2021电力线路过电压防护及绝缘配合技术

目录TOC\o"1-3"\h\u11682 35800第一节雷击线路的形式 37300 312756 441 48591 512962 64171 612950 64111 72059 75780 720592第二节电力线路的防雷保护 722436 813341 922311 922684 106323 1015996 1116552 1211902第三节接地装置 1223323 1214679 1424345 149825 1530990 1720717 1715695第四节切、合空载线路的过电压 1812569 1811295 1929776 1931394 2027366 2128827 2131593 2126857 224508第五节弧光接地过电压 2213085第六节绝缘配合 2428221 2418086 259729 2831837 28第一节雷击线路的形式直击雷电压波、电流波的关系式是图2-1感应雷是当雷击于线路附近地面时,在雷电放电的先导阶段,先导路径中充满了电荷如负电荷如图22所示,它对导线产生了静电感应,在先导路径附近的导线上积累了大量的异号束缚电荷正电荷。因为先导发展速度较慢,所以导线上正电荷集中的过程也很缓慢,电流可忽略不计。当雷击大地后,主放电开始,先导路径中的电荷自下而上被迅速中和,这时导线上的束缚电荷转变为自由电荷,向导线两侧流动。由于主放电的速度很快,所以导线中的电流也很大,感应电压波正极性就会达到很大的数值。图2-2感应过电压的幅值Ug与雷电主放电电流的幅值I成正比,和雷击地面点与导线的距离65m时,感应过电压的幅值Ug可近似地按公式(22)求得:I——雷电流幅值,kA;由于雷击点的自然接地电阻都非常大,所以最大雷电流值可采用100k。实测证明,感应雷过电压的幅值可达300～400k,足以使60～80的空气间隙击穿,或使3个4.5型悬式绝缘子串闪络。所以对铁塔或钢筋混凝土杆的35k3—4.5定的闪络事故。对60k及其以上的高压线路,由于线路的冲击绝缘强度在500k以上,因而感应过电压一般不引起闪络。通道运动的电压波与电流波的幅值之比即称为雷电通道的波阻抗。线路中的波阻抗为当以模拟雷电波进行绝缘子或设备的冲击放电电压试验时,常用1.540的标准全波即波头1.5,波长40的电压,如图24所示。试验时,将标准全波电压最大值逐渐升高,当升高到某一定值时,被试物就可能发生击穿现象。多次施加该电压时,击穿有时发生,有时不发生我们称50的次数导致绝缘击穿的电压为50冲击放电电压,表示被试物承有客观存在冲击电压的绝缘能力。图2-3图2-4雷电流在波头部分的上升速度称为雷电流的陡度表2-1在雷电活动较弱的地区,可用下式求雷电流的概率相对比值约3∶1每一雷暴日,每平方公里对地面的落雷次数n一般可取常经过的峡谷等地区n雷电参数的测量,第二节电力线路的防雷保护第三道防线是即使绝缘受冲击发生闪络也不使它转变为两相短路故障,四道防线并不是所有线路都必须具备。在确定送电线路防雷方式时,要全面考虑线路重要程度,沿线地带雷电活动强弱,地形地貌特点,土壤电阻率高低等条件,较,因地制宜,采取合理的防雷保护装置。常用的送电线路防雷装置有避雷线、避雷针、避雷器、保护间隙等。而这些防雷装置,都必须良好地接地。表2-2有避雷线的送电线路的耐雷水平1.2.双回或多回同塔并架的线路,图2-5过电压保护规程规定在一般情况下,220～330k线路应沿全线装设避雷线330～500k的线路应采用双避雷线架设在山区的220k线路,边导线的保护角见图25一般采用20～30。330k及220k双避雷线的保护角一般可采用20左右。重冰区的线路,不宜采用过小的保护角。至于500k及其以上的超高压送电线路,由于绝缘子串很长,对30k以下的雷击,不会造成线路绝缘闪络,即使直接击于相导线上也是如此。但为了对更大幅值的雷电流进行保护,对500k及其以上的线路仍装设双避雷避雷线和降低杆塔接地电阻,对于110k措施。即使把雷击过电压降低到线路绝缘子串能允许的程度,其所增加的费用一般也不会超过线路总造价的10。但是,随着线路电压等级降低,线路绝缘水平也降低。这时,即使花很大的投资架设避雷线和改善接地电阻,也不能将雷击引起的过电压降低到这些线路绝缘所能允许的水平。因此,对于35k及其以下的水泥杆或铁塔线路,一般不沿全线架设避雷线但仍然需要逐基杆塔接地。这时因为若有一相导线因雷击闪络接地,良好接地的杆塔实际上起到了避雷线的作用,在一定程度上可以防止其他两相进一步闪络。如果是消弧线圈接地时,又能有效地排除单相接地故障。表2-3*如土壤电阻率很高,接地电阻很难降低到30Ω时,可采用6～8根总长度不超过500m的放射一般将变电所进出口2k长的一段线路,称为进线段。