高电压技术-第八章

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1、第八章第八章 电力系统防雷保护电力系统防雷保护 主要内容主要内容第一节第一节 输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护第二节第二节 发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护第三节第三节 旋转电机的防雷保护旋转电机的防雷保护（发电机、调相机、变频机、电动机）（发电机、调相机、变频机、电动机）8.1 输电线路防雷保护输电线路防雷保护 基本知识（基本知识（1）输电线路雷击是线路跳闸的主要起因。输电线路雷击是线路跳闸的主要起因。原因：分布广，易受雷击原因：分布广，易受雷击在我国跳闸率比较高的地区的高压线路由雷击引起的次数约在我国跳闸率比较高的地区的高压线路由雷击引起的次数约占占4070，在多雷、土

2、壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击事故率更高在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击事故率更高在日本在日本50以上电力系统事故是由于雷击输电线路引起的以上电力系统事故是由于雷击输电线路引起的雷击经常引起双回同时停电，雷击经常引起双回同时停电，2030的输电线路故障发生在双回输电线路的输电线路故障发生在双回输电线路美国、前苏联等十二个国家，雷害事故占总事故的美国、前苏联等十二个国家，雷害事故占总事故的60据据275500kV总长为总长为32700km输电线路连续三年的运行资料输电线路连续三年的运行资料基本知识（基本知识（2）线路雷击过电压分为：感应雷过电压、直击雷过电压。线路雷击过电压分为：感应

3、雷过电压、直击雷过电压。感应雷过电压：雷击线路附近地面感应雷过电压：雷击线路附近地面,或塔顶但未发生反击，由电磁感应或塔顶但未发生反击，由电磁感应引起的过电压。引起的过电压。直击雷过电压：雷击于线路引起的过电压。雷击塔杆、避雷线及绕击直击雷过电压：雷击于线路引起的过电压。雷击塔杆、避雷线及绕击反击雷击杆塔或避雷线反击雷击杆塔或避雷线,造成绝缘子接地端电位比导线高造成绝缘子接地端电位比导线高绕击绕开避雷线，雷电直接击中导线绕击绕开避雷线，雷电直接击中导线直击雷的危害更为严重。直击雷的危害更为严重。输电线路耐雷性能和防雷措施效果衡量标准：耐雷水平、雷输电线路耐雷性能和防雷措施效果衡量标准：耐雷水平

4、、雷击跳闸率。击跳闸率。耐雷水平耐雷水平：雷击线路时绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值：雷击线路时绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值耐雷水平越高，防雷性能越好。耐雷水平越高，防雷性能越好。雷击跳闸率雷击跳闸率：折算为统一条件（每年：折算为统一条件（每年40雷暴日、雷暴日、100km线路）线路）下，因雷击而引起的线路跳闸次数。下，因雷击而引起的线路跳闸次数。由于雷电放电的复杂性，相对于计算结果，实际运行经验更为重要由于雷电放电的复杂性，相对于计算结果，实际运行经验更为重要 输电线路防雷的四道防线输电线路防雷的四道防线 雷击输电线路的危害：雷击输电线路的危害：引起线路跳闸，影响正常供电引起线路跳闸，影响正

5、常供电雷电波侵入变电站，雷电波侵入变电站，破坏设备绝缘，造成停电事故破坏设备绝缘，造成停电事故。危害更大危害更大输电线路防雷措施又称为线路防雷的四道防线输电线路防雷措施又称为线路防雷的四道防线 防止雷直击导线。防止雷直击导线。措施：避雷线、避雷针，或电缆线路措施：避雷线、避雷针，或电缆线路防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络。防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络。措施：降低接地电阻、增大耦合系数、增强线路绝缘、采用线路型避措施：降低接地电阻、增大耦合系数、增强线路绝缘、采用线路型避雷器雷器防止闪络后转为稳定的工频电弧，以免跳闸。防止闪络后转为稳定的工频电弧，以免跳闸。增加绝缘子片数、采用不接地或经

6、消弧线圈接地增加绝缘子片数、采用不接地或经消弧线圈接地防止线路中断供电。防止线路中断供电。自动重合闸、双回路、环网供电自动重合闸、双回路、环网供电应用时须根据具体情况，选择合适的保护措施。应用时须根据具体情况，选择合适的保护措施。如：线路电压等级、供电重要程度、雷电活动强弱等。如：线路电压等级、供电重要程度、雷电活动强弱等。 感应雷过电压的产生感应雷过电压的产生 （1）感应雷过电压的产生分为：静电分量和电磁分量感应雷过电压的产生分为：静电分量和电磁分量 感应雷过电压的静电分量。感应雷过电压的静电分量。雷云接近线路上空时，由于静电感应，与雷云异号的正电荷被吸引雷云接近线路上空时，由于静电感应，与

