电力系统雷电防护72-8章ppt课件

1、第八章 电力系统雷电防护重 点避雷针与避雷线金属氧化物避雷器输电线路雷电防护变电站雷电防护 防雷维护设备 雷电放电作为一种强大的自然力的迸发是难以制止的，产生的雷电过电压可高达数百至数千kV，如不采取防护措施，将引起电力系统缺点，呵斥大面积停电。 目前人们主要是设法去躲避和限制雷电的破坏性，根本措施就是加装避雷针、避雷线、避雷器、防雷接地、电抗线圈、电容器组、消弧线圈、自动重合闸等防雷维护安装。 避雷针、避雷线用于防止直击雷过电压，避雷器用于防止沿输电线路侵入变电所的感应雷过电压。8.1 避雷针与避雷线8.2.1 避雷针防雷原理及维护范围 避雷针防雷原理 避雷针是明显高出被维护物体的金属支柱，

2、其针头采用圆钢或钢控制成，其作用是吸引雷电击于本身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被维护物体免遭直接雷击。避雷针需有足够截面的接地引下线和良好的接地安装，以便将雷电流平安可靠地引入大地。 2. 避雷针的维护范围 表示避雷针的维护效能，通常采用维护范围的表示避雷针的维护效能，通常采用维护范围的概念，只具有相对意义。避雷针的维护范围是指被概念，只具有相对意义。避雷针的维护范围是指被维护物体在此空间范围内不致蒙受直接雷击。我国维护物体在此空间范围内不致蒙受直接雷击。我国运用的避雷针的维护范围的计算方法，是根据小电运用的避雷针的维护范围的计算方法，是根据小电流雷电冲击模拟实验确定，并根据多年运转阅历进

3、流雷电冲击模拟实验确定，并根据多年运转阅历进展了校验。维护范围是按照维护概率展了校验。维护范围是按照维护概率99.9%确定的确定的空间范围即屏蔽失效率或绕击率空间范围即屏蔽失效率或绕击率0.1%。避雷针避雷针的保护范围受保护区域受到保护失去保护避雷针8.1 避雷针与避雷线图中的受维护区域并非100平安受维护区域只是保证在该区域中雷击概率是很小的数值单支避雷针维护范围上图中划定避雷针维护范围的方法称为折线法，用两段斜率不同的折线段确定维护范围建筑防雷中采用滚球法确定维护范围折线表达式中的p是修正系数，根据避雷针高度的不同进展有关修正hxhrxh/2rx=(h-hx)prx=(1.5h-2hx)p

4、避雷针受保护区域避雷针保护范围折线法8.1 避雷针与避雷线修正系数p避雷针高度30m时避雷针高度h80m时修正系数p1 hx被维护物高度hxhrxh/2rx=h-hxrx=1.5h-2hx避雷针受保护区域避雷针保护范围折线法 h30m30m修正后未修正80mh120m时修正系数：hp308.1 避雷针与避雷线如图可见，避雷针高度超越30m后其维护范围随高度而增大的趋势减缓两支避雷针结合维护范围h折线的确定方法同单支避雷针避雷针1两支避雷针联合保护范围避雷针2h0=h-D/7pDAA A-A展开 BB B-B展开 两支避雷针的结合维护范围不是两个避雷针各自维护范围的“并集，而是比这个并集要大一些

5、图中蓝色虚线部分代表单支避雷针维护范围的界限8.1 避雷针与避雷线8.2.2 避雷线防雷原理及维护范围 避雷线，通常又称架空地线，简称地线。避雷线的防雷原理与避雷针一样，主要用于输电线路的维护，也可用来维护发电厂和变电所，近年来许多国家采用避雷线维护500kV大型超高压变电所。用于输电线路时，避雷线除了防止雷电直击导线外，同时还有分流作用，以减少流经杆塔入地的雷电流从而降低塔顶电位，避雷线对导线的耦协作用还可以降低导线上的感应雷过电压。 单根避雷线维护范围hxhrxh/2rx=0.47(h-hx)prx=(h-1.53hx)p避雷线受保护区域避雷线保护范围8.1 避雷针与避雷线双避雷线结合维护

6、范围hh/2rx=0.47(h-hx)prx=(h-1.53hx)p避雷线1受保护区域双避雷线联合保护范围D/4p避雷线2D双避雷线在输电线路上运用极为广泛8.1 避雷针与避雷线避雷针与避雷线的运用范围 避雷针在变电所、发电厂等场一切广泛的运用集中维护场所。 避雷线适用于输电线路防雷分布维护场所，在变电所里有时也在电气主回路上空布置多条避雷线进展雷电防护。8.1 避雷针与避雷线避雷针是不是越高越好？ 答案： 随着避雷针高度的添加，其维护范围的添加越来越有限，同时其维护范围内免受雷击的概率变得不确定。 在提高避雷针高度上下功夫不如采用多针结合维护。8.1 避雷针与避雷线8.2.3 避雷器任务原理

