电力系统的防雷保护
电力系统防雷保护-高电压技术考点复习讲义和题库
考点5：电力系统防雷保护5.1 输电线路的感应雷过电压一、雷击线路附近大地时，线路上的感应雷过电压1、先导在导线轴线方向上的电场强度X E 将导线两端与雷云电荷异号的正电荷，吸引到最靠近先导通道的一段导线上，成为束缚电荷。
导线上的负电荷则被排斥而向两侧运动，经线路泄露电导和系统中性点进入大地。
导线上电流很小，忽略线路工作电压，导线电位仍保持的电位。
正束缚电荷产生的电场在导线高度处被电导中负电荷产生的电场所抵消。
2、主放电先导通道中的负电荷自下而上被迅速中和，相应的电场被迅速减弱，使导线上正束缚电荷迅速释放，形成电压波向两侧传播，形成的过电压称为感应过电压的静电分量。
与此同时，由于先导通道中雷电流所产生的磁场变化而引起的感应称为感应过电压的电磁分量。
（1）当雷击点离开线路的距离s>65m 时，)(25d L KV Sh I u g ⨯⨯≈ 其中L I ：雷电流峰值（KA）；d h ：导线平均高度（m）；S：为雷击点离线路的距离。
感应过电压峰值一般最大可达300～400KV，这会引起35KV 及以下钢筋混凝土杆线路绝缘闪络。
（2）加避雷线由于屏蔽作用，感应过电压下降，导线上的感应过电压为)k 1(U U gd ,gd -=因此，避雷线离导线越近，耦合系数k 越大，U 感应越小。
二、雷击线路杆塔时，导线上的感应过电压无避雷线d ah =gd U有避雷线)1(U gd ,k ah d -=与直击雷相比，感应过电压的特点：1、极性与雷云电荷相反，一般为正极性。
2、在三相导线上同时出现，不会直接产生相间过电压。
3、 波形较缓和，波前几微秒到几十微秒，波长可达数百微秒。
5.2 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平一、雷击杆塔顶部1．塔顶电位塔顶电流i gt <雷电流L i ，即L i i β=gt 雷电流到达峰值时，塔顶电压有最大值6.2(ch L R U gt L td I +=β其中β为分流系数，设雷电流具有斜角波前，at i =，则t L R L L bib t ++=11β，t 取T/2，（T 1波前时间2.6us）2．导线电位和线路绝缘上的电位当塔顶电位为td U 时，在塔顶的避雷线也有同样的电位，导线上产生的耦合电压为td kU ，由于通道电磁场的作用，导线上有感应过电压)1(a k h d -, 此电压与塔顶电位极性相反，所以导线电位的幅值d U 为)1(a U U td k h k d d --=作用在线路绝缘上的总电压k)-)(1ah (U U U U d td j +=-=d td 对于斜角波前的雷电波6.2L 1LI I a T == )1)(6.26.2(ch L k h I d gt j L R U -++=ββ 3．耐雷水平的计算 耐雷水平：]6.2)6.2[)(1(ch %501d gt h k L R U I ++-=β提高耐雷水平：↓↑↓β,,R ch k ，加强线路绝缘。
电力系统的四道防线和n1原则
现代输电线路在采取防雷保护措施时，要做到“四道防线”，即：1．防直击，就是使输电线路不受直击雷。
采取的措施是沿线路装设避雷线。
2．防闪络，就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络。
采取的措施是加强线路绝缘、降低杆塔的接地电阻、在导线下方架设耦合地线等。
3．防建弧，就是使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧。
采取的措施是系统采用消弧线圈接地方式、在线路上安装管形避雷器等。
4．防停电，就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。
采取的措施是装设自动重合闸、双回路线路采用不平衡绝缘方式等。
n-1原则，又称为单一故障安全检验法则，它是从电网安全运行的角度提出的一项技术要求。
正常运行方式下的电力系统中任一元件（如线路、发电机、变压器、直流单极等）无故障或因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内。
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。
电力系统防雷保护(二)
可将避雷器上的电压ub近似 为一斜角平顶波。波头上升 部分斜率为侵入波的陡度， 幅值为Ub-5
只要避雷器上电压<变压器冲 击电压，则可保护
17
二、距离效应
