输电线路的雷电保护ppt课件.ppt

- -2 2- - -3 3- -做好输电线路的防雷工作，不仅可以提高输电线路本做好输电线路的防雷工作，不仅可以提高输电线路本身的供电可靠性，而且还可以使变电所安全运行身的供电可靠性，而且还可以使变电所安全运行。 - -4 4- -输电线路防雷的任务是输电线路防雷的任务是：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。感应雷过电压感应雷过电压直击雷过电压直击雷过电压- -5 5- - -6 6- - -7 7- -雷击闪络不能形成稳定的工频电弧转化为稳定的工频电弧熄弧系统恢复正常跳闸- -8 8- -0.75(4.514)%EE：绝缘子串的平均工作电压梯度(r.m.s)，kV/m。对中性点有效接地的电网ejm3(0.5)UEll对中性点非有效接地的电网 ejm2UEll式中Ue：额定电压；lj：绝缘子串长度；lm：线路的线间距离（对铁横担和钢筋混凝土横担线路，lm = 0）- -9 9- -输电线路防雷的四道防线在应用时应根据具体情况实施，例输电线路防雷的四道防线在应用时应根据具体情况实施，例如线路的电压等级、重要程度、当地雷电活动强弱、已有线如线路的电压等级、重要程度、当地雷电活动强弱、已有线路的运行经验等，再由技术与经济比较的结果，作出因地制路的运行经验等，再由技术与经济比较的结果，作出因地制宜的保护措施。宜的保护措施。- -1010- - -1111- - -1212- - -1313- - -1414- -束缚电荷的形成和分布束缚电荷的形成和分布被释放电荷的移动被释放电荷的移动- -1515- -a a）先导阶段；）先导阶段； b b）主放电阶段）主放电阶段感应雷过电压的形成感应雷过电压的形成 感应雷过电压的计算 - -1616- -式中I ：雷电流幅值，kA；hd：导线悬挂平均高度，m；s：雷击点至线路的距离，m。d25IhUs推导推导先导通道中电荷密度大主放电速度高雷电流幅值I大静电感应分量大高度hd大线路对地电容小，释放相同数量的束缚电荷造成的电压高距离s小束缚电荷多- -1717- - -1818- -【例【例】雷电流I=88 kA，线路悬挂平均高度hd=12 m，雷击点至线路的距离s=65 m，则导线上产生的感应过电压约为：88 122525406kV65dIhUs更近的雷击，则因线路的吸引，而击于线路本身。当雷直击于杆塔或线路附近的避雷线（针）时，周围迅速变化的电磁场将在导线上感应出相反符号的过电压。在无避雷线时，对一般高度的线路，这一感应过电压的最大值可由下式计算：dUh式中: 感应过电压系数，kV/m，其值等于以kA/s为单位的雷电流平均陡度值，即 = I / 2.6 。【例【例】雷电流I=88 kA，线路悬挂平均高度hd=12 m。d8812406kV2.6Uh- -1919- -d25dIhUs b25bIhUs dbUkU (1)ddddbdUUUUkUk U- -2020- -由于接地避雷线的屏蔽作用，导线上的感应过由于接地避雷线的屏蔽作用，导线上的感应过电压变为原来的电压变为原来的(1-(1-k)k)倍，因此，倍，因此，耦合系数耦合系数对对有避雷线时的感应过电压有较大的影响。有避雷线时的感应过电压有较大的影响。- -2121- - -2222- -各级电压线路应有的耐雷水平各级电压线路应有的耐雷水平有什么规律？为什么？有什么规律？为什么？- -2323- -0022ZZUIZZ02ZZ 4IZU 400Z 100UI- -2424- -欲使雷击时，线路绝缘子不发生闪络，必须：50%UU故线路的耐雷水平为：50%100UI 各电压等级线路绝缘雷电冲击各电压等级线路绝缘雷电冲击50%50%放电电压（放电电压（kVkV）- -2525- -【例】110 kV线路，水泥杆，铁横担，每串绝缘子为7个X-4.5，其正冲击50%放电电压为U50%=100+84.5m，其中m为每串绝缘子个数。求线路的直击雷耐雷水平。