高电压试验新技术课件

清华大学深圳研究生院清华大学深圳研究生院关志成关志成2013.9.高电压试验新技术 清华大学深圳研究生院.本本课的特点的特点不同于一般的高电压试验技术课不同于一般的高电压试验技术课 强调强调“新新”考虑有些同学高电压技术基础薄弱考虑有些同学高电压技术基础薄弱 要介绍有关高电压技术的基础知识要介绍有关高电压技术的基础知识紧密结合当今电力系统对高电压技术的新紧密结合当今电力系统对高电压技术的新需求需求紧密结合当前我实验室的科研新方向紧密结合当前我实验室的科研新方向2.本课的特点不同于一般的高电压试验技术课2.本本课程的主要内容程的主要内容1.1.高电压试验技术基础知识高电压试验技术基础知识2.2.围绕电力系统发展的高电压试验技术围绕电力系统发展的高电压试验技术3.3.交叉学科领域的高电压试验新技术交叉学科领域的高电压试验新技术4.4.国际发展动向国际发展动向3.本课程的主要内容1.高电压试验技术基础知识3.高高电压试验基基础知知识1.1.高压试验基础知识高压试验基础知识 （关志成老师）（关志成老师）4.高电压试验基础知识1.高压试验基础知识4.围绕电力系力系统发展的展的试验新技新技术特高压输电特高压输电紧凑型线路紧凑型线路导线舞动导线舞动导线电晕放电导线电晕放电流注发展流注发展防覆冰防覆冰电力系统防雷电力系统防雷5.围绕电力系统发展的试验新技术特高压输电5.围绕电力系力系统发展的展的试验新技新技术在线监测在线监测 （泄漏电流）（泄漏电流）内绝缘监测内绝缘监测 （电机绝缘、电缆绝缘）（电机绝缘、电缆绝缘）6.围绕电力系统发展的试验新技术在线监测6.交叉学科的高交叉学科的高电压试验技技术1.1.和环境领域交叉和环境领域交叉 （高压脉冲放电在环保中应用）（高压脉冲放电在环保中应用）2.2.和生命领域交叉和生命领域交叉 （脉冲电场食品冷加工技术）（脉冲电场食品冷加工技术）3.3.和材料领域交叉和材料领域交叉 （电纺丝技术及应用）（电纺丝技术及应用）7.交叉学科的高电压试验技术1.和环境领域交叉7.国国际发展展动向向关注几个国际会议关注几个国际会议1.1.ISHISH 2011年德国，2013年韩国2.GD 2010年德国，2012年中国，2014法国3.CEIDP 2012年加拿大，2013年中国，2014美国4.ACED 2012年马来西亚5.ICPADM 2012印度6.CMD 2012印尼，2014韩国8.国际发展动向关注几个国际会议8.高高电压是以是以试验为主的科学技主的科学技术9.高电压是以试验为主的科学技术9.国网电科院高电压实验室10.国网电科院高电压实验室10.西安高压电器研究院特高压实验室11.西安高压电器研究院特高压实验室11.特高压交流试验基地（武汉）12.特高压交流试验基地（武汉）12.特高压直流试验基地（北京）13.特高压直流试验基地（北京）13.高海拔特高压试验基地（昆明）14.高海拔特高压试验基地（昆明）14.高海拔试验研究基地（拉萨）15.高海拔试验研究基地（拉萨）15.高高电压是以是以试验为主的科学技主的科学技术理论还不完善，大多数问题不能抽象出数理论还不完善，大多数问题不能抽象出数学、物理模型进行计算学、物理模型进行计算受气象条件、周边环境影响很大，靠经验受气象条件、周边环境影响很大，靠经验公式进行修正公式进行修正输变电设备绝缘距离的选取还要靠输变电设备绝缘距离的选取还要靠1 1：1 1真真型试验型试验变压器等电器设备的绝缘设计也要靠试验变压器等电器设备的绝缘设计也要靠试验确定确定16.高电压是以试验为主的科学技术理论还不完善，大多数问题不能抽象杆塔杆塔间隙确定隙确定.杆塔间隙确定.高高电压的的产生生冲击电压发生器冲击电压发生器工频试验变压器工频试验变压器直流发生器直流发生器冲击电流发生器冲击电流发生器振荡回路（合成回路）振荡回路（合成回路）18.高电压的产生冲击电压发生器18.冲冲击电压发生器生器19.冲击电压发生器19.冲冲击电压发生器生器20.冲击电压发生器20.冲击电压发生器21.冲击电压发生器21.冲击电压发生器22.冲击电压发生器22.冲击电压发生器基本原理23.