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1、第第第第8 8章章章章 电力系统防雷保护电力系统防雷保护电力系统防雷保护电力系统防雷保护8.1 8.1 架空输电线路的防雷保护架空输电线路的防雷保护架空输电线路的防雷保护架空输电线路的防雷保护8.2 8.2 变电所的防雷保护变电所的防雷保护变电所的防雷保护变电所的防雷保护8.1 8.1 架空输电线路的防雷保护架空输电线路的防雷保护架空输电线路的防雷保护架空输电线路的防雷保护一一、输电线路年落雷次数的计算输电线路年落雷次数的计算一一、输电线路年落雷次数的计算输电线路年落雷次数的计算输电线路的雷害事故在电力系统中总的雷害事故中占输电线路的雷害事故在电力系统中总的雷害事故中占输电线路的雷害事故在电力
2、系统中总的雷害事故中占输电线路的雷害事故在电力系统中总的雷害事故中占很大比重很大比重，且雷电过电压波还会沿线路传播到变电所且雷电过电压波还会沿线路传播到变电所、很大比重很大比重，且雷电过电压波还会沿线路传播到变电所且雷电过电压波还会沿线路传播到变电所、发电厂发电厂，危及电气设备安全危及电气设备安全。因此因此，加强输电线路防加强输电线路防发电厂发电厂，危及电气设备安全危及电气设备安全。因此因此，加强输电线路防加强输电线路防雷可减少雷击线路引起的雷击跳闸次数和保障电气设雷可减少雷击线路引起的雷击跳闸次数和保障电气设雷可减少雷击线路引起的雷击跳闸次数和保障电气设雷可减少雷击线路引起的雷击跳闸次数和保
3、障电气设备的安全运行备的安全运行。备的安全运行备的安全运行。分析线路的耐雷性能分析线路的耐雷性能，需先计算线路年落雷次数需先计算线路年落雷次数。每每分析线路的耐雷性能分析线路的耐雷性能，需先计算线路年落雷次数需先计算线路年落雷次数。每每100km100km线路的年落雷次数线路的年落雷次数线路的年落雷次数线路的年落雷次数N N可按下式计算可按下式计算：可按下式计算可按下式计算：dd1041000100ThbTBN单位单位单位单位:次次次次/(100km(100km.年年年年):地面落雷密度地面落雷密度，次次地面落雷密度地面落雷密度，次次/(雷暴日雷暴日雷暴日雷暴日.kmkm2 2)；T Td d
4、：雷暴日数雷暴日数：雷暴日数雷暴日数：线路等效受雷宽度线路等效受雷宽度，线路等效受雷宽度线路等效受雷宽度，=b b+4+4h h；b b两根避雷线之间两根避雷线之间两根避雷线之间两根避雷线之间的距离的距离，的距离的距离，mm；h h避雷线平均对地高度避雷线平均对地高度，避雷线平均对地高度避雷线平均对地高度，mm。B二二、输电线路耐雷性能的重要指标输电线路耐雷性能的重要指标二二、输电线路耐雷性能的重要指标输电线路耐雷性能的重要指标1.1.耐雷耐雷耐雷耐雷水平水平水平水平(I I):雷击线路时雷击线路时雷击线路时雷击线路时,其绝缘不发生闪络的最大其绝缘不发生闪络的最大其绝缘不发生闪络的最大其绝缘不
5、发生闪络的最大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值,kA,kA显然显然，耐雷水平越高耐雷水平越高，线路耐雷性能越好线路耐雷性能越好。我国标准我国标准显然显然，耐雷水平越高耐雷水平越高，线路耐雷性能越好线路耐雷性能越好。我国标准我国标准规定的各级电压线路应有的耐雷水平值规定的各级电压线路应有的耐雷水平值：规定的各级电压线路应有的耐雷水平值规定的各级电压线路应有的耐雷水平值：3.813.811461463514351459465946雷电流超过雷电流超过雷电流超过雷电
6、流超过I I的概率的概率的概率的概率P(P(%)12517512517575110751104075407520302030耐雷水平耐雷水平耐雷水平耐雷水平I I(kA)(kA)5005002202201101103535额定电压额定电压额定电压额定电压U Un n(kV)(kV)2.2.雷击跳闸率雷击跳闸率雷击跳闸率雷击跳闸率(n n):):在在在在T Td d=40=40情况下情况下、情况下情况下、100km100km线路每年线路每年线路每年线路每年因雷击引起的跳闸次数因雷击引起的跳闸次数因雷击引起的跳闸次数因雷击引起的跳闸次数，单位单位，单位单位:次次次次/(100km.40(100km
