输电线路防雷技术资料学习教案

1、会计学1输电输电(shdin)线路防雷技术资料线路防雷技术资料第一页，共64页。u发生短路接地故障u雷电波侵入变电所，破坏设备绝缘，造成(zo chn)停电事故第2页/共64页第二页，共64页。在我国跳闸率比较高的地区的高压线路由雷击引起的次数约占4070，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击事故率更高在日本50以上电力系统(din l x tn)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，2030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275500kV总长为32700km输电线路连续三年的运行资料中指出，雷害事故占总事故的60第3页/共64页第

2、三页，共64页。直击雷过电压：雷电直接击中杆塔、避雷线或导线(doxin)引起的线路过电压反击雷击杆塔或避雷线,造成绝缘子接地端电位比导线(doxin)高绕击雷电击中导线(doxin)感应雷过电压：雷击线路附近大地，由电磁感应在导线(doxin)上产生的过电压（只对35kV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100km线路每年因雷击引起的跳闸次数第4页/共64页第四页，共64页。v静电感应(jngdin gnyng)v电磁感应第5页/共64页第五页，共64页。v在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷云及先

3、导通道与大地构成的电场之中。由于静电感应，最靠近先导通道的一段导线上感应形成形成束缚电荷v主放电开始以后，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v由于主放电的平均速度很快，导线上的束缚电荷的释放过程也很快，所以形成的电压波uiZ幅值可能很高。这种过电压就是(jish)感应过电压的静电分量第6页/共64页第六页，共64页。n在主放电过程中，伴随着雷电流冲击波，在放电通道(tngdo)周围空间出现甚强的脉冲磁场，其中一部分磁力线穿过导线大地回路，产生感应电势，这种过电压为感应过电压的电磁分量第7页/共64页第七页，共64页。n感应

4、(gnyng)过电压为 ShkIIShvkvkUUUmemei)()(ShIUi25第8页/共64页第八页，共64页。n如果不能满足(mnz)S65m及Sh的条件，感应过电压为 1ln2ShShkIUi第9页/共64页第九页，共64页。ShcIUC25hchsUcShsIUs 25n实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为0，可以假设(jish)为避雷线上再叠加了-Us的感应电压n-Us在导线上耦合n导线上的实际感应电压ccUksUkUUC)1 (00第10页/共64页第十页，共64页。n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(lidin)流极性相

5、反的电压，以静电感应分量为主n有避雷线时，导线上的感应过电压ciahU iUkUi)1 (0第11页/共64页第十一页，共64页。u避雷线u杆 塔u闪络后相导线(doxin)也分流第12页/共64页第十二页，共64页。u波头部分(b fen)u塔顶电位u最高塔顶电位tiit)(dtdiLiRdtdiLRiutittittftitLRIu第13页/共64页第十三页，共64页。u110kV: 0.9(1S), 0.86(2S)u220kV: 0.92(1S), 0.88(2S)u500kV: 0.88(2S)211fsistLRLL第14页/共64页第十四页，共64页。u避雷线的耦合电位：kutu

6、 雷击塔顶时的感应电位：ahc(1-k0hs/hc)(最大值）u假设(jish)随时间线性变化 u导线电位fcscithhkahu/)/1 (0fcsctitcthhkahkuukuu/)/1 (0第15页/共64页第十五页，共64页。)(dtdihhLiRutatiau绝缘子串的作用电压为横担高度处的杆塔(gnt)电位ua与导线电位之差u横担高度处的杆塔(gnt)电位uau绝缘子串的作用电压cainsuuu第16页/共64页第十六页，共64页。v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Ri，杆塔等值电感Lt以及绝缘子串的50放电电压U50等因素有关v还必须考虑工频

7、电压的作用以及触发相位v距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算v通常以降低(jingd)Ri，提高k为提高反击耐雷水平的主要手段6 . 2)1 (6 . 2)()1 (0%501ccsttaihhhkLkhhRkUI%50uuins第17页/共64页第十七页，共64页。v35kV: 20-30kAv110kV: 40-75kAv220kV: 75-110kAv330kV: 100-150kAv500kV: 125-175kA 反击耐雷水平与导线(doxin)地线间的耦合系数k，杆塔分流系数，杆塔冲击接地电阻Ri，杆塔等值电感Lt以及绝缘子串的50放电电压U50等因素有关第18页/共64页