由于避雷器离被保护设备有一段距离，在波的折反射过程中，被 保护设备的电压将不同于避雷器上的电压。
at
L
B
T
at
L
B
T l2
l1
(a)
雷电波侵入变电站的典型接线
例题：
一条220kV线路架设在平原地区，绝缘子串13片，正极性50%放电 电压为1410V；杆塔冲击接地电阻为7，避雷线半径为5.5mm， 弧垂fd＝7m，导线弧垂fd＝12m。求该线路的耐雷水平和雷击跳闸 率。 解：（1） 求耦合系数
避雷线的平均高度
导线的平均高度 h
d
h b 29 . 1
13
对于110kV以下的配电装置，绝缘水平高，可 用构架避雷针，并就近装设辅助接地装置。 对于变压器，由于最重要，因此不能装设构架 避雷针 对于35kV以下的变电站，由于绝缘水平低，故 只能装设独立避雷针，接地电阻不能超过10 发电厂厂房一般不能装设避雷针。 现在国标也推荐采用避雷线。
2 降低杆塔接地电阻
工频接地电阻一般为10-30
3
架设耦合地线
在某些雷击故障频繁的线路上，在导线下方架设一条耦合地线。 可起到分流、增加耦合的作用。
4
采用不平衡绝缘方式
在同塔双回线的情况下，采用不平衡绝缘，可避免双回线同时跳 闸而完全停电。 10
常用措施（二）：
5 6 装设自动重合闸
我国110kV以上线路自动重合闸成功率在75%-95％以上
高电压技术_7电力系统防雷保护
6
1 ~ 2km
A
F1
F2
(a )
F3
F1
F2
(b )
（10-3-1） 35kv 及以上变电所的进线保护接线
(a )未沿全线路架设避雷线的 35~110kv 线路的变电所的进线保护接线 (b )全线有避雷线的变电所的进线保护接线
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二、图中各元件的名称和作用： 图中各元件的名称和作用： 1）进线段的作用 进线段的作用：进线段内防止雷击导线，进线段 进线段的作用 以外进雷时，由于进线段本身阻抗的作用，使流经 避雷器的雷电流受到限制，同时由于冲击电晕的影 响，将使入侵波陡度和幅值下降。 2）F3的作用 F 的作用：限制入侵波的幅值。 3）(管型避雷器)F2的作用 )F2 (管型避雷器)F 的作用：在雷季保护断路器和隔 离开关.断路器闭合运行时,入侵雷电波不应使其动 作。 )F1的作用 4）(阀式避雷器)F1的作用 (阀式避雷器)F1的作用：DL合闸状态时，保护一 切绝缘。
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§7－3 变压器中性点保护 －
一、全绝缘
变压器中性点的绝缘水平与相线端是一样的。 1、35～60KV非有效接地系统中，变压器中性点一般不需 要保护装置。 2、对110KV且为单进线的变电所，宜在中性点上加设避 雷器。
二、分级绝缘
变压器中性点的绝缘水平比相线端低得多。 对于中性点接地系统中，有些不接地的变压器需要保护。
不平衡绝缘的原则是使两回路的绝缘子串片数有差异，这 样，雷击时绝缘串片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当 于地线，增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了另一回 路的耐雷水平以保证继续供电，一般两回路绝缘水平的差异 为 3 倍的相电压(峰值)。
3
五、架设自动重合闸
雷击造成的闪络大多能在跳闸后自行恢复绝缘性能。
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。
电力系统的防雷保护方法
雷 电具有 极大 的破坏 作用 ，不 仅 能够 击 毙人畜 、劈 断树木 、破 坏 建筑物 及各种 工农 业设 施 ，还 能够 引 起 火灾和爆 炸事 故 。雷 电 以其 极大 的破坏 力给人 类 社会 带来 了惨重 的灾难 。近 几年 来 ，雷 电灾害频 繁 发 生 ，对 国 民经济 造成 的危 害 日趋 严重 。 因此 ，防 雷是 电力系 统一 项重 要 的防火 防爆安 全措 施 。
１ 低压架空线路的防雷保护措施 ． ２
ｍ ｅａ ｕｒ ｓ ｅ．
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｄｅｅ ｄｔ ｅｔ ｕ ｄ ｒ ￣ａ ｓｏ ｍｅ ， ｄｃ ｎ ｅ ｔ ｅｇ ｏ ｎ ｅ ｉｅ ｆｇ ｔ ｎ ｔｅ ｔ ｒ ａ ｄｂ ｉ ｎｓ ｌ ｔｅｃｒ ｕｔ ｙ ｒ ｆ ｎ ｎ ｅ， ｎ ｆ ｒ ｒ ａ ｏ ｎ ｃ ｒ ｕ ｄｄ ｖ ｃ ， ｈｎｉｇａｔ ｓｅ ， ｈ ｈ ｎ ｈ ｔ ｉ ｎ ｕ ｌ ｏ ｔ ￣ ｈ ｉｃ ｉ ｄ ｉ
