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1、第11章 雷电过电压及其防护雷电过电压防护特高压输电标准特高压输电标准-17 国家标准化管理委员会09年16日正式发布15项特高压交流输电技术国家标准,这是中国首次制定涉及此领域的国家标准。国家电网计划到2020年投入6,000亿元用于特高压电网建设,该标准10年5月正式实施,项目建设所用变压器、开关等设备都将依此标准生产。雷电过电压防护当前中国特高压交流标准电压已被推荐为国际标准电压,经过相关认证后,今后出台的国家标准亦将成国际标准。 国家电网正在全面推进以特高压电网为骨干网架的智能电网建设,特高压交流输电标准体系的全面形成,为中国特高压交流输电技术的规模应用奠定了坚实的技术基础,同时将推动
2、中国更好地参与并引领国际特高压标准的制定。雷电过电压防护11.1 雷电参数n大自然中最宏伟和最恐怖的气体放电现象.n雷电特性各种参数带有统计性质.n国家在典型地区,地点建立雷电观测站.n输电线,变电站附设观测装置.长期系统观测,数据分析.雷电过电压防护11.1.1 雷电流的波形和极性一次放电多个分量每个分量单极性脉冲波75-90%负极性。雷电过电压防护11.1.2 雷电流的幅值、陡度、波头和波长脉冲电流参数：幅值、波头和波长，幅值波头决定陡度雷电流超过I概率： logP=-I/88 或 P=10-I/88雷电流幅值随自然条件差别较大，波形基本一致。我国雷电观测的基础工作还较薄弱，需加强。雷电过
3、电压防护11.1.3雷暴日，雷电小时及落雷密度雷 暴 日雷电小时落雷密度雷电过电压防护11.2 防雷保护的基本措施雷电过电压防护避雷针高出被保护物金属支柱-雷云先导放电先击中。雷电过电压防护避雷线(架空地线)较高位置承受雷击雷电过电压防护避雷器设在被保护设备附近，避免设备遭受线路传来的雷电冲击波引火烧身保镖、门卫、扁桃体雷电过电压防护11.2.1 避雷针原理：雷闪放电使地面电场畸变，避雷针顶端形成局部场强集中空间，影响雷闪先导放电的发生方向，使雷闪对避雷针放电，再经过接地装置将雷电流引入大地，从而保护物体免遭雷击。雷电过电压防护雷云大地 空间广阔，先导放电任意方向随机发展。定向高度H雷闪先导放
4、电发展到距离地面某一高度H，才 会在一定范围内受避雷针影响，对避雷针放 电。 h避雷针高度 h30m H20h h30m H600m 模拟实验结果定向高度雷电过电压防护避雷针的保护范围避雷针的保护范围： 被保护物体在此空间内不遭受直接雷击。雷电冲击模拟实验确定hxhx被保护物体高度雷电过电压防护单根避雷针保护范围避雷针有效高度 ha=h-hx避雷针保护半径rx rx=(h-hx)p=hap hxh/2 r x =(1.5h-2hx)p hxh/2P避雷针高度影响系数h30m 时时 P=1 30h120m P=5.5/h1/2h120m 120m 计算计算雷电过电压防护实际问题：实际问题： 已知
5、物体高度，避雷针位置，要求保护物体的宽度，确定保护半径-计算避雷针高度。多根避雷针保护范围-规程考考你雷电过电压防护11.2.2避雷线(架空地线)原理与避雷针相同架空输电线、发电厂、变电所保护。分流作用：减小流经杆塔入地的雷电流，从而降低塔顶电位。耦合作用：对导线耦合，降低导线感应过电压。雷电过电压防护避雷线保护范围rx=0.47(h-hx)p hxh/2rx=(h-1.35hx) p hxh/2考题？雷电过电压防护保护角保护角保护角：避雷线与外侧导线之间夹角表示避雷线对导线的保护程度。杆塔设计高压线路220-330KV =20500KV15山区：小保护角。铁塔厂雷电过电压防护11.2.3 避
6、雷器专门用于限制线路传来的雷电过电压或操作过电压的一种电气设备。原理不同于前两种-是一种放电器，并联，限制过电压发展。雷电过电压防护避雷器基本要求具有良好的伏秒特性，较小的冲击系数，易于实现合理的绝缘配合；具有较强的快速切断工频续流，快速自动恢复绝缘强度的能力。雷电过电压防护工频续流 避雷器在冲击电压下放电系统对地短路，雷电过电压消失，但持续作用工频电压在避雷器中形成工频短路接地电流，称为-。 工频续流以电弧放电形式存在n要求避雷器在第一次电流过0时即应切断工频续流，使电力交流能正常工作。雷电过电压防护避雷器类型n保护间隙n排气式避雷器（管式避雷器）n阀型避雷器n全属氧化物避雷器（氧化锌避雷器
