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输电线路防雷技术输电线路防雷技术1一、雷击输电线路的方式一、雷击输电线路的方式2二、名词解释输电线路上的两种大气过电压：输电线路上的两种大气过电压：输电线路上的两种大气过电压：输电线路上的两种大气过电压：1 1：直直直直击击击击雷雷雷雷过过过过电电电电压压压压：雷雷雷雷电电电电直直直直接接接接击击击击中中中中杆杆杆杆塔塔塔塔、避避避避雷雷雷雷线线线线或或或或导导导导线线线线引引引引起的线路过电压起的线路过电压起的线路过电压起的线路过电压 2 2：感感感感应应应应雷雷雷雷过过过过电电电电压压压压：雷雷雷雷击击击击线线线线路路路路附附附附近近近近大大大大地地地地，由由由由电电电电磁磁磁磁感感感感应应应应在在在在导导导导线上产生的过电压线上产生的过电压线上产生的过电压线上产生的过电压反反反反击击击击：雷雷雷雷击击击击杆杆杆杆塔塔塔塔或或或或避避避避雷雷雷雷线线线线,造造造造成成成成绝绝绝绝缘缘缘缘子子子子接接接接地地地地端端端端电电电电位位位位比比比比导导导导线线线线高高高高，并击穿绝缘子并击穿绝缘子并击穿绝缘子并击穿绝缘子绕击：绕击：绕击：绕击：雷电绕过避雷线击中导线雷电绕过避雷线击中导线雷电绕过避雷线击中导线雷电绕过避雷线击中导线衡量线路防雷性能优劣的两个指标：衡量线路防雷性能优劣的两个指标：衡量线路防雷性能优劣的两个指标：衡量线路防雷性能优劣的两个指标：1 1：耐耐耐耐雷雷雷雷水水水水平平平平：线线线线路路路路遭遭遭遭受受受受雷雷雷雷击击击击所所所所能能能能耐耐耐耐受受受受不不不不至至至至于于于于引引引引起起起起闪闪闪闪络络络络的的的的最最最最大雷电流（大雷电流（大雷电流（大雷电流（kAkA）2 2：雷击跳闸率：雷击跳闸率：雷击跳闸率：雷击跳闸率：每每每每100100kmkm线路每年因雷击引起的跳闸次数线路每年因雷击引起的跳闸次数线路每年因雷击引起的跳闸次数线路每年因雷击引起的跳闸次数二、名词解释输电线路上的两种大气过电压：3三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压 1：静电感应：静电感应vv在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷云及先导通道与在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷云及先导通道与在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷云及先导通道与在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷云及先导通道与大地构成的电场之中。最靠近先导通道的一段导线上感应正电荷。由于大地构成的电场之中。最靠近先导通道的一段导线上感应正电荷。由于大地构成的电场之中。最靠近先导通道的一段导线上感应正电荷。由于大地构成的电场之中。最靠近先导通道的一段导线上感应正电荷。由于该过程较慢，没有形成明显的电压波。该过程较慢，没有形成明显的电压波。该过程较慢，没有形成明显的电压波。该过程较慢，没有形成明显的电压波。vv主主主主放放放放电电电电开开开开始始始始以以以以后后后后，先先先先导导导导通通通通道道道道中中中中的的的的负负负负电电电电荷荷荷荷自自自自下下下下而而而而上上上上被被被被迅迅迅迅速速速速中中中中和和和和。相相相相应应应应电电电电场场场场迅迅迅迅速速速速减减减减弱弱弱弱，使使使使导导导导线线线线上上上上的的的的正正正正电电电电荷荷荷荷迅迅迅迅速速速速释释释释放放放放，形形形形成成成成电电电电压压压压波波波波向向向向两两两两侧侧侧侧传传传传播播播播。这这这这种种种种过电压就是感应过电压的静电分量过电压就是感应过电压的静电分量过电压就是感应过电压的静电分量过电压就是感应过电压的静电分量三：雷击地面时的感应过电压 1：静电感应在雷电放电的先导阶4三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压 2：电磁感应：电磁感应n n在主放电过程中，伴随着雷电流冲击波，在放电通道周在主放电过程中，伴随着雷电流冲击波，在放电通道周在主放电过程中，伴随着雷电流冲击波，在放电通道周在主放电过程中，伴随着雷电流冲击波，在放电通道周围空间出现甚强的脉冲磁场，其中一部分磁力线穿过导围空间出现甚强的脉冲磁场，其中一部分磁力线穿过导围空间出现甚强的脉冲磁场，其中一部分磁力线穿过导围空间出现甚强的脉冲磁场，其中一部分磁力线穿过导线大地回路，产生感应电势线大地回路，产生感应电势线大地回路，产生感应电势线大地回路，产生感应电势。