输电线路防雷技术.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,输电线路防雷技术,雷击输电线路的方式,雷击输电线路的后果,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,输电线路的雷击事故,我国跳闸率较高地区的高压线路由雷击引起的跳闸次数约占总数的,40,70。多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击事故率更高,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275,500kV,，总长为32700,km,输电线路连续三年的运行资料显示，雷害事故占总事故的60,输电线路的雷电过电压及防护,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,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（只对35,kV,以下线路有危险）,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100,km,线路每年因雷击引起的跳闸次数,输电线路的感应过电压,静电感应,电磁感应,感应过电压,-,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。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,感应过电压,-,电磁感应,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强脉冲磁场，产生感应电势，称为感应过电压的电磁分量,感应过电压计算,感应过电压为,感应过电压计算,如不能满足,S65m,及,Sh,的条件，感应过电压为,避雷线对感应过电压的屏蔽作用,避雷线与大地连接保持地电位，电位为,0,，可假设为避雷线上再叠加了,-U,s,的感应电压,-U,s,在导线上耦合,导线上的实际感应电压,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，以静电感应分量为主,有避雷线时，导线上的感应过电压,雷击塔顶的分流,避雷线,杆 塔,闪络后相导线也分流,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),雷击杆塔时导线的电位,避雷线的耦合电位：,ku,t,雷击塔顶时的感应电位：,ah,c,(1-,k,0,h,s,/h,c,)(,最大值）,假设随时间线性变化,导线电位,绝缘子串的作用电压和闪络,绝缘子串的电压为横担高度处的杆塔电位,u,a,与导线电位之差,横担高度处的杆塔电位,u,a,绝缘子串的电压,反击耐雷水平,有时还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,R,i,，,提高,k,为提高反击耐雷水平的主要手段,反击耐雷水平,35kV:20-30kA,110kV:40-75kA,220kV:75-110kA,330kV:100-150kA,500kV:125-175kA,反击耐雷水平与导线地线间的耦合系数,k，,杆塔分流系数,，,杆塔冲击接地电阻,R,i,，,杆塔等值电感,L,t,以及绝缘子串的50放电电压,U,50,等因素有关,雷击避雷线档距中央,雷击避雷线档距中央,雷击避雷线档距中央,情况,1,：,A,点最高电位,空气间隙最高电压,U,s,等于间隙的,50%,冲击放电电压时得到最小间隙距离,雷击避雷线档距中央,我国规程,雷击避雷线档距中央,情况,2,：,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,雷击导线绕击时的过电压,绕击过电压：,幅值为：,设,Z,0,Zc/2,取,Zc,=400,则,U,A,100,I,绕击耐雷水平,绕击耐雷水平,绕击线路的耐雷水平很低,500,kV,线路27.4,kA，220kV12kA，110kV7kA,110kV,以上线路要求全线架避雷线,绕击率：,平原线路：,山区线路输电线路的雷击跳闸率,建弧率：,100km,年的雷击次数（,40,个雷电日）：,输电线路的雷击跳闸率,N,次中击中塔顶引起线路跳闸次数,g,为击杆率,P,1,为雷电流幅值超过雷击杆塔的耐雷水平的概率,绕击导线的跳闸率,P,a,为绕击率,P,2,为雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率,线路跳闸率：,线路防雷措施,安装避雷线，减小避雷线的屏蔽角，受到杆塔结构的限制,提高线路绝缘水平,降低杆塔接地电阻,双回输电线路采用不平衡绝缘,线路避雷器,输电线路的防雷保护措施,架设避雷线,防止雷击导线,减少经杆塔入地电流，降低塔顶电位,降低感应过电压,110,kV,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，110,kV,保护角2030，500,kV,负保护角,输电线路的防雷保护措施,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,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,采用消弧线圈接地方式：适用110,kV,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,输电线路的防雷保护措施,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,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,装设自动重合闸装置：我国110,kV,及以上线路重合闸成功率达7595,输电线路的防雷保护措施,安装线路避雷器：,作用原理,实质上是一种放电器，并联连接在被保护设备附近，当作用电压超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，限制了过电压的发展,基本要求：,良好的伏秒特性，实现合理的绝缘配合,好的绝缘强度自恢复能力，利于快速切断工频续流，使电力系统得以继续运行,硅橡胶护套氧化锌线路避雷器已取得良好应用效果,输电线路的防雷保护措施,日本总结77,kV,各种防雷措施的效果，统计出：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,MOA,后可消除雷击跳闸事故,输电线路的防雷保护措施,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,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,线路避雷器应用,线路避雷器应用,