第八章电力系统防雷保护
第八章 电气安全、接地与防雷
图8—12重复接地的作用说明
二、电气装置的接地和接地电阻
1、电气装置应接地或接零的金属部分 电机、变压器、电器、携带式或移动式用电器具等的金属底座和外壳； 电气设备的传动装置； 户内外配电装置的金属或钢筋混凝土构架以及靠近带 电部分的金属遮栏和金属门； 配电、控制、保护用的屏（柜、箱）及操作台 等的金属柜架和底座； 电缆的金属护层、可触及的电缆金属保护管和穿线 的钢管； 电缆桥架、支架和井架。 2、接地电阻及其要求 接地电阻：接地体的流散电阻与接地线和接地体电阻的总和。由于接地线和接地体 的电阻相对很小，因此接地电阻可认为就是接地体的流散电阻。 工频接地电阻：工频(50Hz)接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻。 冲击接地电阻：雷电流流经接地装置所呈现的接地电阻。 （1）对于TT系统或IT系统按规定应满足的条件为： 对于TT系统或IT系统按规定应满足的条件为： TT系统或IT系统按规定应满足的条件为 在接地电流通过保护接地时产生的对地电压不应高于安全特低电压50V。因此保护 接地电阻应为： RE ≤ 50V
三、接地装置的装设
1、自然接地体的利用 可作为自然接地体的有：与大地有可靠连接的建筑物的钢结构和钢筋、 行车的钢轨、埋地的非可燃可爆的金属管道及埋地敷设的不少于两根的电缆 金属外皮等。利用自然接地体时，一定要保证良好的电气连接。 2、人工接地体的装设 人工接地体有垂直埋设的和水平埋设的基本结构型式，如图8—13所示。最常用 的垂直接地体为直径50mm、长2.5m的钢管。为了减少外界温度变化对流散电阻的影 响，埋人地下的接地体，其顶面埋设深度不宜小于0.6m。
跨步电压：在接地故障点附近行 走时，两脚之间出现的电位差 U step ， 越靠近接地故障点或跨步越大，跨步 电压越大。离接地故障点达20m时，跨 步电压为零。
电力系统的安全防雷
电力系统的安全防雷随着现代社会的发展和依赖电力的程度越来越高，电力系统的安全性变得至关重要。
雷电是一种自然灾害，会给电力系统带来严重的破坏和危险。
因此，进行安全防雷工作对电力系统的稳定运行和安全供电至关重要。
本文将从如下几个方面介绍电力系统的安全防雷。
一、了解雷电特点和危害雷电是一种极为强大且危险的自然现象。
雷电产生的电流强度很大，具有高电压、高电流和高频率的特点。
当雷电直接击中或靠近电力系统设备时，会导致设备的损坏甚至完全瘫痪，给正常的供电带来严重影响。
此外，雷电还可能引发火灾和爆炸，造成人员伤亡和财产损失。
二、合理布设避雷装置避雷装置是保护电力系统设备免受雷电攻击的关键措施之一。
合理布设避雷装置可以有效地引导和分散雷电的能量，保护设备免受雷电攻击。
在电力系统中，常用的避雷装置包括避雷针、避雷线和避雷垂线等。
1.避雷针：避雷针是避雷装置的主要组成部分，它能够将雷电引到地面上，并通过大地的导电性将其分散。
避雷针需要根据建筑物的高度和形状进行合理布设，以确保雷电能够有效地被引导到地面。
2.避雷线：避雷线通常安装在建筑物的顶部，它能够将雷电引导到地面，减少建筑物内部电器设备受到雷电攻击的风险。
避雷线需要连接到地下的接地系统，以确保雷电能够安全地分散到地面。
3.避雷垂线：避雷垂线主要用于大型的发电厂、变电站和输电线路等电力系统设施上。
避雷垂线通过合理布设，能够将雷电引导到地面，保护设备免受雷电攻击。
三、加强接地系统建设接地系统是电力系统中的重要部分，它能够保证电力系统设备的安全运行。
合理建设和维护接地系统可以减少雷电造成的危害。
1.合理选择接地电阻：接地电阻是接地系统的重要参数之一，它能够影响雷电引导的效果。
通常情况下，接地电阻越小，雷电引导的效果越好。
因此，在设计和建设接地系统时，应合理选择接地电阻，以提高接地效果。
2.确保接地系统的导电性：接地系统的导电性是保障其正常运行的关键。
