输电线路的防雷保护.ppt
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1、第八章 电力系统防雷保护,第一节 架空线路的防雷保护,衡量输电线路防雷性能的指标,耐雷水平(I) : 线路遭受雷击时,其绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值(kA) 雷击跳闸率(n) :每100km线路每年(40雷电日)因雷击引起的跳闸次数(次/100km年),教学目标,1.了解线路的直击雷过电压及其耐雷水平计算方法、掌握其特点 2.掌握耐雷水平与雷击跳闸率影响因素 3.掌握线路防雷基本措施,架空线地处旷野、纵横交错,极易遭受雷击,引起跳闸可能的过压,直击绕击(1) 击杆顶反击(2) 击避雷线档距中央(3) 感应过压(4),输电线路的雷电过电压分类,直击雷过电压 雷直击输电线路杆塔,避雷线,导线,产
2、生的过电压称为直击雷过电压 感应雷过电压 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,直击雷,(1)雷击输电线路 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 杆塔电位升高,造成绝缘子闪络,形成反击,(3)雷击输电线路附近大地 S65m 感应雷过电压 S65m 直击雷过电压,感应雷过电压,直击雷和感应雷过电压产生的危害,(1)引起线路跳闸,影响正常供电 引起绝缘子闪络,导线对地短路,工频续流沿放电通道放电,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
3、送电 (2)雷电波侵入变电站 侵入变电站,经复杂的折反射后,造成电气设备过电压,危及设备绝缘,造成事故,送电线路防雷防线,1. 首先要保护导线不受雷击为此可以采用避雷器、避雷针或改用电缆。 2其次是如果避雷线受雷击后最好不要使线路的绝缘发生闪络。为此,需要改善避雷线的接地,适当加强线路的绝缘,个别杆塔可以使用避雷器。 3第三道防线是即使线路绝缘因雷击发生闪络也不要转变为稳定的工频电弧,即线路上不要发生短路故障,所以不会跳闸。为此应该减少绝缘上的工频电场强度或电网中性点采用不直接接地的方式。 4最后一道防线是即使跳闸也不要中断电力的供应。为此,可以采用自动重合闸装置,或用双回路或环网供电。,感应
4、雷过电压,感应雷过电压= 静电分量电磁分量,感应雷过电压大小,避雷线对感应雷过电压有屏蔽作用,可使导线感应过压(1-K)倍,无避雷线时:,有避雷线时:,感应雷过电压特点,幅值500KV(仅对35 KV及以下系统有威胁) 极性与雷电流极性相反 三相导线上同时出现 上升速度较慢,波头几几十s,雷击杆塔时导线上的感应过电压,杆塔有引雷作用,故S65m的雷击会被吸引到杆塔,为感应系数(kV/m)取值为雷电流陡度( =I/2.6s) k为避雷线和导线的耦合系数,无避雷线,有避雷线,二、输电线路直击雷过电压和耐雷水平,雷击导线: a. 无避雷线,35kV及以下系统 b. 有避雷线,绕击,1.绕击率P :雷
5、绕过避雷线击于导线的概率,平原 山区,2.雷击导线时的过电压,规程规定: Z0Z/2 (闪络路径波阻抗) UA=IZ/4 取Z=400(导线波阻抗),,则UA=100I,耐雷水平,UA 与 U50% 比较,是否闪络? 则雷击导线时的耐雷水平为: I= U50% /100(kA) U50%为绝缘子串冲击放电电压,例题,雷电流超过7kA的概率为86.5,各级线路应有的耐雷水平,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,导线电位 (1)负极性雷电流沿杆塔向下和避雷线两侧传播,使塔顶电位升高,并通过电磁耦合使导线电位升高 (2)雷击杆塔,在导线上产生与
6、负极性雷电流极性相反的正极性感应过电压,雷击杆塔塔顶时的过电压和耐雷水平,雷电流 iL=ib+igt igt=iL 为分流系数 塔顶和避雷线电位最大值uA=I(Rch+Lgt/2.6 ),平行导线上电位: (1)耦合波分量 kuA与雷电流极性相同 (2)雷击杆塔在导线上的感应过电压 h(1k) 与雷电流极性相反 uc=kuA- h(1k) 绝缘子串电压 ui=uA-uc 最高值,u50%为正极性冲击放电电压,雷击塔顶反击时的耐雷水平:,提高耐雷水平的主要措施: (1)降低杆塔接地电阻Rch (2)增大耦合系数k (3)减小分流系数 (4)加强线路绝缘,一般高度杆塔其压降是塔顶电位主要分量,采用
7、双避雷线架装耦合地线,增加绝缘子片数采用更好的绝缘材料 u50%,三、雷击避雷线档距中央时的过电压,需校核避雷线与导线间的空气间隙S能否被击穿 规程规定:S=0.012l+1(m),三、 输电线路的雷击跳闸率,引起,感应雷直击雷,过电压的雷电流耐雷水平,绝缘冲击闪络,是否跳闸?,冲击闪络持续时间只有几十s,继电保护和断路器根本来不及动作,雷电流过后,工频电压所产生的工频电流(工频续流)以电弧的形式流过闪络通道,若电弧稳定燃烧才会使继电保护动作,断路器跳闸,冲击闪络 稳定工频电弧,必要条件 充分条件,雷击跳闸,a.弧道中的平均电场强度b.闪络瞬间工频电压值(相位)c.去游离条件(气温、风速等)
8、具有随机性,工程上用建弧率表示冲击闪络转为稳定工频电弧的概率,式中:E为弧道中平均电场强度(kV/m) 中性点直接接地系统,单相短路电流大易建立起稳定电弧,中性点非直接接地系统,单相短路电流小,不会建立稳定的电弧,只有相间短路时短路电流很大极易建立稳定燃烧的电弧,l1为绝缘子串长度 l2为木或瓷横担长度 金属横担l20 一般:E6 kV/m(有效值)可认为0,雷击跳闸率n的计算 1.雷击杆塔跳闸率n1 每100km线路每年(40雷电日)落雷次数 N0.28(b+4hb) 击杆率g,雷击杆塔时的耐雷水平为I1,雷电流幅值超过I1的概率为P1 故: n1=0.28(b4hb)gP1 ( 为建弧率)
9、,2.绕击导线的跳闸率n2 绕击率为P,绕击时耐雷水平为I2,雷电流超过耐雷水平I2的概率为P2 故:n2=0.28(b+4hb)PP2 所以线路雷击跳闸率n为 n =n1+n2=0.28(b+hb)(gP1+PP2) (次/100km.年),输电线路的防雷措施 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(200) b.110kV除少雷区外全线架设避雷线(200300) 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,四、采用不平衡绝缘方式:
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