架空输电线路防雷保护PPT课件
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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。
高压架空输电线路防雷措施
背景介绍•高压架空输电线路的防雷措施是保证电力系统安全运行的重要环节。
采取科学合理的防雷措施，可以减少雷电对高压架空输电线路的损害，降低线路跳闸率，提高电力系统的稳定性和可靠性。
同时，防雷措施还可以保护周边环境和人民生命财产安全，对于维护社会稳定和促进经济发展具有重要意义。
防雷措施的重要性安装避雷线避雷线的作用避雷线通常沿着导线或杆塔进行安装，其安装角度和高度需根据具体的地理环境和气象条件进行设计。
避雷线的安装方式避雷线的优点降低杆塔接地电阻降低接地电阻的方法降低接地电阻的优点接地电阻的作用安装避雷器030201强化绝缘避雷线的应用避雷线的应用可以有效地将雷电电流引导到架空线上，避免雷电直接击中线路或设备。
避雷线的安装位置和数量需根据线路的具体情况和环境进行设计，一般在线路的关键部位和易受雷击的区域应加强避雷线的布置。
避雷线的材料和结构也需根据线路的具体情况和环境进行选择，一般要求具有较高的耐压和耐腐蚀性能。
接地电阻的应用接地电阻是将雷电电流引入大地的关键设备，其阻值大小直接影响到电流的引入效果。
接地电阻的安装位置和数量需根据线路的具体情况和环境进行设计，一般要求在易受雷击的区域应加强接地电阻的布置。
接地电阻的材料和结构也需根据线路的具体情况和环境进行选择，一般要求具有较高的导电性能和耐腐蚀性能。
避雷器的应用避雷器的安装位置和数量需根据线路的具体情况和环境进行设计，一般要求在易受雷击的区域应加强避雷器的布置。
避雷器的材料和结构也需根据线路的具体情况和环境进行选择，一般要求具有较高的耐压和耐腐蚀性能。
避雷器是一种将雷电电流引入地下的设备，其作用是在雷电电流过大时将其引入地下，避免对线路或设备造成损坏。
强化绝缘的应用强化绝缘是通过加强线路或设备的绝缘材料来提高其耐压能力，从而减少雷电电流对线路或设备的损坏。
强化绝缘的措施包括采用高性能的绝缘材料、增加绝缘层的厚度、添加绝缘涂层等。
强化绝缘的应用需根据线路的具体情况和环境进行设计，一般要求在易受雷击的区域应加强绝缘材料的强化。
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。
《架空电力线路》课件
3 安全设施
为电力线路设置避雷器、 跳闸装置等设备来确保安 全运行。
架空电力线路的发展
1
发展历程
经历了从简单的木质杆到现代化金属支架杆的演变，提高了线路的可靠性和安全 性。
2
未来发展趋势
随着科技的进步，架空电力线路将更加智能化、高效化，并向无人值守、自动化 方向发展。
Байду номын сангаас
结语
通过本课程，我们深入了解了架空电力线路的构造、材料、故障处理、安全以及未来发展趋势。希望大家在日 常生活中能够更加安全地使用电力，并对电力线路有更深入的了解。
架空电力线路的故障
1
常见故障类型
包括断线、短路、电气火灾等，需要及时诊断和修复。
2
故障处理方法
采用维修、更换设备或重新布线等方法来解决不同类型的故障。
架空电力线路的安全
1 安全意识
参与者应时刻注意电力线 路的危险性，严格遵守操 作规范并佩戴必要的防护 装备。
2 安全规范
制定和执行安全标准，包 括线路维护、检修和故障 处理等方面。
导线
导电材料制成的电线，用于将电能从发电站传 输到用户。
垂线
与支架杆相连的电力线路主杆，用于承载导线 与其他设备，并保持适当的距离。
附属设备
用于支持和保护架空电力线路的设备，如绝缘 子、避雷针等。
架空电力线路的材料
导线材料
常见的导线材料包括铜、铝等，具有优良的导电性能和机械强度。
支架杆材料
常用的支架杆材料有镀锌钢、混凝土等，具有抗腐蚀和耐久性。
《架空电力线路》PPT课 件
欢迎大家参加今天的课程！在本课程中，我们将介绍架空电力线路的构造、 材料、故障处理、安全以及未来发展趋势。
006--输电线路的防雷保护
二、雷击线路附近地面时导线上的感应过电压计算 1、无避雷线时：
Ihd Ug 25 S
式中 I—雷电流幅值
