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輸電線路的防雷保護(一)

發布時間:2019-11-15  

輸電線路的防雷保護

一、輸電線路的成因及危害

由于輸電線路長度大,分布面廣,地處曠野,易受到雷擊。輸電線路上出現的大氣過電壓有兩種:一種是雷擊于輸電線路引起的,稱為直擊雷過電壓;

1)雷直擊導線,無避雷線的線路最易發生,但即使有避雷線,雷電仍可能繞過避雷線的保護范圍而擊于導線(繞擊)。

2)雷擊桿塔或避雷線強大的雷電流通過桿塔及接地電阻,使桿塔和避雷線的電位突然升高,桿塔與導線的電位差超過線路絕緣子閃絡電壓時絕緣子發生閃絡,導線上出現很高的電壓。這種桿塔電位升高,反過來對導線放電,稱為反擊。

另一種是雷擊線路附近地面而引起的,由于電磁感應所引起的,稱為感應雷過電壓。

3)雷擊輸電線路附近大地   雷擊導線水平距離65m以外的大地時,由于空間電磁場的急劇變化,在導線上感應出的過電壓,稱為感應雷過電壓。

感應雷過電壓的危害

3-1)引起線路跳閘,影響正常供電                                   

    由于過電壓引起絕緣子閃絡,導線對地短路,雷電過電壓持續時間短(幾十μs),繼電保護裝置來不及動作,但工頻續流沿放電通道繼續放電,在形成穩定燃燒的電弧后,則繼電保護裝置將使斷路器跳閘,影響正常送電                                                                                          3-2)雷電波侵入變電站                                                  

導線上形成的雷電過電壓波,最終將侵入變電站,經復雜的折反射后,在電氣設備上出現很高的過電壓,危及設備絕緣,造成事故。

輸電線路防雷性能的優劣主要由耐雷水平雷擊跳閘率來衡量。

耐雷水平:雷擊線路時線路絕緣不發生沖擊閃絡的最大雷電流的幅值,單位為KA。線路的耐雷水平越高,線路絕緣發生沖擊閃絡的機會就越小。

雷擊跳閘率:100km線路每年有雷擊所引起的跳閘次數。是衡量線路防雷性能的綜合指標。

線路防雷問題是一個綜合的技術經濟問題,在確定線路的具體防雷措施時,應根據線路的電壓等級、負荷性質、系統運行方式、雷電活動的強弱、地形地貌的特點和土壤電阻率的高低等條件,特別要結合當地原有線路的運行經驗通過技術經濟比較來確定。

二、輸電線路的感應雷過電壓

1、雷擊線路附近大地,線路上的感應過電壓
感應過電壓的來源:
  靜電分量:束縛電荷瞬間釋放形成感應雷過電壓。
  電磁分量:主放電電流產生磁場變化形成感應過電壓。

S > 65m時,單導線上的感應過電壓為:

-雷電流幅值KA;-導線懸掛的平均高度m;S-雷擊點距離導線的距離。

                 

感應過電壓特點:

1)由于雷擊大地,大地自然接地電阻較大,雷電流幅值一般<100kA,感應過電壓幅值一般為300-400kV,最大為500kV,故可能引起35kV及以下線路閃絡事故,對于110kV及以上線路,由于絕緣水平較高,所以一般不會引起閃絡事故。                                                                                                                                   

2)感應過電壓的極性與雷電流極性相反。.      

3)三相導線上同時出現,相間不存在電位差,故只能引起對地閃絡事故,如果兩相或三相同時對地進行閃絡,即形成相間閃絡事故。                                                                                          4)波形較平緩,波頭幾-幾十μs,波長幾百μs

當導線上方掛有避雷線時:由于其屏蔽效應,導線上的感應電荷就會減少,導線上的感應過電壓就會降低。避雷線的屏蔽作用可用下法求得,設導線和避雷線的對地平均高度分別為,若避雷線不接地,則可求得避雷線和導線上的感應過電壓分別可以表示為            

                 

所以                          

但是避雷線實際上是通過每基桿塔接地的,因此可以設想在避雷線上有一個電位,以此來保持避雷線為零電位,由于避雷線與導線的耦合作用,此將在導線上產生耦合電壓,其中K為避雷線和導線的耦合系數。

這樣,導線上的電位將為

                              

    上式可以表明,接地避雷線的存在,可使得導線上的感應過電壓下降到。耦合系數K越大,則導線上的感應過電壓越低。

2、雷擊線路桿塔時,導線上的感應過電壓

    

    上式比較適合當S>65m的情況,更近的雷電將因線路的引雷作用而擊于線路。

雷擊線路桿塔時,由于雷電通道所產生的電磁場的迅速變化,將在導線上感應出與雷電流極性相反的過電壓。

        ①  無避雷線時

                      

        ②  有避雷線時

                    

-感應過電壓系數(),等于雷電流平均陡度(

 

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