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第10章 输电线路的防雷-2014

电力系统多年的运行经验表明,间距只要满足上式要求, 雷击档距中央避雷线时,导线与避雷线间一般不会发生闪络。 所以,在计算雷击跳闸率时,不计及这种情况。
高电压工程基础
10.4 输电线路雷击跳闸率的计算
根据模拟试验和运行经验,一般高度线路的避雷线和导 线对地面的遮蔽宽度取4hd + b,hd是上导线的平均高度,b为 避雷线之间的宽度,这样 ,l00km输电线路对地面的遮蔽面积, 或受雷害面积(km2)为:
高电压工程基础 分流系数:
Rch gt Lgt g Lbd(t gt ) / dt
1 R 1 ch t Lb Lb Lgt
g
t 取 0 ~ 2.6 μs的平均值
g
1 1 Lgt Lb 1.3 Rch Lb
额定电压 (kV)
110
220
330
500
单避雷线
A (4hd b) 103 100 0.1(4hd b)
地面落雷密度γ为 0.07,如果取每年40个雷暴日作为标准 值,每年l00km输电线路受到的雷击次数(次/ (100km· 40雷 电日))为:
N 0.28(4hd b)
高电压工程基础
反击跳闸率n1(次/ 100km· 40雷电日 )
绝缘子承受电压=塔顶电位-导线电位=
U j U (U ') I (Rch Lgt / 2.6 hd / 2.6)
U 50% 耐雷水平: I Rch Lgt / 2.6 hd / 2.6
高电压工程基础
有避雷线时的直击雷过电压
1. 雷绕过避雷线击于导线的过电压及耐雷水平
n1 0.28(4hd b) g p1
雷击次数 击杆率 建弧率 雷电流幅值 大于雷击塔 顶的耐雷水 平 I1 的概率
绕击跳闸率n2(次/ 100km· 40雷电日 )
n2 0.28(4hd b) pa p2
雷击次数 绕击率 建弧率 雷电流幅值 大于雷绕击 的耐雷水平 I2 的概率
高电压工程基础 例10-1 某 220kV 线路,假定杆塔冲击接地电阻 Rch = 7Ω,绝缘 串由 13 片 X-7组成。其正极性冲击放电电压 U50% 为 1410kV, 负极性冲击放电电压 U50% 为 1560kV。架设双避雷线,避雷线 弧垂为 7m ,导线弧垂为 12m ,避雷线半径为 5.5mm 。求该线 路的耐雷水平及雷电跳闸率。 解:1.计算几何参数 (l)避雷线与导线的平均高度
直击雷过电压
雷击 塔顶
雷击档距中央 的避雷线
雷击 导线
雷击线路 附近地面
感应雷过电压
输电线路防雷的任务: 采用技术上与经济上的合理措施,使系统雷害降低到运行 部门能够接受的程度,保证系统安全可靠运行。
高电压工程基础 输电线路防雷的措施(“四道防线”): (1) 防止雷直击导线 沿线架设避雷线,有时还要装避雷针与其配合 (2) 防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络 降低杆塔的接地电阻,增大耦合系数,适当加强线路绝缘, 在个别杆塔上采用避雷器等 (3) 防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧 适当增加绝缘子片数,减少绝缘子串上工频电场强度,电 网中采用不接地或经消弧线圈接地方式 (4) 防止线路中断供电 采用自动重合闸,或双回路、环网供电等措施
hbp hb 2 2 f b 29.1 7 24.5 3 3
hdp hd 2 2 f d 23.4 12 15.4 3 3
(2)避雷线对外侧导线的耦合系数
Kc0 Kc1Kc0 1.25 0.229 0.286
(3)杆塔电感 Lgt
Lgt 0.5 29.1 14.5
0.220
次/ (100km· 40雷电日)
ugt g iRch Lgt g
di g I ( Rch Lgt / 2.6) dt
KcU gt Kc g I ( Rch Lgt / 2.6) hd (1 Kc )
gi
(1 g )i
导线电位:
Kc g I ( Rch Lgt / 2.6)
高电压工程基础
衡量输电线路防雷性能的两个指标: 耐雷水平(单位:kA) 雷击线路不致引起绝缘闪络的最大雷电流幅值,称为 线路的耐雷水平。线路的耐雷水平愈高,线路绝缘发生闪 络的机会就愈小。
雷击跳闸率(单位:次/ l00km· 40雷电日)
雷击跳闸率是指折算为统一的条件下,因雷击而引起 的线路跳闸的次数。此统一条件规定为每年 40 个雷电日 和 l00km 的线路长度。
雷击点电压: U A
I Z IZ 100 I 2 2 4
输电线耐雷水平:U 50%源自I 100平原线路:lg pa
h
86
此时,避雷线只起到降低 绕击率的作用:
3.90
山区线路: lg pa
h
86
3.35
高电压工程基础
2. 雷击塔顶时的过电压及耐雷水平
塔顶电位:
雷击点电压: U A
I Z IZ 100 I 2 2 4
输电线耐雷水平:
U 50% I 100
高电压工程基础 2. 雷击塔顶时的过电压及耐雷水平
塔顶电位: U IRch Lgt
dI I ( Rch Lgt / 2.6) dt
I 导线电位: U ' hd hd 2.6
p1 4.8%
I 2 15.6
p2 66.5%
7.击杆率 g,绕击率 pa ,建弧率 η
g 1/ 6
pa 0.144%
0.80
高电压工程基础
8.线路的雷电跳闸率 n
n 0.28(4hbp b)( gp1 pa p2 )
1 4.8 0.144 66.5 0.28 (4 24.5 11.6) ( ) 0.80 6 100 100 100
330
100 ~ 150 0.121 0.27 ~ 0.60
220
75 ~ 110 0.252 0.43 ~ 0.95
110
40 ~ 75 0.833 1.18 ~ 2.01
注意:
运行经验表明:随电压等级的提高,由于线路耐受反击 能力大大提高,使得绕击在线路雷击跳闸中比例加大。
按照规程法计算330kV及以上电压等级的雷击跳闸率存在 类似的问题。基于此,出现了“绕击的电气几何模型”(又 称“等击距”模型)。 尽管该模型与实验之间存在一定的差异,但是可以很好 地解释线路“绕击”率增加的问题。
高电压工程基础 2.雷击塔顶时分流系数查表 3.雷击塔顶时的耐雷水平 I1
U 50% I1 116 [g ( Rch Lgt / 2.6) hdp / 2.6](1 Kc )
g 0.88
4.雷电流超过 I1 的概率 5.计算绕击耐雷水平I2 6.雷电流超过 I2 的概率
《高电压工程基础》
施围 邱毓昌 张乔根(西安交通大学)编著 王倩(西安理工大学)制作
高电压工程基础
第10章 输电线路的防雷保护
10.1 输电线路防雷的原则和措施 10.2 线路感应雷过电压 10.3 输电线路的直击雷过电压 10.4 输电线路雷击跳闸率的计算
高电压工程基础
10.1 输电线路防雷的原则和措施
实测表明,感应过电压峰值最大可达300 ~ 400kV。这 对35kV及以下的水泥杆线路可能引起闪络事故;110kV及 以上的线路,由于绝缘水平较高,一般不会引起闪络事故, 且感应过电压同时存在于三相导线上,故相间不存在电位 差,只能引起对地闪络。
高电压工程基础
有避雷线时的感应雷过电压
避雷线在导线上 耦合出来的电压
双避雷线
0.90
0.86
0.92
0.88

