风力发电原理风电场防雷接地课件.ppt

1、风力发电原理与应用风力发电原理与应用风电场防雷接地2022-11-19127 7 风电场的防雷和接地风电场的防雷和接地 雷电的产生机理、危害及防护雷电的产生机理、危害及防护接地的原理、意义及措施接地的原理、意义及措施大型风力机的防雷保护大型风力机的防雷保护集电线路的防雷与接地集电线路的防雷与接地升压变电站的防雷与接地升压变电站的防雷与接地2022-11-193一、一、雷电的产生机理、危害及防护雷电的产生机理、危害及防护 雷电的产生机理雷电的产生机理雷电雷电是雷云间或雷云与地面物体间的是雷云间或雷云与地面物体间的放电现象放电现象。电位差可达电位差可达数兆伏数兆伏甚至数十兆伏甚至数十兆伏，放放电电

2、电流电流几十千安几十千安甚至几甚至几百千安百千安。经验表明，对地放电的经验表明，对地放电的雷云绝大部分带负电荷雷云绝大部分带负电荷，所，所以雷电流的极性也为负的。以雷电流的极性也为负的。l 雷电的类型雷电的类型直击雷直击雷：雷云直接对建筑物或地面上的其他物体放电。：雷云直接对建筑物或地面上的其他物体放电。感应雷感应雷：包括静电感应雷和电磁感应雷。：包括静电感应雷和电磁感应雷。球形雷球形雷：是一种球形的发红光或极亮白光的火球。：是一种球形的发红光或极亮白光的火球。2022-11-194直击雷：雷云放电时，雷电流可达几百千安。通过被雷击物体时，产生大量的热量，使物体燃烧。感应雷：雷电感应是雷电的第

3、二次作用，即雷电流产生的电磁效应和静电效应作用。在雷云向其他地方放电后，云与大地之间的电场突然消失，但建筑物的顶部或架空线路上的电荷不能很快泄入大地，残留的大量电荷相互排斥而产生强大的能量使建筑物震裂。同时，残留电荷形成的高电位，往往造成屋内电线、金属管道和大型金属设备放电，击穿电气绝缘层或引起火灾、爆炸。雷电的危害雷电的危害2022-11-195l避雷针：由接闪器、支持构架、引下线和接地体四部分构成。原理：使雷云先导放电通道所产生的电场发生畸变，致使雷云中的电荷被吸引到避雷针，并安全泄放入地。l避雷线：由悬挂在被保护物上空的镀锌钢绞线（接闪器）、接地引下线和接地体组成。主要用于输电线路、发电

4、厂和变电站的防雷保护。原理：与避雷针基本相同，但对电场畸变的影响比避雷针小。l避雷器：用来限制沿线路侵入的雷电过电压（或因操作引起的内过电压）的一种保护设备。原理：实质上是一种放电器，把它与被保护设备并联，并在被保护设备的电源侧。雷电的一般防护雷电的一般防护2022-11-196l避雷带和避雷网：在建筑物最可能遭到雷击的地方采用镀锌扁钢或镀锌圆钢，并通过接地引下线与埋入地中的接地体相连构成避雷带，再由避雷带构成的避雷网。原理：避雷带、避雷网与避雷针及避雷线一样可用于直击雷防护。l接地装置：对地保持一个低的电位差，埋入地中并直接与大地接触的金属导体。作用：使雷电流顺利入地，减小雷电流通过时的电位

5、升高。雷电的一般防护雷电的一般防护2022-11-197二、二、接地的原理、意义及措施接地的原理、意义及措施接地基本概念接地基本概念接地：在电力系统中，接地通常指的是接大地，即将电力系统或设备的某一金属部分经金属接地线连接到接地电极上。电力系统中的接地：通常是指中性点或相线上某点的金属部分。电气设备的接地：通常情况下是指不带电的金属导体（一般为金属外壳或底座）。非电气设备的导体接地：如风管、输油管及建筑物的金属构件经金属接地线与接地电极相连接。2022-11-198接地电阻：即接地装置对地电压与入地电流之比。它包括接地线、接地体的电阻以及接地体与土壤间的过渡电阻和大地的散流电阻。前两者较小，可

6、忽略不计，主要是大地的散流电阻。故接地电阻与土壤的电阻率成正比，与接地体的半径成反比。设接地装置（接地体）为一半径为的半球体，并认为接地体周围土质均匀。接地基本概念接地基本概念022200rdrrdRRrrdd接地装置对地电位分布曲线Uk接触电位差；Ukb跨步电位差X0rdrrdIUkdddRIU)(rfU kbU8.02022-11-199接触电压接触电压：即当电气设备绝缘损坏外壳带电时，有可能：即当电气设备绝缘损坏外壳带电时，有可能施加于人体的电压。为保证人身安全（施加于人体的电压。为保证人身安全（50V50V）。）。跨步电压跨步电压：未触及该设备，但由于人在跨步过程中，两：未触及该设备，