7、及常用种类 避雷器是专门用以限制线路传来的雷电过电压避雷器是专门用以限制线路传来的雷电过电压或操作过电压的一种防雷安装。避雷器本质上是一或操作过电压的一种防雷安装。避雷器本质上是一种过电压限制器，与被维护的电气设备并联衔接，种过电压限制器，与被维护的电气设备并联衔接，当过电压出现并超越避雷器的放电电压时，避雷器当过电压出现并超越避雷器的放电电压时，避雷器先放电，从而限制了过电压的开展，使电气设备免先放电，从而限制了过电压的开展，使电气设备免遭过电压损坏。遭过电压损坏。 避雷器的常用类型有：维护间隙、排气式避雷器避雷器的常用类型有：维护间隙、排气式避雷器常称管型避雷器、阀式避雷器和金属氧化物避常

8、称管型避雷器、阀式避雷器和金属氧化物避雷器常称氧化锌避雷器四种。雷器常称氧化锌避雷器四种。避雷器1避雷器21.维护间隙 维护间隙是一种简单的避雷器，按其外形可分为：角型、棒形、环形和球型等，常用角形维护间隙如图8-14所示 。图8-14 角型维护间隙1角型电极 2主间隙 3支柱绝缘子 4辅助间隙 5电弧的运动方向2.排气式避雷器 排气式避雷器本质上是一种具有较高熄弧才干的维护间隙，其构造如图8-15所示，内间隙固定装在管内，管子由纤维、塑料或橡胶等产气资料制成，其电极一端为棒形电极2，另一端为环形电极3。外间隙裸露在大气中，由于产气资料在走漏电流作用下会分解，因此管子不能长时间接在任务电压上，

9、正常运转靠外间隙来隔离任务电压。 图8-15排气式避雷器1产气管 2棒形电极 3环形电极 S1内间隙 S2外间隙4-动作指示器3.阀式避雷器 阀式避雷器是由装在密封瓷套中的多组火阀式避雷器是由装在密封瓷套中的多组火花间隙和多组非线性电阻阀片串联组成。它分花间隙和多组非线性电阻阀片串联组成。它分普通型和磁吹型两大类。普通型和磁吹型两大类。 普通阀式避雷器的单个火花间隙构造如图普通阀式避雷器的单个火花间隙构造如图8-16所示，电极由黄铜圆盘冲压而成，两电极间以云母所示，电极由黄铜圆盘冲压而成，两电极间以云母垫圈隔开构成间隙，间隙间隔为垫圈隔开构成间隙，间隙间隔为0.51.0mm，间，间隙电场接近均

10、匀电场，单个间隙的工频放电电压约隙电场接近均匀电场，单个间隙的工频放电电压约为为2.73.0kV(有效值有效值)。阀片的伏安特性如图。阀片的伏安特性如图8-17所示。所示。图8-16 单个火花间隙构造1黄铜电极 2云母垫圈图8-17 阀片的伏安特性i1工频续流 u1工频电压 i2雷电流 u2避雷器残压 磁吹阀式避雷器简称磁吹避雷器的根本磁吹阀式避雷器简称磁吹避雷器的根本构造和任务原理与普通阀式避雷器一样，主要区构造和任务原理与普通阀式避雷器一样，主要区别在于，磁吹阀式避雷器采用了磁吹式火花间隙，别在于，磁吹阀式避雷器采用了磁吹式火花间隙，它是利用磁场对电弧的电动力，迫使间隙中的电它是利用磁场对

11、电弧的电动力，迫使间隙中的电弧加快运动并延伸，使间隙的去游离作用加强，弧加快运动并延伸，使间隙的去游离作用加强，从而提高了灭弧才干，磁吹式火花间隙的构造和从而提高了灭弧才干，磁吹式火花间隙的构造和电弧运动如图电弧运动如图8-18所示。所示。 图8-18 磁吹式火花间隙角形电极 2灭弧盒 3并联电阻 4灭弧栅 多个间隙串联电路中，由于寄生电容存在，灭弧过程工频电压在各个多个间隙串联电路中，由于寄生电容存在，灭弧过程工频电压在各个间隙上的分布是不均匀的，将影响每个间隙作用的充分发扬，减弱了灭弧才间隙上的分布是不均匀的，将影响每个间隙作用的充分发扬，减弱了灭弧才干。通常将四个火花间隙放在一个瓷套筒里

