集電線路及升壓變電站防雷

第1頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容簡介

第4章集電線路及升壓變電站防雷一、集電線路雷擊過電壓二、集電線路的雷擊跳閘率三、集電線路的感應雷過電壓四、集電線路的防雷保護措施五、升壓變電站的直擊雷保護六、升壓變電站的侵入波保護七、升壓變電站的進線段保護八、升壓變電站變壓器的防雷保護第2頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

1、集電線路過電壓（1）集電線路構(gòu)成簡介Δ構(gòu)成

第3頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

1、集電線路過電壓（1）集電線路構(gòu)成簡介Δ桿塔類型

第4頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

1、集電線路過電壓（1）集電線路構(gòu)成簡介Δ桿塔類型

第5頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

1、集電線路過電壓（1）集電線路構(gòu)成簡介Δ桿塔類型

第6頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

1、集電線路過電壓（2）過電壓的類型直擊雷過電壓感應雷過電壓（3）防雷技術指標Δ耐雷水平：線路遭受雷擊時，線路絕緣所能耐受的不至于引起絕緣閃絡的最大雷電流幅值（KA）。衡量防雷性能指標。Δ雷擊跳閘率：雷暴日數(shù)Td=40的條件下，每100km的集電線路每年因雷擊而引起的跳閘次數(shù)，衡量線路防雷性能的綜合指標。

第7頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

2、集電線路的直擊雷情形第8頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

Δ雷擊桿塔時的“反擊”

塔頂電位

Β：分流系數(shù)：iL:雷電流當雷擊桿塔時，絕大部分雷電流會通過桿塔接地裝置流入大地。巨大的雷電流會在桿塔電感和桿塔接地電阻上產(chǎn)生很高的電位，使原來電位為零的接地桿塔帶上了高電位，此時桿塔將通過絕緣子串對導線逆向放電，造成閃絡。由于這種閃絡是由接地桿塔的電位升高所引起的，故又稱為“反擊”。2、集電線路的直擊雷情形第9頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

Δ雷擊擊桿率

在線路落雷總次數(shù)中雷擊桿塔的次數(shù)與避雷線的根數(shù)和經(jīng)過地區(qū)的地形有關。

擊桿率：雷擊桿塔次數(shù)與雷擊線路總次數(shù)的比值，稱為擊桿率g2、集電線路的直擊雷情形第10頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

Δ雷擊避雷線

2、集電線路的直擊雷情形第11頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

總結(jié)1：

第12頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

總結(jié)2：

第13頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

總結(jié)3：

第14頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

總結(jié)4：

第15頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

2、集電線路的直擊雷情形Δ繞擊

避雷線對邊相導線的保護角第16頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

2、集電線路的直擊雷情形Δ繞擊時導線上的電壓

第17頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、集電線路的雷擊過電壓

2、集電線路的直擊雷情形Δ耐雷水平第18頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月二、集電線路的雷擊跳閘率

1、集電線路直擊雷跳閘條件

（1）雷電流超過線路耐雷水平（2）沖擊閃絡在導線上工作電壓的作用下轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的工頻電弧2、建弧率

建弧率是指沖擊閃絡轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定工頻電弧的概率，用η（%）來表示。根據(jù)試驗運行經(jīng)驗，建弧率η（%）可用下式表示式中，E為絕緣子串的平均運行電壓梯度（KV/m）第19頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月3、雷擊桿塔時的跳閘率n1

兩根避雷線間距離避雷線平均對地高度若擊桿率為g，則每100km線路每年雷擊桿塔次數(shù)為0.28(b+4hs)g次。若雷電流幅值大于雷擊桿塔時的耐雷水平I1的概率為P1，建弧率為η，則每100km線路每年因雷擊桿塔的跳閘次數(shù)n1為二、集電線路的雷擊跳閘率