图26所示是35～110k不沿全线架设避雷线的线路——变电所进线段的标准保护方式。就是在靠近变电所的这一段1～2k长的进线段装设避雷线。此时避雷线的保护角一般不超过20最大不应超过30以减少在进线段中发生绕击的机会。有了进线保护段后,当进线保护段的首端线路端外的线路遭受雷击时,由于进线段导线本身阻抗的作用,进入变电所避雷器的雷电流幅值P图2-6图2-7为防止雷击挡距中避雷线时发生反击,大跨越挡导线与避雷线间的距离,应满足下式第三节接地装置表2-4土壤的电阻率(参考值ρ——雷雨季节干燥时的土壤电阻率;表2-5线路接地装置的季节系数下约0.5～1的坑槽内,其单根总长不超过100,否则冲击利用系数很差。垂直接地体是用圆钢、角钢或钢管垂直埋入地下。送电线路的防雷保护接地装置,一般都用水平接地体。当单个接地体不能满足接地电阻要求时,可采用多个接地体组合。但是,这种组合接地装置,由于互相屏蔽,总的接地电阻要比单个接地体并联阻值略大些。当大幅值冲击电流从接地装置流入地下中,在接地装置附近出现了很大的电流密度和很高的电场强度。当电场强度达到3～6k时,在个别地段的土壤就发生火花放电,这相当于加大了接地体的尺寸,于是使接地电阻减小。此外,冲击雷电流波又相当于高频电流,幅值很大,作用时间很短,因此应考虑接地装置的电感。特别对伸长的带型接地接地装置,电感对电流的阻力更大,于是可使冲击接地电阻大于工频接地电阻。表2-6表2-7接地体的冲击利用系数人工接地体的工频接地电阻的计算方法不同形状的水平接地体的接地电阻表2-8水平接地体的形状系数表2-9线路接地装置的工频接地电阻(Ω)表2-10第四节切、合空载线路的过电压由电力系统内部的原因(如切、合空载线路或空载变压器,系统内单相接地等过电压,称为内过电压。内过电压的根本原因是系统内能量分布瞬间突变。内过电压的数值及变化规律和电力系统的参数有关。图2-8图2-9L′-C严重情况)从图28等值电路图可知在拉闸时的情况。在拉闸前,线路有工频电流,它越前于工频电压90如图210中0～1间。拉闸时,断路器中的电弧将在通过工频零点时暂时熄灭(210中1这时恰好达到最大值xg。由于电弧暂时熄灭,上的电荷无处可流,因而C将保持为xg。然而电源电压是按正弦曲线而变化的,所以加在断路器断口上的电压将逐渐增大。过了半个周波后(即2断口上的电压差(图21中a1点至b1点的电压)将达到2xg,如果此时断口中的介质绝缘强度没有很好恢复,则在2xg的作用下触头间可能会被重新击穿,这等于又一次“合闸。不过这时上电压的始态值已为xg,而重燃时它将变为新的稳态值xg。如前所述,在过渡过程中将发生振荡,振荡将围绕着稳态值Uxg进行。而过电压为:图2-10即达到5倍相电压。如果继续依次类推,过电压可按-7Uxg、+9Uxg、-11Uxg、…图2-11图2-12原理如图212所示。断路器断开线路时,是逐级断开的。主断口1先分,并联电阻b在主断口旁边。由于b连接在电源与线路之间,线路上电荷经b向电源泄放,使断口的恢复电压降低,不易重燃。即使重燃其过电压倍数也不大。经过1～2个工频周波后,辅助触头2才打开,完成了整个拉闸过程。在2开断时,由于恢复电压较低,一般不会重燃。即使重燃,b一样。最严重的情况时,过电压可达3Uxg。为了降低这种重合闸过电压,第五节弧光接地过电压U——线电压,kV;LL——电缆线路的总长度以最简单的单相故障为例,如图2-13所示。设线间电压为2Uxg,导线1对地电容C112对地电容C22相等,即C11=C22图2-13图2-14个过程中电压的最大值是瞬变部分和稳定值之和。如不计其衰减,则最大电压值如下图2-15导线2对地发生间歇电弧时在导线1及导线22Uxg时,正值导线2的电弧电流过零值,故电弧可能暂时熄灭。此时导线1上具有相当于半个周波到C点时,导线1和导线2的电位并不是-Uxg和+Uxg,而是0和+2Uxg。若此时导线2运行经验表明,在中性点直接接地系统中,操作110～220k空载线路时,数较少的空气断路器,过电压倍数值不超过2.6使用少油断路器,值不超过2.8或低值并联电阻的空气断路器,值不超过2.2。操作330k空载线路时,值不超过2.0。在中性点非直接接地的60k及其以下的电力网中,操作空载线路产生的最大操作过电压的倍数值一般不超过3.5。在中性点不接地的电力网中,间歇性电弧接地过电压倍数值一般不超过3.0,个别可达3.5。第六节绝缘配合330k及其以上电压的线路绝缘,由于线路距离长,可能引起很高的内部过电压或工频电压升高,因而必须采取措施(如并联电抗器、磁吹避雷器、带并联电阻的断路器等制。位爬距也叫泄漏比距,其意义是指平均每千伏线电压应具备的绝缘子最少的泄漏距离值,即UN——额定线电压表2-11绝缘子型号和主要尺寸注槽形连接结构。*——表2-12表