12、组成规范间隙组，在每个规范间干。通常将四个火花间隙放在一个瓷套筒里组成规范间隙组，在每个规范间隙组的侧面并有两个串联的半环形非线性分路电阻，以便起均压作用，如图隙组的侧面并有两个串联的半环形非线性分路电阻，以便起均压作用，如图8-19所示。所示。图8-19 在间隙上并联分路电阻(a)规范火花间隙组普通阀式避雷器 (b)原理图5间隙6分路电阻7任务电阻 4. 金属氧化物避雷器 金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器(MOA)出现于出现于20世纪世纪70年代，年代，因其性能比碳化硅避雷器更好，如今已在全世界得因其性能比碳化硅避雷器更好，如今已在全世界得到广泛运用。金属氧化物避雷器的阀片是由以氧化到广泛运

13、用。金属氧化物避雷器的阀片是由以氧化锌锌ZnO为主要原料，并添加其它微量的氧化铋为主要原料，并添加其它微量的氧化铋 B i 2 O 3 、 氧 化 钴 、 氧 化 钴 C o 2 O 3 、 氧 化 锰 、 氧 化 锰MnO2、氧化锑、氧化锑Sb2O3、氧化铬、氧化铬Cr2O3等金属氧化物作添加剂。等金属氧化物作添加剂。 金属氧化物避雷器的构造非常简单，仅由相应数金属氧化物避雷器的构造非常简单，仅由相应数量的氧化锌阀片密封在瓷套内组成，所以也称氧化量的氧化锌阀片密封在瓷套内组成，所以也称氧化锌避雷器。锌避雷器。 氧化锌阀片具有极好的非线性伏安特性，如图氧化锌阀片具有极好的非线性伏安特性，如图8

14、-19所示，可分为小电流区、非线性区和饱和区。所示，可分为小电流区、非线性区和饱和区。 图8-20 氧化锌阀片的伏安特性ZnO阀片 在ZnO阀片的侧面上釉是为了防止沿面放电。 外表镀铝的的作用是填满外表凹孔、防止电流在部分过于集中。上釉镀铝金属氧化物避雷器ZnO避雷器的构造 ZnO避雷器中起主要作用的非线性电阻元件由多片ZnO阀片堆叠而成，根据电压等级的不同堆叠层数也不同。 图中给出是目前最为先进的硅橡胶复合外套避雷器的简化构造。下法兰上法兰下法兰承担机械负荷，玻璃钢绝缘套筒承担外绝缘，硅橡胶避雷器芯体，多片ZnO阀片堆叠而成金属氧化物避雷器ZnO避雷器在系统中的衔接 绝大部分情况下，避雷器在

15、系统中的衔接都是星形接法。 星形接法下长期任务中的避雷器接受的是相电压。 避雷器的接地要求绝对可靠。8.2 金属氧化物避雷器对避雷器性能的要求 良好的非线性提高维护程度。 大的通流容量可以吸收更强的雷电能量。 小的工频续流雷击时防止系统注入过大的电流。 良好的伏秒特性无论侵入波陡度如何都保证首先动作。8.2 金属氧化物避雷器ZnO避雷器的特性曲线 ZnO避雷器具有显著的非线性伏安特性。 当过电压袭来时，ZnO避雷器电流剧增，有效地吸收过电压的能量并遏制住系统电压的上升趋势。系统相电压U / kVI / A10-510-410-310-210-11101021031048.2 金属氧化物避雷器Z

16、nO避雷器的参数U / kVI / A10-510-410-310-210-1110102103104额定电压容许最大持续运行电压起始动作电压（1mA参考电压）残压 1m A电流（雷电、操作）冲击电流幅值额定电压和允许最大继续运转电压为有效值，1mA参考电压常在直流下测得8.2 金属氧化物避雷器ZnO避雷器的参数 压比： 荷电率： 压比反映了避雷器伏安特性的非线性程度，压比越小非线性程度越大、维护性能越好1.55-1.6。 荷电率反映了长期任务条件下避雷器承当电压负荷的轻重，荷电率较高时避雷器老化速度加快。参考电压下残压压比1mA10kA参考电压（幅值）容许最大持续运行电压荷电率1mA8.2

