第八章 电力系统防雷保护.ppt
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电力系统的防雷保护包括了线路、变电所、发电厂等各个环节。第一节架空输电线路防雷保护一条100km长的架空输电线路在一年中遭到数十次雷击。线路的雷击事故在电力系统总的雷害事故中占有很大的比重。1、耐雷水平()2、雷击跳闸率()雷电流超过了线路耐雷水平,只会引起冲击闪络,只有在冲击闪络之后还建立工频电弧,才会引起线路跳闸。二、线路雷害事故发展过程及防护措施输电线路上采用的各种防雷保护措施:(二)降低杆塔接地电阻架设耦合地线是防雷直击杆塔闪络的措施之一,对绕击并没有什么作用。定义:耦合地线是加挂在导线下面,主要是针对于土壤电阻率较高,接地电阻降不下来的线路。架设耦合地线的作用原理是:一是增大避雷线与导线之间的耦合系数,从而减少绝缘子串两端电压的反击电压和感应电压的分量;二是增大雷击塔顶时向相邻杆塔分流的雷电流。现从运行经验来观察其防雷效果,架耦合线后,跳闸率降低46%。(五)消弧线圈能使雷电过电压所引起来的一相对地冲击闪络不转变成稳定的工频电弧,即大大减小建弧率和断路器的跳闸次数。(六)管式避雷器仅用作线路上雷电过电压特别大或绝缘薄弱点的防雷保护。它能免除线路绝缘的冲击闪络,并使建弧率降为零。(七)不平衡绝缘一回路的三相绝缘子片数少于另一路的三相。(八)自动重合闸线路绝缘不会发生永久性的损坏或劣化。三、线路耐雷性能的分析计算绕击跳闸次数(次/年)N–年落雷总数–绕击率–超过绕击耐压水平的雷电流–建弧率(二)雷击档距中央的避雷线(三)雷击杆塔线路绝缘子串上所受到的雷电过电压包括四个分量:3、雷击塔顶而在导线上产生的感应雷击过电压采用裸导线时,当受到雷击后(包括直接雷和感应雷),会引起线路闪络。此时,工频续流引起的电弧由于受到电磁力的作用,使电弧向导线落雷点的两侧迅速流动,雷电流经过开关、变压器等设备处的避雷器迅速流入大地,或在工频电流烧断导线之前,引起跳闸,因而很少发生断线事故。当绝缘导线遭受雷击时,情况就完全不同,雷电过电压引起绝缘子闪络,并击穿导线的绝缘层。击穿点附近的绝缘物,阻碍了电弧沿着导线表面向两侧移动。因而,电弧只能在击穿点燃烧。高达数千安培的工频电弧电流集中在绝缘击穿点上,并在断路器跳闸之前很快就把导线熔断。3.2国内外防止绝缘导线雷击断线和雷击跳闸的防治措施(1)架设架空避雷线利用架空避雷线的屏蔽作用来保护输电线路,是一种传统的有效方法。该方法的效果较好,而且可以免除维护;缺点:a)投资成本较高;b)防止绕击的效果较差,易使线遭受反击。(2)安装氧化锌避雷器采用氧化锌避雷器,可以有效地截断工频续流,限制雷过电压和配电线路的感应过电压。缺点:a)保护范围小;b)全线装设的投资成本较大(但人行道,大门口等地域根据有关规定不允许全线装设);c)必须剥开绝缘层,导致线芯浸水,有可能使导线内部的线芯受腐蚀;d)避雷器阀片长期承受工频电压,容易老化。(3)安装线路过电压保护器相当于带有外间隙的氧化锌避雷器。安装时,绝缘层不需剥开,在运行中,平时是不承受运行电压的,因而使用寿命较长,也可免维护。缺点:它仅能防护雷电过电压。(4)使用钳位绝缘子在绝缘导线固定处剥开绝缘层,架装引弧放电间隙与特别设计的金属线夹。当雷击闪络时,引发的工频续流在该金属线夹与绝缘子下金属脚间燃弧,直至被线路开关跳闸切断,从而避免烧伤绝缘子和熔断绝缘导线。该方法的效果较好,成本也不太高。缺点:当雷击闪络时,工频电弧要把电瓷伞裙烧蚀损坏,需及时更换绝缘子;安装时要剥开绝缘层,易使线芯进水,容易受腐蚀;要定制钳位金属线夹配套安装在各厂各规格的支柱绝缘子上,采购及施工较麻烦。(5)使用穿刺式防弧金具其原理为:将该金具安装在线路绝缘子附近负荷一侧(背离电源侧)的绝缘导线上,当雷电过电压超过一定数值时,在防弧金具的穿刺电极和接地电极之间引起闪絡,形成短路通道,接续的工频电弧便在防弧金具上燃烧,以保护导线免于烧伤。在单向供电的老线路上采用此产品效果较好,安装方便,造价相对低一些,而环网供电的线路则需二侧安装造成工程及费用增加和线路不简洁,鸟类较多地区易受侵袭接地。(6)采用长闪络避雷器(LFA)对于中性点非直接接地的配电系统,当线路的工作电压与闪络路径长度的比值(即电场强度E,E=Uph/L)减小时,由雷电闪络发展为工频续流的可能性将大为减小。利用上述的思想,俄罗斯学者提出了采用长闪络避雷器,解决配电线路绝缘导线的雷击断线问题。(7)加局部绝缘层的厚度从许多绝缘导线遭雷击后断线的事故调研,发现了一个十分明显的规律:断线的部位,几乎全部都处于离开绝缘子(100-300)mm范围之内,如果在这局部范围内增加绝缘厚度,也可以防止击穿。但是,这个方法在实际工作中,不易实现。小结