接地系统应采用导电性能好的材料，并保持其良好的接触和连接。
电力系统中的防雷保护有哪些基本措施
1 电力系统中的防雷保护有哪些基本措施？并简述其原理。
答：输电线路保护：1、架设避雷线，防止雷直击导线，对雷电有分流作用。
2、降低杆塔接地电阻3、架设耦合地线，有一定分流作业和增大导、地线之间的耦合系数。
4、采用不平衡绝缘方式。
5、装设自动重合闸6、采用消弧线圈接地，能使雷电过电压所引起的相对地冲击电流变为稳定的工频电弧。
变电站保护：装设避雷针和避雷器，使所有被保护物体在保护范围内，防止直击雷。
另外变电站还要进行进线端保护，限制侵入波的陡度。
2为什么说与SiC避雷器相比，MOA具有无可比拟的优点？答：氧化锌避雷器简称MOA, 与传统的碳化硅避雷器相比，MOA具有保护特性好，通流能力大，耐污能力强，结构简单，可靠性高等特点，能对输变电设备提供最佳保护。
SiC避雷器存在着一定的缺点：一是只有雷电最大幅值限压保护功能，而无雷电陡波保护功能，防雷保护功能不完全；二是没有连续雷电冲击保护能力；三是动作特性稳定性差可能遭受暂态过电压危害；四是动作负载重使用寿命短等。
MOA避雷器的结构为将若干片ZnO阀片压紧密封在避雷器瓷套内。
ZnO阀片具有非常优异的非线性特性，在较高电压下电阻很小，可以泄放大量雷电流，残压很低，在电网运行电压下电阻很大很大，泄漏电流只有50～150μA，电流很小可视为无工频续流，这就是作成无间隙氧化锌避雷器的原因，其突出优点是它对雷电陡波和雷电幅值同样有限压作用，防雷保护功能完全。
3答：(1)防止雷电直击导线，使作用到线路绝缘子串的过电压幅值降低。
(2)雷击带有避雷线的杆顶时，对雷电有分流作用，可减少流人杆塔的雷电流。
,(3)对导线有耦合作用，降低雷击塔头绝缘上的电压。
(4)对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。
(5)直线杆塔的避雷线对杆塔有支持作用。
(6)避雷线保护范围呈带状，十分适合保护电力线路。
以雷击带有避雷线的杆塔部为例，分析避雷线在提高线路耐雷水平中的作用。
4为什么切除带负载的变压器不会产生过电压，而切除空载变压器会产生过电压？答：变压器空载时励磁电流很小，而断路器中的去游离作用很强切除空载的变压器时，，故当电流不为零时，就发生强制熄弧的截流现象，故电流极速下降为0，电感的电压、电流关系u=L (di/dt)，故而产生过电压。
第八章 雷电放电及防雷保护装置
第八章雷电放电及防雷保护装置避雷针（线）的保护范围计算避雷器：保护间隙与管型避雷器原理，优缺点，应用范围，阀型避雷器的结构、原理、主要特性、分类及应用场合，氧化锌避雷器*防雷接地：接地分类，雷电流通过接地体向土壤流散时的物理过程，冲击系数。
第一节雷电参数电力系统中的大气过电压主要由雷电放电所造成的。
为了对大气过电压进行计算和采取合理的防护措施，必须掌握雷电的雷电的电气参数。
雷电形成过程如下：雷电先导通道带有与雷云极性相同的电荷（一般雷云多为负极性），自雷云向大地发展。
由于雷云及先导作用，大地被感应出与雷云极性相反的电荷。
当先导发展到离大地一定距离时，先导头部与大地之间的空气间隙会被击穿，雷电通道中的主放电过程开始，主放电自雷击点沿通道向上发展，若大地的土壤电阻率为零，则主放电所到之处的电位即降为零电位。
具体情况如下图所示：从雷电过电压计算和防雷设计的角度来看，值得注意的雷电参数如下：1．雷暴日及雷暴小时：一天或一小时内听见一次雷声计为一个雷暴电日或雷暴电小时以年雷暴电日或年雷暴电小时表征不同地区雷电活动的强度2．地面落雷密度(γ)：一个雷电日中，地面每平方千米面积内落雷次数γ＝0.07（次/km2·雷电日)3．雷电通道波阻抗(Z0)：300Ώ左右4．雷电的极性：90%的雷电流为负极性，因此电气设备防雷保护及进行绝缘配合时都是以负极性的雷电冲击波进行分析研究5．雷电流幅值(I)：雷电流定义：流经被击物阻抗z＝0的电流雷电流幅值是表示雷电强度的指标,也是产生雷电过电压的根源，所以是最重要的雷电参数。