hd—导线的平均对地高度 S—雷击点与线路之间的距离
特点：⑴ 感应过电压的大小与雷电流的幅值、导线的平均 悬挂高度成正比；与雷击点到线路的距离成反比。 ⑵感应过电压的极性与雷电流的极性相反。 ⑶三相同时产生，相间无闪烁。
0 .75 4 .5 E 14
UN E 中性点直接接地系统： 3l j 中性点非直接接地系统： E U N 2l j l m
参数的含义、取值和单位，见P133
㈡ 跳闸率的计算：
1、雷击杆塔时：
n N g P 1 1
式中 N—年落雷总次数；P110式 5—5。
P1—雷电流超过线路耐雷水平的概率；式5—2
㈡ 过电压计算 绝缘子串上受到的雷电过电 压包括了如下分量： ① 塔顶电压Utd：杆塔电流igt在横 担以下的塔身电感Lgt和杆塔冲击接地 电阻Rch上造成压降。 ② 塔顶电压Utd 沿着避雷线传播而在导线上感应出来的电压。 ③ 雷击塔顶而在导线上产生的感应雷过电压。 ④ 线路本身的工频工作电压Ue。
10、35、110、220、330、500kv线路的反击耐雷水平为 20—30、 30—60、 40—75、80—120、100—140、120—160KA
5、提高反击耐雷水平的措施：
U 50 % I 1 L h h h gt h b d ( 1 k ) R k 1 k ch h 0 2 h . 6 2 . 6 d g
KU
gt
极性与塔顶电压相同。 所以导线上电压的幅值为
h b U kU h 1 k d gt d 0 h d
《防雷保护》课件
《防雷保护》PPT课件
欢迎来到《防雷保护》PPT课件！在本课程中，我们将深入探讨防雷保护的 重要性，基本原理，技术要点，设备和材料，实施步骤，案例研究以及结论 和总结。
重要性
了解如何保护建筑、设备和人员免受雷击是至关重要的。我们将介绍雷击的危害性以及防雷保护的重要 性，旨在提高公众对这一问题的重视。
2
设计和安装
根据规划方案，进行防雷保护系统的设计和安装工作。确保系统的有效性和可靠性。
3
测试和调试
在系统安装完毕后，进行测试和调试。确保系统各部分正常工作，并符合相关标准。
4
维护和检查
定期进行系统维护和检查，确保其始终处于良好的工作状态。随时修复和更换损坏的 设备。
案例研究
大型商业中心
介绍一个成功实施防雷保护措施的大型商业中心的案例研究。探讨他们在防雷保护方面的 经验和教训。
医疗设施
分享一个医疗设施如何有效地保护其设备和病人免受雷击的案例。详细说明他们所采取的 措施。
住宅社区
讲述一个住宅社区如何组织居民并实施防雷保护措施的案例。介绍他们所面临的挑战和取 得的成就。
结论和总结
通过这个PPT课件，我们希望你对防雷保护有了更深入的了解。防雷保护对 保护建筑、设备和人员安全至关重要。记住，做好防雷保护工作是每个人的 责任。
过电压保护器
过电压保护器可以防止因雷击而引起的过电压 损坏。它们可以用于保护电器、计算机和其他 敏感设备。
接地线
正确的接地线是有效防雷保护系统的关键。它 们能够将雷电导入地下，并确保安全分散。
避雷器
避雷器可用于保护电气设备和线路免受雷击。 它们能够吸收和分散雷电的能量。
实施步骤
1
方案规划
首先，为防雷保护制定一个合理的规划方案。考虑建筑结构，设备需求和预算等因素。
欢迎来到《防雷保护》PPT课件！在本课程中，我们将深入探讨防雷保护的 重要性，基本原理，技术要点，设备和材料，实施步骤，案例研究以及结论 和总结。
重要性
了解如何保护建筑、设备和人员免受雷击是至关重要的。我们将介绍雷击的危害性以及防雷保护的重要 性，旨在提高公众对这一问题的重视。
2
设计和安装
根据规划方案，进行防雷保护系统的设计和安装工作。确保系统的有效性和可靠性。
3
测试和调试
在系统安装完毕后，进行测试和调试。确保系统各部分正常工作，并符合相关标准。
4
维护和检查
定期进行系统维护和检查，确保其始终处于良好的工作状态。随时修复和更换损坏的 设备。
案例研究
大型商业中心
介绍一个成功实施防雷保护措施的大型商业中心的案例研究。探讨他们在防雷保护方面的 经验和教训。
医疗设施
分享一个医疗设施如何有效地保护其设备和病人免受雷击的案例。详细说明他们所采取的 措施。
住宅社区
讲述一个住宅社区如何组织居民并实施防雷保护措施的案例。介绍他们所面临的挑战和取 得的成就。