冲击电压发生器基本原理23.冲击电压发生器基本原理24.冲击电压发生器基本原理24.冲击电压发生器原理图.冲击电压发生器原理图.冲击电压发生器的主要作用产生雷电波 1.2s/50s产生操作冲击波 250s/2500s 100s/2500s,500s/2500s 长波头衰减振荡波(用工频变压器产生）产生截波 26.冲击电压发生器的主要作用产生雷电波26.雷电冲击电压标准波形27.雷电冲击电压标准波形27.雷电冲击电压截波波形28.雷电冲击电压截波波形28.工工频试验变压器器29.工频试验变压器29.工频试验变压器30.工频试验变压器30.工工频试验变压器器31.工频试验变压器31.工频交流试验变压器32.工频交流试验变压器32.工频试验变压器33.工频试验变压器33.工频高电压试验的基本线路34.工频高电压试验的基本线路34.工频试验变压器的主要作用1.产生工频试验电压2.作为直流高压和冲击高压设备的电源变压器3.产生“长波前”冲击试验电压 波前时间为1000-5000s35.工频试验变压器的主要作用1.产生工频试验电压35.串级高压工频试验变压器36.串级高压工频试验变压器36.高压串联谐振试验设备对于具有大静电电容量的试品，如电缆、SF6管道、电容器、大容量发电机等，作工频耐压试验时，需采用串联谐振装置。优点：大大减少试验设备容量.高压串联谐振试验设备对于具有大静电电容量的试品，如电缆、SF变频串联谐振试验装置.变频串联谐振试验装置.变频串联谐振试验装置39.变频串联谐振试验装置39.串联谐振试验装置40.串联谐振试验装置40.直流直流电压发生器生器41.直流电压发生器41.直流电压发生器42.直流电压发生器42.直流电压发生器43.直流电压发生器43.直流试验装置44.直流试验装置44.高压直流发生器45.高压直流发生器45.高压直流发生器原理图46.高压直流发生器原理图46.串级直流发生器原理图47.串级直流发生器原理图47.串级直流电压发生器原理图48.串级直流电压发生器原理图48.直流电压发生器作用产生直流高电压对直流电源容量的要求直流污秽试验电源49.直流电压发生器作用产生直流高电压49.冲击电流发生器50.冲击电流发生器50.冲击电流发生器的功用1.研究雷闪电流对绝缘材料和结构以及防雷装置的热能、或电动力的破坏作用2.在电子、离子加速器、核聚变、微波、大功率放电激光等方面的应用3.水击效应、强磁效应51.冲击电流发生器的功用1.研究雷闪电流对绝缘材料和结构以及防冲击电流的波形中国和IEC标准规定了4种标准波形1s/20s4s/10s8s/20s30s/80s.冲击电流的波形中国和IEC标准.冲击电流发生器的充放电回路53.冲击电流发生器的充放电回路53.冲击电流发生器的结构54.冲击电流发生器的结构54.振荡回路、合成回路55.振荡回路、合成回路55.振荡回路、合成回路的作用同时产生高电压、大电流用于断路器、组合电器的断路容量试验 例如：500kV、64kA的断路容量试验 要求试验装置能同时提供满足上述要求的电压和电流。56.振荡回路、合成回路的作用同时产生高电压、大电流56.高高电压的的测量量特点：特点：参数高（高电压、大电流）参数高（高电压、大电流）分压器、分流器分压器、分流器暂态过程（微秒、毫秒过程）暂态过程（微秒、毫秒过程）暂态记录仪暂态记录仪 峰值电压表峰值电压表高速摄像仪高速摄像仪紫外成像、红外成像紫外成像、红外成像 57.高电压的测量特点：57.稳态高电压的测量测量球隙高压静电电压表交流峰值电压表高压交流分压器及标准电容器高压直流分压器58.稳态高电压的测量测量球隙58.测量球隙59.测量球隙59.静电电压表60.静电电压表60.交流峰值电压表61.交流峰值电压表61.交流分压器和标准电容器.交流分压器和标准电容器.高压直流分压器63.高压直流分压器63.冲击电压的测量球隙分压器峰值电压表 只测峰值，不测波形分压器示波器（暂态记录仪）可同时测出峰值及波形光电测量系统64.冲击电压的测量球隙64.高速摄影机、摄像机.高速摄影机、摄像机.紫外测量仪.紫外测量仪.红外测量仪.红外测量仪.