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电气设备的防雷与过电压保护
电气设备的防雷与过电压保护随着科技的不断发展，电气设备在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
然而，雷击和过电压问题成为我们在使用电气设备时需要面对的挑战之一。
本文将讨论如何有效地进行电气设备的防雷与过电压保护。
一、防雷保护雷击是指由于大气激发电荷不平衡而产生的电流放电现象。
电气设备一旦遭受雷击，会造成严重的损坏甚至失效。
因此，防雷保护是至关重要的。
1. 接地系统接地系统是防雷保护中的关键措施之一。
通过将设备的金属外壳或导体与地下的导体相连接，可以将雷击引流至大地，并减少对设备的损坏。
接地系统应该保持良好的导电性能，确保电流能够有效地通过地下导体流入地面。
2. 避雷针避雷针是传统的防雷保护工具之一。
它通常安装在高架建筑物的顶部，可以吸引雷电，并通过导线将电流引入地下。
避雷针的安装应符合相关的安全规范，并经常进行检查和维护，确保其正常工作。
3. 避雷器避雷器是一种可以吸收和分散过电压的设备。
它通常安装在电气设备的输入端，当遭遇过电压时，避雷器会迅速反应，将电压分散到接地系统中，从而保护设备免受损坏。
二、过电压保护过电压是指系统中超过额定电压的电压波动。
过电压可能是由于雷击、电力系统故障或其他原因引起的。
过电压会对电气设备造成严重的损坏，因此过电压保护也是非常重要的。
1. 过电压保护器过电压保护器是专门用于保护电气设备免受过电压的损害。
它可以迅速检测到过电压，并通过自动切断或分散电压的方式来保护设备。
过电压保护器应根据系统的需求进行适当选择，并定期检查和更换以确保其正常工作。
2. 断路器断路器是一种用于保护电气设备免受过电压的开关装置。
当系统中出现过电压时，断路器会自动切断电流，防止电流超过设备的承受能力。
选择合适的断路器对于过电压保护至关重要，并应根据设备的负载和额定电压进行合理设置。
3. 绝缘保护绝缘保护是通过绝缘材料和绝缘设备来预防过电压。
合适的绝缘材料可以减少电压波动对设备的影响，并保护设备免受过电压的损害。
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电力系统的防雷保护
摘要:从发展的角度来看，电力系统的雷电灾害普遍存在，防雷工作既是传统的行业又是具有发展前景的新兴行业，所以防雷研究在电力系统中意义十分重大。
就电力系统而言，雷电可以造成较为严重的破坏，需要加强重视。
该文针对电力系统对雷电的防护办法以及措施进行分析。
关键词：电力系统电力线路发电厂变电所配电线路
1 雷电对电力系统的危害
闪电在放电时会产生火花，这个火花就是人们平时所说的雷电现象，当空气在短时间内受热造成剧烈膨胀而产生的爆炸声就是雷声，在经过不同物体的声音反射之后形成连续的轰隆声。
地球是一个大的导体，平时我们所看到的雷电，就是由于自然现象产生的强烈的放电现象，天空形成携带正极电或者负极电的雷之后，当电场强度达到25～30千伏/em，就会破坏空气间的绝缘平衡，最后出现正负雷云或者是雷云和大地之间的放电现象。
一般情况而言，放电持续的时间是非常短的，一般就是50～100微秒之间，但是这么短的时间内，放电的电流却是高达几十万安培的。
由于雷电现象产生的电流很大，所以在雷电击中了电气设备和电力系统的时候，强大的电流就会对电气设备和电力系统产生热力和电磁影响。
电击持续时间很短，但是电流的强度却可以使得设备各种导线融化，造成的损失可想而知。
有种直接
雷击过电压现象就是由于雷电压直接击在电气线路上造成的。
日前，在电气设备和电气线路上常用的防雷方法是：用各种不同型式的避雷器和放电间隙防止没备和线路受到感应雷的危害；用避需针和避雷线防止设备和线路受到直击雷的危害。
因为雷电是完全可以预防的，虽然雷电的危害大，但是如果我们能够在生产或生活中，在各种电气设备和电气线路上采取有效措施，那么就可以取得很好的效果。
2 电力线路的防雷保护措施
2.1 高压架空线路的防雷保护措施
线路的重要性、雷电活动的频率、地形地貌的特点和土壤的电阻率等情况会影响防护措施的选择，来确定是选择最合适的一种还是将几种综合到一起来达到防雷的目的。
将杆塔的接地电阻降低，加装耦合地线和线路的避雷装置，将线路的地线保护角减小，绝缘子的片数增多，改用自动闭合闸等措施是人们根据经验总结出的降低雷击跳闸频率的有效措施。
架设地线以及减少地线保护角：降低绕击率可以通过将保护角减小，来使雷电不会绕过地线直接击中导线。
