输电线路防雷 PPT
架空输电线路防雷
架空输电线路防雷
架空线路长度大，且暴露在旷野，极易受雷击，因此电网的事故中以线路雷害占大部分。
雷击线路的直接后果是线路绝缘子闪络，导致线路跳闸，使供电中断。
雷击线路时沿线路入侵变电站的雷电波又是造成变电站雷害事故的重要因素。
北通常线路耐受雷电过电压的能力(称线路的冲击绝缘水平)用线路绝缘子串的50%冲击放电电压Us来表示。
其值由绝缘子串的片数n 决定，即Uso%=100+84.5np雷击线路时，作用在线路上的雷电过电压是和雷电流的大小直接相关的。
当雷电流足够大而使作用在线路绝缘上的雷电过电压超过线路的冲击绝缘水平时，线路绝缘子就会闪络。
在线路防雷设计中把线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值叫耐雷水平。
我国规程所规定的各级电压线路应有的耐雷水平值见表12-1。
这是在进行技术-经济比较后选定的。
表中还列出了雷电流超过该耐雷水平的概率。
可见线路防雷只要求有相对的安全，即可以允许有一部分雷击引起绝缘闪络。
输电线路防雷技术
直击雷过电压雷电直接击中杆塔、避雷线或导线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高绕击：雷电击中导线感应雷过电压雷击线路附近大地，由电磁感应在导线上产生的过电压（只对35kV以下线路有危险）雷击输线路的后果¾线路发生短路接地故障¾雷电波沿线路侵入变电所，破坏电气设备绝缘，造成停电事故衡量线路防雷性能的综合指标¾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）¾雷击跳闸率：每100km线路每年因雷击引起的跳闸次数¾静电感应先导阶段（假设为负先导）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主放电阶段先导通道中的负电荷自下而上被迅速中和，导线上的正束缚电荷迅速释放，形成电压波向两侧传播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u＝iZ幅值可能很高由于避雷线耦合作用出现的电位：ku t 极性与雷电流相同雷击塔顶时的感应电位：极性与雷电流相反ah d (1-k 0)(最大值）导线电位¾雷击杆塔时导线的电位f d i t k ah u τ/)1(0−=f d t i t d t k ah ku u ku u τ/)1(0−−=+=)1(0k ah ku u ku U d t i t d −−=+=α雷击避雷线档距中央示意图情况1A 点最高电位fs v l τ<×/5.02sss A Z Z Z Z v l u +=002αAs u k u )1(−=空气间隙最高电压U s 等于间隙的U 50%时得到最小间隙距离SkV S U 750%50=ss s Z Z Z Z v k S +−≥002750)1(α我国规程1012.0+≥l S¾雷击杆塔时的跳闸率n 1η11NgP n =)a km /1(22⋅=ηαP NP n ¾绕击导线时的跳闸率n 2g ：为击杆率，雷击杆塔次数占雷击线路总数的比例；与避雷线根数和地形有关P 1：雷电流幅值超过雷击杆塔的耐雷水平的概率P a ：绕击率，P 2：雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率降低杆塔接地电阻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架设耦合地线降低杆塔接地电阻有困难时，在导线下方架设一条接地线。
1 输电线路的防雷保护
雷电波侵入变电所，破坏设备绝缘， 造成停电事故
3、输电线路的雷击事故
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40～70％，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，20－30％的输电线路故障发生 在双回输电线路