结论和总结
通过这个PPT课件，我们希望你对防雷保护有了更深入的了解。防雷保护对 保护建筑、设备和人员安全至关重要。记住，做好防雷保护工作是每个人的 责任。
过电压保护器
过电压保护器可以防止因雷击而引起的过电压 损坏。它们可以用于保护电器、计算机和其他 敏感设备。
接地线
正确的接地线是有效防雷保护系统的关键。它 们能够将雷电导入地下，并确保安全分散。
避雷器
避雷器可用于保护电气设备和线路免受雷击。 它们能够吸收和分散雷电的能量。
实施步骤
1
方案规划
首先，为防雷保护制定一个合理的规划方案。考虑建筑结构，设备需求和预算等因素。
第八章电力系统防雷保护
u 2 2 a t T
当t2T时，反射波到达避雷器，避雷器上电压陡度加大。
没有反射波时，在t tb' 处 避雷器动作；
有反射波时，在 t tb 处避 雷器提前动作，击穿电压
U b a 2 T 2 a t b 2 T
避雷器限压效果在ttbT 时到达设备，此时设备电 压
U b 2 高a 电 t b 压 技T 术 T 河第2 八a 北章b 电科力技系t 统师防雷范保学护 院电气教研室
N – 年落雷总数 P – 绕击率 P 2 – 超过绕击耐压水平I 2 的雷电流的概率
– 建弧率
高电压技术 河第八北章电科力技系统师防雷范保学护 院电气教研室
(二)雷击档距中央的避雷线
雷击避雷线最严重的情况是雷击点处于档距中央时。 真正击中档距中央避雷线的概率只有10%左右。
iat——雷电流波前 i 2 ——电流入侵波
i
i Z0
i
4
2
4
Zg
Zg
l
Ri
Ri
雷击点电压最大值 UAZgla/4v 可见UA仅仅取决于它的波前陡度a，而与雷电流无关。
高电压技术 河第八北章电科力技系统师防雷范保学护 院电气教研室
(三)雷击杆塔
击杆率：雷击杆塔次数与落雷总数的比值。
ig
i ig
2
2
it La
Ri
Ri
Ri
注入线路的总电流即为雷电流 i it ig
但是雷电流超过了线路耐雷水平，只会引起冲击闪 络，只有在冲击闪络之后还建立工频电弧，才会引 起线路跳闸。 由冲击闪络转变成稳定工频电弧的概率为建弧率
( ),它与沿绝缘子串或空气间隙的平均运动电压
梯度有关。可由下式求得 (4.5E0.75 1)4 1 0 2
当t2T时，反射波到达避雷器，避雷器上电压陡度加大。
没有反射波时，在t tb' 处 避雷器动作；
有反射波时，在 t tb 处避 雷器提前动作，击穿电压
U b a 2 T 2 a t b 2 T
避雷器限压效果在ttbT 时到达设备，此时设备电 压
U b 2 高a 电 t b 压 技T 术 T 河第2 八a 北章b 电科力技系t 统师防雷范保学护 院电气教研室
N – 年落雷总数 P – 绕击率 P 2 – 超过绕击耐压水平I 2 的雷电流的概率
– 建弧率
高电压技术 河第八北章电科力技系统师防雷范保学护 院电气教研室
(二)雷击档距中央的避雷线
雷击避雷线最严重的情况是雷击点处于档距中央时。 真正击中档距中央避雷线的概率只有10%左右。
iat——雷电流波前 i 2 ——电流入侵波
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雷击点电压最大值 UAZgla/4v 可见UA仅仅取决于它的波前陡度a，而与雷电流无关。
高电压技术 河第八北章电科力技系统师防雷范保学护 院电气教研室
(三)雷击杆塔
击杆率：雷击杆塔次数与落雷总数的比值。
ig
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注入线路的总电流即为雷电流 i it ig
但是雷电流超过了线路耐雷水平，只会引起冲击闪 络，只有在冲击闪络之后还建立工频电弧，才会引 起线路跳闸。 由冲击闪络转变成稳定工频电弧的概率为建弧率
( ),它与沿绝缘子串或空气间隙的平均运动电压
梯度有关。可由下式求得 (4.5E0.75 1)4 1 0 2
输电线路的防雷保护
§10－1 发电厂和变电站的直击雷保护 避雷针和避雷线的接地 都为独立接地体 注意校核： （1）空气间隙Sk
（2）土壤间隙Sd
以免反击
另：
避雷针能否架设在构架上问题？ 电压等级
线路终端杆塔避雷线能否进变电站问题?