7、但由于人在跨步过程中，两只脚所处的位置不同所产生的电压。同样不允许超过安只脚所处的位置不同所产生的电压。同样不允许超过安全电压（全电压（50V50V）。）。接地基本概念接地基本概念1UUUdjc23kbUUUjcUkbUdU2U3U 称为接触电压；称为接触电压；称为跨步电压；称为跨步电压；为带电的设备外壳为带电的设备外壳电压；电压；为前脚电位；为前脚电位；为后脚电位。为后脚电位。2022-11-1910工频接地电阻工频接地电阻：对电力系统中的工作接地和保护接地，：对电力系统中的工作接地和保护接地，接地电阻是指工频交流（或直流）电流流过接地装置时接地电阻是指工频交流（或直流）电流流过接地装置时所

8、呈现的电阻。所呈现的电阻。冲击电阻冲击电阻：峰值电压与峰值电流之比。：峰值电压与峰值电流之比。chmm/RUIdchRR接地体上最大电压出现的时刻，不一定是最大电流出现接地体上最大电压出现的时刻，不一定是最大电流出现的时刻。工程上通常是测量工频（或直流）接地电阻，的时刻。工程上通常是测量工频（或直流）接地电阻，并用冲击系数来表示冲击接地电阻与工频接地电阻的关并用冲击系数来表示冲击接地电阻与工频接地电阻的关系，即：系，即：接地基本概念接地基本概念2022-11-1911冲击系数冲击系数 ：一般用实验方法求得，在缺乏准确数据时，：一般用实验方法求得，在缺乏准确数据时，对集中的人工接地体或自然接地体

9、的冲击系数，也可按对集中的人工接地体或自然接地体的冲击系数，也可按下式计算：下式计算：式中：式中：I I为冲击电流幅值，为冲击电流幅值，kAkA；为土壤电阻率，为土壤电阻率，kmkm；l l为垂直接地体为垂直接地体或水平接地体长度，或环形闭合接地体的直径，或方形闭合接地或水平接地体长度，或环形闭合接地体的直径，或方形闭合接地体的边长，体的边长，mm；及及mm为与接地体形状有关的系数，对垂直接地体为与接地体形状有关的系数，对垂直接地体=0.9=0.9，mm=0.8=0.8，对水平及闭合接地体，对水平及闭合接地体=2.2=2.2，mm=0.9=0.9。1.21()0.9mIl接地基本概念接地基本概

10、念2022-11-1912接地接地的意义的意义功能性接地功能性接地工作接地逻辑接地信号接地屏蔽接地保护性接地保护性接地保护接地防雷接地防静电接地防电腐蚀接地2022-11-19131 1工作接地工作接地为保证电力系统的正常运行，在电力系统的适当地点进为保证电力系统的正常运行，在电力系统的适当地点进行的接地，称为工作接地。在交流系统中，适当的接地行的接地，称为工作接地。在交流系统中，适当的接地点一般为电气设备，例如变压器的中性点；在直流系统点一般为电气设备，例如变压器的中性点；在直流系统中还包括相线接地。中还包括相线接地。2 2逻辑接地逻辑接地电子设备为了获得稳定的参考电位，将电子设备中的适电子

11、设备为了获得稳定的参考电位，将电子设备中的适当金属部件，如金属底座等作为参考零电位，把需要获当金属部件，如金属底座等作为参考零电位，把需要获得零电位的电子器件接于该金属部件上，如金属底座等，得零电位的电子器件接于该金属部件上，如金属底座等，这种接地称为逻辑接地。该基准电位不一定与大地相连这种接地称为逻辑接地。该基准电位不一定与大地相连接，所以它不一定是大地的零电位。接，所以它不一定是大地的零电位。1 1、功能性接地、功能性接地2022-11-19143 3信号接地信号接地为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地，称为信为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地，称为信号接地。号接地。4 4屏蔽接

12、地屏蔽接地将设备的金属外壳或金属网接地，以保护金属壳内或金将设备的金属外壳或金属网接地，以保护金属壳内或金属网内的电子设备不受外部的电磁干扰；或者使金属壳属网内的电子设备不受外部的电磁干扰；或者使金属壳内或金属网内的电子设备不对外部电子设备引起干扰。内或金属网内的电子设备不对外部电子设备引起干扰。这种接地称为屏蔽接地。法拉第笼就是最好的屏蔽设备。这种接地称为屏蔽接地。法拉第笼就是最好的屏蔽设备。1 1、功能性接地、功能性接地2022-11-19151 1保护接地保护接地为防止电气设备绝缘损坏而使人身遭受触电危险，将于为防止电气设备绝缘损坏而使人身遭受触电危险，将于电气设备绝缘的金属外壳或构架与