7、）培养书卷培养书卷气气-读书读书雷电过电压防护雷电过电压防护雷电过电压防护11.2.4 接地装置n埋入地中金属接地体，作用：降低接地电阻；n接地电阻接地点电位与接地电流比值-接地阻抗大地阻抗效应的总和。n工作接地（中性点接地）：稳定电网对地电位，降低电气设备绝缘水平；n保护接地（外壳接地）：保护人身安全；n防雷接地：输电铁塔、避雷针下的接地装置作用降低雷电流流过时避雷针（线、器）顶部的电压。雷电过电压防护海纳百川雷电过电压防护11.3 架空输电线路的雷电过电压雷电过电压防护11.3.1 架空输电线路雷电过电压概述n雷击是造成线路跳闸的主要原因n雷击线路形成电压波，沿线路传播入侵入变压所危害变电
8、所设备。雷电过电压防护两类雷电过电压（两类雷电过电压（根据物理过程）n直击雷过电压直击杆塔，避雷线或导线，引起线路过电压危害大。n感应雷过电压雷击线路附近大地，电磁感应在导线上引起过电压-对35KV以下线路有威胁。雷电过电压防护反击：反击： 雷击线路杆塔或避雷线时，雷电流通过雷击点阻抗，使该点电位大大升高，当雷击点与导线之间的电位差超过线路绝缘的冲击电压时，会对导线发生闪络，使导线出现过电压。 这时杆塔或避雷线的电位反而会高于导线，故称为反击。绕击：绕击： 雷电流直接击中导线（无避雷线）或绕过避雷线（屏蔽失效）击中导线，直接在导线上引起过电压-称为绕击。直击雷过电压两类雷电过电压防护雷击两种破
9、坏效果短路接地导线对地闪络，工频电压沿通道放电，发送 为工频电弧接地，断路器跳闸，影响正常送电。形成沿输电线路侵入变电路的雷电波，变电站内产生复 杂的折反射过程电力设备承受高压电压破坏设 备绝缘，停电事故。雷电过电压防护 110-220KV线路全线架设，采用一根避雷线。 雷击不严重的110千伏及以下线路，在靠近 变电所两公里范围内装设避雷线，作为进线 防雷措施。 重要输电线路采用两根架空地线将被保护导 线全部置于保护范围内。 架空地线不负担输送电流功能，适当改装兼 作通信通道，光纤复合架空地线，具有避雷、 通信多种功能。雷电过电压防护输电线路防雷性能衡量指数耐雷水平：线路遭受雷击能耐受的不致引
10、起闪络的最大雷电流幅值。雷击跳闸率：折算去年雷电系数为40的标准条件每百公里线路每年因雷击引起的线路跳闸次数（次/百公里率）合性指标。雷电过电压防护11.3.2 感应过电压雷云对地放电过程中，放电通道周围空间电磁场发生急剧变化，会在导线上感应出高电压感应过电压。计算方法： U=25Ih/s KV实测：300-400KV雷电过电压防护11.3.3雷击导线过电压无避雷线根本不行，110KV及以上线路，要全线架设避雷线，防止线路频繁跳闸。雷电过电压防护11.3.4 雷击塔过电压n雷击塔顶时，杆塔电感与接地电阻的存在使塔顶电位瞬时升高，电位绝对值大大超过导线电位，引起绝缘子串闪络反击，跳闸n同时向线路
11、两侧传播的过电压波，侵入发电压变电站。雷电过电压防护11.3.5 雷击跳闸率雷电过电压持续时间短，高压开关来不及跳闸，只有冲击闪络的通道发展成稳定工频电弧，才会导致线路跳闸。雷电过电压防护贺兰山雷电过电压防护11.4 11.4 发电厂、变电站的雷电过电压及其防护发电厂、变电站的雷电过电压及其防护雷电过电压防护雷电过电压防护11.4 发电厂、变电站的雷电过电压及其防护设备内绝缘一旦击穿不能恢复，因此发电站，变电站雷击保护比线路保护要求更高雷害来源：雷闪直接击中设备雷击线路，过电压波沿线路侵入厂、站雷电过电压防护11.4.1 直击雷过电压的防护装设针、线，使设备处于针、线保护防范内。独立避雷针：要保证避雷针与被保护设备之间的间隙Sa及接地距离Se达到一定要求. Sa0.2Ri+0.1h Se0.3Ri Sa 5m雷电过电压防护建设单位出资设计院设计施工单位执行监理单位监督雷电过电压防护构架避雷针避雷线雷电过电压防护11.4.2.侵入波过电压而防护主要措施装置避雷器雷电过电压防护11.4.3.气体绝缘变电站的过电压防护GIS气体绝缘变电站（GIS） 除变压器以外的整个变电站高压设备及母线封闭在一个接地金属壳内，壳内充以3-4个大气压的SF6气体作为相间和对地的绝缘。雷电过电压防护GIS过压保护、绝缘配合特点 雷电过电压防护