0.88

0.865~ 0.822
高电压工程基础
3. 雷击避雷线档距中央的过电压及空气间隙
UA 1 dI 1 Ls Ls 2 dt 2
1 U s U A (1 K c ) Ls (1 K c ) 2
s (0.012l 1)m
高电压工程基础
10.2 线路感应雷过电压
静电场突然消失 静电分量
主放电产生脉冲磁场
静电分量
高电压工程基础
无避雷线时的感应雷过电压
雷击线路附近地面: U 25
Ihd s
雷击杆塔或线路附近避雷线: U hd α —— 感应过电压系数,kV/m,其值等于以kA/μs为单位的雷电流平 均陡度值,即 α = I / 2.6。 hd ——导线平均高度,m。
I hd (1 Kc ) 2.6
U j g I ( K ch Lgt / 2.6)(1 K c )
I hd (1 K c ) 2.6 I (g Rch g Lgt / 2.6 hd / 2.6)(1 Kc )
绝缘子承受电压:
U50% 输电线路耐雷水平: I (1 Kc )[g ( Rch Lgt / 2.6) hd / 2.6]
U ' U KcU (1 Kc )U
Kc 为避雷线与导线之间的耦合系数。如前所述,其值 只决定于导线间的相互位置与几何尺寸。线间距离越近, 则耦合系数 Kc 愈大,导线上感应过电压愈低。
高电压工程基础
10.3 输电线路的直击雷过电压
无避雷线时的直击雷过电压
1. 雷击导线的过电压及耐雷水平
高电压工程基础
n n1 n2 0.28(4hd b) ( gp1 pa p2 )
架空输电线路典型杆塔的耐雷水平及雷击跳闸率
电压等级(kV)
雷击杆塔时耐雷水 平(kA) 平原跳闸率 (次/百公里· 年) 山区跳闸率 (次/百公里· 年)
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