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)，導線上出現(xiàn)很高的電壓。這種桿塔電位升高，反過來對導線放電，稱為反擊。

另一種是雷擊線路附近地面而引起的，由于電磁感應所引起的，稱為感應雷過電壓。

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

感應雷過電壓的危害：

（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                                                  

導線上形成的雷電過電壓波，最終將侵入變電站，經(jīng)復雜的折反射后，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)劣主要由耐雷水平及雷擊跳閘率來衡量。

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：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。

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、輸電線路的感應雷過電壓

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

當S > 65m時，單導線上的感應過電壓為：

－雷電流幅值KA；－導線懸掛的平均高度m；S－雷擊點距離導線的距離。

感應過電壓特點：

（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）感應過電壓的極性與雷電流極性相反。.      

（3）三相導線上同時出現(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

當導線上方掛有避雷線時：由于其屏蔽效應，導線上的感應電荷就會減少，導線上的感應過電壓就會降低。避雷線的屏蔽作用可用下法求得，設(shè)導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線上的感應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，由于避雷線與導線的耦合作用，此將在導線上產(chǎn)生耦合電壓,其中K為避雷線和導線的耦合系數(shù)。

這樣，導線上的電位將為

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

2、雷擊線路桿塔時，導線上的感應過電壓

    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，將在導線上感應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

－感應過電壓系數(shù)（），等于雷電流平均陡度（）

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