7、.40雷暴日雷暴日雷暴日雷暴日)雷电流超过耐雷水平引起冲击闪络雷电流超过耐雷水平引起冲击闪络，若冲击闪络之后若冲击闪络之后雷电流超过耐雷水平引起冲击闪络雷电流超过耐雷水平引起冲击闪络，若冲击闪络之后若冲击闪络之后建立起了工频电弧建立起了工频电弧，即会引起线路跳闸即会引起线路跳闸。建立起了工频电弧建立起了工频电弧，即会引起线路跳闸即会引起线路跳闸。由冲击闪络由冲击闪络由冲击闪络由冲击闪络转变为稳定工频电弧的概率称为建弧率转变为稳定工频电弧的概率称为建弧率转变为稳定工频电弧的概率称为建弧率转变为稳定工频电弧的概率称为建弧率()，与沿绝缘与沿绝缘与沿绝缘与沿绝缘子串或空气间隙的平均工作电压梯度有关子
8、串或空气间隙的平均工作电压梯度有关。子串或空气间隙的平均工作电压梯度有关子串或空气间隙的平均工作电压梯度有关。公式公式公式公式(8(8-4)4)三三、输电线路的耐雷水平输电线路的耐雷水平三三、输电线路的耐雷水平输电线路的耐雷水平(I I)和雷击跳闸率和雷击跳闸率和雷击跳闸率和雷击跳闸率(n n)我国我国我国我国110kV110kV及以上线路一般全线装设避雷线及以上线路一般全线装设避雷线，而而及以上线路一般全线装设避雷线及以上线路一般全线装设避雷线，而而35kV35kV及以下线路一般不装设避雷线及以下线路一般不装设避雷线及以下线路一般不装设避雷线及以下线路一般不装设避雷线(因线路绝缘水平太低因线
9、路绝缘水平太低，因线路绝缘水平太低因线路绝缘水平太低，即使装设避雷线来防直击雷即使装设避雷线来防直击雷，仍难免发生反击闪络仍难免发生反击闪络即使装设避雷线来防直击雷即使装设避雷线来防直击雷，仍难免发生反击闪络仍难免发生反击闪络)对于有避雷线的线路对于有避雷线的线路，线路落雷有三种情况线路落雷有三种情况：对于有避雷线的线路对于有避雷线的线路，线路落雷有三种情况线路落雷有三种情况：雷绕雷绕雷绕雷绕击于导线击于导线；雷击避雷线档距中央雷击避雷线档距中央；雷击杆塔塔顶雷击杆塔塔顶击于导线击于导线；雷击避雷线档距中央雷击避雷线档距中央；雷击杆塔塔顶雷击杆塔塔顶及其附近避雷线及其附近避雷线。及其附近避雷线
10、及其附近避雷线。1.1.绕击导线时的耐雷水平和绕击跳闸次数绕击导线时的耐雷水平和绕击跳闸次数绕击导线时的耐雷水平和绕击跳闸次数绕击导线时的耐雷水平和绕击跳闸次数线路上发生绕击的概率称为线路上发生绕击的概率称为线路上发生绕击的概率称为线路上发生绕击的概率称为绕击率绕击率绕击率绕击率P P，其值与避雷线其值与避雷线，其值与避雷线其值与避雷线对边相导线的保护角对边相导线的保护角对边相导线的保护角对边相导线的保护角、杆塔高度杆塔高度、杆塔高度杆塔高度h ht t及线路通过地区及线路通过地区及线路通过地区及线路通过地区的地形地貌等因素有关的地形地貌等因素有关。的地形地貌等因素有关的地形地貌等因素有关。3
11、.986lgt-hP 平原地区线路平原地区线路：平原地区线路平原地区线路：山区线路山区线路：山区线路山区线路：3.3586lgt-hP 保护角保护角，保护角保护角，()杆塔高度杆塔高度，杆塔高度杆塔高度，mmth绕击导线时的雷电过电压为绕击导线时的雷电过电压为绕击导线时的雷电过电压为绕击导线时的雷电过电压为 U UA A=100=100I I(kV)(kV)，即作用在即作用在，即作用在即作用在绝缘子串上的电压绝缘子串上的电压，当当绝缘子串上的电压绝缘子串上的电压，当当U UA A绝缘子串的绝缘子串的绝缘子串的绝缘子串的50%50%冲击击穿冲击击穿冲击击穿冲击击穿电压电压电压电压U U50%50
12、%时时，绝缘子串将发生闪络绝缘子串将发生闪络，时时，绝缘子串将发生闪络绝缘子串将发生闪络，所以绕击导线时所以绕击导线时所以绕击导线时所以绕击导线时的耐雷水平的耐雷水平的耐雷水平的耐雷水平I I2 2为为为为)(kA10050%2UI N N年落雷次数年落雷次数；年落雷次数年落雷次数；P P绕击率绕击率；绕击率绕击率；P P2 2幅值超过绕击耐幅值超过绕击耐幅值超过绕击耐幅值超过绕击耐雷水平雷水平雷水平雷水平I I2 2的雷电流出现概率的雷电流出现概率的雷电流出现概率的雷电流出现概率(lg(lgP P2 2=-I I2 2/88)/88)；建弧率建弧率建弧率建弧率)(年年次次/PPNn22绕击跳