雷电流幅值概率分布公式：6．雷电流的波前时间、陡度及波长：τt=2.6μs τ=50 μs (2.6/50 μs波）7．雷电流的计算波形在防雷计算中，可按不同的要求，采用不同的计算波形。
常用的有以下几种计算波形：（1）双指数波：（2）半余弦波（3）斜角与斜角平顶波8．等值电路：（略）)(tt eeIiφα---=)()(111时时Tt IaTiTtati>==≤=)cos1(2ti Iω-=第二节 避雷针、避雷线的保护范围为了防止设备遭受到直接雷击，通常采用装设高于被保护物的避雷针，其作用是将雷电吸引到避雷针上并安全的将电流引入大地，从而保护了设备。
电力系统的安全防雷
电力系统的安全防雷引言近年来，随着电力系统的快速发展和智能化进程的推进，电力系统的安全性和可靠性需求也日益增长。
其中，雷电是电力系统运行过程中的常见天气现象，但同时也是造成电力系统设备损坏和事故发生的主要原因之一。
为了确保电力系统的安全稳定运行，各国都十分重视电力系统的安全防雷工作。
本文将对电力系统的安全防雷进行详细探讨，以提供有关的技术和指导。
一、雷电对电力系统的影响雷电是指一种天气现象，通常伴随着闪电、雷声和电场强烈变化。
雷电对电力系统造成的主要影响包括：设备损坏、线路故障、电力中断以及人员伤亡等。
设备损坏：雷电会通过接触或感应作用，对电力系统中的设备造成直接击中或间接伤害。
例如，变压器、避雷器、断路器等设备受到雷击后，可能发生断裂、烧毁、内部故障等问题。
线路故障：雷电还会对电力系统的输电线路造成损害。
例如，由于雷电击中导线或塔杆，会导致线路短路、接地故障等，进而影响供电能力。
电力中断：雷电击中电力系统的设备或线路，可能导致系统的电力中断，进而影响用户的正常用电和生活。
人员伤亡：在雷电天气下，电力系统设备和金属物体会成为电场的集中区域，当人员触碰到这些物体时，有可能引起触电事故，进而造成人员伤亡。
二、电力系统的安全防雷技术为了有效防止雷电对电力系统的影响，各国电力系统普遍采用了一系列的安全防雷技术。
以下将介绍常用的几种技术措施。
避雷器：避雷器是电力系统中常用的主要防雷设备之一。
它可以根据其特殊结构和材料，在雷电击中时将产生的过电压迅速导入地面，起到保护设备和线路免受雷击的作用。
接地系统：良好的接地系统不仅可以保护设备和线路免受雷击，还可以降低接地电阻，提高系统的防雷能力。
在电力系统中，通过合理设计和施工接地系统，可以有效分散雷电的能量，减少雷电对设备的损害。
防护罩：在电力系统的高压设备和敏感设备上设置合适的防护罩，可以起到防止雷电直接击中设备的作用。
光纤接地电阻器：光纤接地电阻器是一种新型的防雷设备，在电力系统中发挥着重要的作用。
电网防雷保护方案
电网防雷保护方案一、背景介绍随着电力系统的发展和普及，电网的安全性和稳定性变得尤为重要。
由于雷电活动的频繁发生，电网防雷保护方案成为了保障电网安全运行的关键措施之一。
本文将就电网防雷保护方案进行详细的介绍和分析。
二、电网防雷保护方案的意义1. 保障电网设备的安全性：雷电活动可能对电网设备造成直接损坏，通过防雷保护方案的实施，可以有效减少雷击对电网设备的影响，保障电网设备的安全性。
2. 提高电网的稳定性：雷电活动容易引起电网的短暂故障，通过防雷保护方案的实施，可以减少雷电对电网的影响，提高电网的稳定性。
3. 保障电力供应的连续性：雷电活动可能导致电力供应的中断，通过防雷保护方案的实施，可以减少雷电对电力供应的影响，保障电力供应的连续性。
三、电网防雷保护方案的具体措施1. 地面接闪器的安装：地面接闪器是电网防雷保护的重要设备，通过将地面接闪器安装在电网设备上方，可以有效地吸引和接地雷电，减少雷电对电网设备的影响。
2. 避雷针的设置：避雷针是电网防雷保护的常见设备，通过将避雷针设置在电网设备的高处，可以有效地吸引和接地雷电，保护电网设备的安全。
