高电压-输电线路的雷电防护__论文

1、西南科技大学高电压技术课程论文题目 输电线路的雷电防护 班级 电气0903 姓名 谢正成 学号 20095720 摘要 雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷。雷电这一自然现象对输电线路的危害性，通过对输电线路的防雷设计的研究，阐述了输电线路防雷设计对电力系统正常运行的重要意义,剖析了电力系统中,如何提高输电线路防雷水平，从而有效降低输电线路雷击跳闸率，减少雷电对电网安全运行影响。我国输电线路防雷设计研究主要从以下几个方面着手进行:1、合理选择线路路径;2、架设避雷线;3、降低杆塔接地

2、电阻;4、在部分地段装设避雷器;5、提高线路整体绝缘水平。输电线路防雷保护工作必须一切从实际出发，要充分听取各种意见，科研、设计、施工和运行部门应紧密结合，通力协作，根据当地雷电活动情况和电力网的具体特点等，进行充分的技术经济论证，保证防雷保护的设计方案技术先进、方案合理。关键词：输电线路 雷电 防雷设计 防雷保护目 录引言1一 雷电对高电压线路的主要危害2二 目前我国高压线路的防雷研究2三 输电线路雷电防护研究的意义3四 输电线路防雷研究的现状4参考文献5引言据统计，在我国高压输电线路运行的总跳闸事故中，有累计引起的跳闸事故占40%70%，尤其在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击引起的

3、跳闸率更高。在目前的电力系统中，主要的发电场有火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂。除此之外利用风能、太阳能、地下热能和潮汐能发电也在不断的研究与发展中，有的具备了一定的规模。电能是现如今能源的主要组成部分，它与其他能源相比较，具有易于转化，输配简单，便于调节测量、准确控制的优点。因此，保证可靠、安全、经济、高质量的供电，对工农业的生产与人民生活影响很大，因此，合理安全用电已是当务之急。电力系统由各种不同类型的发电厂、输配电网及电力用户组成，它们分别完成了电能的生产、输送、分配及使用。雷电波沿着输电线侵入变电站，就会对变电站设备构成巨大威胁。变电站是电力系统的枢纽，站内的变压器等主要电气设备的

4、内绝缘大多没有恢复能力，一旦雷击损坏，有可能照成大面积停电，给生产和生活带来重大损失和影响。保障电力供应的稳定性、持续性、安全性是满足经济建设发展需要刚性需求及优质服务的社会价值的体现。随着全球气候异常状况的加剧，雷电活动也异常频繁。雷害作为主要影响因素之一（雷击是造成输电线路跳闸停电事故的主要原因，在电力系统非计划停运中，雷电事故一般占30%以上，有的地区甚至达到80以上），对电力安全传送的影响及危害非常大，输电线路的雷电防护也越显重要，因此解决好线路防雷的问题成为电力供应中的一项重要工作。一 、雷电对高电压线路的主要危害雷电的主要危害有以下几种形式：1. 电流高压效应会产生高达数万伏甚至数

5、十万伏的冲击电压，如此巨大的电压瞬间冲击电气设备，足以击穿绝缘层使设备发生短路，导致燃烧、爆炸等直接灾害。2. 电流高热效应会放出几十至上千安的强大电流，并产生大量的热能，在雷击点的热量会很高，可以导致金属的熔化，引发火灾和爆炸。3. 雷电流机械效应主要表现为被雷击的物体发生爆炸、扭曲、崩溃、撕裂等现象导致财产损失和人员伤亡。4. 雷电流静电感应可以使被击导体感生出与雷电性质相反的大量电荷，当雷电消失来不及流散时，即会产生很高电压，发生放电现象从而导致火灾。5. 雷电流电磁感应会在雷击点周围产生强大的交变电磁场，其感生出的电流可引起变电器局部过热而导致火灾。6. 电波的侵入和防雷装置上的高电压

6、对建筑物的反击作用也会引起配电装置或电气线路断路而燃烧导致火灾。7. 雷电流能破坏电力系统的各个元件，有可能造成发电机、电力变压器、断路器和其它电气设备绝缘损坏，线路上的绝缘子也会因为雷击而发生闪络或碎裂、导线烧断和木质电杆被雷劈裂等事故。二、目前我国高压线路的防雷研究目前，我国输电线路防雷设计研究主要从以下几个方面着手进行:(1) 杆塔高度越高、地面倾角越大、线路保护角就越大,线路绕击跳闸率也就越高，增加绝缘子片数可以降低绕击跳闸率。采用悬挂式避雷器，以降低线路上的雷电过电压，减小绝缘子串闪络次数。或者降低保护角，以减小边相导线的绕击率。如日本的1000kV高压线路采用双回路自立式铁塔，保护

7、角设计为负值，则其绕击率非常小。(2)改进导线布置，减小中间导线绕击率。可将三相导线按倒三角形排列以降低中间导线的高度，减小绕击率。(3)随着输电电压的升高，杆塔高度对绕击率的影响明显增加，因此，要求尽可能降低杆塔高度。同时, 为了减少雷击造成反击，可限制杆塔冲击接地电阻在10以下。(4) 特高压输电线路杆塔上较高的绝缘强度,使其具有较良好的承受雷电反击的能力。但杆塔较高的同塔双回线路比单回路要差。如特高压架空输电线路采用此种塔型,需要遵循线路雷击选择性规律,妥善作出因地制宜的良好防雷设计。(5)特高压输电线路雷电绕击闪络是雷击跳闸主要起因4。若进一步减小绝缘子串长度，降低绝缘冲击强度，同时使

