电力系统防雷及接地

10、避雷器的配置
（1）MOA至主变压器间的最大电气距离
金属氧化物避雷器至主变压器间的最大电气距离 系统额定电 压 （kV） 进线段长度 （km） 1 1.5 2 进 1 55 90 125 125 （90） 2 85 120 170 195 （140） 线 路 3 105 145 205 235 （170） 数 ≥4 115 165 230 265 （190）
电力系统防雷及接地
一、闪电的分类
1、云地闪 正闪 负闪 （90％左右） 2、云闪（云内、云气、云云） 3、球闪（地滚雷）
二、云地闪电的主要放电过程
云层荷电 初始击穿 梯级先导 连接 第一回击 K、J过程 直窜先导 第二回击 …..
三、雷电放电过程
1、先导放电 2、主放电
3、余辉放电
图6—1 雷电放电的发展过程
(45E
效值/米）
075
14) 10
2
式中，E—绝缘子串的平均运行电压梯度（千伏，有
六、防雷的几个基本术语
8、雷电过电压（外部过电压、大气过电压）： （1）直击雷过电压： 对任何电压等级（含百万伏等级）的线路和设备都可 能产生危险。 （2）感应雷过电压： 通常只对35kV及以下等级的线路和设备构成威胁。
2
1/6 1/4
平原 山区
1
六、防雷的几个基本术语
7、建弧率： 在雷冲击绝缘子串时，雷冲击电压过去后，弧道仍有 一定程度的游离，在工频电压作用下，将有短路电流 流过闪络通道，形成工频电弧。
7、建弧率
雷电压持续时间很短（100μs左右），绝缘子冲击闪 络时间也相应很短，继电保护来不及动作，所以仅有冲击 闪络并不会引起开关跳闸，只有当冲击闪络火花转变为稳 定工频电弧，才会引起线路开关跳闸，因此一条线路的雷
七、发电厂和变电所的防雷保护
1、三道防线 （1）防止雷击于变电所电力设备上（避雷针或避雷线） （2）进线保护段 （3）将侵入变电所雷电波降低到电气装置绝缘强度允许 值（如采用MOA）
2、避雷针（线）
（1）避雷针（线）的防雷保护原理 在雷电先导阶段，避雷针顶部聚积电荷，在发展 先导和避雷针顶端之间通道建立了很大电场强度，避 雷针迎面先导的产生和发展大大加强这通道中的场强， 最后选定击中避雷针。 （2）避雷针（线）的保护范围 电力行业标准DL/T 620-1997规定的保护范围内可 能遭受雷击概率为0.1% 美国IEEE Std142-1991 规定的保护范围，滚球半 径为30m，保护范围内遭受雷击概率为0.1%，采用45m， 大约为0.5%
3、单支避雷针的保护范围
ha
45º
h
h/2
hx
1.5h
hx水平面上保护 范围的截面
rx
4、两支等高避雷针的联合保护范围
5、两支不等高避雷针的保护范围
6、三支和四支等高避雷针的保护范围
（b）
7、避雷针（线）的安装规定
发电厂的主厂房、主控制室和配电装置室一般不 装设直击雷保护装置。 独立避雷针（线）宜设独立的接地装置。在非高 土壤电阻率地区，其接地电阻不宜超过10。当有困难 时，该接地装置可与主接地网连接，但避雷针与主接 地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地 下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。
六、防雷的几个基本术语
5、保护角： 通常将避雷线与外侧导线的连线和避雷线对地垂直线 之间的夹角叫保护角。
六、防雷的几个基本术语
6、击杆率： 在线路落雷总数中雷击杆塔的次数与避雷线根数和经 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
避雷线根数 地形 0 1/2
1
1/4 1/3
八、高压输电线路的防雷
概述 输电线路在运行过程中承受工作电压、操作过电压 或大气过电压时，都可能会发生绝缘闪络事故。在超 高压输电系统中，操作过电压已被限制在较低的水平 （500kV系统不超过2.0p.u），已不再是构成线路绝缘 的控制因素。另一方面，近几年来因治理污闪事故的 调爬等措施使线路的绝缘水平得到提高，线路在工作 电压作用下的可靠性也明显提高。国内、外运行经验 表明，大气过电压引起的绝缘闪络已成为线路故障的 主要原因。
击跳闸数，不仅与耐雷水平有关，而且与冲击闪络之后弧
道建立工频电弧的可能性，也就是建弧率有关，建弧率可 用 η表示：
建立稳定工频电弧的次 数 总的冲击闪络次数
7、建弧率
建弧率的大小，主要与工频电压作用下弧道平均场强 的大小有关，也和冲击闪络是发生在工频电压的哪一部分 以及弧道的去游离情况有关，如果恰好在 u=0发生雷击， 随后就不会产生工频电弧，根据实验及运行经验，η主要 与E有关，可按下式计算：
标称电压（kV） 耐雷水 平kA 一般线路 变电所进线保 护段
35 20～30 30
110 40～ 75 75
220 75～ 110 110
500 125～ 175 175
8、进线保护段