3. 避雷网的建设：避雷网是电网防雷保护的重要手段，通过在电网设备周围建设避雷网，可以有效地防止雷电对电网设备的影响。
4. 避雷器的安装：避雷器是电网防雷保护的关键设备，通过将避雷器安装在电网设备上，可以有效地吸收和分散雷电的能量，保护电网设备的安全。
5. 接地系统的建设：接地系统是电网防雷保护的基础设施，通过建设良好的接地系统，可以有效地将雷电引入地下，保护电网设备的安全。
四、电网防雷保护方案的实施步骤1. 确定防雷保护方案的需求：根据电网设备的类型和特点，确定适合的防雷保护方案。
2. 设计防雷保护方案：根据电网设备的布局和雷电活动的特点，设计合理的防雷保护方案。
3. 采购防雷保护设备：根据防雷保护方案的设计要求，采购适合的防雷保护设备。
4. 安装防雷保护设备：将防雷保护设备按照设计要求安装在电网设备上。
高电压技术 电力系统防雷保护
二、输电线路雷害发展过程及防雷途径 1、雷害发展过程
雷电 放电
雷电 过电 压
线路 绝缘 冲击 闪络
稳定 工频 电弧
断路 器跳 闸
供电 中断
避雷 线
提高 耐雷 水平
降低 建弧 率
自动 重合 闸
8.1 输电线路的防雷保护
2、防雷途径（措施） （1）防止雷直击导线：避雷线；避雷线与避雷针配合；电
缆线路。 （2）防止雷击造成的绝缘闪络：降低杆塔接地电阻；加强
8.1.3 输电线路雷击跳闸率
1.雷击杆塔跳闸率： n1 2.8h g g P1
hg—避雷线对地平均高度；g—击杆率；η—建弧率； P1—雷电流幅值超过I1的概率。
地形 平原 山区
避雷线根数 0
1／2 －
1
2
1／4 1／6 1／3 1／4
8.1.3 输电线路雷击跳闸率
2.绕击跳闸率： n2 2.8hgP P2
8.1 输电线路的防雷保护
一、输电线路耐雷性能指标 1、每100公里线路年落雷次数
N
100
B 1000
Td
b
4h 10
Td
[次／100公里 年］
上式中：γ－－地面落雷密度
Td－－雷暴日数 b-－两根避雷线间的距离
h-－避雷线的平均对地高度
8.1 输电线路的防雷保护
2、耐雷水平：雷击线路时，绝缘上不会发生闪络的最大雷 电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值。
（3）导线电位幅值：
Uc
kUtop
ahc (1
k
hg hc
)
kUtop
ahc (1
k)
8.1.2 输电线路直击雷过电压
绝缘子串上的电压：塔顶电位与导线电位之差。
第八章电力系统防雷保护
第八章电力系统雷电防护本章分析输电线路、发电厂和变电所以及旋转电机的防雷保护原理及措施。
§8-1 输电线路的防雷保护输电线路分布面积广,易受雷击,所以雷击是引起线路跳闸的主要起因。
同时,雷击以后雷电波将沿输电线侵入变电所,给电力设备带来危害, 因此对线路防雷保护应予以充分重视和研究。
根据过电压的形成过程,一般将线路发生的雷击过电压分为两种,一种是雷击线路附近地面, 由于电磁感应所引起的,称为感应雷过电压。
另一种是雷击于线路引起的称为直击雷过电压。
运行经验表明,直击雷过电压对高压电力系统的危害更为严重。
输电线路的耐雷性能和所采用防雷措施的效果在工程计算中用耐雷水平和雷击跳闸率来衡量。
耐雷水平是指雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。
线路的耐雷水平较高,就是防雷性能较好。
雷击跳闸率是指折算为统一的条件下,因雷击而引起的线路跳闸的次数, 此统一条件规定为每年40个雷暴日和100km的线路长度。
应该指出,由于雷电放电的复杂性,通过工程分析得到的计算结果可以作为衡量线路防雷性能的相对指标,而运行经验的积累和实施对策的分析则应是十分重视的。
输电线路防雷一般采取下列措施 :1 .防止雷直击导线沿线架设避雷线,有时还要装避雷针与其配合。
在某些情况下可改用电缆线路,使输电线路免受直接雷击。
