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高电压技术1输电线路防雷技术

❖ 由于主放电的平均速度很快,导线上的束缚电荷的释放 过程也很快,所以形成的电压波u=iZ幅值可能很高。这 种过电压就是感应过电压的静电分量
2020/7/12
感应过电压-电磁感应分量
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 部分磁力线穿过导线- 大地回路,产生感应电 势,这种过电压为感应 过电压的电磁分量
提高耦合系数K的方法: 1)将单避雷线改成双避雷线 2)在导线下放增设架空地线(耦合地线),也起到分流作用
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反击耐雷水平
❖ 35kV: 20-30kA ❖ 110kV: 40-75kA ❖ 220kV: 75-110kA ❖ 330kV: 100-150kA ❖ 500kV: 125-175kA
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4、线路绝缘子耐雷水平
当作用在线路绝缘子上的电压Uj>绝缘子串冲击闪络电压Uj50% 绝缘子将发生闪络,由于塔顶电位高于导线电位,闪络将从杆塔向 导线发展,故称为反击。 耐雷水平: 雷击杆塔时绝缘子串上承受最大雷电冲击电压所对应的雷电流:
I1
Uj50%
(1k)[(RchL 2.g6t)2h.d6]
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二、雷击避雷线档距中央
避雷线雷击点A的电压:
UAig
Zb 2
iL2Z Z00 Zb Zb
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3、绝缘子串上作用的过电压
绝缘子串的作用电压: Uj=塔顶电位Utd – 导线电位Ud
= Utd – KUtd + αhd(1-k) =(Utd +αhd) (1-K)
=[βIL(Rch+Lgt/2.6) + IL hd /2.6](1-K) =IL[β(Rch+Lgt/2.6) + hd /2.6](1-K)
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U g'd (1 k )U g d(1 k ) h d
由于屏蔽效应,感应电压降低了(1-K)倍
二、输电线路直击雷过电压和耐雷水平 1、雷击杆塔塔顶:
反击
雷击塔顶时雷电流可通过下列途径的分流:
避雷线 杆塔 闪络后相导线也可分流
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雷击塔顶的过电应过电压计算
无避雷线时感应过电压为
Ug
25IL
hd S
导线越高,感应过电压越高。
一般Ug « 500kV,在110kV线路上不引起闪络。
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避雷线对感应过电压的屏蔽作用
1)避雷线不接地时:
Ugb
25IL
hb S
2)避雷线接地时:
Ugd25ILhSd Ugbh hb d
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一、输电线路的感应过电压
1、雷击线路附近大地时 ❖ 静电感应 ❖ 电磁感应
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感应过电压-静电感应分量
❖ 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。由于静电感应, 最靠近先导通道的一段导线上感应形成束缚电荷
❖ 主放电开始以后,先导通道中的负电荷自下而上被迅速 中和。相应电场迅速减弱,使导线上的正束缚电荷迅速 释放,形成电压波向两侧传播
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I1
Uj50%
(1k)[(RchL 2.g6t)2h.d6]
反击耐雷水平与导线-地线间的耦合系数k,杆塔分流系数 β,杆塔冲击接地电阻Rch,杆塔等值电感Lgt以及绝缘子 串的50%放电电压Uj50%等因素有关
还必须考虑工频电压的作用以及触发相位 距离远,耦合系数小,一般以外侧或下方导线计算 通常以降低Rch,提高k为提高反击耐雷水平的主要手段
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雷击输电线路的方式
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大气过电压:
直击雷过电压:① 、②、 ③
感应雷过电压:④、②、①
其中④只对35KV以下线路有 危害
大气过电压带来的后果: 发生短路接地故障 雷电波侵入变电所,破坏设 备绝缘,造成停电事故
衡量线路防雷性能的优劣: 耐雷水平:线路遭受雷击 所能耐受不至于引起闪络 的最大雷电流(kA) 雷击跳闸率:每100km 线路每年因雷击引起的跳 闸次数
2、雷击塔顶时的感应过电压(S<65m)
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 电流极性相反的电压,以静电感应分量为主
无避雷线时:
Ugd ahd
其中dIL IL kA/s 感应过电压系数 dt 2.6
数值为雷电流的平
有避雷线时,导线上的感应过电压
输电线路的雷击事故
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40~70%,尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地 区,雷击事故率更高 在日本50%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,20-30%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的电压为275-500kV总长为 32700km输电线路连续三年的运行资料中指出,雷害事故占 总事故的60%
实际上,避雷线与大地连接保持地电位,电位为0,可 以假设为避雷线上再叠加了-Ugb的感应电压
-Ugb在导线上耦合电压为-KUgb
导线上的实际感应电压
U gd ' U gd kU gb
(1
k
hb hd
)U
gd
(1 k ) U gd
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即避雷线的屏蔽效应使导线上 的感应电荷减少,感应电压降 低了(1-K)倍
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2、雷击杆塔时导线的电位
避雷线耦合到导线上的电位:u1=kutd
(避雷线与塔顶电位相同)
雷击塔顶时雷电先导在导线上的的感应电位:
U2=-αhd(1-k)
U2为负的理由:雷电先导在导线上产生感应过电压的极性(感应 出正电荷)与流入杆塔中的电流极性相反
导线电位
u d U 1 U 2 k td u h d ( 1 k )
igt iL 分流系数,雷电雷 流线 经分 避流
塔顶电位
utdRchigtLgtddgitt(iLRchLgtddLit) iL(RchLgt/2.6)
最高塔顶电位
utdILRchLgf t
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杆塔的分流
1
Lgt
1 Rch
f
Lb Lb 2
110kV: 0.9(1S), 0.86(2S) 220kV: 0.92(1S), 0.88(2S) 500kV: 0.88(2S)
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