13、接地极做良好的连接，电气设备绝缘的金属外壳或构架与接地极做良好的连接，称为保护接地。接低压保护线（称为保护接地。接低压保护线（PEPE线）或保护中性线线）或保护中性线（PENPEN线），也称为保护接地。停电检修时所采取的临线），也称为保护接地。停电检修时所采取的临时接地，也属于保护接地。时接地，也属于保护接地。2 2防雷接地防雷接地将雷电流导入大地，防止雷电伤人和财产受到损失而采将雷电流导入大地，防止雷电伤人和财产受到损失而采用的接地，称为防雷接地。用的接地，称为防雷接地。2 2、保护性接地、保护性接地2022-11-19163 3防静电接地防静电接地将静电荷引入大地，防止由于静电积累对人体和

14、设备受将静电荷引入大地，防止由于静电积累对人体和设备受到损伤的接地，称为防静电接地。而油罐汽车后面拖地到损伤的接地，称为防静电接地。而油罐汽车后面拖地的铁链子也属于防静电接地。的铁链子也属于防静电接地。4 4防电腐蚀接地防电腐蚀接地在地下埋设金属体作为牺牲阳极以达到保护与之连接的在地下埋设金属体作为牺牲阳极以达到保护与之连接的金属体，如输油金属管道等，称为防电蚀接地。牺牲阳金属体，如输油金属管道等，称为防电蚀接地。牺牲阳极保护阴极的称为阴极保护。极保护阴极的称为阴极保护。2 2、保护性接地保护性接地2022-11-19171 1）电气设备及设施宜接地或接中性线，并做到因地制）电气设备及设施宜接

15、地或接中性线，并做到因地制宜，安全可靠，经济合理。宜，安全可靠，经济合理。2 2）不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定者外，）不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定者外，应使用一个总的接地系统，接地电阻应符合其中最小值应使用一个总的接地系统，接地电阻应符合其中最小值的要求。的要求。3 3）接地装置应充分利用直接埋入水下和土壤中的各种）接地装置应充分利用直接埋入水下和土壤中的各种自然接地体接地，并校验其热稳定。自然接地体接地，并校验其热稳定。接地的一般要求接地的一般要求接地网设计基本要求接地网设计基本要求2022-11-19184 4）当电站接地电阻难以满足运行要求时，可根据技术）当电站接

16、地电阻难以满足运行要求时，可根据技术经济比较，因地制宜地采用水下接地、引外接地、深埋经济比较，因地制宜地采用水下接地、引外接地、深埋接地等接地方式，并加以分流、均压和隔离等措施。接地等接地方式，并加以分流、均压和隔离等措施。5 5）接地设计应考虑土壤干燥或冻结等季节变化的影响，）接地设计应考虑土壤干燥或冻结等季节变化的影响，接地电阻在四季中均应符合设计值的要求。防雷装置的接地电阻在四季中均应符合设计值的要求。防雷装置的接地电阻，可只考虑雷季中土壤干燥状态的影响。接地电阻，可只考虑雷季中土壤干燥状态的影响。6 6）初期发电时，应根据电网实际的短路电流和所形成）初期发电时，应根据电网实际的短路电流

17、和所形成的接地系统，校核初期发电时的接触电位差、跨步电位的接地系统，校核初期发电时的接触电位差、跨步电位差和转移电位。当上述参数不满足安全要求时，应采取差和转移电位。当上述参数不满足安全要求时，应采取及时措施，保证初期发电时期电站安全运行。及时措施，保证初期发电时期电站安全运行。接地网设计基本要求接地网设计基本要求2022-11-19197 7）工作接地及要求：）工作接地及要求：有效接地系统中，自耦变压器和需要接地的电力变压器有效接地系统中，自耦变压器和需要接地的电力变压器中性点、线路并联电抗器中性点、电压互感器、接地开中性点、线路并联电抗器中性点、电压互感器、接地开关等设备应按照系统需要进行

18、接地。关等设备应按照系统需要进行接地。不接地系统中，消弧线圈接地端、接地变压器接地端和不接地系统中，消弧线圈接地端、接地变压器接地端和绝缘监视电压互感器一次侧中性点需要直接接地。绝缘监视电压互感器一次侧中性点需要直接接地。中性点有效接地的系统，应装设能迅速自动切除接地短中性点有效接地的系统，应装设能迅速自动切除接地短路故障的保护装置。中性点不接地的系统，应装设能迅路故障的保护装置。中性点不接地的系统，应装设能迅速反应接地故障的信号装置，也可装设自动切除的装置。速反应接地故障的信号装置，也可装设自动切除的装置。接地网设计基本要求接地网设计基本要求2022-11-19208 8）保护接地及要求）保