高高电压试验注意事注意事项高电压设备的使用操作方法高电压设备的使用操作方法 详细了解设备的使用方法及注意事项详细了解设备的使用方法及注意事项数据的正确读取和处理数据的正确读取和处理 有效数据的问题有效数据的问题 气象数据的记录气象数据的记录安全操作规程安全操作规程 详细了解详细了解 严格执行严格执行68.高电压试验注意事项高电压设备的使用操作方法68.高电压试验的安全问题1.高电压试验需2个人2.接地杆的作用3.直流试验问题4.历年事故分析69.高电压试验的安全问题1.高电压试验需2个人69.国际发展动向绝缘材料的研究可替代SF6 气体的研究替代矿物油的植物油新型固体绝缘材料特高压输电技术及高压电器设备极端恶劣气象条件下的绝缘问题在线监测问题放电过程的数字模拟70.国际发展动向绝缘材料的研究70.电力系力系统防雷防雷71.电力系统防雷71.雷雷电危害危害72.雷电危害72.雷雷电放放电过程程雷电放电由带电荷的雷云引起雷电放电由带电荷的雷云引起大多数的放电发生在雷云之间不危险大多数的放电发生在雷云之间不危险少数的放电发生在雷云和大地之间危险少数的放电发生在雷云和大地之间危险对地放电的雷云大多数带负电荷，实测（对地放电的雷云大多数带负电荷，实测（75759090）理解以下几点：理解以下几点：1 1 雷云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释雷云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释放放 被击物体的电位取决于雷电流和被击物体阻被击物体的电位取决于雷电流和被击物体阻抗的乘抗的乘 积积2 2 从电源性质看，相当于一个电流源的作用过程从电源性质看，相当于一个电流源的作用过程3 3 人们能够测知的电量，重要是流过被击物体的电人们能够测知的电量，重要是流过被击物体的电流流78.雷电放电过程雷电放电由带电荷的雷云引起78.雷雷电参数的参数的统计数据数据实测雷电流波头长度1s5s 取2.6s实测雷电流波长20s100s 取50s平均雷电日Td：90 强雷区；40 多雷区；15 少雷区地面落雷密度 r每个雷电日每平方公里地面上的平均落雷次数 r0.023Td79.雷电参数的统计数据实测雷电流波头长度1s5s 取2.6避雷避雷线和避雷和避雷针保护原理：引导雷电向保护原理：引导雷电向避雷针（线）放电，通避雷针（线）放电，通过接地引下线和接地装过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭从而使被保护物体免遭雷击雷击保护范围：按保护概率保护范围：按保护概率为为99.9确定确定保护角避雷线和外保护角避雷线和外侧导线的连线与垂线之侧导线的连线与垂线之间的夹角间的夹角保护角越小，对绕击雷保护角越小，对绕击雷的保护效果越好的保护效果越好.避雷线和避雷针保护原理：引导雷电向避雷针（线）放电，通过接地避雷器避雷器作用原理实质上是一种放电器，并联连接在被保作用原理实质上是一种放电器，并联连接在被保护设备附近，当作用电压超过避雷器的放电电压时，护设备附近，当作用电压超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，限制了过电压的发展避雷器先放电，限制了过电压的发展类型保护间隙、排气式避雷器、阀型避雷器、氧类型保护间隙、排气式避雷器、阀型避雷器、氧化锌避雷器化锌避雷器基本要求基本要求良好的伏秒特性，实现合理的绝缘配良好的伏秒特性，实现合理的绝缘配 合合 好的绝缘强度自恢复能力，利于快速好的绝缘强度自恢复能力，利于快速 切断工频续流，使电力系统得以继续切断工频续流，使电力系统得以继续 运行运行 硅橡胶护套氧化锌线路避雷器已取得良好应用效果硅橡胶护套氧化锌线路避雷器已取得良好应用效果81.