线路直击雷过电压及耐雷水平.ppt

项目二 输电线路的直击雷过电压防护,一、直击雷过电压,分类：,雷击杆顶、雷击BLX档距 中央、直击或绕击导线,1、雷击杆顶：,大部分雷电流经杆塔入地， 小部分经BLX入地。,设雷电流i为斜角波头，波头T1，幅值I，陡度a， 流过杆塔的电流为 （为分流系数）,(1) 塔顶电位：,Lt为杆塔等值电感，雷电流波前陡度di/dt=I/T1， 塔顶电位幅值为：,注：不同类型杆塔的等值电感不同，见表7-1； 不同电压等级及BLX数目的也不同，见表7-2,则塔顶电位为,于是，导线电位就等于避雷线电位产生的耦合电压 与雷电流引起的感应过电压之和：,(2) 导线电位和绝缘子串上的电压：,雷击塔顶时，与塔顶相连的BLX也有相同的电位 utop。负极性的雷电波沿杆塔及BLX传播时，由于BLX与导线之间的电磁耦合作用，在导线上将产 生耦合电压kutop，其极性与雷电流极性相同。,另一方面，由塔顶向雷云发展的正极性雷电波，引 起空间电磁场的迅速变化，又使导线上出现与雷电 流极性相反的正的感应过电压 。,作用在绝缘子串上的电压就等于横担处杆塔电位与 导线电位之差，近似等于塔顶电位与导线电位差。,绝缘子串上电压随着雷电流增大而增大，当绝缘子 串上电压超过其50冲击放电电压时，绝缘子串就 发生逆闪络(反击)，可能造成线路跳闸。,反击：本来是地（低）电位的物体，由于某种原因 导致其电位（绝对值）突然升高，当其与周围导体 的电压超过了该间隙的击穿电压或表面放电电压时 ，发生的击穿或闪络现象。,绝缘子串上 电压幅值为：,(3) 耐雷水平：,令 ，即可求得 雷击塔顶反击时的耐雷水 平I1，即,影响I1的因素：,杆塔分流系数，杆塔等值电感Lt，杆塔冲击接 地电阻Ri，耦合系数k和绝缘子串的U50%冲击放 电电压。,提高雷击塔顶时耐雷水平的措施：,（1）一般高度杆塔（小于40m），冲击接地电阻 上压降是塔顶电位的主要成分，因此降低接地电阻 可以有效地减小塔顶电位和提高耐雷水平； （2）增大耦合系数k； （3）加强线路绝缘（提高U50%） 。,为了减少反击，必须提高线路的耐雷水平。标 准中规定，雷击塔顶时应有的耐雷水平I1为：,有避雷线时线路应有的耐雷水平,2、雷击BLX档距中央：,根据模拟试验和实际运行经验，雷击BLX档距 中央的概率较小(10%)。,由于半径较小的BLX的强烈电晕衰减作用，使过 电压波传播到杆塔时，已不足以使绝缘子串闪络 ，通常只需要考虑雷击BLX对导线的反击问题。,标准规定，只要按经验公式S0.012l+1确定档距 中央导、地线间的空气间距S，一般不会发生BLX 对导线的反击故障。,3、直击或绕击：,装设BLX的线路，仍有雷绕过BLX击于导线的可能,Ka与避雷线保护角、杆塔高度h及线路通过地区 的地形地貌有关。,山区线路因地面附近电场受山坡地形影响，绕击率 约为平原线路的3倍。,发生绕击的概率称为绕击率Ka,虽然绕击率很小，但一旦发生绕击，产生的雷过电 压很高，即使是绝缘水平很高的超高压线路也往往 难免闪络。,(1) 雷击点电压幅值：,研究表明，雷电流通道具有分布参数特征，其波阻 抗用Z0表示。,从实际效果看，雷击线路过程可看作是一数值为雷电流之半(i/2) 的电流波沿一波阻抗为Z0的通道向被击线路传播的过程，于是可得到其彼得逊等值电路,雷击点电压幅值为：,近似计算中假设Z0 Zc/2，Zc线路波阻抗， 取400。,此即国标中用来估算绕击时过电压的近似公式,(2) 绕击时的耐雷水平：,令 ，可得绕击时的耐雷水平I2：,例如：采用13片XP-70型绝缘子的220kV线路绝缘子 串的U50%1200kV，可求得其I212 kA ，大于I2的 雷电流出现概率P173.1%。同理110、500kV线路 绕击时耐雷水平分别只有7、27.4kA，雷电流幅值超 过7、27.4kA的概率分别为83.3%、48.8%！,可见，绕（直）击时线路的耐雷水平很低！,因此对110kV及以上中性点直接接地系统的输电线路，一般都要求沿全线架设避雷线，以防止线路频 繁发生雷击闪络跳闸事故。,4.4 雷击跳闸率及防雷措施,一、引起跳闸的过电压类型,击杆顶反击(1) 击避雷线档距中央(2) 直击绕击(3) 感应雷过电压(4),显然，对110KV及以上线路，只需考虑(1)、 (3) 两种情况下过电压产生的跳闸率。,二、雷击跳闸率计算,雷击输电线路导致跳闸需要两个条件，一是雷电流 超过线路的耐雷水平，导致绝缘子串发生冲击闪络； 其二是冲击电弧转化为稳定的工频短路电弧，才会 跳闸。,建弧有一定的统计性，在线路冲击闪络的总次数 中，可能转为稳定工频电弧的比例称为建弧率：,建弧率取决于沿绝缘子串或空气间隙的平均工作电压梯度E，也与闪络瞬间工频电压瞬时值和去游离条件有关。,1、建弧率,n1=NgP1,其中g为击杆率，P1为雷电流幅值超过雷击杆顶 耐雷水平I1的概率； Pa为绕击率，P2为雷电流幅 值超过绕击耐雷水平I2的概率。,n2=NPaP2,2、雷击跳闸率的计算,线路总的雷击跳闸率n为雷击杆塔跳闸率n1和 绕击跳闸率n2之和，即n=n1+n2,经验公式：,影响因素：P1（I1）耐雷水平,降低雷击跳闸率的措施：I、加强绝缘法E,架空输电线路典型杆塔的雷击跳闸率,三、输电线路防