这种过电压为感应过电这种过电压为感应过电这种过电压为感应过电这种过电压为感应过电压的电磁分量压的电磁分量压的电磁分量压的电磁分量三：雷击地面时的感应过电压 2：电磁感应在主放电过程中，伴5三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压 3：过电压计算：过电压计算n n1 1）不考虑避雷线作用时：）不考虑避雷线作用时：）不考虑避雷线作用时：）不考虑避雷线作用时：UgUg：过电压幅值（过电压幅值（过电压幅值（过电压幅值（kVkV）I I：雷电流幅值（雷电流幅值（雷电流幅值（雷电流幅值（kAkA）HH：导线平均高度（导线平均高度（导线平均高度（导线平均高度（mm）S S：雷击点离线路的距离（雷击点离线路的距离（雷击点离线路的距离（雷击点离线路的距离（mm）导线越高，感应过电压越高导线越高，感应过电压越高导线越高，感应过电压越高导线越高，感应过电压越高由于雷击点自然接地电阻较大，雷电流一般小于由于雷击点自然接地电阻较大，雷电流一般小于由于雷击点自然接地电阻较大，雷电流一般小于由于雷击点自然接地电阻较大，雷电流一般小于100100kAkA，Ug Ug 500kV500kV，110kV110kV以上线路因绝缘水平较高，不会引起闪络事故。以上线路因绝缘水平较高，不会引起闪络事故。以上线路因绝缘水平较高，不会引起闪络事故。以上线路因绝缘水平较高，不会引起闪络事故。三：雷击地面时的感应过电压 3：过电压计算1）不考虑避雷线6三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压三：雷击地面时的感应过电压 3：过电压计算：过电压计算3）避雷线接地）避雷线接地n实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为0，可，可以假设为避雷线上再叠加了以假设为避雷线上再叠加了-Ugb的感应电压的感应电压n-Ugb在导线上耦合，耦合系数为在导线上耦合，耦合系数为kn导线上的实际感应电压：导线上的实际感应电压：2）避雷线不接地：）避雷线不接地：三：雷击地面时的感应过电压 3：过电压计算3）避雷线接地27四：雷击塔顶时的感应过电压四：雷击塔顶时的感应过电压四：雷击塔顶时的感应过电压四：雷击塔顶时的感应过电压n n雷击塔顶时迅速向上发展的主放电引起周围空雷击塔顶时迅速向上发展的主放电引起周围空雷击塔顶时迅速向上发展的主放电引起周围空雷击塔顶时迅速向上发展的主放电引起周围空间电磁场的突然变化，会在导线上感应出与雷间电磁场的突然变化，会在导线上感应出与雷间电磁场的突然变化，会在导线上感应出与雷间电磁场的突然变化，会在导线上感应出与雷电流电流电流电流极性相反极性相反极性相反极性相反的电压。的电压。的电压。的电压。n n无避雷线时：无避雷线时：无避雷线时：无避雷线时：为系数，数值上为系数，数值上为系数，数值上为系数，数值上等于雷电流平均陡度等于雷电流平均陡度等于雷电流平均陡度等于雷电流平均陡度n n有避雷线时，导线上的感应过电压有避雷线时，导线上的感应过电压有避雷线时，导线上的感应过电压有避雷线时，导线上的感应过电压四：雷击塔顶时的感应过电压雷击塔顶时迅速向上发展的主放电引起8五：雷击塔顶时的直击雷过电压五：雷击塔顶时的直击雷过电压五：雷击塔顶时的直击雷过电压五：雷击塔顶时的直击雷过电压 1：分流：分流u避雷线分流避雷线分流u闪络后相导线也分流闪络后相导线也分流u分流系数分流系数：流经杆塔的电：流经杆塔的电流流igt与雷电流与雷电流iL之比；之比；五：雷击塔顶时的直击雷过电压 1：分流避雷线分流分流系数9五：雷击塔顶时的直击雷过电压五：雷击塔顶时的直击雷过电压五：雷击塔顶时的直击雷过电压五：雷击塔顶时的直击雷过电压 