17、金属氧化物避雷器ZnO避雷器的优劣评判显然避雷器A的非线性程度好于避雷器B，其维护性能也优于避雷器B8.2 金属氧化物避雷器系统相电压U / kVI / A10-510-410-310-210-1110102103104ABZnO避雷器的优点 无串联间隙 非线性程度好、维护性能优越 通流容量大 工频续流极小、可忽略不计8.2 金属氧化物避雷器避雷针作用是吸引雷电击于本身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被维护物体免遭直接雷击。避雷线，又称架空地线，简称地线。主要用于输电线路的维护，也可用来维护发电厂和变电所。避雷器本质上是一种过电压限制器。维护间隙排气式避雷器阀式避雷器金属氧化物避雷器小结前往前

18、往本节完8.4 接地的根本概念及原理 8.4.1 接地概念及分类 8.4.2 接地电阻，接触电压和跨步电压 8.4.3 接地和接零维护前往前往8.4.1 接地概念及分类 接地就是指将电力系统中电气安装和设备的某些导电部接地就是指将电力系统中电气安装和设备的某些导电部分，经接地线衔接至接地极。埋入地中并直接与大地接触的金分，经接地线衔接至接地极。埋入地中并直接与大地接触的金属导体称为接地极。电气安装、设备的接地端子与接地极衔接属导体称为接地极。电气安装、设备的接地端子与接地极衔接用的金属导电部分称为接地线。接地极和接地线合称接地安装。用的金属导电部分称为接地线。接地极和接地线合称接地安装。 接地

19、按用途可分为：接地按用途可分为：任务接地任务接地维护接地维护接地防雷接地防雷接地静电接地静电接地前往前往8.4.2 接地电阻，接触电压和跨步电压 大地具有一定的电阻率，假设有电流经过接地极注入，电流以电流场的方式向大地作半球形分散，那么大地就不再坚持等电位，将沿大地产生电压降。 设土壤电阻率为 ,大地内的电流密度为 ,那么大地中电场强度为 在接近接地极处，电流密度 和电场强度 最大，离电流注入点愈远，地中电流密度和电场强度就愈小，因此可以以为在相当远约2040m处，为零电位。电位分布曲线如图8-42所示。 EE图8-42 接地安装的电位分布Ut接触电压 Us跨步电压 接地安装对地电位接地安装对

20、地电位u与经过接地极流入地中电流与经过接地极流入地中电流i的比值称的比值称为接地电阻。为接地电阻。 人处于分布电位区域内，能够有两种方式触及不同电位点人处于分布电位区域内，能够有两种方式触及不同电位点而遭到电压的作用。当人触及漏电外壳，加于人手脚之间的电而遭到电压的作用。当人触及漏电外壳，加于人手脚之间的电压，称为接触电压。压，称为接触电压。 当人在分布电位区域内跨开一步，两脚间程度间隔当人在分布电位区域内跨开一步，两脚间程度间隔0.8m的电位差，称为跨步电位差，即跨步电压。的电位差，称为跨步电位差，即跨步电压。8.4.3 接地和接零维护1. 发电厂、变电所的接地维护发电厂、变电所的接地维护

21、发电厂、变电所中的接地网是集任务接地、维护发电厂、变电所中的接地网是集任务接地、维护接地和防雷接地为一体的良好接地安装。普通的作法接地和防雷接地为一体的良好接地安装。普通的作法是：除利用自然接地极以外，根据维护接地和任务接是：除利用自然接地极以外，根据维护接地和任务接地要求敷设一个一致的接地网，然后再在避雷针和避地要求敷设一个一致的接地网，然后再在避雷针和避雷器安装处添加雷器安装处添加35根集中接地极以满足防雷接地根集中接地极以满足防雷接地的要求。的要求。 按照任务接地要求，发电厂、变电所电气安装维按照任务接地要求，发电厂、变电所电气安装维护接地的接地电阻应满足：护接地的接地电阻应满足： IR

22、2000e2. 输电线路的接地维护 高压线路每一杆塔都有混凝土根底，它也起着高压线路每一杆塔都有混凝土根底，它也起着接地极的作用，其接地安装经过引线与避雷线相连，接地极的作用，其接地安装经过引线与避雷线相连，目的是使击中避雷线的雷电流经过较低的接地电阻目的是使击中避雷线的雷电流经过较低的接地电阻而进入大地。高压线路杆塔的自然接地极的工频接而进入大地。高压线路杆塔的自然接地极的工频接地电阻简易计算式为地电阻简易计算式为 ,k为各种型式接地安装简易为各种型式接地安装简易计算式系数，计算式系数， 为土壤电阻率。为土壤电阻率。 kR3. 计算用土壤电阻率 接地电阻除与接地极的外形、尺寸大小有关外，接地