13、闸次数绕击跳闸次数绕击跳闸次数绕击跳闸次数n n2 2为为为为:2.2.雷击避雷线档距中央雷击避雷线档距中央雷击避雷线档距中央雷击避雷线档距中央雷击避雷线档距中央雷击避雷线档距中央雷击避雷线档距中央雷击避雷线档距中央(A(A点点点点)，这时从两侧杆塔接地点产这时从两侧杆塔接地点产，这时从两侧杆塔接地点产这时从两侧杆塔接地点产生的负反射波到达生的负反射波到达生的负反射波到达生的负反射波到达A A点点点点时间最长时间最长，因此这是因此这是时间最长时间最长，因此这是因此这是雷击于避雷线最严重雷击于避雷线最严重雷击于避雷线最严重雷击于避雷线最严重情况情况。情况情况。因因因因h ht t l l，以雷击
14、点为以雷击点为，以雷击点为以雷击点为时间起点时间起点，则负反射则负反射时间起点时间起点，则负反射则负反射波达到波达到波达到波达到A A点时间点时间点时间点时间l l/v vZ Z0 0i i/2/2A Ai i/4/4i i/4/4d dZ Zg gZ Zg gB Bl lR Ri iR Ri ih ht t杆塔间档距杆塔间档距杆塔间档距杆塔间档距A A点与导线间空气间隙点与导线间空气间隙点与导线间空气间隙点与导线间空气间隙(绝缘绝缘绝缘绝缘)d d上最大电压上最大电压上最大电压上最大电压U UABAB=U UA A(1(1-k k)设雷电流为设雷电流为设雷电流为设雷电流为i i，则雷道则雷道
15、，则雷道则雷道Z Z0 0入射波为入射波为入射波为入射波为i i/2/2，因因，因因Z Z0 0与两侧避雷线与两侧避雷线与两侧避雷线与两侧避雷线Z Zg g的并的并的并的并联值联值联值联值Z Zg g/2/2近似相等近似相等，近似相等近似相等，所以可认为在所以可认为在所以可认为在所以可认为在A A点没有点没有点没有点没有折折、反射反射，因此每侧因此每侧折折、反射反射，因此每侧因此每侧避雷线上的电流波将避雷线上的电流波将避雷线上的电流波将避雷线上的电流波将为为为为i i/4/4。设波前设波前。设波前设波前i i=atatZ Z0 0i i/2/2A Ai i/4/4i i/4/4d dZ Zg
16、gZ Zg gB Bl lR Ri iR Ri ih ht t杆塔间档距杆塔间档距杆塔间档距杆塔间档距雷击点电雷击点电雷击点电雷击点电压最大值压最大值：压最大值压最大值：valiU4ZZ4ggA导线上导线上导线上导线上B B点感应电压点感应电压：点感应电压点感应电压：ABkUUk k为耦合系数为耦合系数为耦合系数为耦合系数我国规程规定按式我国规程规定按式我国规程规定按式我国规程规定按式 d=d=0.0120.012l+l+1(m)1(m)确定空气间隙确定空气间隙确定空气间隙确定空气间隙d d值值，值值，一般不会出现击穿事故一般不会出现击穿事故，计算雷击跳闸率时不需要考计算雷击跳闸率时不需要考一
17、般不会出现击穿事故一般不会出现击穿事故，计算雷击跳闸率时不需要考计算雷击跳闸率时不需要考虑这种情况虑这种情况。虑这种情况虑这种情况。3.3.雷击杆塔塔顶时的耐雷水平和绕击跳闸次数雷击杆塔塔顶时的耐雷水平和绕击跳闸次数雷击杆塔塔顶时的耐雷水平和绕击跳闸次数雷击杆塔塔顶时的耐雷水平和绕击跳闸次数由于一般杆塔不高由于一般杆塔不高、接地接地由于一般杆塔不高由于一般杆塔不高、接地接地 R Ri i 较小较小，从接地点反射回来从接地点反射回来较小较小，从接地点反射回来从接地点反射回来的电流波立即到达塔顶的电流波立即到达塔顶，使雷击点电流加倍使雷击点电流加倍，因而注因而注的电流波立即到达塔顶的电流波立即到达
