作用，使 过电压波传播到杆塔时， 已不足于使绝缘子闪络。
16/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
③ 产生反击
⑴ 击杆率g
击杆率——雷击杆塔次数占雷击线路总数的比值；
与避雷线根数和地形有关
避雷线根数 地形
0
1
2
平原
1/2
1/4
1/6
山区
—
1/3
1/4
14/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
⑵ 雷击塔顶产生的反击
① 在雷击塔顶的先导放电阶段 如图所示，导线、避雷线和 杆塔上虽然都会感应出异号 的束缚电荷，但是由于先导 放电的发展速度较慢，如果 不计工频工作电压，导线上 的电位仍为零，避雷线和杆 塔的电位也为零，因此线路 绝缘上不会电位差。
15/90
高电压技术
第六章 电力系Hale Waihona Puke Baidu防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
② 在雷击塔顶的主放电阶段：
③ 先导通道中的负电荷与杆塔、避 雷线以及大地中的正电荷迅速中 和，形成雷电冲击电流。如图b
一方面负极性的的雷电冲击波沿 着杆塔向下和沿着避雷线向两侧 传播，使塔顶电位不断升高；
另一方面由塔顶向雷云迅速发展 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 正极性的感应雷电波。
11/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
⑸ 雷绕击导线时的跳闸率n2
n 2 N P a P 2 （ 次 / 年 ）
式中 N——落雷总次数；
Pa ——绕击率；
P2 ——雷电流幅值超过绕击耐雷水平I2的概率
lg P2
I2 88
η——建弧率
12/90
高电压技术
第一节 架空输电线路防雷保护
⑶ 绕击过电压
IAZ20U 0Z 2 Z20I0ZZ 20 Z0IZ 0Z 2
U0
Z0
UA IAZ 2 I 2Z Z00 ZZ 式中：I—实测的雷电流幅值 假设Z0≈Z/2，取Z=400Ω，则有
UA 100I
Z
A
Z0
2U 0
Z
A
IA ZZ
O
10/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
只要导线和避雷线线间的空 气距离S满足下式的要求，雷 击避雷线档距中央引起的线 路闪络跳闸率可以忽略不计
S0.012l1 (m )
13/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
3. 雷击杆塔 从雷击线路接地部分而引起达绝缘子串闪络的角度来看
，最严重的条件应为雷击杆塔的塔顶，因为这时大部分 雷电流将从该杆塔入地，产生的雷电过电压最大
我国标准规定的各级电压线路应有的耐雷水平值见 表8-1
4/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
2. 雷击跳闸率（ n ） 导致线路跳闸需要具备双重条件：
首先雷击电流必须超过线路耐雷水平，引起线路绝缘 发生绝缘闪络。它的持续时间只有几十微秒，线路开 关还来不及跳闸
冲击闪络继而转化为稳定的工频电弧，才会导致线路 跳闸
中性点有效接地系统: E
Un 3(l1 0.5l2)
中性点非有效接地系统:
E
Un 2l1 l2
式中： Un—系统额定电压；
l1—绝缘子串长度（m）； l2—木横担线路的线间距离（m）。对铁横担， l2 =0
② 跳闸率n——指在雷暴日Td=40的情况下、100km的线路每年 因雷击而引起的跳闸次数，其单位为[次/(100km·40雷暴日]”
第一节 架空输电线路防雷保护
⑷ 绕击耐雷水平I2
绕击耐雷水平：绕击时，线路所能承受的雷电流幅值，由线 路绝缘子冲击放电电压决定。
令UA=U50%（线路绝缘子串的50%冲击放电电压）
由UA 100I
I2
U 50% 100
注意：虽然绕击的概率很低，发生绕击时雷电流的幅值较小 ，但是一旦绕击形成很高的冲击过电压，就有可能使线路绝 缘子闪络，或侵入变电站危及电气设备的安全。
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
➢ 本章主要内容
第一节 架空输电线路防雷保护 第二节 变电所的防雷保护
2/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
一．输电线路耐雷性能指标
分析线路的耐雷性能时，首先要估计线路一年中究竟会遭受 多少次雷击。
6/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护 二．线路耐雷性能的分析计算
按雷击点的不同，雷击有避雷线线路的三种情况
7/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
1. 绕击导线 ⑴ 绕击及其危害 当避雷线的屏蔽作用失效，可能发生雷绕过避雷线击中
导线的情况，通常称为绕击。
8/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
⑵ 绕击率Pa
绕击率Pa——雷闪绕过避雷线直接击中导线的概率
平原线路
lg P
ht
86
3.9
山区线路
lgP
ht
86
3.35
式中： ——保护角（º）；
ht——杆塔高度（m）。
9/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
每100km线路的年落雷次数N
N b 1 0 4 h T d 次 / ( 1 0 0 k m 年
γ—地面落雷密度 b—为两根避雷线之间的距离 h—为避雷线的平均对地高度
3/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
1. 耐雷水平（I）
耐雷水平——指雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最 大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值，单位为 kA
注意：这些过程都有随机性，工程设计中采用雷击跳闸率作 为一个综合指标，来衡量输电线路防雷性能的优劣。
5/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
① 建弧率η ——冲击闪络转变为稳定的工频续流的概率
(4 .5 E 0 .7 5 1 4 ) 1 0 2
式中：E—绝缘子串平均运行电压梯度 (kV/m)
第一节 架空输电线路防雷保护
2. 雷击挡距中央的避雷线
雷击避雷线最严重的情况 是雷击点处于档距中央时 。雷击避雷线档距中央只 有10%的概率