避雷器作用原理实质上是一种放电器，并联连接在被保护设备附接地和接地接地和接地电阻阻接地装置分为防雷接地、工作接地和保护接地装置分为防雷接地、工作接地和保护接地接地 工作接地：电力系统正常运行方式的需要工作接地：电力系统正常运行方式的需要,如三相系统中性点接地如三相系统中性点接地保护接地：为保证人身安全，将高压电器保护接地：为保证人身安全，将高压电器设备的金属外壳接地设备的金属外壳接地防雷接地：针对防雷保护的需要，降低雷防雷接地：针对防雷保护的需要，降低雷电流通过时的地电位升高电流通过时的地电位升高输电线路防雷接地，每一杆塔都应敷设接输电线路防雷接地，每一杆塔都应敷设接地装置，并与避雷线牢固连接地装置，并与避雷线牢固连接82.接地和接地电阻接地装置分为防雷接地、工作接地和保护接地82.评价接地装置的参数：评价接地装置的参数：接触电压、跨步电压、接地电阻（阻抗接触电压、跨步电压、接地电阻（阻抗）.评价接地装置的参数：.输电线路的雷路的雷电过电压及防及防护直击雷过电压雷电直接击中杆塔、避雷线直击雷过电压雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的线路过电压或导线引起的线路过电压感应雷过电压雷击线路附近大地，由电磁感应雷过电压雷击线路附近大地，由电磁感应在导线上产生的过电压（只对感应在导线上产生的过电压（只对3535kVkV以下线以下线路有危险）路有危险）直击雷过电压：反击雷击杆塔或避雷线直击雷过电压：反击雷击杆塔或避雷线 绕击雷电击中导线绕击雷电击中导线衡量线路防雷性能的优劣衡量线路防雷性能的优劣 耐雷水平线路遭受雷击所能耐受不至于耐雷水平线路遭受雷击所能耐受不至于引起闪络的最大雷电流（引起闪络的最大雷电流（kAkA）雷击跳闸率每雷击跳闸率每100100kmkm线路每年因雷击引起线路每年因雷击引起的线路跳闸次数的线路跳闸次数84.输电线路的雷电过电压及防护直击雷过电压雷电直接击中杆塔、雷雷击导线绕击时的的过电压绕击率：平原线路绕击率：平原线路 山区线路山区线路 Pa绕击率；绕击率；a保护角；保护角；h杆塔高度杆塔高度绕击过电压：绕击过电压：UA100100I I绕击耐雷水平绕击耐雷水平UA U5050绕击线路的耐雷水平很低绕击线路的耐雷水平很低 500kV线路线路27.4kA 220kV12kA 110kV7kA 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.雷击导线绕击时的过电压绕击率：平原线路 雷雷击塔塔顶反反击过电压雷击塔顶造成绝缘子接地端电位比导线高，称雷击塔顶造成绝缘子接地端电位比导线高，称反击反击 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.雷击塔顶反击过电压雷击塔顶造成绝缘子接地端电位比导线高，称反反击耐雷水平耐雷水平 haha杆塔高度杆塔高度 hchc导线高度导线高度 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，杆杆塔分流系数塔分流系数，杆塔冲击接地电阻杆塔冲击接地电阻RiRi，杆塔等值杆塔等值电感电感LtLt以及绝缘子串的以及绝缘子串的5050放电电压放电电压U50U50等因素等因素有关，通常以降低有关，通常以降低RiRi，提高提高k k为提高反击耐雷水平为提高反击耐雷水平的主要手段的主要手段.反击耐雷水平 ha杆塔高度 反击耐雷水平与导线地线间雷雷电对电力系力系统的危害的危害雷电是影响输电线路可靠性的首要因素雷电是影响输电线路可靠性的首要因素CIGRE:12CIGRE:12个国家个国家275-500kV275-500kV总长为总长为32700km32700km输电线输电线路连续三年的运行结果，雷害事故占总事故路连续三年的运行结果，雷害事故占总事故60%60%我国我国:超高压线路雷击事故占线路总跳闸事故超高压线路雷击事故占线路总跳闸事故40-40-70%70%20082008年南方电网年南方电网110kV110kV及以上输电线路共计跳闸及以上输电线路共计跳闸25992599次，其中雷击跳闸次，其中雷击跳闸15881588次，占总跳闸数的次，占总跳闸数的61.1%61.1%。雷电跳闸率达。雷电跳闸率达1.0071.007次次/百公里百公里年。年。在在500kV500kV线路中，雷击更是线路跳闸的决定性因素线路中，雷击更是线路跳闸的决定性因素88.