19、护接地及要求 电力设备下列金属部件，除非另有规定，均应接地或接中电力设备下列金属部件，除非另有规定，均应接地或接中性线（保护线）：性线（保护线）：电机、变压器、电抗器、携带式及移动式用电器具等底座和外壳。SF6全封闭组合电器（GIS）与大电流封闭母线外壳以及电气设备箱、柜的金属外壳。电力设备传动装置。互感器的二次绕组。配电、控制保护屏（柜、箱）及操作台等的金属框架。屋内配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架，以及靠近带电部分的金属围栏和金属门、窗。交、直流电力电缆桥架、接线盒、终端盒的外壳、电缆的屏蔽铠装外皮、穿线的钢管等。装有避雷线的电力线路杆塔。在非沥青地面的居民区内，无避雷线非直接接地系统架

20、空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土的杆塔。铠装控制电缆的外皮、非铠装或非金属护套电缆的12根屏蔽芯线。2022-11-1921电力设备的下列金属部分，除非另有规定，可不接地或电力设备的下列金属部分，除非另有规定，可不接地或不接中性线（保护线）：不接中性线（保护线）：l在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，交流额定电压380V及以下的电力设备外壳。但当维护人员可能同时触及设备外壳和接地物体时除外。l在干燥场所，交流额定电压127V及以下，直流额定电压110V及以下的电力设备外壳，但爆炸危险场所除外。l安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电气测量仪表、继电器和其他低压电气等的外壳，以及当发生绝缘损坏

21、时，在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等。l安装在已接地的金属构架上的设备（应保证电气接触良好），如套管等。l标称电压220V及以下的蓄电池室内的支架。l已与接地的底座之间有可靠的电气接触的电动机和其他电器的金属外壳。2022-11-1922对于用电设备较少、分散，且又无接地线的地方，宜采用接中性线保护。接中性线保护有困难，而土壤电阻率较低时，可采用直接埋设接地体进行接地保护。当低压电力设备的机座或金属外壳与接地网可靠连接后，允许不按接中性线保护的要求作短路验算。由同一台发电机、变压器或同一段母线供电的低压线路，不宜采用接中性线、接地两种保护方式。在低压电力系统中，全部采用接地保护时，

22、应装设能自动切除接地故障的继电保护装置。2022-11-19239 9）防雷接地及要求。）防雷接地及要求。所有设有避雷针、避雷线的构架、微波塔均应设置集中所有设有避雷针、避雷线的构架、微波塔均应设置集中接地装置。接地装置。避雷器宜设置集中接地，其接地线应以最短的距离与接避雷器宜设置集中接地，其接地线应以最短的距离与接地网相连。地网相连。独立避雷针（线）应设独立的集中接地装置，接地电阻独立避雷针（线）应设独立的集中接地装置，接地电阻不宜超过不宜超过10 10。接地网设计基本要求接地网设计基本要求2022-11-1924对于风力机而言，对于风力机而言，直接雷击保护直接雷击保护主要是针对主要是针对叶

23、片、机舱、叶片、机舱、塔架塔架防雷，而防雷，而间接雷击保护间接雷击保护主要是指过电压保护和等电主要是指过电压保护和等电位连接。位连接。电气系统防雷电气系统防雷则主要是间接雷击保护。则主要是间接雷击保护。三、三、大型风力机的防雷保护大型风力机的防雷保护 1 1、风机防雷保护的必要性风机防雷保护的必要性2022-11-19252 2、叶片的防雷保护叶片的防雷保护叶片防雷叶片防雷叶片防雷重要性叶片防雷重要性雷击造成叶片损坏雷击造成叶片损坏 位置最高是雷电袭击的首要目标位置最高是雷电袭击的首要目标 叶片是风力发电机组中最昂贵的部件叶片是风力发电机组中最昂贵的部件 雷击造成的巨大声波，对叶片结构造雷击造

24、成的巨大声波，对叶片结构造成冲击破坏成冲击破坏 雷电击中叶尖后释放大量能量，雷电雷电击中叶尖后释放大量能量，雷电流使叶尖结构内部温度急骤升高，造流使叶尖结构内部温度急骤升高，造成叶尖结构爆裂破坏甚至开裂成叶尖结构爆裂破坏甚至开裂；2022-11-1926叶片防雷系统连于叶片根部的金属环处，包括雷电接闪叶片防雷系统连于叶片根部的金属环处，包括雷电接闪器和引下线（雷电传导部分），如下图所示。器和引下线（雷电传导部分），如下图所示。叶片防雷叶片防雷系统系统叶片防雷系统示意图2022-11-1927现代大多数风力机的机舱罩是用金属板制成，本身就有现代大多数风力机的机舱罩是用金属板制成，本身就有良好的防

25、雷保护作用。机舱主机架除了与叶片相连，在良好的防雷保护作用。机舱主机架除了与叶片相连，在机舱罩顶上后部设置一个（数目可多于一个）高于风速、机舱罩顶上后部设置一个（数目可多于一个）高于风速、风向仪的接闪杆，保护风速计和风向仪免受雷击。风向仪的接闪杆，保护风速计和风向仪免受雷击。机舱的防雷保护机舱的防雷保护机舱的防雷设计2022-11-1928塔架的防雷保护塔架的防雷保护1.1.钢制塔架钢制塔架2.2.混凝土塔架混凝土塔架3.3.混合塔架混合塔架钢制部件之间的过渡段，采用并行路径方式设置三个钢制部件之间的过渡段，采用并行路径方式设置三个彼此相间彼此相间120120的间隙作为雷电路径的间隙作为雷电路

