輸電線路的防雷保護(hù)

一、輸電線路的成因及危害

由于輸電線路長(zhǎng)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(guò)電壓有兩種：一種是雷擊于輸電線路引起的，稱為直擊雷過(guò)電壓；

（1）雷直擊導(dǎo)線，無(wú)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(guò)避雷線的保護(hù)范圍而擊于導(dǎo)線（繞擊）。

（2）雷擊桿塔或避雷線強(qiáng)大的雷電流通過(guò)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(guò)線路絕緣子閃絡(luò)電壓時(shí)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(guò)來(lái)對(duì)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(guò)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(shí)，由于空間電磁場(chǎng)的急劇變化，在導(dǎo)線上感應(yīng)出的過(guò)電壓，稱為感應(yīng)雷過(guò)電壓。

感應(yīng)雷過(guò)電壓的危害：

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

    由于過(guò)電壓引起絕緣子閃絡(luò)，導(dǎo)線對(duì)地短路，雷電過(guò)電壓持續(xù)時(shí)間短（幾十μs），繼電保護(hù)裝置來(lái)不及動(dòng)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(hù)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(guò)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(guò)電壓，危及設(shè)備絕緣，造成事故。

輸電線路防雷性能的優(yōu)劣主要由耐雷水平及雷擊跳閘率來(lái)衡量。

耐雷水平：雷擊線路時(shí)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(jī)會(huì)就越小。

雷擊跳閘率：每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(biāo)。

線路防雷問(wèn)題是一個(gè)綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，在確定線路的具體防雷措施時(shí)，應(yīng)根據(jù)線路的電壓等級(jí)、負(fù)荷性質(zhì)、系統(tǒng)運(yùn)行方式、雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱、地形地貌的特點(diǎn)和土壤電阻率的高低等條件，特別要結(jié)合當(dāng)?shù)卦芯€路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定。

二、輸電線路的感應(yīng)雷過(guò)電壓

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

當(dāng)S > 65m時(shí)，單導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓為：

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

感應(yīng)過(guò)電壓特點(diǎn)：

（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(guò)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(duì)于110kV及以上線路，由于絕緣水平較高，所以一般不會(huì)引起閃絡(luò)事故。                                                                                                                                   

（2）感應(yīng)過(guò)電壓的極性與雷電流極性相反。.      

（3）三相導(dǎo)線上同時(shí)出現(xiàn)，相間不存在電位差，故只能引起對(duì)地閃絡(luò)事故，如果兩相或三相同時(shí)對(duì)地進(jìn)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(zhǎng)幾百μs

當(dāng)導(dǎo)線上方掛有避雷線時(shí)：由于其屏蔽效應(yīng)，導(dǎo)線上的感應(yīng)電荷就會(huì)減少，導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓就會(huì)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(duì)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(guò)電壓分別可以表示為            

所以                          

但是避雷線實(shí)際上是通過(guò)每基桿塔接地的，因此可以設(shè)想在避雷線上有一個(gè)電位，以此來(lái)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(guò)電壓下降到。耦合系數(shù)K越大，則導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓越低。

2、雷擊線路桿塔時(shí)，導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓

    上式比較適合當(dāng)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(shí)，由于雷電通道所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)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(guò)電壓。

        ①  無(wú)避雷線時(shí)

        ②  有避雷線時(shí)

－感應(yīng)過(guò)電壓系數(shù)（），等于雷電流平均陡度（）

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