高电压技术-9输电线路的防雷保护.pptx

1;;;在雷电放电的先导阶段，线路处于雷云及先导通道与大地构成的电场中。由于先导是逐级向地面发展的，其推进速度相对于电磁波传播速度是缓慢的，可认为先导所形成的电场是静电场。;当先导到达大地，雷云放电进入主放电阶段，先导通道中的电荷由下而上被迅速中和，导线上外施电场消失，原为束缚电荷立即转化为自由电荷，向导线两侧运动，电荷运动形成电流ig。 ig通过导线波阻Z形成的电压波 ，即为感应雷过电压的静电分量，其极性与雷云极性相反。;在主放电过程中，伴随着雷电流的形成，在先导通道周围会出现极强脉冲磁场，其中一部分磁力线匝链导线—大地回路，会使导线对地产生电位升高，这是感应雷过电压的电磁分量。 由于先导通道差不多与导线是垂直的，互感很小，电磁感应很弱，感应雷电磁分量较小，再加上两种分量最大值出现时刻不同，在静电分量和电磁分量叠加成总的感应雷过电压时，决定过电压幅值的是静电分量。因而线路感应雷过电压通常只考虑静电分量。 ;;无避雷线的线路感应雷过电压计算 雷击线路附近地面，导线上的感应雷过电压Ug为 ;无避雷线的线路感应雷过电压计算 雷击线路杆塔，导线上的感应雷过电压Ug为 ;10;11;;;14;15;16;17;18;19;20;21;22;23;;输电线路雷击跳闸率是衡量线路耐雷性能的综合指标。 输电线路雷击引起跳闸，需有4个过程: 线路遭受雷击; 雷电流大于线路耐雷水平,引起绝缘子串冲击闪络; 在冲击闪络通道上,建立起稳定的工频电弧; 线路继电保护装置动作,断路器跳闸。;NL为100km 线路,年雷暴日为40日情况下,每年遭受雷击的次数;计算雷绕击导线次数N2：;冲击闪络后能否建立工频电弧，与冲击闪络处的工频短路电流大小及冲击弧道的去游离条件有关，主要影响因素是作用于电弧路径的平均工频电位梯度E。 能建立工频电弧的次数和冲击闪络次数之比：建弧率η; 据上分析，有避雷线架空输电线路雷击跳闸率应是雷击跳闸率n是雷击杆塔跳闸率n1与绕击导线跳闸率n2之和。;算例：;;电气几何模型（EGM）是指将雷电放电特性与线路结构尺寸相关联，而建立的几何分析计算模型。分析线路遭受雷击时，直??避雷线及绕击导线的概率，从而完善线路绕击跳闸率的计算。 计算假设： 由雷云向大地发展的先导放电通道端部、到达被击物体的临界击穿距离（称为击距）以前，被击点是不确定的。哪个物体先进入击距内，即向该物体放电。 击距是雷电流幅值的函数。 假定下行先导接近地面时的入射角Ψ服从某一概率分布函数。垂直落雷(Ψ =0)的概率最大，水平落雷(Ψ =90°)概率为零。 不考虑被雷击物体形状和邻近效应等因素对击距的影响。;当线路杆塔不高（﹤40m）时，接地的杆塔对附近地面雷电场强分布的畸变作用尚不大，影响雷电先导发展方向不明显，故下行先导等击距放电的假定是可以接受的。 IEEE标准和我国家标准GB/T 50064-2014推荐采用的击距rs与雷电流幅值I的关系式： ;确定了击距与雷电流的关系后，作EGM图;确定了击距与雷电流的关系后，作EGM图;确定临界击距rsk与最大绕击雷电流Ik;线路绕击率与绕击跳闸率;当线路杆塔突出地面很高时，杆塔周围空间场强增大要比平坦地面上方场强增大快得多，杆塔会产生上行先导，而地面不会，因而雷电下行先导对杆塔和地面的击距不等。 设对避雷线的击距为rb ,对导线击距为rd ,对大地击距为rg ,并设击距系数 我国家标准GB/T 50064-2014推荐采用;对无工频电压导线，近似认为rd= rb ，得到导线临界放电距离rd与负极性雷电先导端部电位V0;在计及高杆塔对空间场强的畸变作用和导线工频运行电压的影响后，雷电先导对避雷线、导线和大地的击距均不相等。但绘制线路电气几何模型的规则不变，应用几何模型中的相对几何关系，分析计算线路雷击次数、绕击次数及绕击跳闸率的方法不变，只是图形的变化。 此模型仍存在问题，主要是基本数据不可靠。例如击距的计算可相差3~4倍；下行先导是逐级发展的，最后一次发展，不一定恰好是一个击距落在定位面上，等等。 目前，国内外学者在研究采用先导传播模型（LeaderProgressionModel，LPM）分析计算绕击跳闸率。LPM基于长间隙放电和雷电放电的相似性，利用长间隙放电试验和雷电观察的结果，提出放电过程中的一些判据和计算公式。但各方分歧仍较大，尚不能用于工程设计，还处于研究中。;;输电线路的防雷措施是为了提高线路的耐雷性能，降低线路雷击跳闸率。在选用防雷措施时,应综合考虑系统运行方式、线路电压等级、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌、土壤电阻率的高低等条件。 线路防雷可采取下列措施: 防止直击导线，可架设避雷线，避雷针，改用电缆等。 防止反击，可降低杆塔接地电阻，增