26、径连接处不允许雷击沿紧固的螺栓进行传导连接处不允许雷击沿紧固的螺栓进行传导塔基处在三个彼此相间塔基处在三个彼此相间120120的位置上接到公共结点上的位置上接到公共结点上雷电通过塔架内的铜电缆在三个彼此相间雷电通过塔架内的铜电缆在三个彼此相间120120的位置的位置 上被散流上被散流塔基处连接到与接地环和电极相连的电压公共结点上塔基处连接到与接地环和电极相连的电压公共结点上不允许雷击电流沿钢拉线进行传导不允许雷击电流沿钢拉线进行传导钢制连接适配法兰与钢制区法兰在附有不锈钢盘的法兰钢制连接适配法兰与钢制区法兰在附有不锈钢盘的法兰面上选择三个彼此相间面上选择三个彼此相间120120的位置用螺栓固定

27、的位置用螺栓固定钢制适配器依次接于三个彼此相间钢制适配器依次接于三个彼此相间120120的接地电缆，的接地电缆，后者接于塔基的公共结点后者接于塔基的公共结点2022-11-1929风机的接地风机的接地风电机组采用风电机组采用TNTN方式供电系统，可以较好的保护风方式供电系统，可以较好的保护风机电气系统及人员的安全。机电气系统及人员的安全。TNTN系统系统，T T：系统中有一点（一般是电源的中性点）：系统中有一点（一般是电源的中性点）直接接大地，称为系统接地（直接接大地，称为系统接地（System EarthingSystem Earthing）；）；N N：用电设备的外壳经保护接地即：用电设备

28、的外壳经保护接地即PEPE线（线（Protecting Protecting Earthing conductorEarthing conductor）与系统直接接地点连接而间）与系统直接接地点连接而间接接地，称为保护接地（接接地，称为保护接地（Protective EarthingProtective Earthing）。）。TT TT 系统系统，前一个，前一个T T：系统接地是直接接大地；后一个：系统接地是直接接大地；后一个T T：用电设备外壳的保护接地是经：用电设备外壳的保护接地是经PEPE线接单独的接地线接单独的接地板直接接大地，与电源中的板直接接大地，与电源中的N N线线路和系统接地

29、点毫线线路和系统接地点毫无关连。无关连。2022-11-1930风机接地系统应包括一个围绕风机基础的环状导体，此风机接地系统应包括一个围绕风机基础的环状导体，此环状导体埋设在距风机基础一米远的地面下一米处，采环状导体埋设在距风机基础一米远的地面下一米处，采用用50mm50mm铜导体或直径更大些的铜导体；每隔一定距铜导体或直径更大些的铜导体；每隔一定距离打入地下镀铜接地棒，作为铜导电环的补充；铜导电离打入地下镀铜接地棒，作为铜导电环的补充；铜导电环连接到塔架环连接到塔架2 2个相反位置，地面的控制器连接到连接个相反位置，地面的控制器连接到连接点之一。有的设计在铜环导体与塔基中间加上两个环导点之一

30、。有的设计在铜环导体与塔基中间加上两个环导体，使跨步电压更加改善。如果风机放置在接地电阻率体，使跨步电压更加改善。如果风机放置在接地电阻率高的区域高的区域,要延伸接地网以保证接地电阻达到规范要求。要延伸接地网以保证接地电阻达到规范要求。若测得接地网电阻值大于要求的值，则必须采取降阻措若测得接地网电阻值大于要求的值，则必须采取降阻措施，直至达到标准要求。施，直至达到标准要求。可以将多台风电机组的接地网进行互连，这样通过延伸可以将多台风电机组的接地网进行互连，这样通过延伸机组的接地网可进一步降低接地电阻，使雷电流迅速流机组的接地网可进一步降低接地电阻，使雷电流迅速流散入大地而不产生危险的过电压。散

31、入大地而不产生危险的过电压。2022-11-1931电气系统的防雷保护电气系统的防雷保护四种雷电保护带四种雷电保护带LPZ0A直接雷击，完全的雷电流，无衰减的电磁场直接雷击，完全的雷电流，无衰减的电磁场LPZ0B无直接雷击，完全的雷电流，无衰减的电磁场无直接雷击，完全的雷电流，无衰减的电磁场LPZ1无直接雷击，减小的雷电流，衰减的电磁场无直接雷击，减小的雷电流，衰减的电磁场LPZ2进一步减小的雷电流，进一步衰减的电磁场进一步减小的雷电流，进一步衰减的电磁场2022-11-1932集电线路上出现大气过电压主要有集电线路上出现大气过电压主要有直击雷过电压直击雷过电压和和感应感应雷过电压雷过电压两种