18、塔顶，使雷击点电流加倍使雷击点电流加倍，因而注因而注入线路的总电流即为雷电流入线路的总电流即为雷电流入线路的总电流即为雷电流入线路的总电流即为雷电流 i i。i ii it ti ig g/2/2h ha aR Ri iR Ri ih ht tR Ri ii ig g/2/2横横横横担担担担高高高高度度度度雷击接地物体雷击接地物体雷击接地物体雷击接地物体(避雷线避雷线、避雷线避雷线、杆塔等杆塔等杆塔等杆塔等)使雷击点对地使雷击点对地使雷击点对地使雷击点对地电位升高电位升高，引起绝缘引起绝缘电位升高电位升高，引起绝缘引起绝缘子串闪络子串闪络，称为称为子串闪络子串闪络，称为称为反击反击反击反击或逆
19、闪络或逆闪络或逆闪络或逆闪络。雷击杆塔次数与线路雷击杆塔次数与线路雷击杆塔次数与线路雷击杆塔次数与线路落雷总数的比值称为落雷总数的比值称为落雷总数的比值称为落雷总数的比值称为击杆率击杆率击杆率击杆率(g)(g)。规程推荐规程推荐规程推荐规程推荐的的的的g g值如值如值如值如P183P183表表表表8 8-3 3。因避雷线分流因避雷线分流，杆塔电流杆塔电流因避雷线分流因避雷线分流，杆塔电流杆塔电流 i it t 20002000100020001000200050010005001000100500100500100100 (.m.m.m.m)3.3.加强线路绝缘加强线路绝缘。如增加绝缘子串的片
20、数等措施如增加绝缘子串的片数等措施。加强线路绝缘加强线路绝缘。如增加绝缘子串的片数等措施如增加绝缘子串的片数等措施。4.4.架设耦合地线架设耦合地线。在导线下方加装一条耦合地线在导线下方加装一条耦合地线，具具架设耦合地线架设耦合地线。在导线下方加装一条耦合地线在导线下方加装一条耦合地线，具具有一定分流作用和增大导有一定分流作用和增大导、地线间的耦合系数地线间的耦合系数，提提有一定分流作用和增大导有一定分流作用和增大导、地线间的耦合系数地线间的耦合系数，提提高线路耐雷水平和降低雷击跳闸率高线路耐雷水平和降低雷击跳闸率。高线路耐雷水平和降低雷击跳闸率高线路耐雷水平和降低雷击跳闸率。5.5.装设消弧
21、线圈装设消弧线圈。消弧线圈能使雷电过电压引起的一消弧线圈能使雷电过电压引起的一装设消弧线圈装设消弧线圈。消弧线圈能使雷电过电压引起的一消弧线圈能使雷电过电压引起的一相对地冲击闪络不转变为稳定工频电弧相对地冲击闪络不转变为稳定工频电弧，减小减小相对地冲击闪络不转变为稳定工频电弧相对地冲击闪络不转变为稳定工频电弧，减小减小。6.6.安装避雷器安装避雷器。在雷击事故频发在雷击事故频发、杆塔接地电阻超标杆塔接地电阻超标安装避雷器安装避雷器。在雷击事故频发在雷击事故频发、杆塔接地电阻超标杆塔接地电阻超标等场合安装合适避雷器限制过电压等场合安装合适避雷器限制过电压、减小跳闸率减小跳闸率。等场合安装合适避雷
22、器限制过电压等场合安装合适避雷器限制过电压、减小跳闸率减小跳闸率。7.7.不平衡绝缘不平衡绝缘。同杆架设的双回线路可采用不平衡绝同杆架设的双回线路可采用不平衡绝不平衡绝缘不平衡绝缘。同杆架设的双回线路可采用不平衡绝同杆架设的双回线路可采用不平衡绝缘方案进行防雷保护缘方案进行防雷保护，即使一回路的三相绝缘子片即使一回路的三相绝缘子片缘方案进行防雷保护缘方案进行防雷保护，即使一回路的三相绝缘子片即使一回路的三相绝缘子片数少于另一回路数少于另一回路，雷击线路时雷击线路时，绝缘水平较低的回绝缘水平较低的回数少于另一回路数少于另一回路，雷击线路时雷击线路时，绝缘水平较低的回绝缘水平较低的回路先发生冲击闪
23、络路先发生冲击闪络，以达到保护另一回路的目的以达到保护另一回路的目的。路先发生冲击闪络路先发生冲击闪络，以达到保护另一回路的目的以达到保护另一回路的目的。8.8.装设自动重合闸装设自动重合闸。由于线路绝缘具有自恢复功能由于线路绝缘具有自恢复功能，装设自动重合闸装设自动重合闸。由于线路绝缘具有自恢复功能由于线路绝缘具有自恢复功能，大多数雷击造成的冲击闪络和工频电弧在线路跳闸大多数雷击造成的冲击闪络和工频电弧在线路跳闸大多数雷击造成的冲击闪络和工频电弧在线路跳闸大多数雷击造成的冲击闪络和工频电弧在线路跳闸后能迅速去电离后能迅速去电离，去电离后自动重合闸断路器去电离后自动重合闸断路器，减减后能迅速去