7、雷云异号的正电荷被吸引到靠近先导通道的一段导线上，形成束缚电荷。而异号电荷则被排到靠近先导通道的一段导线上，形成束缚电荷。而异号电荷则被排斥到线路远方或流入大地斥到线路远方或流入大地先导放电速度较慢，电荷移动速度较慢，对应的电压、电流波可忽略先导放电速度较慢，电荷移动速度较慢，对应的电压、电流波可忽略导线仍保持原有电位导线仍保持原有电位主放电开始后，先导通道中的负电荷被快速中和。静电场突然消失，主放电开始后，先导通道中的负电荷被快速中和。静电场突然消失，被束缚的电荷瞬间成了自由电荷，形成电压波迅速向线路两侧传播。被束缚的电荷瞬间成了自由电荷，形成电压波迅速向线路两侧传播。感应雷过电压的电磁分量

8、。感应雷过电压的电磁分量。主放电时，雷电流冲击波产生强烈的脉冲磁场，其磁通与导线相交主放电时，雷电流冲击波产生强烈的脉冲磁场，其磁通与导线相交时，即产生一定的感应电压。时，即产生一定的感应电压。由于主放电通道与导线基本垂直，故电磁分量较小，通常由于主放电通道与导线基本垂直，故电磁分量较小，通常只考虑静电分量只考虑静电分量 感应雷过电压的产生感应雷过电压的产生 （2）电荷聚集过程速度较慢，可忽略对应波过程电荷聚集过程速度较慢，可忽略对应波过程电荷释放过程速度快，形成明显的波过程电荷释放过程速度快，形成明显的波过程与先导放电和主放电的速度对应与先导放电和主放电的速度对应无避雷线时的感应雷过电压无避

9、雷线时的感应雷过电压 （1）当雷击点与电力线路之间的水平距离当雷击点与电力线路之间的水平距离d65m时，感应雷过时，感应雷过电压的最大值可为：电压的最大值可为： Ui=25Ih/d I雷电流幅值，雷电流幅值， h导线对地平均高度，导线对地平均高度，d雷击点与导线间雷击点与导线间的水平距离的水平距离由于雷击点自然接地电阻较大，由于雷击点自然接地电阻较大，I最大可按最大可按100kA估算估算可以推算：感应雷过电压是直击雷的可以推算：感应雷过电压是直击雷的1/10左右。左右。当当d50m，易击中线路本身（受线路吸引），易击中线路本身（受线路吸引）当当d50m，且未击中线路本身，感应雷过电压的最大值为

10、：，且未击中线路本身，感应雷过电压的最大值为： Ui=ah=Ih/2.6a感应过电压系数，单位为感应过电压系数，单位为kV/m。数值上等于雷电流的时间陡度。数值上等于雷电流的时间陡度平均值，即平均值，即 I/2.6(单位单位kA/us)。对公式的理解对公式的理解无避雷线时的感应雷过电压无避雷线时的感应雷过电压 （2）即无避雷线时，雷击点距线路即无避雷线时，雷击点距线路65m以内，其感应以内，其感应过电压不随距离而变化；距线路过电压不随距离而变化；距线路65m以上，感应以上，感应过电压随距离线性减小。过电压随距离线性减小。实测表明，感应雷过电压幅值一般不超过实测表明，感应雷过电压幅值一般不超过3

11、00400kV可使可使35kV及以下水泥杆线路出现闪络及以下水泥杆线路出现闪络对对110kV及以上线路，一般不会构成威胁及以上线路，一般不会构成威胁感应雷的极性与雷云极性相反，一般为正。感应雷的极性与雷云极性相反，一般为正。不同相导线产生的感应雷同极性，故相间不存在不同相导线产生的感应雷同极性，故相间不存在电位差，只会对地闪络电位差，只会对地闪络 有避雷线时的感应雷过电压（有避雷线时的感应雷过电压（1） 导线上方挂有避雷线时，感应的束缚电荷和电压均减小导线上方挂有避雷线时，感应的束缚电荷和电压均减小雷电先导电荷产生的电力线部分被避雷线截住雷电先导电荷产生的电力线部分被避雷线截住或者：避雷线聚集