2：过电压计算：过电压计算1）塔顶电位）塔顶电位2）导线电位（来自避雷线的耦合与感）导线电位（来自避雷线的耦合与感应过电压）应过电压）3）绝缘子承担的电压（塔顶电位与导）绝缘子承担的电压（塔顶电位与导线电位之差）线电位之差）五：雷击塔顶时的直击雷过电压 2：过电压计算1）塔顶电位210五：雷击塔顶时的直击雷过电压五：雷击塔顶时的直击雷过电压五：雷击塔顶时的直击雷过电压五：雷击塔顶时的直击雷过电压 3：反击耐雷水平：反击耐雷水平v反击耐雷水平与导线地线间的耦合系数反击耐雷水平与导线地线间的耦合系数k，杆塔分流杆塔分流系数系数，杆塔冲击接地电阻杆塔冲击接地电阻Ri，杆塔等值电感杆塔等值电感Lt以及绝以及绝缘子串的缘子串的50放电电压放电电压U50等因素有关等因素有关n还必须考虑工频电压的作用以及触发相位还必须考虑工频电压的作用以及触发相位n距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算n通常以降低通常以降低Ri，提高提高k为提高反击耐雷水平的主要手段为提高反击耐雷水平的主要手段五：雷击塔顶时的直击雷过电压 3：反击耐雷水平反击耐雷水平11反击耐雷水平规定v35kV:20-30kAv110kV:40-75kAv220kV:75-110kAv330kV:100-150kAv500kV:125-175kA反击耐雷水平规定35kV:20-30kA12六：雷击避雷线中央的直击雷过电压六：雷击避雷线中央的直击雷过电压六：雷击避雷线中央的直击雷过电压六：雷击避雷线中央的直击雷过电压 1：等值电路：等值电路六：雷击避雷线中央的直击雷过电压 1：等值电路13六：雷击避雷线中央时直击雷过电压六：雷击避雷线中央时直击雷过电压六：雷击避雷线中央时直击雷过电压六：雷击避雷线中央时直击雷过电压 2：过电压计算：过电压计算v情况情况1：反射波未到：反射波未到A点点vA点最高电位：点最高电位：v空气间隙最高电压：空气间隙最高电压：vUs大于间隙的大于间隙的50%冲击冲击放电电压时得到最小间隙放电电压时得到最小间隙距离：距离：v我国规程规定我国规程规定六：雷击避雷线中央时直击雷过电压 2：过电压计算情况1：14六：雷击避雷线中央时直击雷过电压六：雷击避雷线中央时直击雷过电压六：雷击避雷线中央时直击雷过电压六：雷击避雷线中央时直击雷过电压 2：过电压计算：过电压计算v情况情况2：负反射波尚未返回负反射波尚未返回雷击点时，雷电流已过峰雷击点时，雷电流已过峰值值vA点最高电位由雷电流峰值点最高电位由雷电流峰值确定确定六：雷击避雷线中央时直击雷过电压 2：过电压计算情况2：15七：雷击导线中央时直击雷过电压七：雷击导线中央时直击雷过电压七：雷击导线中央时直击雷过电压七：雷击导线中央时直击雷过电压 1：绕击过电压计算：绕击过电压计算v绕击过电压：绕击过电压：v幅值为：幅值为：v设设Z0Zc/2,取取Zc=400,则则 UA100I七：雷击导线中央时直击雷过电压 1：绕击过电压计算绕击过16七：雷击导线中央时直击雷过电压七：雷击导线中央时直击雷过电压七：雷击导线中央时直击雷过电压七：雷击导线中央时直击雷过电压 2：绕击耐雷水平：绕击耐雷水平v绕击耐雷水平绕击耐雷水平v绕击线路的耐雷水平很低绕击线路的耐雷水平很低v 500kV线路线路27.4kA，220kV-12kA，110kV-7kAv 110kV以上线路要求全线架避雷线以上线路要求全线架避雷线v绕击率：绕击率：平原线路：平原线路：v山区线路：山区线路：七：雷击导线中央时直击雷过电压 2：绕击耐雷水平绕击耐雷17八：输电线路的雷击跳闸率1 1：建弧率：建弧率：建弧率：建弧率 ：冲击闪络转化为稳定工频电弧的概率：冲击闪络转化为稳定工频电弧的概率：冲击闪络转化为稳定工频电弧的概率：冲击闪络转化为稳定工频电弧的概率2 2：击杆率：击杆率：击杆率：击杆率g g：雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值3 3：雷击杆塔时的跳闸率：雷击杆塔时的跳闸率：雷击杆塔时的跳闸率：雷击杆塔时的跳闸率n n1 1：100km年的雷击次数（年的雷击次数（40个雷电日）：个雷电日）：P1为雷电流幅值超过雷击杆塔的耐雷水平为雷电流幅值超过雷击杆塔的耐雷水平的概率：的概率：4 4：绕击率：绕击率：绕击率：绕击率P P ：一次雷击线路中出现绕击的概率一次雷击线路中出现绕击的概率一次雷击线路中出现绕击的概率一次雷击线路中出现绕击的概率5 