第五章 电力系统防雷保护
电力系统的防雷保护包括了线路、变电所、发电厂等各个环节。
★ 输电线路的防雷保护 ★ 发电厂和变电所的防雷保护
★ 旋转电机的防雷保护
第一节 输电线路的防雷保护
输电线路耐雷性能的若干指标
线路雷害事故、发展过程及防护措施
线路耐雷性能的分析计算
一、输电线路耐雷性能的若干指标
有避雷线线路耐雷水平
★ 雷击挡距中央避雷线时的过电压 此情况为雷击于避雷线最严重的情况 雷击点电压的最大值为： i 1 al U A Z g atZ g Zg 4 4 4v A点与导线空气间隙绝缘上所 承受的最大电压为： al U AB U A (1 k ) Z g (1 k ) 4v 我国规定的一般挡距的线路，在挡距中央导线、地线的最 小空气距离为： d 0.012 l 1m 只要 d 满足上述要求，便可保证雷击于此位置时，线路不 会跳闸
感应过电压-电磁感应
♠ 在主放电过程中，伴随 着雷电流冲击波，在放 电通道周围空间出现甚 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 电磁分量较小，通常只考虑其静电分量
无避雷线时的感应雷过电压
Ihc U i 25 （1）d >65m时 d 可用I≤100kA进行估算。一般认为Ui≤300～400kV。
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。
输电线路防雷保护PPT课件
2
3.5 2.2
1 11.6 1.7
3
解：（1） 求耦合系数
避雷线的平均高度
hb
29.1
2 3
fb
29.1
27 3
24.5m
导线的平均高度
hd
23.4
2 3
fd
23.4
2 12 15.4m 3
避雷线1、2对导线3的几何耦合系数为
：
60 ln D13 60 ln D23
k0
Z13 Z11
30 (76.93%)
合计
139 (100%)
383 (100%)
19 (100%)
39 (100%)
1150kV
稳定 跳闸数
合计
6(75.0%)
16(84.21%)
2(25.0%)
3(15.79%)
8 (100%)
19 (100%)
3
雷击中避雷线
直击雷和感应雷
雷绕过避雷 线击中导线 雷击中杆塔
感应
15
• 在反射波到达之前，可用彼得逊等值电路计算。
i
Z0
A uA Zb
uA
iL
Z0
Z0
Zb 2
Zb 2
i
Z0Zb 2Z0 Zb
2
最高电位时间点
ll
t 2
2vb vb
取斜角波头i=at ，避雷线最高电位
间隙电压
UA
a
l vb
Z0Zb 2Z0 Zb
US
a l
b
Z0Zb 2Z0 Zb
(1
k)
(1
0.296)
0.88
7
25.6 29.1
防雷接地ppt课件
中海浙江单宁击波此液处化编天辑然副气标有题限公司
第一章
闪电是自然界强大的脉冲放电现象，地球上平均每 秒钟有100次，已成为十大自然灾害之一，给人类带 来巨大的损失。
直击雷的高电压、强电流侵入各处，袭击人，破坏 建筑物、输电网，引发森林火灾（半数是雷击引起的 ）是很常见的事。
伴随着雷电产生的雷电电磁脉冲，以电磁感应和静 电感应的作用（俗称感应雷） ，通过金属管道和电 缆将雷电波（即高电位）引入，由于微电子的浪涌抗 扰度很低，所以对近十多年来迅速发展的电子、信息 、控制设备的破坏和危害更大，因而也就成了防雷技 术中一个急需解决的重要课题。
感应雷示意图
雷电流传播的途径
ABC Company
MCR
数据线缆
110 kV
230/400 V 移动基站 TV
雷击点、损害类型和损失类型
损害类型：D1：接触和跨步电压导致的人员伤亡（人和牲畜） ；D2：实体损害；D3：过电压导致的电气和电子系统的失效 。 损失类型：L1：生命损失；L2：向大众服务的公共设施的损失 ；L3：文化遗产损失；L4：经济损失。
第二章：接地系统
概述 从电气特性来看，自然界的土壤地层有两大特性：