50%10084.5 7692U50%6.92kA100UI 直击雷的耐雷水平很低，故采用避雷线来大大减少雷直击于导直击雷的耐雷水平很低，故采用避雷线来大大减少雷直击于导线的情况是很重要的措施。线的情况是很重要的措施。耐雷水平- -2626- -1绝缘子串两端电压曲线绝缘子串两端电压曲线2绝缘子串伏秒特性曲线绝缘子串伏秒特性曲线Uf闪络时绝缘子的电压闪络时绝缘子的电压U50%绝缘子串的绝缘子串的50%放电电压放电电压- -2727- -chgtgchtd/()d2.6IUIRLI RtL式中Rch：杆塔的冲击电阻，；Lgt：极塔的等值电感，H。等值电阻等值电阻- -2828- -dd2.6IUhhjchgtdchgtd()(/2.6)/2.6(/2.6/2.6)UUUI RLIhI RLh - -2929- -线路的耐雷水平：chgt0%d5/2.6/2.6IRLhU因在负极性雷电的情况下，塔顶电位为负，绝缘子串挂导线因在负极性雷电的情况下，塔顶电位为负，绝缘子串挂导线端电位为正，故上述公式中的端电位为正，故上述公式中的50%冲击电压应为绝缘子串冲击电压应为绝缘子串正正极性放电电压极性放电电压，它要比，它要比U50% 绝缘子串负极性放电电压低一绝缘子串负极性放电电压低一些。些。- -3030- - -3131- - 中性点直接接地系统中性点直接接地系统 中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统雷击闪络建弧跳闸雷击第一相闪络不能建弧雷击第一相闪络第一相对第二相反击建弧跳闸工频电流很小工频电流很小- -3232- -第一相对第二相反击的情况第一相对第二相反击的情况雷击塔顶，第一相绝缘闪络后，可以认为该相导线具有塔顶的电位。由于第一相导线与第二相导线的耦合作用，使两相导线电压差为：jcjchgtdc(1)(/2.6/2.6)(1)UK UI RLhK式中Kc 为两相导线间的耦合系数。当大于或等于绝缘子串U50% 冲击放电电压时，第二相导线也发生反击，形成两相短路，有可能引起跳闸，由此得出线路耐雷水平为：50%cchgtd(1)(/2.6/2.6)UIKRLh- -3333- - -3434- - -3535- - -3636- -平原地区平原地区500kV线路不同接地电阻和工作电压下的反击跳闸率线路不同接地电阻和工作电压下的反击跳闸率 - -3737- - -3838- -平原地区平原地区750kV线路不同接地电阻和工作电压下的反击跳闸率线路不同接地电阻和工作电压下的反击跳闸率 - -3939- - -4040- -平原地区平原地区1000kV线路不同接地电阻和工作电压下的反击跳闸率线路不同接地电阻和工作电压下的反击跳闸率 - -4141- - -4242- - -4343- -1aNp N导线避雷线- -4444- -对平原线路对平原线路 对山区线路对山区线路alg3.9086hpalg3.3586hp100UI故线路的耐雷水平为：50%100UI 绕击时的过电压为：- -4545- -保护角保护角线路线路100km*40d 每年落雷次数每年落雷次数工作电压工作电压绕击闪络率绕击闪络率/%绕击跳闸率绕击跳闸率12.8o69.80相电压同极性峰值相电压同极性峰值00无无00相电压反极性峰值相电压反极性峰值00随机的工作电压随机的工作电压0020o69.38相电压同极性峰值相电压同极性峰值00无无00相电压反极性峰值相电压反极性峰值0.09830.0684随机的工作电压随机的工作电压0.01750.012125o68.91相电压同极性峰值相电压同极性峰值00无无0.06510.0449相电压反极性峰值相电压反极性峰值0. 