24、电离后能迅速去电离，去电离后自动重合闸断路器去电离后自动重合闸断路器，减减少线路雷击停电事故少线路雷击停电事故。少线路雷击停电事故少线路雷击停电事故。8.2 8.2 变电所的防雷保护变电所的防雷保护变电所的防雷保护变电所的防雷保护变电所中雷电过电压的来源有二变电所中雷电过电压的来源有二：变电所中雷电过电压的来源有二变电所中雷电过电压的来源有二：雷电直击于变电雷电直击于变电雷电直击于变电雷电直击于变电所内的建筑物和室外配电装置上所内的建筑物和室外配电装置上；所内的建筑物和室外配电装置上所内的建筑物和室外配电装置上；输电线路上发生输电线路上发生输电线路上发生输电线路上发生直接雷击或感应过电压直接雷
25、击或感应过电压，雷电过电压波沿线路侵入变雷电过电压波沿线路侵入变直接雷击或感应过电压直接雷击或感应过电压，雷电过电压波沿线路侵入变雷电过电压波沿线路侵入变电所电所，即侵入波即侵入波电所电所，即侵入波即侵入波。雷电直击变电所可能会引起绝缘闪络或击穿雷电直击变电所可能会引起绝缘闪络或击穿，必须装必须装雷电直击变电所可能会引起绝缘闪络或击穿雷电直击变电所可能会引起绝缘闪络或击穿，必须装必须装设避雷针或避雷线进行直击雷防护设避雷针或避雷线进行直击雷防护。设避雷针或避雷线进行直击雷防护设避雷针或避雷线进行直击雷防护。根据安装方式不同根据安装方式不同，避雷针可分为独立避雷针避雷针可分为独立避雷针根据安装方
26、式不同根据安装方式不同，避雷针可分为独立避雷针避雷针可分为独立避雷针(具有自具有自具有自具有自己的专用支座和接地装置己的专用支座和接地装置己的专用支座和接地装置己的专用支座和接地装置)和构架避雷针和构架避雷针和构架避雷针和构架避雷针(装设在配电装装设在配电装装设在配电装装设在配电装置构架上置构架上置构架上置构架上)。一一、变电所的直击雷防护变电所的直击雷防护一一、变电所的直击雷防护变电所的直击雷防护变电所直击雷防护设计变电所直击雷防护设计：选择避雷针支数选择避雷针支数、高度高度、装装变电所直击雷防护设计变电所直击雷防护设计：选择避雷针支数选择避雷针支数、高度高度、装装设位置设位置、保护范围保护
27、范围、接地电阻接地电阻、防雷接地装置设计等防雷接地装置设计等。设位置设位置、保护范围保护范围、接地电阻接地电阻、防雷接地装置设计等防雷接地装置设计等。对于独立避雷针对于独立避雷针，还需验算其还需验算其对于独立避雷针对于独立避雷针，还需验算其还需验算其与相邻配电装置构架的与相邻配电装置构架的与相邻配电装置构架的与相邻配电装置构架的空气间距空气间距空气间距空气间距和和和和它们的接地装置在地中的距离它们的接地装置在地中的距离它们的接地装置在地中的距离它们的接地装置在地中的距离。原因原因：雷击避雷针时雷击避雷针时，避雷针上高电位可能反击到配避雷针上高电位可能反击到配原因原因：雷击避雷针时雷击避雷针时，
28、避雷针上高电位可能反击到配避雷针上高电位可能反击到配电装置电装置，或造成地下土壤击穿而使避雷针和配电装置或造成地下土壤击穿而使避雷针和配电装置电装置电装置，或造成地下土壤击穿而使避雷针和配电装置或造成地下土壤击穿而使避雷针和配电装置的接地装置形成电气连通的接地装置形成电气连通的接地装置形成电气连通的接地装置形成电气连通(地电位反击地电位反击地电位反击地电位反击)。s s2 2s s1 1A AB Bh hR Ri i雷击独立针雷击独立针，雷电流雷电流雷击独立针雷击独立针，雷电流雷电流 i i 将在避雷针电感将在避雷针电感将在避雷针电感将在避雷针电感 L L和冲击接地电阻和冲击接地电阻和冲击接地
29、电阻和冲击接地电阻 R Ri i 上产生压降上产生压降。上产生压降上产生压降。避雷针上与相邻配电装置构架高避雷针上与相邻配电装置构架高避雷针上与相邻配电装置构架高避雷针上与相邻配电装置构架高度度度度h h等高的等高的等高的等高的A A处和其接地装置上的处和其接地装置上的处和其接地装置上的处和其接地装置上的对地电压分别为对地电压分别为：对地电压分别为对地电压分别为：tihLiRudd0iA(kV)(kV)iRuiB(kV)(kV)mHL L0 0:避雷针避雷针避雷针避雷针单位高度单位高度单位高度单位高度等值电感等值电感等值电感等值电感,假设空气间隙和土壤的平均冲击击穿场强分别为假设空气间隙和土壤