• 导电 导电率为10-3至10-1s/m，相对介电系数为5至15，
介于良导体和绝缘体之间； • 具有无限大的容电量
因导电，故可将用电设备和地之间组成电气连接； 又因为具有无限大的容电量，故就可以把土壤地层 理解为等电位点或等电位面，成为电路或系统的基 准电位。
接闪装置 避雷针
外部防雷装置
连接 天窗
连接 天线杆
避雷针
连接防 雪 装置
引下线
接
测试点
地
体
第9章 输电线路的防雷保护
输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护在整个电力系统的防雷中，输电线路的防雷问题最为突出。
这是因为输电线路绵延数千里、地处旷野、又往往是周边地面上最为高耸的物体，因此极易遭受雷击。
输电线路防雷性能的优劣，工程中主要用耐雷水平和雷击跳闸率两个指标来衡量。
所谓耐雷水平，是指雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值（单位为kA）。
1. 输电线路上的感应雷过电压雷击线路附近地面时，在线路的导线上会产生感应雷过电压，由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流幅值I一般不超过100kA。
实测证明，感应过电压一般不超过300-400kV，对35kV及以下水泥杆线路会引起一定的闪络事故；对110kV及以上的线路，由于绝缘水平较高，所以一般不会引起闪络事故。
感应雷过电压同时存在于三相导线，故相间不存在电位差，只能引起对地闪络，如果二相或三相同时对地闪络即形成相间闪络事故。
设避雷线和导线悬挂的对地平均高度分别为h g 和h c ,若避雷线不接地，则根据教材公式(8-18)可求得避雷线和导线上的感应过电压分别为和。
ig U ic U S Ih U gg i 25=⋅SIh U c c i 25=⋅于是c gci g i h h U U ⋅⋅=2. 输电线路的耐雷水平我国110kV及以上线路一般全线都装设避雷线，而35kV及以下线路一般不装设避雷线，中性点直接接地系统有避雷线的线路遭受直击雷一般有三种情况：①雷击杆塔塔顶；②雷击避雷线档距中央；③雷电绕过避雷线击于导线，如图8-1所示。
图8-1 有避雷线线路直击雷的三种情况（1）雷击杆塔塔顶时的耐雷水平运行经验表明，雷击杆塔的次数与避雷线的根数和经过地区的地形有关，雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值称为击杆率g，DL/T620—1997标准，击杆率g可采用表8-1所列数据。
表8-1 杆率g避雷线根数12平原1/41/6山丘1/31/4雷击塔顶前，雷电通道的负电荷在杆塔及架空地线上产生感应正电荷；当雷击塔顶时，雷通道中的负电荷与杆塔及架空地线上的正感应电荷迅速中和形成雷电流，如图8-2（a）所示。
输电线路防雷基础知识讲解
1、塔顶电位
• 雷击杆塔时，有电流 沿杆塔流入大地，由 于避雷线的分流作用， 流入大地的电流为： igt=βi
一般档距的线路杆塔分流系数β
线路额定电压 避雷线根
β值
（kV）
数
110
1
0.90
2
0.86
220
1
0.92
2
0.88
330
2
0.88
在工程近似计算中，将杆 塔和避雷线的分布参数以 集中参数电感来代替。
绝缘上的电压为：
U j Utd U d
Utd KUtd hd 1 K (Utd hd )1 K
U j Utd KUtd hd 1 K
(Utd hd )1 K
（RchI L
IL
Lgt 2.6
I Lhd 2.6
)(1
K)
I L (Rch
Lgt 2.6
hd )(1 2.6
三、感应雷过电压的幅值
• 1、无避雷线时
当雷击点离开线路的距离S>65m 时，
Ug=25
ILhd S
由于雷击地面时，雷电流幅值一般不超过100kA。 实测表明：感应雷过电压一般不超过500kV，对 35kV及以下的水泥杆线路可能引起闪络事故，对 110kV 及以上的线路不会引起事故。
2、有避雷线时