第20頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月4、繞擊跳閘率n2

雷電流幅值超過繞擊耐雷水平I2的概率為P2，建弧率為η，則每100km線路每年繞擊跳閘次數(shù)n2為：5、線路雷擊跳閘率n

線路雷擊跳閘率只考慮雷擊桿塔和雷繞擊于導線兩種情況。故有避雷線的線路，雷擊總跳閘率為：二、集電線路的雷擊跳閘率

第21頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月三、集電線路的感應雷過電壓

1、感應雷過電壓的特點

Δ

感應雷過電壓的極性與雷電極性相反；

Δ

同時存在于三相導線，相間無相位差，只能相地閃絡；Δ

幅值一般不超過500KV，35KV以下可能造成閃絡。2、感應雷過電壓的計算

Δ

計算條件：

當雷擊點離開線路的距離s大于65m時，根據(jù)線路是否架設避雷線，可以分以下兩種情況分別計算線路上的感應過電壓。第22頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月Δ

導線上方無避雷線：

導線上的感應電壓最大值雷擊點與線路的垂直距離導線懸掛的平均高度雷電流幅值Δ

導線上方有避雷線：

導線上的感應電壓最大值避雷線懸掛的平均高度導線懸掛的平均高度避雷線與導線耦合系數(shù)感應過電壓降低了！三、集電線路的感應雷過電壓

2、感應雷過電壓的計算

第23頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月四、集電線路的雷電防護

1、架設避雷線2、降低桿塔接地電阻3、加強線路絕緣4、架設耦合地線5、采用消弧線圈6、裝設自動重合閘7、采用不平衡絕緣方式。9、裝設避雷器第24頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月五、升壓變電站的直擊雷保護

1、升壓變電站的防雷保護風電場升壓變電站是風電場的樞紐，雷擊會引起變壓器等重要電氣設備絕緣毀壞，造成供電區(qū)域內(nèi)大面積、長時間停電，給國民經(jīng)濟帶來嚴重損失，因此，風電場升壓變電站的雷電防護必須十分可靠。升壓變電站雷擊保護直擊雷：入侵波：避雷針或避雷線避雷器；進線段加裝輔助防護措施第25頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月五、升壓變電站的直擊雷保護

2、升壓變電站的防雷等級—一類建筑物

（1）年預計雷擊次數(shù)：等效落雷面積

年均雷電日數(shù)

年均落雷密度

校正系數(shù)

K=2：曠野的孤立建筑物

K=1.7：金屬屋面磚木結(jié)構(gòu)建筑物

K=1.5：河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較低處、地下水露頭處、土山頂處、山谷風口處及特別潮濕處建筑物

K=1：其他處第26頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月五、升壓變電站的直擊雷保護

2、升壓變電站的防雷等級—一類建筑物

（2）防直擊雷關鍵距離母線

避雷針構(gòu)架高避雷針沖擊接地電阻避雷針等值電感雷電流避雷針與被保護設備構(gòu)架間的空氣間隙避雷針接地裝置與被保護設備接地裝置在土壤中間隙雷電流參數(shù)：iL=100kAdiL/dt=38.5kA/usL=1.55uH/m避雷針電位：Uk=100Rch+60h接地裝置電位：Ud=100Rch取空氣抗電強度：500kV/m取土壤抗電強度：300kV/mSk>0.2Rch+0.1h（一般≥5m）Sd>0.3Rch（一般≥3m）第27頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月五、升壓變電站的直擊雷保護

2、升壓變電站的防雷等級—一類建筑物

（3）防直擊雷實踐※對110kV及以上的配電裝置，由于電氣設備的絕緣水平較高，可將避雷針裝設在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率較大的地區(qū)（ρ＞1000Ω·m），宜裝設獨立避雷針。湖北500kV咸寧變電站主變高壓側(cè)引線構(gòu)架避雷針湖北500kV咸寧變電站主控通信樓獨立避雷針第28頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月五、升壓變電站的直擊雷保護

2、升壓變電站的防雷等級—一類建筑物

（3）防直擊雷實踐※66kV的配電裝置，允許將避雷針裝設在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率ρ＞500Ω·m的地區(qū)，宜裝設獨立避雷針?！?/p>