30、的平均冲击击穿场强分别为假设空气间隙和土壤的平均冲击击穿场强分别为假设空气间隙和土壤的平均冲击击穿场强分别为E E1 1和和和和E E2 2，单位单位：，单位单位：kV/mkV/m，为防止反击为防止反击，为防止反击为防止反击，空气间距空气间距空气间距空气间距 s s1 1和和和和地中距地中距地中距地中距离离离离 s s2 2应分别满足下列要求应分别满足下列要求：应分别满足下列要求应分别满足下列要求：s s2 2s s1 1A AB Bh hR Ri i按实际运行经验进行校验后按实际运行经验进行校验后，我我按实际运行经验进行校验后按实际运行经验进行校验后，我我国标准推荐用下式校核国标准推荐用下式
31、校核国标准推荐用下式校核国标准推荐用下式校核s s1 1和和和和s s2 2：1A1EUs(m)(m)2B2EUs(m)(m)我国标准取雷电流我国标准取雷电流我国标准取雷电流我国标准取雷电流 i i 幅值幅值幅值幅值I I=100kA=100kA，H/m1.550L 500kV/m1E300kV/m2E，平均波前陡度平均波前陡度平均波前陡度平均波前陡度，s38.5kA/2.6100ddavtihRs0.10.2i1(m)(m)i20.3Rs(m)(m)一般情况下一般情况下，一般情况下一般情况下，s s1 15m5m、s s2 23m3m二二、阀式避雷器保护作用分析阀式避雷器保护作用分析二二、阀
32、式避雷器保护作用分析阀式避雷器保护作用分析变电所限制雷电侵入波的主要措施是装设阀式避雷变电所限制雷电侵入波的主要措施是装设阀式避雷变电所限制雷电侵入波的主要措施是装设阀式避雷变电所限制雷电侵入波的主要措施是装设阀式避雷器器，其主要作用是限制过电压波的幅值其主要作用是限制过电压波的幅值。器器，其主要作用是限制过电压波的幅值其主要作用是限制过电压波的幅值。阀式避雷器能起到过电压保护作用的三个前提条件阀式避雷器能起到过电压保护作用的三个前提条件：阀式避雷器能起到过电压保护作用的三个前提条件阀式避雷器能起到过电压保护作用的三个前提条件：伏秒特性与被保护设备绝缘的伏秒特性配合良好伏秒特性与被保护设备绝缘
33、的伏秒特性配合良好；伏秒特性与被保护设备绝缘的伏秒特性配合良好伏秒特性与被保护设备绝缘的伏秒特性配合良好；动作后残压低于被保护绝缘的冲击电气强度动作后残压低于被保护绝缘的冲击电气强度；动作后残压低于被保护绝缘的冲击电气强度动作后残压低于被保护绝缘的冲击电气强度；被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。从严要求从严要求，设抵达变电所的侵入波为斜角平顶波设抵达变电所的侵入波为斜角平顶波，幅幅从严要求从严要求，设抵达变电所的侵入波为斜角平顶波设抵达变电所的侵入波为斜角平顶波，幅
34、幅值为线路绝缘的值为线路绝缘的值为线路绝缘的值为线路绝缘的U U50%50%，波前陡度波前陡度，波前陡度波前陡度a a=U U50%50%/2.62.6(kV/(kV/s)s)，因变电所范围不大因变电所范围不大，波过程大多在波前时间波过程大多在波前时间因变电所范围不大因变电所范围不大，波过程大多在波前时间波过程大多在波前时间T T1 1内出现内出现。内出现内出现。U U50%50%T T1 1FVFVC CZ Z1 1l l1 12 2一切被保护绝缘都可近似用一切被保护绝缘都可近似用一切被保护绝缘都可近似用一切被保护绝缘都可近似用一只等值电容一只等值电容一只等值电容一只等值电容C C来表示来表
35、示。若其若其来表示来表示。若其若其与与与与FVFV直接连在一起直接连在一起直接连在一起直接连在一起,其上电压其上电压其上电压其上电压与与与与FVFV上相同上相同上相同上相同,受到有效保护受到有效保护。受到有效保护受到有效保护。实际变电所中实际变电所中，接在母线上的阀式避雷器应该保护好接在母线上的阀式避雷器应该保护好实际变电所中实际变电所中，接在母线上的阀式避雷器应该保护好接在母线上的阀式避雷器应该保护好所有变电设备的绝缘所有变电设备的绝缘，它们离避雷器有近有远它们离避雷器有近有远，这时这时所有变电设备的绝缘所有变电设备的绝缘，它们离避雷器有近有远它们离避雷器有近有远，这时这时在被保护绝缘与避雷