8、第十八页，共64页。第19页/共64页第十九页，共64页。sttsAZZZZiZZZZiu0000222/第20页/共64页第二十页，共64页。v情况1：vA点最高电位v空气(kngq)间隙最高电压vUs等于间隙的50%冲击放电电压时得到最小间隙距离fsvl/5 . 02sssAZZZZvlu002Asuku)1 ( 第21页/共64页第二十一页，共64页。v v v 我国规程(guchng)sssZZZZvkS002750)1 (SkVU750%501012. 0lS第22页/共64页第二十二页，共64页。v情况2：v 负反射波尚未返回雷击点时，雷电(lidin)流已过峰值，A点最高电位由雷

9、电(lidin)流峰值确定v一般罕见雷击档距中央fsvl/5 . 02第23页/共64页第二十三页，共64页。v绕击过电压：v幅值为：v设Z0Zc/2, 取Zc=400, 则 UA100IccAZZZZiu002ccAZZZZIu002第24页/共64页第二十四页，共64页。v绕击耐雷水平v绕击线路的耐雷水平很低v 500kV线路27.4kA，220kV-12kA，110kV-7kAv 110kV以上(yshng)线路要求全线架避雷线v绕击率：平原线路：v山区线路：100%502UI 9 . 386lghP35. 386lghP第25页/共64页第二十五页，共64页。v建弧率：275. 010

10、)145 . 4(E第26页/共64页第二十六页，共64页。v100km年的雷击(lij)次数（40个雷电日）：vN次中击中塔顶引起线路跳闸次数vg为击杆率, P1为雷电流幅值超过雷击(lij)杆塔的耐雷水平的概率v绕击导线的跳闸率线路跳闸率：vPa为绕击率, P2为雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率11NgPn )akm/1 (22PNPn)akm100/1 (4010010004shbN21nnn第27页/共64页第二十七页，共64页。第28页/共64页第二十八页，共64页。v架设避雷线：引导雷电向避雷线放电，通过杆塔和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体(wt)免遭雷击v防止直接雷击

11、导线v分流减少经杆塔入地电流，降低塔顶电位v降低感应过电压v110kV以上应全线架设避雷线v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，110kV: 保护角2030，500kV负保护角第29页/共64页第二十九页，共64页。v降低杆塔(gnt)接地电阻v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 v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第30页/共64页第三十页，共64页。v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(y tio)接地线。它具有分流作用，又加强了避雷线对导线

12、的耦合。运行经验表明，该措施可降低雷击跳闸率50左右v采用消弧线圈接地方式：适用110kV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左右第31页/共64页第三十一页，共64页。v加强绝缘：对个别大跨越(kuyu)、高杆塔，落雷机会多等情况，可增加绝缘子片数v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v装设自动重合闸装置：我国110kV及以上线路重合闸成功率达7595第32页/共64页第三十二页，共64页。v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

13、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(xinzh)了过电压的发展v基本要求：v良好的伏秒特性，实现合理的绝缘配合v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v硅橡胶护套氧化锌线路避雷器已取得良好应用效果第33页/共64页第三十三页，共64页。v日本总结77kV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(fnbi)降至62%、56%、45%，安装MOA后可消除雷击跳闸事故第34页/共64页第三十四页，共64页。v线路避雷器的投资较大，难以普遍采用v建议优先安装(nzhung)在下列条件杆塔：v山区线路易

14、击段、易击点的杆塔v山区线路接地电阻超过100 且发生过闪络的杆塔v水电站升压站出口线路接地电阻大的杆塔大跨越高杆塔v多雷区双回线路易击段、易击点的一回线路上第35页/共64页第三十五页，共64页。第36页/共64页第三十六页，共64页。u美国：美国AEP和GE公司1980年开始研制线路防雷用合成绝缘ZnO避雷器，1982年10月有75只在138kV线路上投入试运行。运行表明在装有避雷器的 被 保 护 线 段 没 有 出 现 绝 缘 子 串 的 闪 络 。u法国：1998年开始在63kV和90kV线路安装避雷器u 日本：19811983年研制出无间隙的77kV合成绝缘避雷器。1986年5月开始