雷电对电力系统的危害雷电是影响输电线路可靠性的首要因素88.电网的防雷网的防雷 1 1）雷电是自然界的天气现象，）雷电是自然界的天气现象，“惹不起，躲惹不起，躲不过不过”2 2）雷电活动对电力系统影响巨大，对输电线）雷电活动对电力系统影响巨大，对输电线路影响最为直接路影响最为直接 3 3）现代电网，超、特高压输电线路由于自身）现代电网，超、特高压输电线路由于自身特点，防雷问题更具挑战性特点，防雷问题更具挑战性 4 4）防雷问题是当前输电线路故障的突出问题，）防雷问题是当前输电线路故障的突出问题，人类对于雷电活动规律有待加强探索人类对于雷电活动规律有待加强探索 5 5）防雷是技术问题，也是管理问题和技术经）防雷是技术问题，也是管理问题和技术经济比较问题济比较问题89.电网的防雷 1）雷电是自然界的天气现象，“惹不起，躲不过”8输电线路雷击形态输电线路雷击形态反击反击雷击线路杆塔或者避雷线时，杆塔或者避雷线雷击线路杆塔或者避雷线时，杆塔或者避雷线的电位高于导线（绝对值）导致的闪络的电位高于导线（绝对值）导致的闪络绕击绕击雷击导线雷击导线 800kV800kV、500kV500kV 及超、特高压交流反及超、特高压交流反 击故障减少，但雷电击故障减少，但雷电 绕击问题突出绕击问题突出 90.输电线路雷击形态反击90.输电线路雷击形态91.输电线路雷击形态91.输电线路主要防雷措施输电线路主要防雷措施安装避雷线，减小避雷线的屏蔽角提高线路绝缘水平降低杆塔接地电阻双回输电线路采用不平衡绝缘线路避雷器架设耦合地线在绝缘子串加装并联保护间隙92.输电线路主要防雷措施安装避雷线，减小避雷线的屏蔽角92.输电线路的防雷保护措施输电线路的防雷保护措施架设避雷线：引导雷电向避雷线放电，通架设避雷线：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遭雷击而使被保护物体免遭雷击防止直接雷击导线防止直接雷击导线分流减少经杆塔入地电流，降低塔顶电分流减少经杆塔入地电流，降低塔顶电位位降低感应过电压降低感应过电压交流交流110kV110kV以上应全线架设避雷线以上应全线架设避雷线93.输电线路的防雷保护措施架设避雷线：引导雷电向避雷线放电，通过输电线路的防雷保护措施输电线路的防雷保护措施降低杆塔接地电阻降低杆塔接地电阻土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混凝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土杆的自然接地电阻 土壤电阻率高的地区，可采用多根放射形接地体或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连续伸长接地体以及垂直接地电极等措施土壤电阻率高的地区，有难度，而且效果不明显土壤电阻率高的地区，有难度，而且效果不明显.输电线路的防雷保护措施降低杆塔接地电阻.输电线路的防雷保护措施输电线路的防雷保护措施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，在导线下方架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，又加强了避设一条接地线。它具有分流作用，又加强了避雷线对导线的耦合。运行经验表明，该措施可雷线对导线的耦合。运行经验表明，该措施可降低雷击跳闸率降低雷击跳闸率5050左右左右加强绝缘加强绝缘对个别大跨越、高杆塔，落雷机会多等情况，对个别大跨越、高杆塔，落雷机会多等情况，可增加绝缘子片数可增加绝缘子片数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，一回普通绝缘，一回针对同杆并架双回线路，一回普通绝缘，一回加强绝缘加强绝缘95.输电线路的防雷保护措施架设耦合地线95.输电线路的防雷保护措施输电线路的防雷保护措施装设线路避雷器装设线路避雷器.输电线路的防雷保护措施装设线路避雷器.