输电线路的防雷保护（高电压技术课件）

高电压技术—输电线路的防雷保护概述了解原子的结构及电离的概念学习目标熟悉衡量线路防雷性能优劣的两个指标（耐雷水平、雷击跳闸率）能描绘输电线路遭受雷击的几种情景领会输电线路防雷的意义（重要性）01输电线路防雷的意义一.输电线路防雷保护的意义1、线路易受雷击，电力系统中的雷害事故多数是由雷击线路造成的2、沿着线路的雷电侵入波威胁发、变电站内电气设备的安全02衡量线路防雷性能的指标二.衡量线路防雷性能的指标1.耐雷水平雷击线路时，线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值（KA）2.雷击跳闸率每100km线路每年（Td=40）由于雷击引起的跳闸次数（次/年.每100km）。03输电线路上出现大气过电压的几种情况三.输电线路上出现大气过电压的几种情况直击雷过电压感应雷过电压雷直击导线（绕击）雷击杆塔顶部（反击）雷击避雷线档距中央雷击线附近（S>65m)雷击线路附近（S<65m)②①③④高电压技术—输电线路的感应雷过电压了解原子的结构及电离的概念学习目标领会有、无避雷线对线路感应雷过电压的影响领会线路感应雷过电压的特点能应用线路感应雷过电压的工程经验计算公式了解线路感应雷过电压的物理过程01线路感应雷过电压的物理过程一.线路感应雷过电压的物理过程先导阶段主放电阶段E雷云雷云02输电线路的感应雷过电压计算I——雷电流幅值（KA）hd——导线悬挂的平均高度（m)S——雷击点与线路的垂直距离二、感应雷过电压的计算（2）雷击点距导线水平距离S<65m时 a—感应过电压系数，

数值等于雷电流平均陡度2.无避雷线时（1）雷击点距导线水平距离S>65m时2.有避雷线时由于避雷线的屏蔽作用，感应雷过电压会有所降低——有避雷线时，导线上的感应雷过电压（KV）——无避雷线时，导线上的感应雷过电压（KV）——避雷线与导线间的耦合系数（0<K<1)，大小决

定于导线与避雷线的几何尺寸及其排列位置K二、感应雷过电压的计算03输电线路的感应雷过电压特点1、幅值不高（通常不超过500KV），对110KV及以上线路绝缘一般不构成威胁2.、一般不会引起相间闪络（因为过电压同时存在于三相导线上）3、极性与雷电流相反高电压技术—输电线路的直击雷过电压了解原子的结构及电离的概念学习目标一般了解雷直击或绕击线路时的过电压形成过程知晓雷击线路塔顶时的过电压及耐雷水平（相关结论）一般了解雷击避雷线档距中央时的过电压形成过程及相关结论了解雷击线路塔顶时的过电压形成过程知晓雷直击或绕击线路时的过电压及耐雷水平01雷击杆塔顶部一.雷击杆塔顶部1.塔顶电位塔顶对地电位幅值分流系数经杆塔入地的电流与总雷电流的比值(0≤β≤1)2.导线电位耦合分量感应分量一.雷击杆塔顶部3、绝缘子承受的过电压幅值Ul，i=Utop-Uc一.雷击杆塔顶部雷击塔顶时的耐雷水平绝缘子冲击耐压水平（KV）思考：提高雷击塔顶时耐雷水平的措施有哪些？一.雷击杆塔顶部02雷直击（或绕击）导线二.雷直击（或绕击）导线1.过电压计算I——雷电流幅值（KA）2.直击（或绕击）时的耐雷水平03雷击避雷线档距中央三.雷击避雷线档距中央运行经验表明，只要S≥0.012l+1（m），导线与避雷线间一般不会发生闪络事故2804小结电力工程系林建军编写小结你能否写出图中所示各种雷击情形的相应过电压计算公式，并说出相应的限制过电压措施？高电压技术—输电线路的雷击跳闸率了解原子的结构及电离的概念学习目标知道建弧率的概念及影响因素了解有避雷线线路雷电跳闸率的分析思路领会雷击输电线路引起跳闸的必要条件01雷击线路跳闸的条件一.雷击线路跳闸的条件1.雷电流超过线路的耐雷水平，引起线路发生冲击闪络（雷电流幅值概率P）2.冲击闪络转变为稳定的工频电弧（其发生的概率称为建弧率η）02建弧率冲击闪络能否转变为稳定的工频电弧主要取决于工频弧道中的平均电场强度（即沿绝缘子串或空气间隙的平均运行电压梯度）E，还取决于闪络瞬间工频电压的瞬时值以及去游离强度等条件二.建弧率对中性点直接接地系统对中性点绝缘或经消弧线圈接地系统