2 .防止雷击塔顶或避雷线后绝缘闪络输电线路的闪络是指雷击塔顶或避雷线时,使塔顶电位升高。
为此,降低杆塔的接地电阻,增大耦合系数,适当加强线路绝缘,在个别杆塔上采用线路型避雷器等,是提高线路耐雷水平,减少绝缘闪络的有效措施。
3 .防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧当绝缘子串发生闪络后,应尽量使它不转化为稳定的工频电弧,不建立这一电弧,则线路就不会跳闸。
适当增加绝缘子片数,减少绝缘子串上工频电场强度,电网中采用不接地或经消弧线圈接地方式,防止建立稳定的工频电弧。
4 .防止线路中断供电可采用自动重合闸,或双回路、环网供电等措施,即使线路跳闸,也能不中断供电。
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第八章电力系统雷电防护本章分析输电线路、发电厂和变电所以及旋转电机的防雷保护原理及措施。
§8-1 输电线路的防雷保护输电线路分布面积广,易受雷击,所以雷击是引起线路跳闸的主要起因。
同时,雷击以后雷电波将沿输电线侵入变电所,给电力设备带来危害, 因此对线路防雷保护应予以充分重视和研究。
根据过电压的形成过程,一般将线路发生的雷击过电压分为两种,一种是雷击线路附近地面, 由于电磁感应所引起的,称为感应雷过电压。
另一种是雷击于线路引起的称为直击雷过电压。
运行经验表明,直击雷过电压对高压电力系统的危害更为严重。
输电线路的耐雷性能和所采用防雷措施的效果在工程计算中用耐雷水平和雷击跳闸率来衡量。
耐雷水平是指雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。
线路的耐雷水平较高,就是防雷性能较好。
雷击跳闸率是指折算为统一的条件下,因雷击而引起的线路跳闸的次数, 此统一条件规定为每年40个雷暴日和100km的线路长度。
应该指出,由于雷电放电的复杂性,通过工程分析得到的计算结果可以作为衡量线路防雷性能的相对指标,而运行经验的积累和实施对策的分析则应是十分重视的。
输电线路防雷一般采取下列措施 :1 .防止雷直击导线沿线架设避雷线,有时还要装避雷针与其配合。
在某些情况下可改用电缆线路,使输电线路免受直接雷击。
2 .防止雷击塔顶或避雷线后绝缘闪络输电线路的闪络是指雷击塔顶或避雷线时,使塔顶电位升高。
为此,降低杆塔的接地电阻,增大耦合系数,适当加强线路绝缘,在个别杆塔上采用线路型避雷器等,是提高线路耐雷水平,减少绝缘闪络的有效措施。
3 .防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧当绝缘子串发生闪络后,应尽量使它不转化为稳定的工频电弧,不建立这一电弧,则线路就不会跳闸。
适当增加绝缘子片数,减少绝缘子串上工频电场强度,电网中采用不接地或经消弧线圈接地方式,防止建立稳定的工频电弧。
4 .防止线路中断供电可采用自动重合闸,或双回路、环网供电等措施,即使线路跳闸,也能不中断供电。
上述四条原则,也称为线路防雷的四道防线,应用时必须根据具体情况实施。
例如线路的电压等级,供电的重要程度,当地的雷电活动强弱, 已有的线路运行经验等,进行技术与经济比较,最后做出因地制宜的保护措施。
下面将介绍输电线路可能出现的过电压,并对输电线路进行耐雷性能分析计算。
一、输电线路的感应雷过电压当雷击线路附近大地或击于塔顶但未发生反击时,由于电磁感应,输电线路上会产生感应雷过电压。
以下将分析感应雷过电压的产生以及避雷线对感应雷过电压的屏蔽作用。
1 .感应雷过电压的产生在雷云接近输电线路上空时,线路正处于雷击与先导通道和地面构成的电场中。
由于静电感应,在导线表面电场强度E的切向分量Ex的驱动下,与雷云异号的正电荷被吸引到靠近先导通道的一段导线上排列成束缚电荷,而导线中负电荷则被排斥到导线两侧远方或结中性点逸入大地,或经中性点绝缘的线路泄漏而逸入大地,如图8-1(a)所示。