黄岛油库火灾造成40名消防战士和5名油库 职工牺牲，66名官兵和12名油库职工受伤，烧毁 油罐5座，原油34.6万吨及老罐区所有配套设施， 造成直接经济损失3540万元。
事故分析认为是由于空中雷电的电磁感应在油
罐上出现感应电压和感应电流以及间隙放电引起 的。
3、雷击杆塔塔顶时：
• 雷击杆塔塔顶时，由于雷电通道所产生的电磁场 迅速变化，将在导线上感应出与雷电流极性相反 的过电压。无避雷线时，对于一般高度（约40米 以下）的线路，感应电压的幅值为U gd=αhd，
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5.1.3雷击线路杆塔时导线上的感应雷过电压
考虑屏蔽效应时，导线上的感应雷过电压
5.2 输电线路的直击雷过电压
5.2.1 雷击杆塔塔顶及附近避雷线时的过电压
分流系数:
1.塔顶电位
2.导线电位
耦合分量 感应分量 导线电位
(k 一般 0.2~0.25)
3.绝缘子串上承受的电压 当时
5.2.2 雷绕击导线时的过电压
➢雷击于导线时，沿导线流动的电流
雷电流
雷击于导线时
➢ 雷绕击于导线时的电压 ➢雷绕击于导线时的电压幅值
5.2.3 雷击档距中央避雷线时的过电压
避雷线与导线间空气间隙S上所承受的最高电压US为
5.3 输电线路的耐雷水平与雷击跳闸率
5.3.1 输电线路与雷击相关的参数
1. 输电线路落 雷次数 N
3.绕击率
各级电压送电线路的耐雷水平
注：表中I0较大的数字适用于多雷区或重要性 较大的线路或变电站的进线保护段
2.雷绕击导线时的耐雷水平
5.3.3 雷击跳闸率
➢雷击杆塔塔顶的次数 ➢雷击杆塔塔顶时的跳闸率 雷绕击导线的次数 雷绕击导线时的跳闸率
有避雷线线路雷击跳闸率
5.4 高杆塔输电线路的雷电过电压 ➢ 高杆塔输电线路的特点
5 输电线路防雷
目录
1 输电线路的感应雷过电压 2 输电线路的直击雷过电压 3 输电线路的耐雷水平与雷击跳闸率 4 高杆塔输电线路的雷电过电压 5 输电线路的防雷措施
输电线路防雷性能的两个重要指标
1.耐雷水平 I
线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值(kA)
2．雷击跳闸率 n
每年每百公里线路由于雷击引起的跳闸次数
平原地区线路 山区线路
雷击杆次数 线路总落雷次数
3.建弧率
线路绝缘发生冲击闪络后，转变为工频电弧的概率
绝缘子串的平均运行电压 （有效值）梯度（kV/m） E = U / l
E＜６kV/m时，＝０
5.3.2 架空输电线路的耐雷水平 1.雷击杆塔塔顶时的耐雷水平
例:110kV线路，取
k =0.2，＝0.9，Lt=16H， hd=10m，U50％＝700 kV, Ri=10(Ω)
屏蔽失效
完全屏蔽
绕击闪络率
5.5 输电线路的防雷措施
1)过电压幅值不高，一般不超过 300400kV 2)不会引起架空线路相间绝缘闪络 3)感应过电压的极性与雷电流极性相反
避雷线的屏蔽作用
假设避雷线不接地 导线上感应电压 避雷线上感应电压
实际上避雷线是接地的 避雷线上
导线上耦合电压 导线上的感应过电压幅值
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
建弧率
雷击次数
超过耐雷水平的概率
➢输电线路落雷 状况
5.1 输电线路的感应雷过电压
5.1.1 感应雷过电压的形成
1.过电压的形成
5.1.2 雷击线路附近地面时导线上的感应过电压
➢雷电流幅值I
➢导线悬挂的平均高度hc
ug
Qg C
➢雷击点距导线路的距离S
导线上感应电压
uic
25 Ihc S
感应雷过电压的特点：
1. 杆塔高度增高
2. 输电线路自身的电压等级较高
5.4.1 雷击塔顶产生的雷电过电压
➢ 行波法
500kV酒杯形铁塔
杆塔多波阻抗模型
横担波阻抗 主支架波阻抗
支架波阻抗
相交法判断绝缘子串闪络
5.4.2 输电线路的雷电绕击 1.经典电气几何模型
2. Eriksson改进电气几何模型 吸引半径