线路避雷器的防雷保路避雷器的防雷保护效果效果防止输电线路雷击闪络的常规措施效果是有限防止输电线路雷击闪络的常规措施效果是有限的，国内外工程实践表明，线路避雷器防止的，国内外工程实践表明，线路避雷器防止反击、饶击雷电过电压的效果都是非常明显反击、饶击雷电过电压的效果都是非常明显的。的。19801980年美国年美国AEPAEP和和GEGE开发出线路防雷用开发出线路防雷用MOAMOA，7575支支138138kVkV避雷器用于避雷器用于2525个杆塔上（接地电阻个杆塔上（接地电阻100100），），取得无雷击闪络的良好效果。取得无雷击闪络的良好效果。19861986年日本开发出带串联间隙的线路年日本开发出带串联间隙的线路MOAMOA，截截止到止到19931993年，日本在年，日本在6666、7777、275275、500500kVkV线线路上运行的路上运行的MOAMOA已达已达3 3万支，取得良好效果。万支，取得良好效果。97.线路避雷器的防雷保护效果防止输电线路雷击闪络的常规措施效果线路避雷器的防雷保路避雷器的防雷保护效果效果日本总结日本总结7777kVkV各种防雷措施的效果，统计出：各种防雷措施的效果，统计出：增加绝缘、架设耦合地线、减少杆塔接地电增加绝缘、架设耦合地线、减少杆塔接地电阻，可使雷击跳闸次数阻，可使雷击跳闸次数分别降至分别降至62%62%、56%56%、45%45%，安装，安装MOAMOA后可消除后可消除雷击跳闸事故。雷击跳闸事故。我国电科院对我国电科院对220220kVkV安装安装MOAMOA的防雷效果计算的防雷效果计算表明：表明：未安装未安装MOAMOA的反击耐雷水平仅的反击耐雷水平仅3232kAkA安装安装MOAMOA的反击耐雷水平达的反击耐雷水平达350350kAkA98.线路避雷器的防雷保护效果日本总结77kV各种防雷措施的效果，线路避雷器的路避雷器的应用用线路避雷器的投资较大，难以普遍采用，线路避雷器的投资较大，难以普遍采用，建议优先安装在下列条件杆塔：建议优先安装在下列条件杆塔：山区线路易击段、易击点的杆塔山区线路易击段、易击点的杆塔山区线路接地电阻超过山区线路接地电阻超过100 100 且发生过闪且发生过闪络络的杆塔的杆塔水电站升压站出口线路接地电阻大的杆塔水电站升压站出口线路接地电阻大的杆塔大跨越高杆塔大跨越高杆塔多雷区双回线路易击段、易击点的一回线多雷区双回线路易击段、易击点的一回线路上路上99.线路避雷器的应用线路避雷器的投资较大，难以普遍采用，99.输电线路的防雷保护措施输电线路的防雷保护措施并联保护间隙防雷方式优点：并联保护间隙防雷方式优点：提高系统重合闸成功率，提高系统重合闸成功率，降低线路降低线路的雷击事故率的雷击事故率 保护绝缘子不受损，可以不巡线，保护绝缘子不受损，可以不巡线，减轻劳动强度减轻劳动强度 相应的经济效益相应的经济效益 缺点：缺点：短接了部分绝缘子长度，带来相应短接了部分绝缘子长度，带来相应的技术和经济问题的技术和经济问题 在绝缘子串上并联保护间隙在绝缘子串上并联保护间隙（在在绝绝缘缘子子串串两两端端并并联联的的一一对对金金属属电极，又称招弧角或引弧角）电极，又称招弧角或引弧角）.输电线路的防雷保护措施并联保护间隙防雷方式优点：在绝缘子串应对输电线路雷击的系统措施应对输电线路雷击的系统措施交流线路交流线路线路受雷击闪络并建弧后，断路器跳闸线路受雷击闪络并建弧后，断路器跳闸,自动重合闸自动重合闸直流线路直流线路雷击闪络并建弧后，在控制系统下，自动快速地完成雷击闪络并建弧后，在控制系统下，自动快速地完成降压、去能、灭弧、再起动等程序，消除故障，恢复降压、去能、灭弧、再起动等程序，消除故障，恢复送电送电为了提高再起动的成功率，可采用为了提高再起动的成功率，可采用“多次自动再多次自动再起动起动”或或“降压再起动降压再起动”。其间只要在线路去能。其间只要在线路去能后保证一段无压时间后保证一段无压时间(约约0.20.6s)0.20.6s)，让弧柱充分，让弧柱充分去游离而恢复其绝缘强度去游离而恢复其绝缘强度101.应对输电线路雷击的系统措施交流线路101.