32、。一般直击雷过电压危害更严重。两种。一般直击雷过电压危害更严重。集电线路防雷性能优劣主要用两个技术指标：集电线路防雷性能优劣主要用两个技术指标：耐雷水平耐雷水平和和雷击跳闸率雷击跳闸率来衡量。来衡量。耐雷水平耐雷水平是指线路遭受雷击时，是指线路遭受雷击时，线路绝缘所能耐受的不至于引起绝缘闪络的最大雷电流线路绝缘所能耐受的不至于引起绝缘闪络的最大雷电流幅值，单位为幅值，单位为kAkA。耐雷水平愈高，线路的防雷性能愈。耐雷水平愈高，线路的防雷性能愈好。好。雷击跳闸率雷击跳闸率是指雷暴日数是指雷暴日数Td=40Td=40的条件下，每的条件下，每100km100km的集电线路每年因雷击而引起的跳闸次数

33、，它的集电线路每年因雷击而引起的跳闸次数，它是衡量线路防雷性能的综合指标。是衡量线路防雷性能的综合指标。四、四、集电线路的防雷与接地集电线路的防雷与接地2022-11-1933 感应过电压的极性与雷电的极性正好相反。感应过电压的极性与雷电的极性正好相反。感应过电压同时存在于三相导线，相间不存在电位差，故感应过电压同时存在于三相导线，相间不存在电位差，故一般只能引起相对地闪络，而不会产生相间闪络。一般只能引起相对地闪络，而不会产生相间闪络。感应过电压的幅值不高，一般不会超过感应过电压的幅值不高，一般不会超过500kV500kV，因此，它，因此，它对对110kV110kV及以上电压等级线路的绝缘不

34、会构成威胁，仅及以上电压等级线路的绝缘不会构成威胁，仅在在35kV35kV及以下的线路中可能会产生一些闪络事故。及以下的线路中可能会产生一些闪络事故。1 1、集电线路的、集电线路的感应过电压感应过电压2022-11-19341.1.当雷击点离开线路的距离当雷击点离开线路的距离s s大于大于65m65m时时（1 1）导线上方无避雷线）导线上方无避雷线（2 2）导线上方挂有避雷线）导线上方挂有避雷线2.2.雷击线路杆塔时雷击线路杆塔时（1 1）导线上方无避雷线）导线上方无避雷线（2 2）导线上方挂有避雷线）导线上方挂有避雷线感应过电压的计算感应过电压的计算2022-11-19 皮肌炎是一种引起皮肤

35、、肌皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、心、肺、肾等多脏器严重肉、心、肺、肾等多脏器严重损害的，全身性疾病，而且不损害的，全身性疾病，而且不少患者同时伴有恶性肿瘤。它少患者同时伴有恶性肿瘤。它的的1症状表现如下：症状表现如下：1、早期皮肌炎患者，还往往、早期皮肌炎患者，还往往伴有全身不适症状，如伴有全身不适症状，如-全身肌全身肌肉酸痛，软弱无力，上楼梯时肉酸痛，软弱无力，上楼梯时感觉两腿费力；举手梳理头发感觉两腿费力；举手梳理头发时，举高手臂很吃力；抬头转时，举高手臂很吃力；抬头转头缓慢而费力。头缓慢而费力。皮肌炎图片皮肌炎图片皮肌炎的症状表现皮肌炎的症状表现36导线上的感应电压最大值导线上的感应电压

36、最大值 (kV)(kV)为为 式中式中 s s雷击点与线路的垂直距离，雷击点与线路的垂直距离，mm；hd hd导线悬挂的平均高度，导线悬挂的平均高度，mm；I I雷电流幅值，雷电流幅值，kAkA。1.1.当雷击点离开线路的距离当雷击点离开线路的距离s s大于大于65m65m时时（1 1）导线上方无避雷线）导线上方无避雷线dgd25IhUs2022-11-1937当雷电击于挂有避雷线的导线附近大地时，则由于避雷当雷电击于挂有避雷线的导线附近大地时，则由于避雷线的屏蔽效应，导线上的感应电荷就会减少，从而降低线的屏蔽效应，导线上的感应电荷就会减少，从而降低了导线上的感应过电压。导线上的感应过电压最大

37、值了导线上的感应过电压。导线上的感应过电压最大值（kVkV）为）为式中式中k k00为避雷线与导线之间的几何耦合系数；为避雷线与导线之间的几何耦合系数；h hdd导线悬挂的平均高度；导线悬挂的平均高度；h hbb避雷线悬挂的平均高度。避雷线悬挂的平均高度。1.1.当雷击点离开线路的距离当雷击点离开线路的距离s s大于大于65m65m时时（2 2）导线上方挂有避雷线）导线上方挂有避雷线gd0dbgd(1)hUUkh2022-11-1938目前，规程建议对一般高度（约目前，规程建议对一般高度（约40m40m以下）无避雷线的以下）无避雷线的线路，此感应过电压最大值可用下式计算线路，此感应过电压最大值