23、电阻除与接地极的外形、尺寸大小有关外，还跟土壤电阻率还跟土壤电阻率 亲密相关。土壤电阻率亲密相关。土壤电阻率 主要取决主要取决于其化学成分及湿度大小，计算防雷接地安装所采用于其化学成分及湿度大小，计算防雷接地安装所采用的土壤电阻率应取雷季中最大能够的数值，普通按下的土壤电阻率应取雷季中最大能够的数值，普通按下式计算：式计算：0式中： 土壤电阻率，单位为m； 0雷季中无雨时所测得的土壤电阻率，单位为m； 思索土壤枯燥所取的季节系数 接地按用途可分为：任务接地、维护接地、防雷接地、静电接地大地具有一定的电阻率，电流以电流场的方式向大地作半球形分散，将沿大地产生电压降。发电厂、变电所中的接地网是集任

24、务接地、维护接地和防雷接地为一体的良好接地安装小结前往前往本节完电力系统防雷维护 电力系统的防雷维护包括了线路、变电所、发电厂等各个环节。输电线路雷电防护8.3.1 输电线路的防雷维护 在整个电力系统的防雷中，输电线路的防雷问在整个电力系统的防雷中，输电线路的防雷问题最为突出。这是由于输电线路绵延数千里、地处题最为突出。这是由于输电线路绵延数千里、地处原野、又往往是周边地面上最为挺拔的物体，因此原野、又往往是周边地面上最为挺拔的物体，因此极易蒙受雷击。极易蒙受雷击。 输电线路防雷性能的优劣，工程中主要用耐输电线路防雷性能的优劣，工程中主要用耐雷程度和雷击跳闸率两个目的来衡量。所谓耐雷程雷程度和

25、雷击跳闸率两个目的来衡量。所谓耐雷程度，是指雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅度，是指雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值单位为值单位为kA。 1. 输电线路上的感应雷过电压 雷击线路附近地面时，在线路的导线上会产生感应雷过雷击线路附近地面时，在线路的导线上会产生感应雷过电压，由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流电压，由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流幅值幅值I I普通不超越普通不超越100kA100kA。实测证明，感应过电压普通不超越。实测证明，感应过电压普通不超越300-400kV300-400kV，对，对35kV35kV及以下水泥杆线路会引起一定的闪络事及以下水

26、泥杆线路会引起一定的闪络事故；对故；对110kV110kV及以上的线路，由于绝缘程度较高，所以普通及以上的线路，由于绝缘程度较高，所以普通不会引起闪络事故。不会引起闪络事故。 感应雷过电压同时存在于三相导线，故相间不存在电位感应雷过电压同时存在于三相导线，故相间不存在电位差，只能引起对地闪络，假设二相或三一样时对地闪络即构差，只能引起对地闪络，假设二相或三一样时对地闪络即构成相间闪络事故。成相间闪络事故。 设避雷线和导线悬挂的对地平均高度分别为设避雷线和导线悬挂的对地平均高度分别为hghg和和hc,hc,假设避雷线不接地，那么根据教材公式假设避雷线不接地，那么根据教材公式(8-18)(8-18

27、)可求可求得避雷线和导线上的感应过电压分别为得避雷线和导线上的感应过电压分别为 和和 。igUicUSIhUggi25SIhUcci25于是于是 cgcigihhUU2. 输电线路的耐雷程度 我国我国110kV及以上线路及以上线路普通全线都装设避雷线，而普通全线都装设避雷线，而35kV及以下线路普通不装及以下线路普通不装设避雷线，中性点直接接地设避雷线，中性点直接接地系统有避雷线的线路蒙受直系统有避雷线的线路蒙受直击雷普通有三种情况：雷击雷普通有三种情况：雷击杆塔塔顶；雷击避雷线击杆塔塔顶；雷击避雷线档距中央；雷电绕过避雷档距中央；雷电绕过避雷线击于导线，如图线击于导线，如图8-21所示。所示

28、。图8-21 有避雷线线路直击雷的三种情况1 雷击杆塔塔顶时的耐雷程度 运转阅历阐明，雷击杆塔的次数与避雷线的根运转阅历阐明，雷击杆塔的次数与避雷线的根数和经过地域的地形有关，雷击杆塔次数与雷击线数和经过地域的地形有关，雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值称为击杆率路总次数的比值称为击杆率g，DL/T 6201997规规范，击杆率范，击杆率g可采用表可采用表8-5所列数据。所列数据。表8-5 杆率g避雷线根数避雷线根数12平原平原1/41/6山丘山丘1/31/4 雷击塔顶前，雷电通道的负电荷在杆塔及架空地雷击塔顶前，雷电通道的负电荷在杆塔及架空地线上产生感应正电荷；当雷击塔顶时，雷通道中的负线上