由于先导放电的发展速度远小于主放电的速度,上述电荷在导线中的移动较慢,由此引起的电流较小,相应的电压波可忽略不计,可见先导放电阶段,导线仍保持着原有电位。
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,由雷击所造成的静电场突然消失,于是输电线路上的束缚电荷就变成了自由电荷,所形成的电压波迅速向线路两侧传播。
这种因先导通道中电荷突然中和而引起的感应过电压称为感应雷击过电压的静电分量,如图8-1(b)所示。
图 8-1 感应雷过电压形成示意图a 先导放电阶段b 主放电阶段当发生主放电时,伴随着雷电流冲击波,在放电通道周围空间产生强大的脉冲磁场,它的磁通若有与导线相交链的情况,就会在导线中感应出一定的电压, 称为感应雷击过电压的电磁分量。
由于主放电通道与导线基本上是互相垂直的,所以电磁分量较小,通常只要考虑其静电分量。
2 .无避雷线时的感应雷过电压根据理论分析与实测结果,有关规程建议,当雷击点与电力线路之间的水平距d>65 m时,导线上的感应雷过电压的最大值为I100kA≤ (8-1)式中,I为雷电流幅值(kA);hc为导线对地的平均高度(m);d为雷击点与线路之间的水平距离(m) 。
在用式(8-1)时,注意到雷击地面被击点的自接地电阻较大这一特点,所以最大雷电流幅≤进行估算。
实测表明:感应雷过电压幅值一般不超过300～400kV,这可值可采用I100kA能使35 k V 及以下水泥杆线路出现闪络事故。
而对110kV 及以上绝缘水平较高的线路,一般不会构成威胁。
感应雷过电压的极性与雷云的极性相反,而相邻导线同时产生相同极性的感应雷过电压,因此相间不存在电位差,只存在引起对地闪络的可能,而如果两相或三相同时对地闪络,就会转化为相间闪络事故。
在d<50m 以内的雷将被线路吸引而击中线路本身。
当雷直击于导线以外的任何位置而不产生反击时,由于空中电磁场的变化,将会在导线上产生很高的感应雷过电压。
研究指出,它与导线的平均高度成正比,当无避雷线时,对一般高度的线路可用下式计算感应雷过电压最大值。
()c i c U ah = （8-2）式中,a 为感应过电压系数,单位kV/m,在数值上等于雷电流的时间陡度平均值,即a ≈I/2.6 (时间陡度单位为kV/μs) 。
3 .有避雷线时的感应雷过电压当导线上方挂有接地的避雷线时,由于先导电荷产生的电力线有一部分被避雷线截住, 即避雷线的屏蔽作用, 因而导线上感应的束缚电荷减少,相应的感应电压也减少。
若设避雷线与导线一样未接地,其感应雷击过电压分别为()i g U , ()i c U ,但实际上避雷线是通过每杆塔接地的,其电位为零。
这可以设想为在避雷线上又叠加了一个“()i g U -”的感应电,它将在导线上产生一个耦合电压“()0i g k U -”,这时导线上的实际感应雷过电压应为()()()()001g i c i c i g i c c h U U k U U k h ⎛⎫'=-=- ⎪⎝⎭ （8-3） 式中, k 0为避雷线与导线间的几何耦合系数。
可以看出,由于避雷线的屏蔽作用,导线上的感应雷击电压有所降低,降低的数值与k 0值有关,线间距离越近,k 0值愈大,感应过电压值愈低。
当计及电晕影响后,k 0应按k=k 0k 1修正。
耦合系数的电晕校正系数 k 1 线路电压等级/kV20～35 66～110 154～330 500 双避雷线单避雷线1.1 1.2 1.25 1.28 1.15 1.25 1.3 ～二、输电线路直击雷过电压现讨论输电线路的直击雷过电压,以中性点直接接地系统中有避雷线的线路为例进行分析,介绍避雷线对线路防直击雷的作用。
其它线路的分析原则与上相同。
雷直击于有避雷线线路的情况可分为三种,即雷击杆塔塔顶,雷击避雷线挡距中间和雷绕过避雷线击于导线—称为“绕击”,如图8-2 所示。