38、可用下式计算式中式中 感应过电压系数（感应过电压系数（kV/mkV/m），其数值等于以），其数值等于以kA/kA/计的雷电流平均陡度，即计的雷电流平均陡度，即 =。2.2.雷击线路杆塔时雷击线路杆塔时（1 1）导线上方无避雷线）导线上方无避雷线gddUah/2.6I2022-11-1939有避雷线时，由于其屏蔽效应，应按下式计算有避雷线时，由于其屏蔽效应，应按下式计算2.2.雷击线路杆塔时雷击线路杆塔时（2 2）导线上方挂有避雷线）导线上方挂有避雷线bgdd0d(1)hUahkh2022-11-1940输电线路遭受直击雷可能出现下面三种不同的情况，如下图所示。输电线路遭受直击雷可能出现下面三种

39、不同的情况，如下图所示。雷击杆塔塔顶及塔顶附近避雷线（以下简称雷击杆塔），可能雷击杆塔塔顶及塔顶附近避雷线（以下简称雷击杆塔），可能会造成会造成“反击反击”，使线路绝缘子发生冲击闪络。，使线路绝缘子发生冲击闪络。雷击档距中央的避雷线，可能会造成导、地线之间的空气间隙雷击档距中央的避雷线，可能会造成导、地线之间的空气间隙发生击穿。发生击穿。雷绕过避雷线而击于导线，也称绕击，通常会造成线路绝缘子雷绕过避雷线而击于导线，也称绕击，通常会造成线路绝缘子串发生闪络。串发生闪络。2 2、集电线路的直击雷过电压和耐雷水平集电线路的直击雷过电压和耐雷水平有避雷线线路发生直击雷的三种可能情况2022-11-19

40、411.“1.“反击反击”的概念的概念当雷击杆塔时，极大部分雷电流会通过杆塔接地装置流入大地。当雷击杆塔时，极大部分雷电流会通过杆塔接地装置流入大地。巨大的雷电流会在杆塔电感和杆塔接地电阻上产生很高的电位，巨大的雷电流会在杆塔电感和杆塔接地电阻上产生很高的电位，使原来电位为零的接地杆塔带上了高电位，此时杆塔将通过绝缘使原来电位为零的接地杆塔带上了高电位，此时杆塔将通过绝缘子串对导线逆向放电，造成闪络。由于这种闪络是由接地杆塔的子串对导线逆向放电，造成闪络。由于这种闪络是由接地杆塔的电位升高所引起的，故又称为电位升高所引起的，故又称为“反击反击”。（1 1）雷击杆塔塔顶时的线路耐压水平雷击杆塔塔

41、顶时的线路耐压水平(a)雷击塔顶时的电位分布 (b)雷击塔顶时的电流分布 (c)计算塔顶电位的等效电路图 雷击塔顶2022-11-19421.1.等值电路图及雷击点电等值电路图及雷击点电压压雷击避雷线档距中央如图雷击避雷线档距中央如图(a)(a)所示，根据彼得逊法则可画出它的等所示，根据彼得逊法则可画出它的等值电路，如图值电路，如图(b)(b)所示。所示。（2 2）雷击避雷线档距中央雷击避雷线档距中央0ZbZsi雷击避雷线档距中央及其等值电路图1避雷线；2导线；雷电流；雷道波阻抗；避雷线波阻抗；避雷线与导线之间的空气气隙；（a）线路示意图（b）等值电路图2022-11-1943雷击点雷击点A

42、A的电压为的电压为 式中式中 i i雷电流。在计算中可以近似地取雷电流。在计算中可以近似地取 。代入上式。代入上式可得可得 000022()222bbAbbZZ ZiuZiZZZZ02bZZ 4bAZui2022-11-19442.2.避雷线与导线之间的空气气隙避雷线与导线之间的空气气隙s s上所承受的最大电压。上所承受的最大电压。雷击避雷线档距中央时，雷击处避雷线和导线之间的空雷击避雷线档距中央时，雷击处避雷线和导线之间的空气气隙电压气气隙电压UsUs与雷电流陡度与雷电流陡度a a成正比，与档距长度成正比，与档距长度l l成正成正比。为了防止空气间隙被击穿，通常采取的办法是保证比。为了防止空

43、气间隙被击穿，通常采取的办法是保证避雷线与导线之间有足够的空间距离。根据理论分析和避雷线与导线之间有足够的空间距离。根据理论分析和运行经验，我国规程规定档距中央导线、地线之间的空运行经验，我国规程规定档距中央导线、地线之间的空气距离气距离s(m)s(m)可按下列经验公式选取可按下列经验公式选取式中式中 l l档距长度，档距长度，mm；s s导线与避雷线之间的距离，导线与避雷线之间的距离，mm。0.0121sl2022-11-19451.1.雷击点的电压雷击点的电压绕击导线时雷击点的电压绕击导线时雷击点的电压 考虑过电压情况下导线上会出现电晕，取考虑过电压情况下导线上会出现电晕，取ZdZd约为约

