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输电线路的防雷保护(一)

发布时间:2019-11-15  

输电线路的防雷保护

一、输电线路的成因及危害

由于输电线路长度大,分布面广,地处旷野,易受到雷击。输电线路上出现的大气过电压有两种:一种是雷击于输电线路引起的,称为直击雷过电压;

1)雷直击导线,无避雷线的线路最易发生,但即使有避雷线,雷电仍可能绕过避雷线的保护范围而击于导线(绕击)。

2)雷击杆塔或避雷线强大的雷电流通过杆塔及接地电阻,使杆塔和避雷线的电位突然升高,杆塔与导线的电位差超过线路绝缘子闪络电压时绝缘子发生闪络,导线上出现很高的电压。这种杆塔电位升高,反过来对导线放电,称为反击。

另一种是雷击线路附近地面而引起的,由于电磁感应所引起的,称为感应雷过电压。

3)雷击输电线路附近大地   雷击导线水平距离65m以外的大地时,由于空间电磁场的急剧变化,在导线上感应出的过电压,称为感应雷过电压。

感应雷过电压的危害

3-1)引起线路跳闸,影响正常供电                                   

    由于过电压引起绝缘子闪络,导线对地短路,雷电过电压持续时间短(几十μs),继电保护装置来不及动作,但工频续流沿放电通道继续放电,在形成稳定燃烧的电弧后,则继电保护装置将使断路器跳闸,影响正常送电                                                                                          3-2)雷电波侵入变电站                                                  

导线上形成的雷电过电压波,最终将侵入变电站,经复杂的折反射后,在电气设备上出现很高的过电压,危及设备绝缘,造成事故。

输电线路防雷性能的优劣主要由耐雷水平雷击跳闸率来衡量。

耐雷水平:雷击线路时线路绝缘不发生冲击闪络的最大雷电流的幅值,单位为KA。线路的耐雷水平越高,线路绝缘发生冲击闪络的机会就越小。

雷击跳闸率:100km线路每年有雷击所引起的跳闸次数。是衡量线路防雷性能的综合指标。

线路防雷问题是一个综合的技术经济问题,在确定线路的具体防雷措施时,应根据线路的电压等级、负荷性质、系统运行方式、雷电活动的强弱、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件,特别要结合当地原有线路的运行经验通过技术经济比较来确定。

二、输电线路的感应雷过电压

1、雷击线路附近大地,线路上的感应过电压
感应过电压的来源:
  静电分量:束缚电荷瞬间释放形成感应雷过电压。
  电磁分量:主放电电流产生磁场变化形成感应过电压。

S > 65m时,单导线上的感应过电压为:

-雷电流幅值KA;-导线悬挂的平均高度m;S-雷击点距离导线的距离。

                 

感应过电压特点:

1)由于雷击大地,大地自然接地电阻较大,雷电流幅值一般<100kA,感应过电压幅值一般为300-400kV,最大为500kV,故可能引起35kV及以下线路闪络事故,对于110kV及以上线路,由于绝缘水平较高,所以一般不会引起闪络事故。                                                                                                                                   

2)感应过电压的极性与雷电流极性相反。.      

3)三相导线上同时出现,相间不存在电位差,故只能引起对地闪络事故,如果两相或三相同时对地进行闪络,即形成相间闪络事故。                                                                                          4)波形较平缓,波头几-几十μs,波长几百μs

当导线上方挂有避雷线时:由于其屏蔽效应,导线上的感应电荷就会减少,导线上的感应过电压就会降低。避雷线的屏蔽作用可用下法求得,设导线和避雷线的对地平均高度分别为若避雷线不接地,则可求得避雷线和导线上的感应过电压分别可以表示为            

                 

所以                          

但是避雷线实际上是通过每基杆塔接地的,因此可以设想在避雷线上有一个电位,以此来保持避雷线为零电位,由于避雷线与导线的耦合作用,此将在导线上产生耦合电压,其中K为避雷线和导线的耦合系数。

这样,导线上的电位将为

                              

    上式可以表明,接地避雷线的存在,可使得导线上的感应过电压下降到耦合系数K越大,则导线上的感应过电压越低。

2、雷击线路杆塔时,导线上的感应过电压

    

    上式比较适合当S>65m的情况,更近的雷电将因线路的引雷作用而击于线路。

雷击线路杆塔时,由于雷电通道所产生的电磁场的迅速变化,将在导线上感应出与雷电流极性相反的过电压。

        ①  无避雷线时

                      

        ②  有避雷线时

                    

-感应过电压系数(),等于雷电流平均陡度(

 

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