日常生活的送电线路中一种最基本的防雷措施就是地线，具有以下几种主要功能：(1)使雷电不会直接击中导线；(2)对导线有耦合使用，降低雷击杆塔时塔头绝缘上的电压；(3)雷击杆塔时对雷电流的分流作用，减小流入杆塔的
雷电流，使杆塔顶电位降低；(4)对导线能起到屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。
降低杆塔接地电阻：依靠低的接地电阻来实现，而且接近于成比例关系，就是地线对雷电过电压的降压作用。
按有关规程规定定期对线路杆塔接地网进行检查测试，并及时对线路中杆塔接地电阻值偏高的杆塔地网进行技术改造处理，同时也要加强曾发生雷击跳闸线路杆塔的接地电阻测试工作，因此,有必要再接地装置的全过程进行技术管理工作，不断加强输电线路杆塔地网的检查维护。
因为最提高线路耐雷水平，以及防止反击的有效措施，最经济、最有效降低线路雷击跳闸率的措施之一就是对于一般高度的杆塔，降低线路杆塔地网接地电阻。
2.2 低压架空线路的防雷保护措施
低压架空线一般涉及一般用户跟重要用户。
在某些重要用户的电压线路中，需要在室内以及进入室内前的50米位置处分别安装一组低压避雷器。
如果室内有电力设备接地装置的建筑物，在入口处宜将绝缘子铁脚与接地装置相连，就可以不必另设接地装置。
变压器低压侧中性点不接地时，应在中性点处装设击穿保险器。
针对一般用户的低压线路而言，当雷电击上一般用户低压线路及接户线的绝缘子铁脚时，因为是接地的，所以就能通过绝缘子铁脚放电，把雷电流泄入大地而起到保护作用。
其接地电阻不应超过30 Ω。
凡土壤电阻率在200 Ω·m以下地区的铁横担水泥杆线路，因连续多杆自然接地作用，可不
再另设接地。
可在低压进线第一支持物处，装一组低压避雷器或者击穿保险丝，亦可将进户线的绝缘子铁脚接地。
对于易受雷击的地段，直接与架空线路相连的电动机或电能表，宜加装低压避雷器或间隙保护。
3 发电厂、变电所的防雷保护
发电厂、变电所的建筑物、输电线路和其他设备的直击雷防护，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057—1994，按照滚球法计算保护范围，将发电厂、变电所的被保护设备(如：建筑物、电气设备、烟囱、冷却塔、机房等)均处于避雷针(带、线)的保护范围之内。
在变电所进线处，按照《民用建筑电气设计规范》JGJ／F 16—92，采用进线穿金属管保护，保护距离1 km～2 km。
雷电击中接闪器时，在引下线和接地体上产生的高电位，在防雷装置附近的金属体感应过电压的防护，发电厂、变电所设备的防雷离不开建筑物的防雷，如果与被保护设备之间的有效绝缘距离不够，雷电击中发电厂外避雷针后，它引起对地电位升高，极容易造成高电位反击和感应过电压事故。
一般为了避免避雷针遭雷击时主接地网电位升高太多而造成反击，应保证该连接点至35 kV及其以下配电设备的接地线的埋地距离不小于15 m。
有时，由于受周围环境布置上的影响，也可将整个地网连成一体。
35 kV及其以下的配电设备，要架设
独立避雷针，而不可在其构架或房顶上架设避雷针；而60 kV及其以上配电设备，由于设备绝缘水平较高，不易形成反击，可将避雷针(线)安装于其构架或房顶上。
考虑的参数除了与普通电源防雷器相同的，如额定电压、残压等外，还要考虑灭弧电压、冲放电电压等参数。
输电线路传导来的雷电波，为了防止沿输电线路传导来的雷电波损坏配电设备，可采用安装管型或阀型避雷器。
4 10 kV配电线路防雷措施
(1)安装避雷器进行保护。
在配电线路中可选用免维护氧化锌避雷器，对配电线路中的易击段进行有选择的安装，安装处除线路中的易击段外还应在相应的配电设备（配电变压器、柱上开关等）进行安装，对配电线路进行全面的保护。
(2)提高线路绝缘水平降低10 kV配电线路闪络概率。
架空线路的主要作用在感应雷过电压，架空绝缘导线主要是针对是竖相矛盾等问题，就防雷的角度而言无法起到决定性作用，即使在配电网中现已大量使用架空绝缘线路，能小幅度的提高配电线路的绝缘水平，因此可以知道，想要提高配电线路的绝缘水平，提高配电线路的耐雷水平，需要更换冲击U50%放电电压较高的绝缘子。
(3)有选择性的投运自动重合闸。
自动重合闸是广泛应用于架空线输电和架空线供电线路上的有效反事故措施（电缆输、供电不能采用）。
即当线路出现故障，继电保护使断路器跳闸后，自动重合闸装置经短时间间隔后使断路器重新合上。
(4)降低接地电阻的措施。
实
践证明，在水平接地体周围试驾高效膨润土降阻防腐剂，对降低杆塔的接地电阻效果明显。
参考文献
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