图 8 -2 雷击有避雷线线路的几种情况1 .雷击杆塔塔顶时的过电压和耐雷水平当雷击杆塔塔顶时,雷电流大部分流经被击杆塔及其接地电阻流入大地,小部分电流则经过避雷线由两相邻杆塔入地。
从雷击线路接地部分(避雷线、杆塔等)而引起绝缘子串闪络的角度来看,这是最严重的情况,产生的雷电过电压最高。
雷击杆塔示意图及等值电路如图8 -3所示。
(a) (b)图8-3 雷击杆塔示意图和等效电路由于一般杆塔不高,其接地电阻R i 较小,因而从接地点反射回来的电流波立即到达塔而 使入射电流加倍,因而注入线路的总电流即为雷电流i,而不是沿雷电通道波阻抗传播的入射电流2i 。
因为避雷线有分流作用,所以流经杆塔的电流i t 将小于雷电流i,有t i i β= (8-4)式中,β称为杆塔分流系数,β值在0.86～0.92 的范围内,各种不同情况下的β值可由表8-1 查得 。
表 8-1 一般长度挡距的线路杆塔分流系数β值线路额定电压/kV 避雷线根数β 110 220 330 500121222 0.90 0.86 0.92 0.88 0.88 0.88 在工程计算中设雷电流为斜角平顶波,取波前时间T 1 =2.6μs ,则a =I/2.6,将杆塔总电感和避雷线以集中参数电感L t 和 L g 来代替, R i 为杆塔冲击接地电阻,塔顶电位u top 可由下式计算t top i t ti t di di u R i L R L dt dt β⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭ (8-5) 以 di dt 2.6I I T == 代入式(8-5),则塔顶电位幅值top U 为 ()2.6t top i L U I R β=+ (8-6) 无避雷线时, 1,()2.6t top i L U I R β==+ (8-7) 比较式(8-6 )与式(8-7)可知,由于避雷线的分流作用,降低了雷击塔顶时塔顶的电位。
当塔顶电位为top u 时,则与塔顶相连的避雷线上也将有相同的电位top u 。
由于避雷线与导线间的耦合作用,导线上将产生耦合电压k top u （k 为考虑电晕影响的耦合系数）。
此外, 由于雷电流通道电磁场的作用,在导线上尚有感应过电压(1)g c c h ah kh -。
前者与雷电流同极性,后者与雷电流反极性,所以导线电位的幅值C U 为 (1)(1)g C top c top c c h U kU ah kkU ah k h =--≈-- （8-8）式中, g c h h ≈。
因此,线路绝缘子串上两端电压1i u 为塔顶电位和导线电位之差,1i u 可写为1(1)()(1)i top c top top c top c u u u u ku ah k u ah k =-=-+-=+-以式(8-6)及 2.6I a =代入得1()(1)2.6 2.6t c i i L h U I R k ββ=++- （8-9） 几点说明:在计算线路绝缘子串两端电压1i u 时,为简化计,假定各电压分量的幅值均在同一时刻出现;没有计入系统工作电压;绝缘上端电压用塔顶电位代表,忽略塔顶与横担间的电位差异;将top u 电压波沿避雷线传播而在导线上产生的耦合电压波的耦合作用系数与避雷线对top u 电压波的屏蔽作用而在导线上产生的感应雷过电压波的耦合作用系数视为同一k 值处理。
当1i u 大于绝缘子串50 %冲击放电电压U50 % 时,绝缘子串将发生闪络,与这一临界条件相对应的雷电流幅值I 显然就是这条线路雷击杆塔时的耐雷水平i I ,即50%(1)()2.6 2.6i i c i U I L h k R β=⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦ ( 8-10 )无避雷线时的耐雷水平i I '为50%2.6 2.6i i c i U I L h R '=++ ( 8 -1 1 ) 比较式(8-10)与式(8-11)可知,有避雷线的线路耐雷水平有所提高。