8、得避雷线与导线之间垂直距离缩短，将会增大雷电绕击率。这对避雷线正保护角线路，是一个最不利的影响因素，可采取增高避雷线支持高度或防止档中避雷线移动。这几种方法在目前的输电线路防雷设计中运用得非常多，在线路路径受地形和投资限制，选择范围不大的情况下，架设避雷线、降低杆塔接地电阻、装设避雷器、提高线路绝缘水平成为防雷设计的主要方法。避雷线、杆塔接地电阻、避雷器、线路绝缘的设计标准在各类规程和技术规范都有较为详细的阐述。8.三、输电线路雷电防护研究的意义随着全球气候异常状况的加剧，雷电活动也异常频繁。雷害作为主要影响因素之一。输电线路在电网中主要作用是输送电能，而且输电线路是跨越地域、覆盖面积最广的元

9、件，保证输电线路的正常工作对电网安全、可靠、持续供电尤为重要。因此，保护输电线路不受雷击的影响，对电网正常供电，电厂发电设备，变电站设备是一项不容忽视的工作。雷击是造成输电线路跳闸停电事故的主要原因，在电力系统非计划停运中，雷电事故一般占30%以上，有的地区甚至达到80以上，对电力安全传送的影响及危害非常大。输电线路雷害事故引起的跳闸，不但影响电力系统的正常供电，增加输电线路及开关设备的维修工作量，而且由于输电线路上落雷，雷电波还会沿线路侵入变电所输电线路作为电力传输系统的大动脉，它将电能传输到四面八方，它是连接各个发电厂、变电站/变电所、用户的桥梁,是所有同步发电机并行运行的重要保证；而且，

10、防雷设计也是电气安全的主要措施，因此输电线路的安全运行，直接影响了电网的稳定运行和向广大用户可靠供电。输电线路的安全运行在电网中具有举足轻重的地位，是实现“强电强网”的需要，也是向工农业生产、人民生活用电提供不间断供电的需要。由于我国地处温带和亚热带，所以雷电活动比较强烈。漫长的输电线路穿过平原、山区、峡谷，跨过江河湖泊，遇到的地理环境和气象条件各不相同，所以遭受雷击的概率比较大。据统计，我国电力系统各类事故、故障中，输配电线路的雷害事故占有很大的比例。由于输电线路对于保“网”的重要地位，因此，如何减少输电线路的雷害事故就成为了电力系统中的一项重要研究课题。输电线路的雷害事故引起的跳闸，不断影

11、响电力系统的正常供电，增加输电线路及开关设备的维修工作量，而且由于输电线路上的落雷引起的雷电波可能会沿着线路侵入变电所，造成不可估量的财产损失和人员伤亡。在电力系统中线路的绝缘最强，变电所次之，发电机最弱，若发电厂、变电所的电力设备防护保护不完善，往往会引起其设备绝缘损坏，影响安全供电。由此可见，输电线路的防雷是减少电力系统雷害事故及其所引起电量损失的关键。做好输电线路的防雷设计工作，不仅可以提高输电线路本身的供电可靠性，延长其使用寿命，而且还可以使变电所、发电厂安全运行得到保障。四、电线路防雷研究的现状经过几十年的不断摸索研究,许多的专家和学者为了尽可能的降低雷电袭击的不安全事故的发生,提高

12、输电线路安全供电的可靠性,提出了许多有关防雷设计的措施和方案。几十年前，由于输电线路的电压等级比较低，因此考虑的主要是以防止感应雷为主，在这种情况下，采取了在相线下面，架设了地线，以此来提高导线与地线的耦合系数，减少线路上的感应过电压。后来，经过几十年的不断发展和大量的研究，并随着输电线路的电压等级的不断提高（我国电力线路电压等级有：550KV、330KV、220KV、110KV、35KV、10KV、6KV、380V和220V）,对雷电的认识也进一步加深了，并归纳了表征雷电的一些参数，至此，输电线路的防雷水平得到提高。从输电线路的发展过程来看，防雷研究经历了四个阶段:第一阶段（1930年以前）

13、：由于输电线路电压等级较低，所以以防止感应雷为主，因此采取的措施主要是装设地线，增加耦合系数，减小线路上的感应过电压。第二阶段(19301950年)：主要是以防止雷电直击输电线路为主，这一阶段，人们对雷电有了更深的了解，同时也系统归纳了表征雷电的参数，并开始意识到直击雷是电压等级较高的输电线路，如110kV、220kV、特高压输电线路发生跳闸的主要原因，由此，人们经过研究，也产生了如何有效防止直击雷，使导线得到更好保护的计算方法。经过若干年的发展，输电线路的电压等级越来越高，同时线路的绝缘水平也逐渐得到提高，多年的实践证明，直击雷过电压是线路发生跳闸，引发事故的主要原因，而感应过电压一般情况下则不会使绝缘子串发生闪络。因此，世界上很多国家对雷电都进行了大量的观察研究，并在此基础上提出了用行波理论来计算绝缘子串两端电压的方法。第三阶段(19501962年):由于美国OVEC-345kV线路发生了非常多的绝缘闪络，由此引发了很大的争论，并且人们对以前的防雷计算方法和得到的研究数据重新进行了评估。这样一来就使得输电线路的防雷研究有了很大的发展，从而也在线路的理论分析、现场实测以及模拟试验和运行经验等方面有了极大提高。第四阶段(1962年至今):人们将模拟试验、现场实测、概率统计方法和计算机进行了密切联系，使得现在的防雷保护在理论和实践上