当前防雷分析技术当前防雷分析技术 雷电活动特性分析:雷电定位系统、雷电波形监测系统 反击过电压及其分析：电磁暂态分析 技 术（EMTP、PSCAD/EMTDC、Matlab）绕击过电压及其分析：传统方法、雷电先导发展模型、雷电分形模型102.当前防雷分析技术 雷电活动特性分析:雷电定位系统、雷电特高压输电线路的特点及防雷问特高压输电线路的特点及防雷问题题p杆塔高p引雷半径大，暴露面积大引雷半径大，暴露面积大p大地对杆塔的屏蔽效果差大地对杆塔的屏蔽效果差p 从导线表面产生的迎面先导发展的随机性凸显出来从导线表面产生的迎面先导发展的随机性凸显出来p相间尺寸大p 容易引起绕击容易引起绕击p大地对杆塔的影响大大地对杆塔的影响大p线路长p 全线地形复杂全线地形复杂p 防雷设计困难、问题突出防雷设计困难、问题突出p绝缘水平高p反击闪络问题不突出，饶击是主要问题反击闪络问题不突出，饶击是主要问题p线路运行电压高p导线对雷电下行先导的诱导作用增强导线对雷电下行先导的诱导作用增强103.特高压输电线路的特点及防雷问题杆塔高103.特高压输电线路的特点特高压输电线路的特点云广云广800kV特高压直特高压直流线路输电距离流线路输电距离1417km向家坝向家坝-上海上海800kV特高压直流输电线路特高压直流输电线路全长全长1916.5km杆塔高度杆塔高度60-70m.特高压输电线路的特点云广800kV特高压直流线路输电距离1特高压输电线路的特点特高压输电线路的特点1000kV晋东南晋东南-南阳南阳-荆门输电线路长度荆门输电线路长度660.657km杆塔高度达到约杆塔高度达到约80-90m.特高压输电线路的特点1000kV晋东南-南阳-荆门输电线路长特高压输电线路的特点特高压输电线路的特点交流交流1000kV双回路杆双回路杆塔图塔图杆塔高度达到杆塔高度达到100m.特高压输电线路的特点交流1000kV双回路杆塔图.特高压输电线路防雷的特殊性特高压输电线路防雷的特殊性p特高压输电线路引雷能力增强，导致输电线路特高压输电线路引雷能力增强，导致输电线路被雷电击中的概率提高被雷电击中的概率提高p特高压线路的绝缘水平很高，雷击避雷线或塔特高压线路的绝缘水平很高，雷击避雷线或塔顶而发生反击闪络的可能性较低顶而发生反击闪络的可能性较低p工作电压对雷电的诱导作用及迎面先导的随机工作电压对雷电的诱导作用及迎面先导的随机性的增加导致绕击成为线路跳闸的主要原因性的增加导致绕击成为线路跳闸的主要原因p采用负保护角后三相水平排列的特高压线路避采用负保护角后三相水平排列的特高压线路避雷线宽度超过雷线宽度超过60m,60m,导致可能出现中相绕击的新导致可能出现中相绕击的新问题问题p1000kV晋东南-南阳-荆门输电线路进线段采用三避雷线107.特高压输电线路防雷的特殊性特高压输电线路引雷能力增强，导致输特高压输电线路的防雷问题特高压输电线路的防雷问题p绕击是特高压线路雷击跳闸的主要原因。绕击是特高压线路雷击跳闸的主要原因。应重点研究特高压线路易遭绕击的原因，应重点研究特高压线路易遭绕击的原因，并提出相应的防雷措施并提出相应的防雷措施p建立更为符合雷电发展规律的特高压输电建立更为符合雷电发展规律的特高压输电线路绕击研究模型是特高压输电线路防雷线路绕击研究模型是特高压输电线路防雷的需求的需求p交流特高压输电线路塔形和交流特高压输电线路塔形和500kV500kV比较，有比较，有新特点，防止出现中相绕击问题新特点，防止出现中相绕击问题108.特高压输电线路的防雷问题绕击是特高压线路雷击跳闸的主要原因。防雷技术研究和思考防雷技术研究和思考1 1）防雷的基础研究需要加强）防雷的基础研究需要加强 人们对于雷电活动规律掌握不充分。人们对于雷电活动规律掌握不充分。如何加强防雷的基础研究应有创新的思维如何加强防雷的基础研究应有创新的思维 加大科研投入，开展基础研究，包括：雷电加大科研投入，开展基础研究，包括：雷电试验、雷电监测、雷电测量、研究方法开发、试验、雷电监测、雷电测量、研究方法开发、防雷措施研发防雷措施研发 研究和完善防雷分析方法，如输电线路雷电研究和完善防雷分析方法，如输电线路雷电暂态特性的全波过程分析方法、绕击分析选用暂态特性的全波过程分析方法、绕击分析选用的不同电压等级的电气几何模型、先导发展模的不同电压等级的电气几何模型、先导发展模型和分形模型等的精确性。