29、产生感应正电荷；当雷击塔顶时，雷通道中的负电荷与杆塔及架空地线上的正感应电荷迅速中和构成电荷与杆塔及架空地线上的正感应电荷迅速中和构成雷电流，如图雷电流，如图8-22a所示所示 。图8-22 a雷击塔顶时雷电流的分布(b)雷击塔顶时等值电路 对于普通高度对于普通高度(40m以下以下)的杆塔，在工程近似计的杆塔，在工程近似计算中采用图算中采用图8-22b的集中参数等值电路进展分析的集中参数等值电路进展分析计算，思索到雷击点的阻抗较低，故略去雷电通道波计算，思索到雷击点的阻抗较低，故略去雷电通道波阻的影响。阻的影响。 图8-22 a雷击塔顶时雷电流的分布(b)雷击塔顶时等值电路2雷击避雷线档距中央

30、 雷击避雷线档距中央时，雷击点会出现较大的过电压，如雷击避雷线档距中央时，雷击点会出现较大的过电压，如图图8-23所示，根据彼德逊法那么，由教材中公式所示，根据彼德逊法那么，由教材中公式8-15，雷，雷击点击点A的电压为：的电压为： ggZZZZiU00A2式中 避雷线的波阻抗 gZ图8-23 雷击避雷线档距中央1避雷线 2导线3雷电绕击于导线时的耐雷程度 装设避雷线的线路依然有雷绕过避雷线而击于导装设避雷线的线路依然有雷绕过避雷线而击于导线的能够性，虽然绕击的概率很小，但一旦出现此情线的能够性，虽然绕击的概率很小，但一旦出现此情况，那么往往会引起线路绝缘子的闪络。况，那么往往会引起线路绝缘子

31、的闪络。3. 输电线路的雷击跳闸率 雷电流超越线路的耐雷程度，会引起线路绝缘雷电流超越线路的耐雷程度，会引起线路绝缘发生冲击闪络。这时，雷电流沿闪络通道入地，但发生冲击闪络。这时，雷电流沿闪络通道入地，但继续时间只需几十继续时间只需几十 ，线路断路器来不及动作。闪络，线路断路器来不及动作。闪络后能否会引起线路跳闸，还要看闪络能不能转化成后能否会引起线路跳闸，还要看闪络能不能转化成稳定的工频电弧。其概率称为建弧率以稳定的工频电弧。其概率称为建弧率以 表示，与沿表示，与沿绝缘子串和空气间隙的平均运转电压梯度有关。可绝缘子串和空气间隙的平均运转电压梯度有关。可用下式表示：用下式表示：275. 010

32、)145 . 4(E式中：E绝缘子串的平均运转电压梯度，kV(有效值)/m。s 雷击杆塔顶部发生闪络并建立电弧引起跳闸的雷击杆塔顶部发生闪络并建立电弧引起跳闸的次数次数 ,雷绕过避雷线击于导线发生闪络并建立雷绕过避雷线击于导线发生闪络并建立电弧引起跳闸的次数电弧引起跳闸的次数 。有避雷线线路的雷击。有避雷线线路的雷击跳闸率跳闸率n可按下式计算：可按下式计算：11PgNn22PPNn)(212121PPPgNPPNPgNnnn式中：N 落雷次数，次/(100kma)； 建弧率； g 击杆率； 超越雷击杆塔顶部时耐雷程度的雷电流概率； 超越雷绕击导线时耐雷程度的雷电流概率； 绕击率(包括平原和山区

33、)。P1P2P输电线路雷击分类感应雷击中杆塔雷绕过避雷线击中导线雷击中避雷线8.3 输电线路雷电防护输电线路蒙受雷击后引发的后果 导线避雷线、导线杆塔、导线大地闪络。 侵入波沿线路侵入变电所、配电所、发电厂。8.3 输电线路雷电防护输电线路防雷四道防线防止雷电直接击中导线处理：架设避雷线防止雷电击中杆塔或避雷线后还击引起绝缘闪络处理：降低杆塔接地电阻防止雷击后的绝缘闪络开展为稳定熄灭的工频电弧处理：增大绝缘子片数，中性点经消弧线圈接地防止因雷击导致的线路供电中断处理：自动重合闸、环网供电8.3 输电线路雷电防护衡量输电线路防雷程度的目的 耐雷程度雷击线路不至使绝缘发生闪络的最小雷电流幅值留意耐

