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1、第十章 输电线路的防雷保护 高电压工程基础 主讲教师：田翠华 2 n架空输电线路分布面广，地处旷野，纵横交错，绵延数百公 里，所以遭受雷击的机会很多。 n衡量输电线路防雷性能的重要指标是耐雷水平和雷击跳闸率 。 （1）雷击输电线路时，线路绝缘不发生冲击闪络的最大雷电流 幅值称为输电线路的“耐雷水平”，以kA为单位。 （2）输电线路的雷击跳闸率是指标准雷暴日数为40时，每年每 100km长的线路因雷击引起的跳闸次数，单位为次/100km 年。 n输电线路上出现的雷电过电压主要有两雷击线路附近地面或线路杆塔 时，由于电磁感应在导线上引起的过电压，称为感应雷过电压； n雷直接击于线路引起的过电压，称
2、为直击雷过电压。 3 10.1 输电线路的感应雷过电压 n当雷击于线路附近大地或线路杆塔时，由于雷电通道周围空间电磁场的急 剧变化，会在输电线路上感应产生过电压。该过电压由静电分量和电磁分 量两部分构成。 感应过电压的形成 （a） 雷电先导阶段 （b）雷电主放电阶段 4 n静电分量:雷击地面主放电开始后，先导通道中的负电 荷被迅速中和，导线上的束缚电荷转变成自由电荷， 沿导线向两侧运动形成过电压。这种由于先导通道中 电荷所产生的静电场突然消失而引起的感应电压，称 为感应过电压的静电分量。 n电磁分量:主放电通道中的雷电流在通道周围空间产生 了强大的磁场，该磁场交链导线与大地的回路，也将 使导线
3、上感应出电压。这种由于主放电通道中雷电流 所产生的磁场变化而引起的感应电压，称为感应过电 压的电磁分量。 5 n感应过电压Ui与雷电流幅值I成正比；与导线悬挂的平 均高度hd成正比，与雷击点距导线的距离S成反比。 雷击线路附近地面（S65m） n雷击无避雷线线路 n雷击有避雷线线路 6 n感应雷过电压幅值一般不超过300400kV。 n110kV及以上线路，由于线路的绝缘水平较高，一般不 会引起闪络。对35kV以下线路绝缘有威胁。 n感应过电压在三相导线中同时存在，相间电位差很小， 不会引起架空线路的相间绝缘闪络，而只能引起对地闪 络，如果两相或三相同时对地闪络，则形成相间短路。 7 n当导线
4、上方架设有避雷线，发生雷击导线附近大地 时，由于避雷线的屏蔽作用，导线上的感应电荷会 减少，从而导线上的感应过电压将会下降。 8 n雷击线路杆塔时，导线上的感应雷过电压 （S65m) n一般杆塔高度小于40m以下的线路，在无避雷线时， = I /2.6 n有避雷线时， 9 10.2 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平 雷直击于有避雷线的线路有三种情况： 雷击杆塔塔顶及其附近避雷线； 雷绕击于导线； 雷击档距中央的避雷线。 10 一、雷击杆塔塔顶时的耐雷水平 经杆塔入地的电流it 与雷击杆塔的总雷电流i 的比值称为分流系数， = 11 n杆塔塔顶电位 2.导线电位Ud 耦合分量 (k 一般 0.2
5、0.25) 感应分量 所以 : 13 n导线电位 由于避雷线与导线之间的耦合作用，在导线上将产生耦合电 位kUtop，该电位分量与雷电流极性相同。 在发生雷击杆塔主放电时，导线上还存在感应电位hc（1k ），该电位分量与雷电流极性相反。 横担处的对地电位幅值Ua为 式中La为横担以下塔身的电感。La=L0ha=Lt（ha/ht）， L0为单位高度塔身的电感。 14 n线路绝缘子串上的电位差 n雷击杆塔时的耐雷水平I1为 当忽略避雷线与横担高度的差别，即htha、且hghc时， 例: 110kV线路，取k =0.2，0.9， Lt=16H， hd=10m，U50700 kV, Ri=10() 1
6、6 二、 雷绕击导线时的耐雷水平 流经雷击点的电流为 雷击点的电位为 Zc=400 Ud = 100 I 雷绕击输电线路的耐雷水平I2为 17 3、雷击避雷线档距中央 雷击点电位 我国规程规定，档距中央避雷线与导线间的空气间隙距离S S0.012l+1（m） l为档距长度 实际输电线路的避雷线和导线间的空气间隙按上式的要求设计， 故雷击档距中央避雷线时不会发生冲击闪络。 18 4、输电线路雷击跳闸率 输电线路雷击跳闸共经过四个过程：雷击线路；线路绝 缘发生冲击闪络；在冲击闪络的弧道上建立稳定的工频 电弧；继电保护动作跳闸。 雷暴日为40地区，100km线路年落雷次数为N 雷击杆塔次数 雷绕击杆
7、塔次数 雷击杆塔时引起闪络次数 雷绕击杆塔引起闪络次数 19 n冲击电弧转化为稳定的工频电弧的概率，称为建弧率 。建弧率与工频弧道中的平均电场强度E有关， 对中性点有效接地系统 对中性点非有效接地系统 20 雷击杆塔时引起跳闸次数 雷绕击导线引起跳闸次数 有避雷线的输电线路雷击跳闸率n为 四 输电线路雷击跳闸率 雷击塔顶次数 23 10.3 输电线路的防雷措施 n架设避雷线 n降低杆塔接地电阻 n架设耦合地线 n采用中性点非有效接地方式 n加强线路绝缘 n采用不平衡绝缘方式 n装设自动重合闸 n采用线路用避雷器 雷害过程: 雷击, 反击 (闪络),建弧( 跳闸),停电 小结 n感应过电压，直击雷过电压 n耐雷水平 n雷击跳闸率 n防雷措施 n作业 P160 10-1，10-2