35kV及以下配電裝置架構(gòu)或房頂上不宜裝設避雷針。※變壓器的絕緣較弱，又是變電站中最貴重的設備，所以變壓器的門型架構(gòu)上，不宜裝設避雷針（線）?！l(fā)電廠的主廠房一般不裝設避雷針，以免發(fā)生感應或反擊使繼電保護誤動作或造成絕緣損壞。第29頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月六、升壓變電站的侵入波防護

1、雷電侵入波防護安裝避雷器限制雷電過電壓正確選擇避雷器的型號、參數(shù)；合理地確定避雷器接線；限制雷電波陡度及流過避雷器雷電流幅值第30頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月六、升壓變電站的侵入波防護

2、避雷器的防護距離雷電沖擊波避雷器的防護距離雷電波沿變電站進線侵入，避雷器連接點距離變壓器連接點的最大允許電氣距離，稱為避雷器的防護距離。第31頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月七、升壓變電站的進線段保護

1、進線段保護的作用和機理Δ變電站的進線段保護的作用是限制流經(jīng)避雷器的雷電流和限制侵入波的陡度。Δ

為使避雷器能可靠地保護變壓器，還必須設法限制侵入波陡度，同時，應限制流過避雷器的雷電流的大小，以降低殘壓，尤其是不能超過避雷器的額定通流能力，否則避雷器就會燒壞。Δ

雷電侵入波沿導線傳播時有損耗。可以在變電站進線段，即距變電站1～2km的這段線路上加強防雷保護。第32頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月七、升壓變電站的進線段保護

2、進線段的耐雷水平在靠近變電站1km~2km的一段進線上加強防雷保護措施，即進線段保護。當線路全線無避雷線時，這段線路必須架設避雷線；當線路全線有避雷線時，也將變電站附近2km長的一段進線列為進線保護段，進線保護段應具有較高的耐雷水平。第33頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月七、升壓變電站的進線段保護

3、進線段防雷保護實踐（1）對三芯電纜，末端的金屬外皮應直接接地。對單芯電纜，因為不許外皮流過工頻感應電流而不能兩端同時接地，且需限制末端形成很高的過電壓，所以應經(jīng)金屬氧化物電纜護層保護器（FC）或保護間隙（FG）接地。第34頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月七、升壓變電站的進線段保護

3、進線段防雷保護實踐（2）35～110kV無避雷線線路的進線段保護段（3）35kV小容量變電站進線段的簡易保護:由于35kV小容量變電站范圍小、接線簡單，避雷器距變壓器的電氣距離一般在10m以內(nèi)，故允許有較高的侵入波陡度。第35頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月七、升壓變電站的進線段保護

3、進線段防雷保護實踐（2）容量小于3150kVA變電站進線段保護500KV線路避雷器220KV母線避雷器第36頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月八、升壓變電站變壓器的防雷保護

1、三繞組變壓器侵入波過電壓及防護高、低壓側(cè)斷路器均閉合，都有避雷器，任一側(cè)沿線路侵入雷電波都不會對另一側(cè)絕緣造成威脅低壓側(cè)可能開路，且對地電容小，當高壓或中壓有雷電波侵入，低壓側(cè)過電壓，絕緣易損壞，需在一相繞組出口裝設避雷器；低壓繞組外接25m以上的全金屬外皮電纜線路時，對地電容足以限制感應過電壓，無需安裝避雷器中壓繞組可能開路運行，其絕緣水平較高，不需要裝設避雷器；高、中壓變比很大，中壓繞組的絕緣水平比高壓繞組低得多時，需要裝設避雷器雙繞組三繞組：正常運行

三繞組：特殊運行第37頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月八、升壓變電站變壓器的防雷保護

2、自耦變壓器侵入波過電壓及防護Δ

自耦變壓器當?shù)蛪簜?cè)開路運行時，不論雷電波從高壓端或中壓端侵入，都會經(jīng)過高壓或中壓與低壓繞組之間的靜電耦合，使開路的低壓繞組出現(xiàn)很高的過電壓，危及低壓繞組絕緣。Δ

由于