76160.5248随机的工作电压随机的工作电压0.21400.1475平原地区平原地区500kV线路不同保护角和工作电压下的绕击跳闸率线路不同保护角和工作电压下的绕击跳闸率 - -4646- -保护角保护角线路线路100km*40d 每年落雷次数每年落雷次数工作电压工作电压绕击闪络率绕击闪络率/%绕击跳闸率绕击跳闸率13.9o84.11相电压同极性峰值相电压同极性峰值00无无00相电压反极性峰值相电压反极性峰值0.01580.0133随机的工作电压随机的工作电压0.00160.001315o82.52相电压同极性峰值相电压同极性峰值00无无00相电压反极性峰值相电压反极性峰值0.05870.0484随机的工作电压随机的工作电压0.00790.006520o81.93相电压同极性峰值相电压同极性峰值00无无0.0030.0025相电压反极性峰值相电压反极性峰值0.63410.5195随机的工作电压随机的工作电压0.14990.1228平原地区平原地区750kV线路不同保护角和工作电压下的绕击跳闸率线路不同保护角和工作电压下的绕击跳闸率 - -4747- -保护角保护角线路线路100km*40d 每年落雷次数每年落雷次数工作电压工作电压绕击闪络率绕击闪络率/%绕击跳闸率绕击跳闸率9.23o102.8相电压同极性峰值相电压同极性峰值00无无0.01050.0108相电压反极性峰值相电压反极性峰值0.18660.1918随机的工作电压随机的工作电压0.05140.05287o103.3相电压同极性峰值相电压同极性峰值00无无00相电压反极性峰值相电压反极性峰值0.06060.0626随机的工作电压随机的工作电压0.01270.01315o103.8相电压同极性峰值相电压同极性峰值00无无0.0030相电压反极性峰值相电压反极性峰值0.00850.0088随机的工作电压随机的工作电压0.00110.0011平原地区平原地区1000kV线路不同保护角和工作电压下的绕击跳闸率线路不同保护角和工作电压下的绕击跳闸率 - -4848- -pskIr k , p是两个常数，不同的研究者给出的数值差别较大。是两个常数，不同的研究者给出的数值差别较大。通常使用通常使用 k = 6.72 , p = 0.8- -4949- - -5050- -hshasarg1rs1ra1rg2rg3rs2rs3ra2ra3 - -5151- -雷电绕击导线的概率随雷电流幅值增大而降低雷电绕击导线的概率随雷电流幅值增大而降低- -5252- - 雷电绕击导线的概率随避雷线保护角减小而降低雷电绕击导线的概率随避雷线保护角减小而降低 - -5353- -雷电绕击线路电气几何模型 绕击线路等值电路 0.6510srI0.650.653.6 1.7ln(43)405.5(40 )ccgcyIymrIym0.5781.1251.63(5.015)cphrIU- -5454- - -5555- - -5656- - -5757- - -5858- - -5959- -22475.155.49 ln1ln(2/ )icUrhh r其中其中Uic为下行先导作用下导线上的感应电压为下行先导作用下导线上的感应电压( kV)，h为导线高度为导线高度(m)，r为导线半径为导线半径(m)。由于实验中采用临界波头时间的操作波，实验所用线。由于实验中采用临界波头时间的操作波，实验所用线形物曲率半径均小于临界电晕半径，因此形物曲率半径均小于临界电晕半径，因此Rizk判据成立的隐含条件为线判据成立的隐含条件为线形物曲率半径要小于临界电晕半径。形物曲率半径要小于临界电晕半径。 - -6060- -其中：其中：m为导线表面粗糙系数取为导线表面粗糙系数取1.0；r为子导线半径为子导线半径(m)；为相对空气密度取为相对空气密度取1.0。 0.033000(1)CEmr ( kV/m)- -6161- - -6262- - -6363- -杆塔的分流系数 gtgiigtg=ii- -6464- -gtgiigtg=iigtgtgtchgtddiui RLtgtgiid=d2.6iItgtchgtg(/2.6)UI RL- -6565- -chggtgbgd()/dRtLLttt ggtchbb11LRtLLg与雷电流陡度无关，而随时间变化。与雷电流陡度无关，而随时间变化。