34、雷程度指的是雷电流而不是雷电压。 雷击跳闸率规范条件下雷暴日数40、线路长度100km每年雷击引起的跳闸次数。8.3 输电线路雷电防护雷击导线引起的过电压计算 图中Z1为雷电通道的波阻抗，其数值约为300，Z2为输电导线的波阻抗，其数值为300400。 从彼德逊等效电路中可以求出： 将Z1、Z2带入可得 u100i，这也是有关规程中引荐的公式。Z2Z2uAuiZ1Z1Z2/22i+-uiZZZZiZZZZu2121212122228.3 输电线路雷电防护雷击情况分析绕击 在悬挂有避雷线的情况下，雷电还有能够绕过避雷线击中导线，这种情况称作绕击。 图中称为维护角，越小那么绕击概率越低、维护越完善

35、，在必要的情况下甚至需求负的维护角。 留意参考“避雷线维护范围部分的内容。8.3 输电线路雷电防护 杆塔可以用塔身电感L和接地电阻R串联的等效电路模型来代表。 当雷击中杆塔时，雷电流在L、R上产生压降，当这个压降足够高时将使绝缘子与杆塔之间发生闪络。 因此，降低杆塔接地电阻具有极其重要的意义。 当雷击中避雷线时也能够呵斥还击。LR还击引起的闪络雷击情况分析还击8.3 输电线路雷电防护雷击情况分析感应雷过电压18.3 输电线路雷电防护雷 云+雷云发出的下行先导，其中有大量负电荷下行先导负电荷在导线上感应出束缚电荷，极性为正雷击情况分析感应雷过电压28.3 输电线路雷电防护雷 云+导线上束缚电荷失

36、去束缚开场向两侧自在流动，其电流在导线波阻抗上构成过电压主放电发生后下行先导中负电荷全部被中和感应雷过电压主要要挟到35kV及以下输电线路输电线路避雷器对于雷击频繁的线路常运用线路避雷器加强维护8.3 输电线路雷电防护避雷线有关问题避雷线损耗ZLUtsin(314 )输电导线避雷线电磁耦合如图可知，两端接地的避雷线相当于在输电导线上加装了一个“短路环，而这个“短路环与输电线路存在电磁耦合，并经过这个电磁耦合耗费一部分输电线路保送的电能8.3 输电线路雷电防护避雷线有关问题采用架空绝缘地线 经过在避雷线和杆塔之间加装一片绝缘子就可以处理上述损耗问题。 一片绝缘子的闪络电压相对来说很低，故不影响避

37、雷线的防雷维护效果。8.3 输电线路雷电防护避雷线有关问题光纤复合架空地线OPGW 常躲避雷线为钢芯铝绞线，在钢芯铝绞线中央安装一根或数根光纤就构成了光纤复合架空地线OPGW。 OPGW既可以完成避雷线所需完成的义务，其中的光纤又可以组建一个电力系统通讯网。8.3 输电线路雷电防护8.4 发电厂和变电所雷电防护8.3.2 发电厂和变电所的防雷维护 发电厂和变电所是电力系统的枢纽，设备相对集发电厂和变电所是电力系统的枢纽，设备相对集中，一旦发生雷害事故，往往导致发电机、变压器等中，一旦发生雷害事故，往往导致发电机、变压器等重要电气设备的损坏，改换和修复困难，并呵斥大面重要电气设备的损坏，改换和修

38、复困难，并呵斥大面积停电，严重影响国民经济和人民生活。因此，发电积停电，严重影响国民经济和人民生活。因此，发电厂和变电所的防雷维护要求非常可靠。厂和变电所的防雷维护要求非常可靠。 变电所中出现的雷电过电压的两个来源：变电所中出现的雷电过电压的两个来源：雷电直击变电所；沿输电线入侵的雷电过电压波。1. 直击雷过电压的防护 直击雷防护的措施主直击雷防护的措施主要是装设避雷针或避雷要是装设避雷针或避雷线，使被维护设备处于线，使被维护设备处于避雷针或避雷线的维护避雷针或避雷线的维护范围之内，同时还必需范围之内，同时还必需防止雷击避雷针或避雷防止雷击避雷针或避雷线时引起与被维护物的线时引起与被维护物的还

39、击事故。还击事故。 当雷击独立避雷针时，当雷击独立避雷针时，如图如图8-27所示。所示。图8-27雷击独立避雷针1母线 2变压器 雷电流经避雷针及其接地安装在避雷针h高度处和避雷针的接地安装上将出现高电位UA(kV)和UG(kV)。tiLiRuddi Ai GiRu图8-27雷击独立避雷针1母线 2变压器式中:i流过避雷针的雷电流，kA； Ri避雷针的冲击接地电阻，单位为； L避雷针的等值电感 ； 雷电流的上升陡度，kA 。tiddH 为了防止避雷针与被维护的配电构架或设备之间的空气为了防止避雷针与被维护的配电构架或设备之间的空气间隙间隙Sa被击穿而呵斥还击事故，必需求求被击穿而呵斥还击事故，