一般不考虑跳闸问题。因 为雷击避雷线档距中央时 在雷击点产生很高的过电 压，但由于避雷线半径较 小，雷击点离杆塔较远， 强烈的电晕衰减作用，使 过电压波传播到杆塔时， 已不足于使绝缘子闪络。
16/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
③ 产生反击
⑴ 击杆率g
击杆率——雷击杆塔次数占雷击线路总数的比值；
与避雷线根数和地形有关
避雷线根数 地形
0
1
2
平原
1/2
1/4
1/6
山区
—
1/3
1/4
14/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
⑵ 雷击塔顶产生的反击
① 在雷击塔顶的先导放电阶段 如图所示，导线、避雷线和 杆塔上虽然都会感应出异号 的束缚电荷，但是由于先导 放电的发展速度较慢，如果 不计工频工作电压，导线上 的电位仍为零，避雷线和杆 塔的电位也为零，因此线路 绝缘上不会电位差。
15/90
高电压技术
第六章 电力系Hale Waihona Puke Baidu防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
② 在雷击塔顶的主放电阶段：
③ 先导通道中的负电荷与杆塔、避 雷线以及大地中的正电荷迅速中 和，形成雷电冲击电流。如图b
一方面负极性的的雷电冲击波沿 着杆塔向下和沿着避雷线向两侧 传播，使塔顶电位不断升高；
另一方面由塔顶向雷云迅速发展 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 正极性的感应雷电波。
11/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
⑸ 雷绕击导线时的跳闸率n2
n 2 N P a P 2 （ 次 / 年 ）
式中 N——落雷总次数；
Pa ——绕击率；
P2 ——雷电流幅值超过绕击耐雷水平I2的概率
lg P2
I2 88
η——建弧率
12/90
高电压技术
第一节 架空输电线路防雷保护
⑶ 绕击过电压
IAZ20U 0Z 2 Z20I0ZZ 20 Z0IZ 0Z 2
U0
Z0
UA IAZ 2 I 2Z Z00 ZZ 式中：I—实测的雷电流幅值 假设Z0≈Z/2，取Z=400Ω，则有
UA 100I
Z
A
Z0
2U 0
Z
A
IA ZZ
O
10/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
只要导线和避雷线线间的空 气距离S满足下式的要求，雷 击避雷线档距中央引起的线 路闪络跳闸率可以忽略不计
S0.012l1 (m )
13/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
3. 雷击杆塔 从雷击线路接地部分而引起达绝缘子串闪络的角度来看
，最严重的条件应为雷击杆塔的塔顶，因为这时大部分 雷电流将从该杆塔入地，产生的雷电过电压最大
我国标准规定的各级电压线路应有的耐雷水平值见 表8-1
4/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
2. 雷击跳闸率（ n ） 导致线路跳闸需要具备双重条件：
首先雷击电流必须超过线路耐雷水平，引起线路绝缘 发生绝缘闪络。它的持续时间只有几十微秒，线路开 关还来不及跳闸
冲击闪络继而转化为稳定的工频电弧，才会导致线路 跳闸
中性点有效接地系统: E
Un 3(l1 0.5l2)
中性点非有效接地系统:
E
Un 2l1 l2
式中： Un—系统额定电压；
l1—绝缘子串长度（m）； l2—木横担线路的线间距离（m）。对铁横担， l2 =0
② 跳闸率n——指在雷暴日Td=40的情况下、100km的线路每年 因雷击而引起的跳闸次数，其单位为[次/(100km·40雷暴日]”
第一节 架空输电线路防雷保护
⑷ 绕击耐雷水平I2
绕击耐雷水平：绕击时，线路所能承受的雷电流幅值，由线 路绝缘子冲击放电电压决定。
令UA=U50%（线路绝缘子串的50%冲击放电电压）
由UA 100I
I2
U 50% 100
注意：虽然绕击的概率很低，发生绕击时雷电流的幅值较小 ，但是一旦绕击形成很高的冲击过电压，就有可能使线路绝 缘子闪络，或侵入变电站危及电气设备的安全。
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
➢ 本章主要内容
第一节 架空输电线路防雷保护 第二节 变电所的防雷保护
2/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
一．输电线路耐雷性能指标
分析线路的耐雷性能时，首先要估计线路一年中究竟会遭受 多少次雷击。
6/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护 二．线路耐雷性能的分析计算
按雷击点的不同，雷击有避雷线线路的三种情况
7/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
1. 绕击导线 ⑴ 绕击及其危害 当避雷线的屏蔽作用失效，可能发生雷绕过避雷线击中
导线的情况，通常称为绕击。
8/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
⑵ 绕击率Pa
绕击率Pa——雷闪绕过避雷线直接击中导线的概率
平原线路
lg P
ht
86
3.9
山区线路
lgP
ht
86
3.35
式中： ——保护角（º）；
ht——杆塔高度（m）。
9/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
每100km线路的年落雷次数N
N b 1 0 4 h T d 次 / ( 1 0 0 k m 年
γ—地面落雷密度 b—为两根避雷线之间的距离 h—为避雷线的平均对地高度
3/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
1. 耐雷水平（I）
耐雷水平——指雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最 大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值，单位为 kA
注意：这些过程都有随机性，工程设计中采用雷击跳闸率作 为一个综合指标，来衡量输电线路防雷性能的优劣。
5/90
高电压技术
第六章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
① 建弧率η ——冲击闪络转变为稳定的工频续流的概率
(4 .5 E 0 .7 5 1 4 ) 1 0 2
式中：E—绝缘子串平均运行电压梯度 (kV/m)