为了便于计算，工程上为了便于计算，工程上t值取值取 0 2.6 s的平均值，因此有：的平均值，因此有： ggtchbb111.3LRLL- -6666- -分流系数分流系数g如不计耦合系数gchgtd(/2.2 66.)jgtgI RLUIUhU 计及耦合系数dgchggt(1)(/2.6)(1)2.6jcjchUK UIRLK- -6767- -50%cgchgtd(1)(/2.6)/2.6UIKRLh- -6868- - -6969- - -7070- -Ass1d12d2IULLtsAcsc1(1)(1)2UUKLKs50%UU- -7171- -0.0121sl式中式中s：导线与避雷线之间的距离，：导线与避雷线之间的距离，m；l： 档距，档距，m。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。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。 - -7272- - -7373- - -7474- -3dd(4) 10100=0.1 (4)Ahbhbd40 0.070.28(4)NAhb雷击雷击 闪络闪络 跳闸跳闸 - -7575- -雷击跳闸雷击跳闸 反击跳闸反击跳闸 绕击跳闸绕击跳闸 击杆率击杆率 g- -7676- -1d10.28(4)nhb g p落雷面积落雷次数击杆次数超过耐雷水平的次数建弧次数2da20.28(4)nhb pp12d1a20.28(4) ()nnnhbgpp p- -7777- -d10.28(4)nhbpp p1 1为雷击使线路一相导线与杆塔间闪络后，再为雷击使线路一相导线与杆塔间闪络后，再向第二相导线反击时耐雷水平的雷电流概率。向第二相导线反击时耐雷水平的雷电流概率。 - -7878- -避雷线和导线之间的耦合系数【例】如图 220 kV 线路。假定杆塔冲击接地电阻 Rch = 7 ，绝缘串由 13 片 X-7组成。其正极性冲击放电电压 U50% 为 1410 kV，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 12 m ，避雷线半径为 5.5 mm 。求该线路的耐雷水平及雷电跳闸率。(1)计算几何参数计算几何参数避雷线与导线的平均高度dpdd2223.41215.433hhfbpbb2229.1724.533hhfk11k22 24.560ln60ln545.70.0055hzr2212121211.64960ln60ln88.111.6Dzd- -7979- -222323222313.339.960ln60ln57.613.39.1Dzd1323c0111287.757.60.229545.788.1zzKzz22131322131.739.960ln60ln87.71.79.1Dzd引用自式8-42计及电晕后，耦合系数加大，由表 8-1，查出 Kc1 = 1.25c0c1c01.25 0.2290.286KK K杆塔电感 Lgt 塔型铁塔，一般杆身电感为 0.5 H/m，则gt0.5 29.114.5L - -8080- -(3)雷击塔顶时的耐雷水平雷击塔顶时的耐雷水平I150%1gchgtdpc116(/2.6)/2.6(1)UIRLhK(4)雷电流超过雷电流超过I1的概率的概率p118.4%p Log88Ip (6)雷电流超过雷电流超过I2的概率的概率p2266.5%p (5)绕击耐雷水平绕击耐雷水平I250%215.6kA100UI(2)查雷击塔顶的分流系数查雷击塔顶的分流系数(表10-1)g0.88- -8181- -(8)线路的雷击跳闸率线路的雷击跳闸率dp1a20.28(4)()14.80.14466.50.28 (4 24.5 11.6) (+) 0.86100100100=0.22nhb gpp p(7)击杆率击杆率g、绕击率、绕击率pa、建弧率、建弧率 1/6g a0.144%p 0.80(查表10-2)alg3.9086hp0.75(4.514)%E