40、必需求求Sa大于一定间隔，大于一定间隔，取空气的平均耐压强度为取空气的平均耐压强度为500kVm；为了防止避雷针接地安；为了防止避雷针接地安装和被维护设备接地安装之间在土壤中的间隙装和被维护设备接地安装之间在土壤中的间隙Se被击穿，必被击穿，必需求求需求求Se大于一定间隔，取土壤的平均耐电强度为大于一定间隔，取土壤的平均耐电强度为300kVm，Sa和和Se应满足下式要求应满足下式要求: Sa0.2Ri0.1h Se0.3Ri2. 侵入波过电压的防护 变电所中限制雷电侵入波过电压的主要措施是装设避雷变电所中限制雷电侵入波过电压的主要措施是装设避雷器。假设三台避雷器分别直接衔接在变压器的三个出线套

41、管器。假设三台避雷器分别直接衔接在变压器的三个出线套管端部，只需避雷器的冲击放电电压和残压低于变压器的冲击端部，只需避雷器的冲击放电电压和残压低于变压器的冲击绝缘程度，变压器就得到可靠的维护。绝缘程度，变压器就得到可靠的维护。 但在实践中，变电一切许多电气设备需求防护，而电气设但在实践中，变电一切许多电气设备需求防护，而电气设备总是分分布置在变电所内，经常要求尽能够减少避雷器的备总是分分布置在变电所内，经常要求尽能够减少避雷器的组数，又要维护全部电气设备的平安，加上布线上的缘由，组数，又要维护全部电气设备的平安，加上布线上的缘由，避雷器与电气设备之间总有一段长度不等的间隔。避雷器与电气设备之间

42、总有一段长度不等的间隔。3. 变电所的进线段维护 变电所的进线段维护变电所的进线段维护是对雷电侵入波维护的一是对雷电侵入波维护的一个重要辅助措施，就是在个重要辅助措施，就是在临近变电所临近变电所12km的一的一段线路上加强防护。进线段线路上加强防护。进线段维护的作用在于限制流段维护的作用在于限制流经避雷器的雷电流幅值和经避雷器的雷电流幅值和侵入波的陡度。侵入波的陡度。35kV110kV变电所的进线段维变电所的进线段维护接线如图护接线如图8-32所示。所示。 图8-32 35kV110kV变电所进线维护接线4. 变压器防雷维护的几个详细问题1变压器中性点防雷维护。当三相来波时，在变压器中性点的电

43、位实际上会到达绕组首端电压的两倍，因此需求思索变压器中性点的维护问题。2三绕组变压器的防雷维护。高压侧有雷电过电压波时，经过绕组间的静电耦合和电磁耦合，低压侧出现一定过电压。在任一相低压绕组加装阀式避雷器。图8-35 自耦变压器的防雷维护接线3自耦变压器的防雷维护 自耦变压器除高、中压自耦绕组之外，还有三角形接线的低压非自耦绕组。高低压绕组运转而中压开路时，假设有侵入波从高压端线路袭来，绕组中电位的起始与稳态分布以及最大电位包络线都和中性点接地的绕组一样。自耦变压器的防雷维护接线如图8-35所示。 配电变压器的防雷维护接线如图8-36所示，其310kV侧应装设阀式避雷器FS-310或维护间隙来

44、维护，构成变压器高压侧FS的接地端点、低压绕组的中性点和变压器金属外壳三点结合接地。4配电变压器的防雷维护图8-36 配电变压器的维护接线变电站雷击来源8.4 变电站雷电防护u雷电直击变电所雷电冲击波沿线路入侵变电所直击雷防护 避雷针在变电所内安装数根避雷针结合维护。 避雷线在变电所内主接线上方安装数根避雷线结合维护。8.4 变电站雷电防护变电所直击雷防护独立避雷针为防止雷击避雷针后引起的还击，独立避雷针与变电所构架的空气间隔s1和接地体间隔s2不应小于规程的要求。35kV及以下等级变电所必需安装独立避雷针。电气主接线s1s2避雷针支座变电所构架8.4 变电站雷电防护变电所直击雷防护构架避雷针 对于110kV及以上电压等级系统，由于外绝缘程度相对较高不易发生还击，可以思索将避雷针安装在构架上。电气主接线避雷针变电所构架8.4 变电站雷