土壤电阻率
§10－2 变电站的侵入波保护 沿导线传播的侵入波幅值远远高于变电站内设备绝缘水平 如：110kV线路一般7片绝缘子，闪络电压为700kV，而
2al u ur k v
需限制i雷电
ur
及需
a
u
进线段保护
进线段：输电线靠近变电站1－2km的线段
统计表明：变电站侵入波事故50%是1km线路落雷造成的， 71％是3km线路落雷造成的
各级线路应有的耐雷水平
雷直击相应电压 等级导线时
耐雷水平 超过耐雷水平雷 电流概率
35kV
3.5 kA 91.2%
220kV
330kV 500kV
12 kA 16 kA 27.4 kA 73.1% 65.8% 48.8%
雷直击导线会引起几乎所有电压等级的线路绝缘子 闪络，我国110kV及以上线路需全线架设避雷线
所以线路雷击跳闸率n为
n =n1+n2=0.28(b+hb)η(gP1+PαP2)
（次/100km.年）
输电线路的防雷措施
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、架设避雷线
作用：a.减少雷直击导线b.分流作用降低塔顶电位c.屏蔽
作用降低感应过电压
规程规定：
a.220kV及以上全线双避雷线（α＝200）
b.110kV除少雷区外全线架设避雷线（α＝200－300） 二、降低杆塔接地电阻 一般高度杆塔特别有效 三、架设耦合地线 降低接地电阻困难时采用，有屏蔽和分流作用
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(避雷线与塔顶电位相同)(k-几何耦合系数)
雷击塔顶时雷电先导在导线上的的感应电位：
U2=-αhd(1-k)
U2为负的理由：雷电先导在导线上产生感应过电压的极性（感应 出正电荷）与流入杆塔中的电流极性相反
导线电位
u d U 1 U 2 k td u h d ( 1 k )
3、绝缘子串上作用的过电压
ig
Zb/2
彼得逊法则
1、当雷电波头长度大于档距时 20.5l/vs f
避雷线雷击点A的电压：
UAig
Zb 2
iL2Z Z00 Zb Zb
雷击点最高点电位出现在从杆塔反射回来
的负电压波到达时刻:
此时雷电流 iL=αt =αL/Vb 间隙S承受的最大电压:
U sU AkA U L b2Z Z 00 Z b Z b(1K ) 感应过电压与下列因素有关:
无避雷线时:
Ugd ahd
其中dIL IL kA/s 感应过电压系数 dt 2.6
数值为雷电流的平
有避雷线时，导线上的感应过电压
U g'd (1 k )U g d(1 k ) h d
由于屏蔽效应，感应电压降低了（1－K）倍
二、输电线路直击雷过电压和耐雷水平 1、雷击杆塔塔顶：
反击
雷击塔顶时雷电流可通过下列途径的分流：
第八章 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。
雷击输电线路的方式
大气过电压：
直击雷过电压：① 、②、 ③
感应雷过电压：④、②、①
其中④只对35KV以下线路有 危害
大气过电压带来的后果： 发生短路接地故障 雷电波侵入变电所，破坏设 备绝缘，造成停电事故 衡量线路防雷性能的优劣：
美 国 、 前 苏 联 等 十 二 个 国 家 的 电 压 为 2 7 5 － 5 0 0 kV 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％
一、输电线路的感应过电压
1、雷击线路附近大地时 ❖ 静电感应 ❖ 电磁感应
感应过电压-静电感应分量
❖ 在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷 云及先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束缚电荷
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
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
-Ugb在导线上耦合电压为-KUgb
导线上的实际感应电压
U gd ' U gd kU gb
(1
k
hb hd
)U
gd
(1 k ) U gd
即避雷线的屏蔽效应使导线上 的感应电荷减少，感应电压降 低了（1－K）倍
2、雷击塔顶时的感应过电压（S<65m）
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 电流极性相反的电压，以静电感应分量为主