Un—系统额定电压kV

li—绝缘子串的放电距离m

lm—木横担线路的线间距离m03线路落雷次数三.线路落雷次数

Td——雷暴日数；

b——两根避雷线之间的距离，m单根避雷线，b=0；无避雷线，b为边相导线间的距离

hs——避雷线的平均对地高度，m若取Td=40时，γ=0.07，则雷暴日数两根避雷线之间的距离，m单根避雷线，b=0；无避雷线，b为边相导线间的距离避雷线的平均对地高度，m取Td=40时，γ=0.07，则三.线路落雷次数04有避雷线线路雷击跳闸率n的计算每100km有避雷线的线路每年（40个雷暴日）落雷次数为N=0.28(b+4hs)次。若击杆率g，则每100km线路每年雷击杆塔次数为0.28（b+4hs）g次。若反击耐雷水平I1的概率P1，建弧率η，则每100km线路每年因雷击杆塔的跳闸次数n1为四.有避雷线线路雷击跳闸率n的计算2.绕击跳闸率n2设线路的绕击率Pα,则每100km线路每年绕击次数为0.28（b+4hs）Pα，雷电流幅值超过绕击耐雷水平I2的概率P2，建弧率η，则每100km线路每年的绕击跳闸次数为1.雷击杆塔（反击）时的跳闸率n1n1=0.28（b+4hs）ηgP1

n=n1+n2=NgP1η+NPαP2η=Nη（gP1+PαP2)=0.28(b+4hs)η(gP1+PαP2)3.有避雷线的架空输电线路雷击跳闸率

g——击杆率η——建弧率N——线路遭受雷击的次数P1——雷电流幅值大于雷击杆塔时的耐雷水平I1的概率P2——雷电流幅值超过绕击耐雷水平I2的概率Pα——线路的绕击率四.有避雷线线路雷击跳闸率n的计算高电压技术—输电线路的防雷保护措施了解原子的结构及电离的概念学习目标能因地制宜为各电压等级电力线路配置具体的防雷方案理解避雷线在输电线路中的四个作用（防直击、分流、耦合、屏蔽）熟悉电力线路防雷的各种措施领会输电线路防雷的基本原则（四道防线）0你对输电线路知多少？课前必备你对输电线路知多少？输电线路的组成结构示意图（必备基础知识）你对输电线路知多少？0.你对输电线路知多少？1000KV特高压线路0.你对输电线路知多少？500KV（超高压，双回路，大跨距）500KV单回路你对输电线路知多少？220KV高压线路110KV高压线路0.你对输电线路知多少？35KV线路10KV线路0.你对输电线路知多少？接地装置杆塔绝缘子导线金具避雷线0.你对输电线路及防雷知多少？第一轮头脑风暴1、说一说输电线路遭受雷击事故后可能产生的后果（意义）？Why？2、如果你是电力用户，雷电事故发生时你最关心的是什么？3、因此，如果你是供电公司，你要面临的问题？：雷击输电线路时仍不能中断对用户的供电！What？4、那么，供电公司又该怎么办？（如何解决？——输电线路的防雷保护措施）How?