5：绕击时的跳闸率：绕击时的跳闸率：绕击时的跳闸率：绕击时的跳闸率n n2 2：P2为雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率为雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率6 6：线路跳闸率：线路跳闸率：线路跳闸率：线路跳闸率n n：n nn n1 1n n2 2八：输电线路的雷击跳闸率1：建弧率：冲击闪络转化为稳定工频18九：线路防雷措施 0 0 0 0：种类：种类u安安装装避避雷雷线线，减减小小避避雷雷线线的的屏屏蔽蔽角角，受受到到杆杆塔结构的限制（雨伞的作用）塔结构的限制（雨伞的作用）u提高线路绝缘水平（加高堤坝）提高线路绝缘水平（加高堤坝）u降低杆塔接地电阻（疏淤）降低杆塔接地电阻（疏淤）u双回输电线路采用不平衡绝缘（放水）双回输电线路采用不平衡绝缘（放水）u线路避雷器（水涨船高）线路避雷器（水涨船高）九：线路防雷措施 0：种类安装避雷线，减小避雷线的屏蔽角，19九：线路防雷措施 1：避雷线及其作用：避雷线及其作用v架设避雷线：引导雷电向避雷线放电，通过杆塔和架设避雷线：引导雷电向避雷线放电，通过杆塔和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击遭雷击v防止直接雷击导线防止直接雷击导线v分流减少经杆塔入地电流，降低塔顶电位分流减少经杆塔入地电流，降低塔顶电位v降低感应过电压降低感应过电压v110kV以上应全线架设避雷线以上应全线架设避雷线v保护角：避雷线和外侧导线的连线与垂线之间的夹角，保护角：避雷线和外侧导线的连线与垂线之间的夹角，保护角越小，对绕击雷的保护效果越好，保护角越小，对绕击雷的保护效果越好，110kV:保护角保护角2030，500kV负保护角负保护角九：线路防雷措施 1：避雷线及其作用架设避雷线：引导雷电向20九：线路防雷措施 2 2 2 2：降低接地电阻：降低接地电阻v降低杆塔接地电阻降低杆塔接地电阻v土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混凝土杆土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混凝土杆的自然接地电阻的自然接地电阻 v土壤电阻率高的地区，可采用多根放射形接地体或连续土壤电阻率高的地区，可采用多根放射形接地体或连续伸长接地体以及垂直接地电极等措施伸长接地体以及垂直接地电极等措施九：线路防雷措施 2：降低接地电阻降低杆塔接地电阻21v架设耦合地线：架设耦合地线：在降低杆塔接地电阻有困难时，在在降低杆塔接地电阻有困难时，在导线下方架设一条接地线。它具有分流作用，又加导线下方架设一条接地线。它具有分流作用，又加强了对导线的耦合。运行经验表明，该措施可降低强了对导线的耦合。运行经验表明，该措施可降低雷击跳闸率雷击跳闸率50左右左右v采用消弧线圈接地方式：采用消弧线圈接地方式：适用适用110kV及以下电压等及以下电压等级电网，可使大多数雷击单相闪络接地故障被消弧级电网，可使大多数雷击单相闪络接地故障被消弧线圈消除，不至发展为持续工频电弧。我国的运行线圈消除，不至发展为持续工频电弧。我国的运行经验表明，该措施可使雷击跳闸率降低经验表明，该措施可使雷击跳闸率降低1/3左右左右九：线路防雷措施 3：架设耦合地线等：架设耦合地线等架设耦合地线：在降低杆塔接地电阻有困难时，在导线下方架设一22v加强绝缘：加强绝缘：对个别大跨越、高杆塔，落雷机会多等对个别大跨越、高杆塔，落雷机会多等情况，可增加绝缘子片数情况，可增加绝缘子片数v采用不平衡绝缘方式：采用不平衡绝缘方式：针对同杆并架双回线路，一针对同杆并架双回线路，一回普通绝缘，一回加强绝缘回普通绝缘，一回加强绝缘v装设自动重合闸装置：装设自动重合闸装置：我国我国110kV及以上线路重合及以上线路重合闸成功率达闸成功率达7595v安装线路避雷器安装线路避雷器九：线路防雷措施 4：其它：其它加强绝缘：对个别大跨越、高杆塔，落雷机会多等情况，可增加绝缘23国外线路避雷器应用国外线路避雷器应用24
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