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    輸電線路的防雷保護(一)

    發(fā)布時間:2019-11-15  

    輸電線路的防雷保護

    一、輸電線路的成因及危害

    由于輸電線路長度大,分布面廣,地處曠野,易受到雷擊。輸電線路上出現(xiàn)的大氣過電壓有兩種:一種是雷擊于輸電線路引起的,稱為直擊雷過電壓;

    1)雷直擊導(dǎo)線,無避雷線的線路最易發(fā)生,但即使有避雷線,雷電仍可能繞過避雷線的保護范圍而擊于導(dǎo)線(繞擊)。

    2)雷擊桿塔或避雷線強大的雷電流通過桿塔及接地電阻,使桿塔和避雷線的電位突然升高,桿塔與導(dǎo)線的電位差超過線路絕緣子閃絡(luò)電壓時絕緣子發(fā)生閃絡(luò),導(dǎo)線上出現(xiàn)很高的電壓。這種桿塔電位升高,反過來對導(dǎo)線放電,稱為反擊。

    另一種是雷擊線路附近地面而引起的,由于電磁感應(yīng)所引起的,稱為感應(yīng)雷過電壓

    3)雷擊輸電線路附近大地   雷擊導(dǎo)線水平距離65m以外的大地時,由于空間電磁場的急劇變化,在導(dǎo)線上感應(yīng)出的過電壓,稱為感應(yīng)雷過電壓。

    感應(yīng)雷過電壓的危害

    3-1)引起線路跳閘,影響正常供電                                   

        由于過電壓引起絕緣子閃絡(luò),導(dǎo)線對地短路,雷電過電壓持續(xù)時間短(幾十μs),繼電保護裝置來不及動作,但工頻續(xù)流沿放電通道繼續(xù)放電,在形成穩(wěn)定燃燒的電弧后,則繼電保護裝置將使斷路器跳閘,影響正常送電                                                                                          3-2)雷電波侵入變電站                                                  

    導(dǎo)線上形成的雷電過電壓波,最終將侵入變電站,經(jīng)復(fù)雜的折反射后,在電氣設(shè)備上出現(xiàn)很高的過電壓,危及設(shè)備絕緣,造成事故。

    輸電線路防雷性能的優(yōu)劣主要由耐雷水平雷擊跳閘率來衡量。

    耐雷水平:雷擊線路時線路絕緣不發(fā)生沖擊閃絡(luò)的最大雷電流的幅值,單位為KA。線路的耐雷水平越高,線路絕緣發(fā)生沖擊閃絡(luò)的機會就越小。

    雷擊跳閘率:100km線路每年有雷擊所引起的跳閘次數(shù)。是衡量線路防雷性能的綜合指標。

    線路防雷問題是一個綜合的技術(shù)經(jīng)濟問題,在確定線路的具體防雷措施時,應(yīng)根據(jù)線路的電壓等級、負荷性質(zhì)、系統(tǒng)運行方式、雷電活動的強弱、地形地貌的特點和土壤電阻率的高低等條件,特別要結(jié)合當?shù)卦芯€路的運行經(jīng)驗通過技術(shù)經(jīng)濟比較來確定。

    二、輸電線路的感應(yīng)雷過電壓

    1、雷擊線路附近大地,線路上的感應(yīng)過電壓
    感應(yīng)過電壓的來源:
      靜電分量:束縛電荷瞬間釋放形成感應(yīng)雷過電壓。
      電磁分量:主放電電流產(chǎn)生磁場變化形成感應(yīng)過電壓。

    S > 65m時,單導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓為:

    -雷電流幅值KA;-導(dǎo)線懸掛的平均高度m;S-雷擊點距離導(dǎo)線的距離。

                     

    感應(yīng)過電壓特點:

    1)由于雷擊大地,大地自然接地電阻較大,雷電流幅值一般<100kA,感應(yīng)過電壓幅值一般為300-400kV,最大為500kV,故可能引起35kV及以下線路閃絡(luò)事故,對于110kV及以上線路,由于絕緣水平較高,所以一般不會引起閃絡(luò)事故。                                                                                                                                   

    2)感應(yīng)過電壓的極性與雷電流極性相反。.      

    3)三相導(dǎo)線上同時出現(xiàn),相間不存在電位差,故只能引起對地閃絡(luò)事故,如果兩相或三相同時對地進行閃絡(luò),即形成相間閃絡(luò)事故。                                                                                          4)波形較平緩,波頭幾-幾十μs,波長幾百μs

    當導(dǎo)線上方掛有避雷線時:由于其屏蔽效應(yīng),導(dǎo)線上的感應(yīng)電荷就會減少,導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓就會降低。避雷線的屏蔽作用可用下法求得,設(shè)導(dǎo)線和避雷線的對地平均高度分別為若避雷線不接地,則可求得避雷線和導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓分別可以表示為            

                     

    所以                          

    但是避雷線實際上是通過每基桿塔接地的,因此可以設(shè)想在避雷線上有一個電位,以此來保持避雷線為零電位,由于避雷線與導(dǎo)線的耦合作用,此將在導(dǎo)線上產(chǎn)生耦合電壓,其中K為避雷線和導(dǎo)線的耦合系數(shù)。

    這樣,導(dǎo)線上的電位將為

                                  

        上式可以表明,接地避雷線的存在,可使得導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓下降到耦合系數(shù)K越大,則導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓越低。

    2、雷擊線路桿塔時,導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓

        

        上式比較適合當S>65m的情況,更近的雷電將因線路的引雷作用而擊于線路

    雷擊線路桿塔時,由于雷電通道所產(chǎn)生的電磁場的迅速變化,將在導(dǎo)線上感應(yīng)出與雷電流極性相反的過電壓。

            ①  無避雷線時

                          

            ②  有避雷線時

                        

    -感應(yīng)過電壓系數(shù)(),等于雷電流平均陡度(

     

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