如此简单，还需问？！嘿嘿，别高兴得太早了,我们还是先来看一段供电公司与电力客户之间的对话吧......0.你对输电线路及防雷知多少？供电公司电力客户如果电力线路遭受雷击了，此时，你们最关心的是什么？不停电！不损坏设备0.你对输电线路及防雷知多少？供电公司电力客户嗯，也是，感同身受，再说用户是上帝啊。我们的努力目标就是要做到——雷击线路时不中断对用户的供电！可我发现有时候雷击线路时，用户还是停电了啊？并非100%不停电啊！这究竟是什么回事？0.你对输电线路及防雷知多少？供电公司电力客户首先，100%不停电，我不敢说一定实现，但会努力去实现。因为雷电放电本身就是一个概率性事件，何况雷击线路的形式也多种多样，同样具有很大的不确定性。你所说的有时停电事故，那是因为供电系统自身受到伤害了，不得不跳闸！供电系统自身的伤害？难道还有比发生用户停电事故更大的伤害吗（群众之事无小事呀）？因此可不可以为了客户仍旧不停电？0.你对输电线路及防雷知多少？供电公司电力客户你说的很好！用户停电事故确实非同小可。不过，也正是因为这个原因，所以有时更得跳闸！你说的是什么跟什么啊？不听你忽悠了，你干脆举个例子吧！0.你对输电线路及防雷知多少？供电公司电力客户好吧！比如说有时线路遭受雷击（相当于大浪花）后，线路绝缘子的绝缘性能可能被破坏（相当于水库的大坝垮塌）了！大坝“垮了”的后果，我知道——会瞬间引发大洪水，危及沿岸人民的生命、财产！0.你对输电线路及防雷知多少？供电公司电力客户是呀，其实电力系统里也会出现类似现象，我们称之为短路！危害一样大得很呢....我知道，短路形成的巨大电流将破坏供电回路中的电气设备、导线等等！哦...对了，那用户不还得停电吗？而且波及更大范围的停电！0.你对输电线路及防雷知多少？供电公司电力客户太聪明了，那你快说说：该怎么办？！很简单啊，线路开关要尽快跳闸呀（好比堵住大坝，关好水闸一样），切断供电！0.你对输电线路及防雷知多少？供电公司电力客户太棒了，其实我们电力系统人把实现这种自我保护功能的东东称为继电保护装置！我明白了，但你说得有点土！一句话概括：这不就是电力线路的“神经系统”吗？0.你对输电线路及防雷知多少？供电公司电力客户啊，你太牛了！想不想当一名光荣的电力人？跟我一起研究研究变幻莫测的闪电？当然想了！但你还得先研究研究我的这个问题：反正我不管你发生了什么雷害事故，总之，一句话，你不能给我停电！...0.你对输电线路及防雷知多少？唉，你这个要求也太苛刻了，我一时也不懂得如何答复你！说多了都是泪！看来我还得多读点书、再深入研究研究，掌握点实际本领！！首先，我得研究了解雷击线路引起停电事故的发展过程,（或雷击停电条件)其次，我才能有针对性采取相应的线路防雷保护措施以保证用户不停电、少停电！！0.你对输电线路及防雷知多少？02雷击线路引起停电的发展过程雷击线路引起停电的发展过程问题是否每一次的雷击都将引起线路的绝缘子闪络？提示雷击可想象为一朵巨大浪花；闪络可想象为大坝漫水了03雷击输电线路的几种方式雷击输电线路的几种方式雷击输电线路的几种方式1.雷击线路附近（感应雷）2.雷击杆塔顶部（反击）3.雷击避雷线档距中央4.雷击导线（直击或绕击)（威胁最大）（威胁较大）（对≥110KV线路无威胁）（无威胁）你对输电线路知多少？第一轮头脑风暴我们不禁要问，如果线路绝缘子不幸发生冲击闪络了，那么所在的线路就一定会跳吗？？？04分析：线路闪络后引起开关跳闸的过程分析：线路闪络后引起开关跳闸的过程雷击线路绝缘冲击闪络（短暂的）电弧自行熄灭绝缘自行恢复线路保持正常供电迫使继电保护动作线路开关跳闸是否形成工频电弧？（稳定的）NY分析：线路闪络后引起开关跳闸的过程因此，雷击线路跳闸的第2个必要条件（重点）：冲击闪络电弧转变为稳定的工频短路电弧（概率：建弧率η）头脑风暴我们不禁还想追问，假设线路也不幸跳闸了，那么用户就一定会停电吗？有什么办法吗？分析：线路闪络后引起开关跳闸的过程04分析研究：线路跳闸后，用户不停电的办法分析研究：线路跳闸后，用户不停电的办法雷击线路绝缘冲击闪络（短暂）电弧自行熄灭绝缘自行恢复线路保持正常供电继电保护动作线路跳闸燃弧否？（稳定）自动重合闸线路恢复正常供电NY(约0.3S后)故障消失否？重合失败再次跳闸线路停电NY头脑风暴线路跳闸后，能够让用户不停电的办法还有没有？分析研究：线路跳闸后，用户不停电的办法1、装设自动重合闸装置2、双回路供电3、环网供电分析研究：线路跳闸后，用户不停电的办法小结：雷击线路停电的发展过程（必备条件）及防范策略（重点）雷害过程雷击闪络建弧跳闸停电不直击不闪络不建弧不停电四道防线防止遭受直击的措施提高耐雷水平的措施降低建弧概率的措施提高供电可靠性措施05输电线路的防雷保护措施输电线路的防雷保护措施（重点）雷害过程四道防线防雷措施防雷性能架设避雷线改用地下电缆线路供电降低杆塔接地电阻增加绝缘子片数架设耦合地线装设线路型避雷器中性点采用经消弧线圈接地增加绝缘子片数装设自动重合闸装置采用双回路、环网供电雷击跳闸率耐雷水平雷击不直击不闪络燃弧不燃弧跳闸不停电闪络输电线路的防雷保护措施（具体）不装设避雷线时雷直击导线（威胁最大）输电线路的防雷保护措施（具体）雷击避雷线档距中央（无威胁）装设避雷线后输电线路的防雷保护措施（具体）装设避雷线后雷击线路杆塔顶端（威胁较直击小）输电线路的防雷保护措施（具体）一、架设避雷线(最基本的措施)单避雷线、双避雷线全线假设、部分架设输电线路的防雷保护措施（具体）1、架设避雷线α避雷线的保护角α保护角α越保护效果越小好电力工程系林建军编写输电线路的防雷保护措施（具体）1.防直击II1I2I3=βI=I-I1-12<I2.分流K3.耦合＋＋＋＋＋＋＋＋4.屏蔽避雷线的作用输电线路的防雷保护措施（具体）只是免遭直击，但线路仍可能遭受反击引起闪络输电线路的防雷保护措施（具体）二、降低杆塔接地电阻——防止遭受反击而闪络I3=βIVR=βIRUAB=VA-VBVA=VR+VL输电线路的防雷保护措施（具体）三、架设耦合地线（雷害频繁线段）耦合地线K输电线路的防雷保护措施（具体）三、架设耦合地线（雷害频繁线段）假设避雷线上的过电压UA=100KV避雷线与导线之间的耦合系数为0.4，则作用于导线上的过电压为:UB