进线保护段上的避雷线保护角宜不超过20度，最 大不应超过30度。
9、热备用线路的防雷保护
经常空充的35—220kV线路，应在线路断开点附近 采取防雷保护措施，如加装间隙或避雷器。 对雷电活动强烈的地区，可在110KV及以上线路的 隔离开关处加装加装间隙或避雷器。华东一些地区已 推广。 2007年6月22日，浙江220kV海门变电站220kV州门 2341线遭受连续雷击，C相故障，进而导致刚刚跳开的 220kV州门2341线开关断口击穿，引发开关、保护等设 备连锁反应，造成全站停电。
12、避雷器（MOA)
U 理想避雷器
U
ZnO避雷器 SiC避雷器
线性电阻 I
I＜1mA
I
I＞3kA
100A
10பைடு நூலகம்A
ZnO避雷器的伏安特性
ZnO、SiC和理想避雷器 伏安特性的比较
（1）MOA的应用选择
使用环境条件： 根据使用地区的气温、太阳光辐射、海拔、风速、污 秽、地震等环境条件。 额定电压和持续运行电压以及压力释放等级： 根据使用电网的最高运行电压、频率、中性点接地方 式、供电运行方式、短路电流数值以及故障持续时间 等。
四、雷击的选择性和易击点
大量统计资料和实验研究证明，雷击地点和建筑 物遭受雷击部位具有一定的规律性。 易击区： 空旷地区：雷击高的物体 山区：有时山顶物体，有时迎风面 与地质条件有关：地质有矿物质
五、防雷的几个基本术语
1、雷电流波形：雷电流的波头 和波尾皆为随机变量，其平均 波尾为40μs；对于中等强度以 上的雷电流，波头大致在14μs内，实测表明，雷电流幅 值IL与陡度 的线性相关系数 为0.6左右，这说明雷电流幅值 增加时雷电流陡度也随之增加， 因此波头变化不大，根据实测 的统计结果，“规程”建议计 算用波头取2.6μs。
11、雷电波侵入自耦变压器时的过电压分布
（a）高压端A1进波； （b）中压端A2进波
12、避雷器（MOA)
金属氧化物避雷器是以氧化锌（ZnO）基压敏电 阻（非线性电阻）组成的。日本称氧化锌避雷器，美 国称金属氧化物避雷器（MOA），前苏联称非线性过电 压限制器。它们都是以氧化锌为主要成分，添加三氧 化二铋（Bi2O3），三氧化二钴（Co 2O3），二氧化锰 （MnO2），三氧化二锑（Sb2O3）等金属氧化物，经过 粉碎混合后，高温烧结而成。
六、防雷的几个基本术语
雷电流的波头形状对防雷设计是有影响的，因此在防 雷设计中需对波头形状作出规定，“规程”建议在一般线 路防雷设计中波头形状可取为斜角坡；而在设计特殊高塔 时，可取为半余弦波头，在波头范围内雷电流可表示为：
IL iL (1 cos t ) 2
六、防雷的几个基本术语
2、雷电流幅值：雷电流iL为一非周期冲击波，其幅值与气 象、自然条件等有关，是一个随机变量，只有通过大量实 测才能正确估计其概率分布规律。雷电流幅值概率分布可 用下式表示
7、避雷针（线）的安装规定
35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针。 除水力发电厂外，装设在架构（不包括变压器门型 架构）上的避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接 地线与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不 得小于15m。 严禁在装有避雷针、避雷线的构筑物闪架设未采取 保护措施的通信线、广播线和低压线。
（3）带电测试泄漏电流测试结果的主要影
响因素
①避雷器表面泄漏的影响 ②外界环境的影响 ③避雷器相间电容耦合的影响
（4）带电测试
带电测试由于受空间电磁场干扰的影响，主要是 电容耦合，测量结果与停电测量结果有一定差别,容易 对避雷器的健康状况产生误判断。对带电测试数据的 分析主要是靠横向及纵向比较。 对出现异常测试数据的避雷器，应按周期进行带 电测试，并以初次测试数据为基准进行比较，并注意 其变化趋势。 新投运避雷器应立即安排带电测试，以便积累原 始数据。
8、进线保护段
发电厂和变电所应采取措施防止或减少近区雷击 闪络。 未沿全线架设避雷线的35kV－110kV架空送电线路， 应在变电所1km－2km的进线段架设避雷线。 变电所出线1－2基杆塔接地电阻不应大于5。
8、进线保护段
220kV－500kV架空线路，在2km进线保护段范围 内以及35kV-110kV线路在1km-2km进线保护段范围内 的杆塔耐雷水平应符合以下要求：
IL log P 88
上式中IL为雷电流幅值（kA），P为雷电流幅值超过IL 的概率。例如IL等于120kA，可求得P为4.3%。
六、防雷的几个基本术语
3、雷电日：在进行防雷设计和采取防雷措施时，必须 从该地区雷电活动的具体情况出发。某一地区的雷电 活动强度可以用该地区的雷电日来表示。雷电日是一 年中有雷电的日数。“规程”建议采用雷电日作为计 算单位。 规程规定： 少雷区 T<15 中雷区 15T<40 多雷区 40T<90 强雷区 T 90