型和分形模型等的精确性。109.防雷技术研究和思考1）防雷的基础研究需要加强109.防雷技术研究和思考防雷技术研究和思考 2 2）输电线路防雷问题要取得突破）输电线路防雷问题要取得突破 输电线路有两大问题：防污秽和防雷。前输电线路有两大问题：防污秽和防雷。前者由于采用合成材料有了突破性进展，现者由于采用合成材料有了突破性进展，现在要下功夫解决防雷问题。在要下功夫解决防雷问题。3 3）雷电活动具有明显的地域性，需要坚持不懈）雷电活动具有明显的地域性，需要坚持不懈地做好最基础的工作，充分利用雷电定位系统、地做好最基础的工作，充分利用雷电定位系统、雷电流波形监测装置雷电流波形监测装置 目前很多防雷研究不是根据地形及地段对整目前很多防雷研究不是根据地形及地段对整条线路进行分类，对各种地形条件下的雷条线路进行分类，对各种地形条件下的雷击闪络率进行分别研究计算，没有考虑实击闪络率进行分别研究计算，没有考虑实际对象，只在数学方法上用功夫，所谓的际对象，只在数学方法上用功夫，所谓的与运行结果吻合好也只是在改变地面倾斜与运行结果吻合好也只是在改变地面倾斜角上做文章角上做文章110.防雷技术研究和思考 2）输电线路防雷问题要取得突破110.防雷技术研究和思考防雷技术研究和思考 4 4）需要有新思路，研究新的防雷措施需要有新思路，研究新的防雷措施 在试验的基础上，建立新理论、新模型、新的计算方在试验的基础上，建立新理论、新模型、新的计算方法，新的防雷措施法，新的防雷措施 5 5）关于防雷管理关于防雷管理我国：考核的是雷击闪络率我国：考核的是雷击闪络率方法：堵的方法方法：堵的方法维护：复杂，困难维护：复杂，困难国外：考核的是雷击故障率国外：考核的是雷击故障率方法：疏的方法方法：疏的方法维护：简单维护：简单我国应开展输电线路防雷间隙的试点运行工作，从我国应开展输电线路防雷间隙的试点运行工作，从考核雷击闪络率向考核雷击故障率转变考核雷击闪络率向考核雷击故障率转变111.防雷技术研究和思考 4）需要有新思路，研究新的防雷措施111防雷技术研究和思考防雷技术研究和思考 6 6）利用雷电定位系统监测数据，统计分析利用雷电定位系统监测数据，统计分析不同区域的年雷电日、地面落雷密度及雷不同区域的年雷电日、地面落雷密度及雷电流幅值特性电流幅值特性p加强雷电定位系统建设，为电力系统防雷提供科学决策依据p加强对海量雷电数据的分析与统计工作p各级生产运行部门力求准确、科学统计分析雷击数据112.防雷技术研究和思考 6）利用雷电定位系统监测数据，统计分析不防雷技术研究和思考防雷技术研究和思考7 7）科学进行线路防雷设计，适当提高线路防）科学进行线路防雷设计，适当提高线路防雷设计标准雷设计标准 力求逐基杆塔建立微地形特性，结合雷电参数的地域特性，综合评估线路的防雷特性 在雷害严重区域增强线路耐雷设计水平 在雷害不同区域采用不同的耐雷设计 科学设计输电线路杆塔接地装置113.防雷技术研究和思考7）科学进行线路防雷设计，适当提高线路防雷防雷技术研究和思考防雷技术研究和思考8 8）防雷是技术问题，也是管理问题，也是技术防雷是技术问题，也是管理问题，也是技术经济比较问题经济比较问题 从技术经济角度考量对不同输电线路，采取不从技术经济角度考量对不同输电线路，采取不同的防雷措施同的防雷措施 例如：例如：全线安装线路避雷器（一次投资高，但可以适全线安装线路避雷器（一次投资高，但可以适当降低对接地电阻和保护角的要求）当降低对接地电阻和保护角的要求）在输电线路沿线附近安装避雷线（可以消除线在输电线路沿线附近安装避雷线（可以消除线路的雷害事故，还可以取消线路本身的避雷线，路的雷害事故，还可以取消线路本身的避雷线，但一次投资更高，交流特高压全线采取三避雷但一次投资更高，交流特高压全线采取三避雷线的投资已经很高，只在进线端使用）线的投资已经很高，只在进线端使用）114.防雷技术研究和思考8）防雷是技术问题，也是管理问题，也是技术个人观点供参考，欢迎讨论！个人观点供参考，欢迎讨论！