36、器之间就会出现一个电压差在被保护绝缘与避雷器之间就会出现一个电压差在被保护绝缘与避雷器之间就会出现一个电压差在被保护绝缘与避雷器之间就会出现一个电压差U UU U50%50%T T1 1FVFVC CZ Z1 1l l1 12 2设避雷器与被保护绝缘设避雷器与被保护绝缘设避雷器与被保护绝缘设避雷器与被保护绝缘C C之之之之间的间的间的间的电气距离电气距离电气距离电气距离为为为为l l，过电压过电压，过电压过电压波作用下波作用下波作用下波作用下C C上的最大电压将上的最大电压将上的最大电压将上的最大电压将比避雷器上残压高出比避雷器上残压高出比避雷器上残压高出比避雷器上残压高出U UvlaU2(k
37、V)(kV)300avaa(kV/m)(kV/m)进波的进波的进波的进波的空间陡度空间陡度空间陡度空间陡度：laU2(kV)(kV)为了使设备绝缘不被击穿为了使设备绝缘不被击穿，应按下式确定绝缘的冲击应按下式确定绝缘的冲击为了使设备绝缘不被击穿为了使设备绝缘不被击穿，应按下式确定绝缘的冲击应按下式确定绝缘的冲击耐压水平耐压水平：耐压水平耐压水平：UUUisw(i)U Uw(i)w(i)绝缘的雷电冲击耐压值绝缘的雷电冲击耐压值绝缘的雷电冲击耐压值绝缘的雷电冲击耐压值U Uis is 阀式避雷器的冲击放电电压阀式避雷器的冲击放电电压阀式避雷器的冲击放电电压阀式避雷器的冲击放电电压避雷器保护变压器的
38、保护距离避雷器保护变压器的保护距离避雷器保护变压器的保护距离避雷器保护变压器的保护距离 l lmax(T)max(T)可按上式计算可按上式计算，可按上式计算可按上式计算，其他被保护设备的保护距离取值其他被保护设备的保护距离取值：其他被保护设备的保护距离取值其他被保护设备的保护距离取值：max(T)max1.35llaUUl2isw(i)max(m)(m)对于只有一路进线的终端变电所对于只有一路进线的终端变电所，若进波的空间陡度若进波的空间陡度对于只有一路进线的终端变电所对于只有一路进线的终端变电所，若进波的空间陡度若进波的空间陡度一定一定，则被保护绝缘与避雷则被保护绝缘与避雷一定一定，则被保护
39、绝缘与避雷则被保护绝缘与避雷器之间的最大容许电气距离为器之间的最大容许电气距离为器之间的最大容许电气距离为器之间的最大容许电气距离为a如果是中间变电所或变电所的出线数如果是中间变电所或变电所的出线数如果是中间变电所或变电所的出线数如果是中间变电所或变电所的出线数2 2，则被保护绝则被保护绝，则被保护绝则被保护绝缘与避雷器之间的缘与避雷器之间的缘与避雷器之间的缘与避雷器之间的l lmaxmax比终端变电所大得多比终端变电所大得多，计算式计算式：比终端变电所大得多比终端变电所大得多，计算式计算式：对于已安装好的距离对于已安装好的距离对于已安装好的距离对于已安装好的距离 l l，进进，进进波的最大容
40、许空间陡度为波的最大容许空间陡度为波的最大容许空间陡度为波的最大容许空间陡度为lUUa2isw(i)max(k V(k V/m)m)K K 变电所出线修正系数变电所出线修正系数变电所出线修正系数变电所出线修正系数aUUKl2isw(i)max(m)(m)采用保护性能更好的采用保护性能更好的采用保护性能更好的采用保护性能更好的ZnOZnO避雷器避雷器，能增大保护距离能增大保护距离。避雷器避雷器，能增大保护距离能增大保护距离。三三、变电所的进线段保护变电所的进线段保护三三、变电所的进线段保护变电所的进线段保护进线段进线段进线段进线段能实现上述两点要求能实现上述两点要求，所谓进线段所谓进线段：能实现
41、上述两点要求能实现上述两点要求，所谓进线段所谓进线段：对于无对于无对于无对于无避雷线线路避雷线线路，避雷线线路避雷线线路，在靠近变电所的在靠近变电所的在靠近变电所的在靠近变电所的1km2km1km2km线路上装设避线路上装设避线路上装设避线路上装设避雷线或其它防雷装置雷线或其它防雷装置雷线或其它防雷装置雷线或其它防雷装置；对于有避雷线线路对于有避雷线线路，对于有避雷线线路对于有避雷线线路，将靠近将靠近将靠近将靠近变电所的变电所的变电所的变电所的2km2km线路划为进线段线路划为进线段，并加强其防雷性能并加强其防雷性能。线路划为进线段线路划为进线段，并加强其防雷性能并加强其防雷性能。为使阀式避雷