=100*K=100*0.4=40KV则：作用于绝缘子串上的电压UAB为UAB=UA-UB=100-40=60（KV）输电线路的防雷保护措施（具体）四、增加绝缘子片数标准规定，全高超过40m有避雷线的杆塔，每增高10m，应增加一片绝缘子。输电线路的防雷保护措施（具体）五、中性点经消弧线圈接地促使工频电弧自行熄灭，降低建弧率输电线路的防雷保护措施（具体）六、装设自动重合闸装置雷击线路绝缘冲击闪络（短暂）电弧自行熄灭绝缘自行恢复线路保持正常供电继电保护动作线路跳闸燃弧否？（稳定）自动重合闸线路恢复正常供电NY(约0.3S后)故障消失否？重合失败再次跳闸线路停电NY输电线路的防雷保护措施（具体）六、装设自动重合闸装置电弧稳定燃烧开关自动跳闸开关自动重合闸电弧熄灭恢复正常供电

据统计l10kV及以上高压线路重合闸成功率为75％-90％35kV及以下线路约为50％-80％。输电线路的防雷保护措施（具体）七、采用双回路、环网供电输电线路的防雷保护措施（具体）八、改用地下电缆供电输电线路的防雷保护措施（具体）九、其他措施输电线路的防雷保护措施（具体）九、其他措施输电线路的防雷保护措施（具体）九、其他措施（1）线路性金属氧化物避雷器（2）采取排气式避雷器等（3）不平衡绝缘等06课堂总结课堂总结1、雷击线路引起跳闸停电的——“2个条件”2、输电线路防雷保护的——“4道防线”3、输电线路防雷的——“9条措施”4、衡量线路防雷性能优劣的——“2个指标”课堂总结雷害过程雷击闪络建弧跳闸四道防线不直击不闪络不燃弧不停电防雷措施防雷性能耐雷水平雷击跳闸率架设避雷线改用地下电缆线路供电降低杆塔接地电阻增加绝缘子片数架设耦合地线装设线路型避雷器中性点采用经消弧线圈接地增加绝缘子片数装设自动重合闸装置采用双回路、环网供电课堂总结输电线路的防雷保护措施（9条）

1、架设避雷线