华北电力大学：《高电压技术》课程教学资源（课件讲稿）第14讲 输电线路防雷技术（主讲：屠幼萍）

4.1香击輪电线路的方式 塔顶而 避雷线 相导线 杆塔 附近

4.1 雷击输电线路的方式

4.2雷击输电线路的后果 ◆发生短路接地故障 电波侵入变电所,破坏设备绝缘,造 成停电事故

4.2 雷击输电线路的后果 ◆ 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

輪电线路的雷击事故 ◆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%

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％

輪电线路的雷电过电压及防护 直击雷过电压:雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引 起的线路过电压 ◆反击一雷击杆塔或避雷线造成绝缘子接地端电位比导线高 绕击一雷电击中导线 感应雷过电压:雷击线路附近大地,由电磁感应在导 线上产生的过电压(只对35kV以下线路有危险) 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

输电线路的雷电过电压及防护  直击雷过电压：雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引 起的线路过电压  反击－雷击杆塔或避雷线,造成绝缘子接地端电位比导线高  绕击－雷电击中导线  感应雷过电压：雷击线路附近大地，由电磁感应在导 线上产生的过电压（只对35kV以下线路有危险）  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

輪电线路的感应过电压 冷静电感应 冷电磁感应 雷云 雷云 先导 中和区 ++++++ ++4++++ ++++ 导线口 导线 k k

输电线路的感应过电压 ❖ 静电感应 ❖ 电磁感应

感应过电压静电感应 + ++ 冷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 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,所以形成的电压波凵=记幅值可能 很高。这种过电压就是感应过电压的静电分量

感应过电压-静电感应 ❖ 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 ❖ 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

感应过电压电磁感应 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 线一大地回路,产生感应电势,这种过电压为感应过电 压的电磁分量 雷云 回击 导线

感应过电压-电磁感应 ◼ 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

感应过电压计算 感应过电压为 U=U,+n=1(1)+k()=k U.=25 h

感应过电压计算 ◼ 感应过电压为 S h I k I S h U U U k v k v i = e + m = [ e ( ) + m ( )] = S h U I i = 25

感应过电压计算 如果不能满足S>65m及S>>h的条件,感应过电压为 h U=kIn+

感应过电压计算 ◼ 如果不能满足S>65m及S>>h的条件，感应过电压为          +      = ln + 1 2 S h S h U k I i

避雷线对感应过电压的异蔽作用 hc hs Un=25 U。=25I hc 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-U的感应电压 -Us在导线上耦合 S避线◆ 导线上的实际感应电压 导线 U=0-kaUS (1-k0) h

避雷线对感应过电压的屏蔽作用 S hc U I C = 25 hc hs Uc S hs U I s = 25 = ◼ 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-Us的感应电压 ◼ -Us在导线上耦合 ◼ 导线上的实际感应电压 c c k U U U k Us C (1 ) ' 0 0 = − = −