42、器起到有效保为使阀式避雷器起到有效保为使阀式避雷器起到有效保为使阀式避雷器起到有效保护作用护作用护作用护作用,必须采取两点措施必须采取两点措施：必须采取两点措施必须采取两点措施：限制进波陡度限制进波陡度；限制进波陡度限制进波陡度；限制流限制流限制流限制流过避雷器的冲击电流幅值过避雷器的冲击电流幅值过避雷器的冲击电流幅值过避雷器的冲击电流幅值I IFVFV,使其不产生过高的残压使其不产生过高的残压。使其不产生过高的残压使其不产生过高的残压。U U50%50%T T1 1FVFVC CZ Z1 1l l1 12 2T TQFQFFVFVB BFTFT2 2A AFTFT1 11km2km1km2k
43、mT TQFQFFVFVB BFTFT2km2km进线段作用进线段作用：进线段作用进线段作用：进入变电所的雷电过电压波将来自进进入变电所的雷电过电压波将来自进进入变电所的雷电过电压波将来自进进入变电所的雷电过电压波将来自进线段以外的线路线段以外的线路，其通过进线段时将因冲击电晕而发其通过进线段时将因冲击电晕而发线段以外的线路线段以外的线路，其通过进线段时将因冲击电晕而发其通过进线段时将因冲击电晕而发生衰减和变形生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值降低了波前陡度和幅值；生衰减和变形生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值降低了波前陡度和幅值；利用进线利用进线利用进线利用进线段来限制流过避雷器的冲击电流幅
44、值段来限制流过避雷器的冲击电流幅值段来限制流过避雷器的冲击电流幅值段来限制流过避雷器的冲击电流幅值。1 1.从限制进波陡度的要求来确定应有的进线段长度从限制进波陡度的要求来确定应有的进线段长度从限制进波陡度的要求来确定应有的进线段长度从限制进波陡度的要求来确定应有的进线段长度令令令令 a a 为进波陡度为进波陡度为进波陡度为进波陡度(时间陡度时间陡度时间陡度时间陡度)的容许值的容许值，则所需进线段则所需进线段的容许值的容许值，则所需进线段则所需进线段的长度为的长度为的长度为的长度为cp0.0080.5hUaUl(km)(km)U U 行波的初始幅值行波的初始幅值，行波的初始幅值行波的初始幅值，
45、kVkV，通常取为进线段始端线路通常取为进线段始端线路，通常取为进线段始端线路通常取为进线段始端线路绝缘的绝缘的绝缘的绝缘的50%50%冲击闪络电压冲击闪络电压冲击闪络电压冲击闪络电压U U50%50%。h hc c进线段导线的平均对地高度进线段导线的平均对地高度，进线段导线的平均对地高度进线段导线的平均对地高度，mm计算结果计算结果计算结果计算结果 l lp p 一般在一般在一般在一般在1km2km1km2km左右左右。左右左右。2 2.流过避雷器的冲击电流幅值流过避雷器的冲击电流幅值流过避雷器的冲击电流幅值流过避雷器的冲击电流幅值 I IFV FV 的计算的计算的计算的计算最不利情况最不利
46、情况：雷击于进线段始端雷击于进线段始端，过电压波幅值取为过电压波幅值取为最不利情况最不利情况：雷击于进线段始端雷击于进线段始端，过电压波幅值取为过电压波幅值取为线路绝缘的线路绝缘的线路绝缘的线路绝缘的50%50%冲击闪络电压冲击闪络电压冲击闪络电压冲击闪络电压U U50%50%，波前时间波前时间，波前时间波前时间2.62.6s sU UR R阀式避雷器的残压阀式避雷器的残压，阀式避雷器的残压阀式避雷器的残压，kVkV；n n 变电所母线上接的线路总条数变电所母线上接的线路总条数变电所母线上接的线路总条数变电所母线上接的线路总条数RRFV50%Z1)(Z2UnUIU-U U50%50%n n条线路条线路条线路条线路FVFV+-2 2U U50%50%Z ZI IFVFVU UR R1Z-n彼德逊彼德逊彼德逊彼德逊法则法则法则法则Z2R50%FVnUUI-单条进线时单条进线时单条进线时单条进线时(n=1),(n=1),I IFVFV最大最大最大最大,其值为其值为：其值为其值为：Z2R50%FVUUI-