15、在雷电活动特别(tbi)严重地区的输电线路上安装。线路没有出现任何事故，而没有安装避雷器的线路则仍有故障出现。第37页/共64页第三十七页，共64页。u日本：1988年275kV合成绝缘线路避雷器研制成功，1988年12月开始在投入运行。 500kV线路避雷器1990年开发出来，1990年在双回(shun hu)线路的一回线路上投入运行。到1999年1月已有不同电压等级的47000多只线路避雷器在运行中，其中99%是带串联外间隙的，在各种电压等级的线路上都有成功动作的记录。u俄罗斯：80年度中已研制出1101150kV系列合成套避雷器，主要是用于一般超高压输电线路和紧凑型输电线路深度限制操作过

16、电压第38页/共64页第三十八页，共64页。第39页/共64页第三十九页，共64页。第40页/共64页第四十页，共64页。第41页/共64页第四十一页，共64页。u110kV合成绝缘避雷器已于1997年安装在广东省肇庆的珠西线，这几个杆塔过去经常遭受雷击。到1997年底，经过一个雷雨季节后，该线路为发生雷击跳闸，而处于同一区域，地形和气象条件基本相同的另几条110kV线路均发生多次雷击跳闸，甚至击碎瓷瓶。u220 kV线路合成绝缘避雷器也于1998年安装在广东省肇庆供电局的线路上。u到2002年5月为止(wizh)，我国在33220kV的输电线路上已经安装了近4200相线路避雷器来提高线路的雷

17、电过电压耐受水平，取得可很好的防雷效果，提高了我国电网的运行可靠性。第42页/共64页第四十二页，共64页。第43页/共64页第四十三页，共64页。第44页/共64页第四十四页，共64页。第45页/共64页第四十五页，共64页。第46页/共64页第四十六页，共64页。第47页/共64页第四十七页，共64页。第48页/共64页第四十八页，共64页。第49页/共64页第四十九页，共64页。线路(xinl)避雷器在中国的应用情况1996: 99 相1997: 155相1998: 150相1999: 349相2000: 约 1300相2001: 约 1700相第50页/共64页第五十页，共64页。第5

18、1页/共64页第五十一页，共64页。u线路正常运行时，处于“休息”状态，避雷器阀片的荷电率可以(ky)取得高一些，雷电冲击残压可以(ky)随之降低；u避雷器只有在一定幅值的雷电过电压作用下串联间隙动作后，避雷器本体才处于工作状态，因此其外绝缘水平（绝缘外套爬电距离）可以(ky)低于无间隙避雷器。u间隙大小可选择避免操作过电压作用时动作，这时大大减轻避雷器动作负载试验的压力。再考虑到阀片数减少，有可能使避雷器的结构紧凑化，并降低造价。u由于串联间隙的隔离作用，即使避雷器阀片劣化，也不至于影响线路的正常运行。第52页/共64页第五十二页，共64页。无间隙(jin x)线路避雷器第53页/共64页第

19、五十三页，共64页。 带串联间隙(jin x)线路避雷器第54页/共64页第五十四页，共64页。第55页/共64页第五十五页，共64页。020406080100050100150200250300350 transmission line A transmission line B without arrester 1 set of arresters 3 sets of arrestersLWL (kA)IMPULSE GROUNDING RESISTANCE ( ) 第56页/共64页第五十六页，共64页。线路避雷器的雷电(lidin)放电电流10-310-210-110010110-11

20、001011234561- RI1=10 2- RI1=20 3- RI1=30 4- RI1=40 5- RI1=60 6- RI1=100 Transmission line BDISCHARGING CURRENT (kA)PROBABILITY (TIMES/100 km/YEAR)第57页/共64页第五十七页，共64页。线路(xinl)避雷器的雷电放电电流v110kV避雷器的放电电流波形为4.0/10 s，220kV、500kV的为2.6/10s v当雷电流峰值为100kA时，各种输电线路上避雷器的IZnO不会超过10kA。当IM 达到300kA，R1100 时，A、B、C、D四种线路的IZnO分别为25.3、23.1、24.8、30.2kA v当R1100，取概率为0.01次/百公里年时，110、220kV线路上的避雷器不超过20kA，500kV系统不超过30kA；当R140，同样概率下110、220kV避雷器放电电压不超过10kA，500kV避雷器放电电流不超过20kA。现行电站型高压避雷器都要求通过(tnggu)2次65kA的大电流试验，可以认避雷器能承受雷击杆塔的放电电流 第58页/共64页第五十八页，共64页。线路避雷器吸收的雷电放电(fng din)能量10-310-210-11