高壓線路跳閘分析

高壓送電線路遭受雷擊的事故主要與四個因素有關:線路絕緣子的50%放電電壓

相關因素

高壓送電線路遭受雷擊的事故主要與四個因素有關:線路絕緣子的50%放電電壓;有無架空地線;雷電流強度;桿塔的接地電阻。高壓送電線路各種防雷措施都有其針對性,因此,在進行高壓送電線路設計時,我們選擇防雷方式首先要明確高壓送電線路遭雷擊跳閘原因。

繞擊成因分析

根據高壓送電線路的運行經驗、現場實測和模擬試驗均證明,雷電繞擊率與避雷線對邊導線的保護角、桿塔高度以及高壓送電線路經過的地形、地貌和地質條件有關。對山區的桿塔,計算公式是:

式中 P——雷電繞擊率

α——避雷線對邊導線的保護角

h——桿塔高度(m)

山區高壓送電線路的繞擊率約為平地高壓送電線路的3倍。山區設計送電線路時不可避免會出現大跨越、大高差檔距,這是線路耐雷水平的薄弱環節;一些地區雷電活動相對強烈,使某一地區段的線路較其他線路更容易遭受雷擊。

反擊成因分析

雷擊桿塔或避雷線時,一部分雷電流通過避雷線流到相臨桿塔,另一部分雷電流經桿塔流入大地,桿塔接地電阻呈暫態電阻特性,一般用衝擊接地電阻來表征。
雷擊桿塔時塔頂電位迅速提高,其電位值為

Ut=i×Rd+L×di/dt (1)

式中 i——雷電流(KA);
Rd——衝擊接地電阻(Ω);
L——引下線的單位長度電感(μH/m)

di/dt——雷電流陡度(KA/μS)。

導線上的感應電位U1,在有避雷線時其電位值為

U1= (1-k)×h×di/dt(當落雷處距相導線直線距離S<65m)

U1=25×i×h×(1-k)/S(當落雷處距相導線直線距離S>65m)

式中 h——相導線平均高度

K——導線與避雷線之間的耦合係數
當塔頂電位Ut與導線上的感應電位U1的差值超過絕緣子串50%的放電電壓時,將發生由塔頂至導線的閃絡。即Ut-U1>U50,如果考慮線路工頻電壓幅值Um的影響,則為Ut-(U1+Um)>U50。因此,線路的耐雷水平與3個重要因素有關,即線路絕緣子的50%放電電壓、雷電流強度和塔體的衝擊接地電阻。

一般來說,線路的50%放電電壓是一定的,雷電流強度與地理位置和大氣條件相關,不加裝避雷器時,提高輸電線路耐雷水平往往是採用降低塔體的接地電阻,在山區,降低接地電阻是非常困難的,這也是為什麼輸電線路屢遭雷擊的原因。

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