绝缘子串的作用电压: Uj=塔顶电位Utd – 导线电位Ud
= Utd – KUtd + αhd(1-k) =(Utd +αhd) (1-K)
=[βIL(Rch+Lgt/2.6) + IL hd /2.6](1-K) =IL[β(Rch+Lgt/2.6) + hd /2.6](1-K)
4、线路绝缘子耐雷水平
当作用在线路绝缘子上的电压Uj>绝缘子串冲击闪络电压Uj50% 绝缘子将发生闪络，由于塔顶电位高于导线电位，闪络将从杆塔向 导线发展，故称为反击。 耐雷水平: 雷击杆塔时绝缘子串上承受最大雷电冲击电压所对应的雷电流:
I1
Uj50%
(1k)[(RchL 2.g6t)2h.d6]
I1Βιβλιοθήκη Uj50%(1k)[(RchL 2.g6t)2h.d6]
反击耐雷水平
❖ 35kV: 20-30kA ❖ 110kV: 40-75kA ❖ 220kV: 75-110kA ❖ 330kV: 100-150kA ❖ 500kV: 125-175kA
二、雷击避雷线档距中央
避雷线雷击点A的电压：
UAig
Zb 2
iL2Z Z00 Zb Zb
Z0
2
iL 2
Z0
A
避雷线 杆塔 闪络后相导线也可分流
雷击塔顶的过电压分析
波头部分
igt iL 分流系数，雷电流 雷经 线避 分流 塔顶电位
utdRchigtLgtddgitt(iLRchLgtddLit) iL(RchLgt/2.6)
最高塔顶电位
utdILRchLgf t
2、雷击杆塔时导线的电位
避雷线耦合到导线上的电位：u1=kutd
❖ 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
❖ 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。这
种过电压就是感应过电压的静电分量
感应过电压-电磁感应分量
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
反击耐雷水平与导线－地线间的耦合系数k，杆塔分流系 数β，杆塔冲击接地电阻Rch，杆塔等值电感Lgt以及绝缘 子串的50％放电电压Uj50％等因素有关
还必须考虑工频电压的作用以及触发相位 距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算 通常以降低Rch，提高k为提高反击耐雷水平的主要手段
提高耦合系数K的方法: 1)将单避雷线改成双避雷线 2)在导线下放增设架空地线(耦合地线),也起到分流作用
感应过电压计算
无避雷线时感应过电压为
Ug
25IL
hd S
导线越高，感应过电压越高。
一般Ug « 500kV，在110kV线路上不引起闪络。
避雷线对感应过电压的屏蔽作用
1）避雷线不接地时：
Ugb
25IL
hb S
2）避雷线接地时：
Ugd25ILhSd Ugbh hb d
实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为0，可 以假设为避雷线上再叠加了-Ugb的感应电压
雷击塔顶时雷电先导在导线上的的感应电位：
U2=-αhd(1-k)
U2为负的理由：雷电先导在导线上产生感应过电压的极性（感应 出正电荷）与流入杆塔中的电流极性相反
导线电位
u d U 1 U 2 k td u h d ( 1 k )
3、绝缘子串上作用的过电压
ig
Zb/2
彼得逊法则
1、当雷电波头长度大于档距时 20.5l/vs f
避雷线雷击点A的电压：
UAig
Zb 2
iL2Z Z00 Zb Zb
雷击点最高点电位出现在从杆塔反射回来
的负电压波到达时刻:
此时雷电流 iL=αt =αL/Vb 间隙S承受的最大电压:
U sU AkA U L b2Z Z 00 Z b Z b(1K ) 感应过电压与下列因素有关:
无避雷线时:
Ugd ahd
其中dIL IL kA/s 感应过电压系数 dt 2.6
数值为雷电流的平
有避雷线时，导线上的感应过电压
U g'd (1 k )U g d(1 k ) h d
由于屏蔽效应，感应电压降低了（1－K）倍
二、输电线路直击雷过电压和耐雷水平 1、雷击杆塔塔顶：
反击
雷击塔顶时雷电流可通过下列途径的分流：
第八章 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。
雷击输电线路的方式
大气过电压：
直击雷过电压：① 、②、 ③
感应雷过电压：④、②、①
其中④只对35KV以下线路有 危害
大气过电压带来的后果： 发生短路接地故障 雷电波侵入变电所，破坏设 备绝缘，造成停电事故 衡量线路防雷性能的优劣：
美 国 、 前 苏 联 等 十 二 个 国 家 的 电 压 为 2 7 5 － 5 0 0 kV 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％
一、输电线路的感应过电压
1、雷击线路附近大地时 ❖ 静电感应 ❖ 电磁感应
感应过电压-静电感应分量
❖ 在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷 云及先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束缚电荷
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
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
-Ugb在导线上耦合电压为-KUgb
导线上的实际感应电压
U gd ' U gd kU gb
(1
k
hb hd
)U
gd
(1 k ) U gd
即避雷线的屏蔽效应使导线上 的感应电荷减少，感应电压降 低了（1－K）倍
2、雷击塔顶时的感应过电压（S<65m）
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 电流极性相反的电压，以静电感应分量为主
绝缘子串的作用电压: Uj=塔顶电位Utd – 导线电位Ud
= Utd – KUtd + αhd(1-k) =(Utd +αhd) (1-K)
=[βIL(Rch+Lgt/2.6) + IL hd /2.6](1-K) =IL[β(Rch+Lgt/2.6) + hd /2.6](1-K)
4、线路绝缘子耐雷水平
当作用在线路绝缘子上的电压Uj>绝缘子串冲击闪络电压Uj50% 绝缘子将发生闪络，由于塔顶电位高于导线电位，闪络将从杆塔向 导线发展，故称为反击。 耐雷水平: 雷击杆塔时绝缘子串上承受最大雷电冲击电压所对应的雷电流:
I1
Uj50%
(1k)[(RchL 2.g6t)2h.d6]
I1Βιβλιοθήκη Uj50%(1k)[(RchL 2.g6t)2h.d6]
反击耐雷水平
❖ 35kV: 20-30kA ❖ 110kV: 40-75kA ❖ 220kV: 75-110kA ❖ 330kV: 100-150kA ❖ 500kV: 125-175kA
二、雷击避雷线档距中央
避雷线雷击点A的电压：
UAig
Zb 2
iL2Z Z00 Zb Zb
Z0
2
iL 2
Z0
A
避雷线 杆塔 闪络后相导线也可分流
雷击塔顶的过电压分析
波头部分
igt iL 分流系数，雷电流 雷经 线避 分流 塔顶电位
utdRchigtLgtddgitt(iLRchLgtddLit) iL(RchLgt/2.6)
最高塔顶电位
utdILRchLgf t
2、雷击杆塔时导线的电位
避雷线耦合到导线上的电位：u1=kutd
❖ 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
❖ 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。这
种过电压就是感应过电压的静电分量
感应过电压-电磁感应分量
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
反击耐雷水平与导线－地线间的耦合系数k，杆塔分流系 数β，杆塔冲击接地电阻Rch，杆塔等值电感Lgt以及绝缘 子串的50％放电电压Uj50％等因素有关
还必须考虑工频电压的作用以及触发相位 距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算 通常以降低Rch，提高k为提高反击耐雷水平的主要手段
提高耦合系数K的方法: 1)将单避雷线改成双避雷线 2)在导线下放增设架空地线(耦合地线),也起到分流作用
感应过电压计算
无避雷线时感应过电压为
Ug
25IL
hd S
导线越高，感应过电压越高。
一般Ug « 500kV，在110kV线路上不引起闪络。
避雷线对感应过电压的屏蔽作用
1）避雷线不接地时：
Ugb
25IL
hb S
2）避雷线接地时：
Ugd25ILhSd Ugbh hb d
实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为0，可 以假设为避雷线上再叠加了-Ugb的感应电压