44、为400400，故有故有 式中式中 i i 雷电流雷电流（3 3）绕击导线时的线路耐压水平绕击导线时的线路耐压水平4ddZUi100dUi2022-11-19462.2.耐压水平耐压水平I I2 2的计算的计算如果绕击时导线上的电压如果绕击时导线上的电压U Ud d超过绝缘子串的超过绝缘子串的50%50%冲击闪冲击闪络电压络电压U U50%50%，则导线将发生冲击闪络。此时，绕击导线，则导线将发生冲击闪络。此时，绕击导线时的线路耐压水平时的线路耐压水平I I2 2为为 50%2100UI 2022-11-1947雷电过电压引起集电线路直击雷跳闸需要同时满足以下雷电过电压引起集电线路直击雷跳闸需

45、要同时满足以下两个条件：两个条件：(1)(1)雷电流超过线路耐雷水平，引起线路绝缘发生冲击雷电流超过线路耐雷水平，引起线路绝缘发生冲击闪络；闪络；(2)(2)当极短暂的雷电波过去后，冲击闪络可能在导线上当极短暂的雷电波过去后，冲击闪络可能在导线上工作电压的作用下转变成稳定的工频电弧。一旦形成稳工作电压的作用下转变成稳定的工频电弧。一旦形成稳定的工频电弧，导线上将持续流过工频短路电流，从而定的工频电弧，导线上将持续流过工频短路电流，从而造成线路跳闸停电。造成线路跳闸停电。3 3、集电线路的雷击跳闸率集电线路的雷击跳闸率2022-11-1948建弧率建弧率是指冲击闪络转变为稳定工频电弧的概率，用是

46、指冲击闪络转变为稳定工频电弧的概率，用（%）来表示。）来表示。根据试验运行经验，建弧率根据试验运行经验，建弧率（%）可用下式表示）可用下式表示 l式中 E绝缘子串的平均运行电压梯度，kV（有效值）/m。对中性点直接接地系统对中性点直接接地系统对非中性点非直接接地系统（中性点绝缘或经消弧线圈对非中性点非直接接地系统（中性点绝缘或经消弧线圈接地）接地）式中式中 U Un n线路额定电压线路额定电压(有效值有效值)，kVkV；l l j j绝缘子串闪络距离，绝缘子串闪络距离，mm；l l mm木横担线路的线间距离，木横担线路的线间距离，mm；（1 1）建弧率建弧率0.754.514(%)E3njUE

47、l2njmUEll2022-11-19491 1雷击杆塔时的跳闸率雷击杆塔时的跳闸率n n1 1每每100km100km有避雷线的线路每年（有避雷线的线路每年（4040个雷暴日）落雷次个雷暴日）落雷次数为数为式中式中b b为两根避雷线之间的距离，为两根避雷线之间的距离，mm；h hs s为避雷线的平均对地高度，为避雷线的平均对地高度，mm。若击杆率为若击杆率为g g，则每，则每100km100km线路每年雷击杆塔次数为线路每年雷击杆塔次数为0.28(b+4h0.28(b+4hs s)g)g次。若雷电流幅值大于雷击杆塔时的耐雷次。若雷电流幅值大于雷击杆塔时的耐雷水平水平I I1 1的概率为的概率

48、为P P1 1，建弧率为，建弧率为，则每，则每100km100km线路每年线路每年因雷击杆塔的跳闸次数因雷击杆塔的跳闸次数n n1 1为：为：（2 2）有避雷线线路雷击跳闸率有避雷线线路雷击跳闸率n n的计算的计算sN=0.28(b+4h)110.28(4)snbhgP2022-11-19502 2绕击跳闸率绕击跳闸率n n2 2设线路的绕击率为设线路的绕击率为P Pa a ，则每，则每100km100km线路每年绕击次数线路每年绕击次数为为0.28(b+4hs)P0.28(b+4hs)Pa a ，雷电流幅值超过绕击耐雷水平，雷电流幅值超过绕击耐雷水平I I2 2的的概率为概率为P P2 2，

49、建弧率为，建弧率为，则每，则每100km100km线路每年绕击跳闸线路每年绕击跳闸次数次数n n2 2：3 3线路雷击跳闸率线路雷击跳闸率根据运行经验，只要避雷线与导线之间的空气距离满足根据运行经验，只要避雷线与导线之间的空气距离满足式式则雷击避雷线档距中央时一般不会发生击穿事故，故其则雷击避雷线档距中央时一般不会发生击穿事故，故其跳闸率为零。跳闸率为零。220.28(4)snbhP P0.0121sl2022-11-1951所以线路雷击跳闸率只考虑雷击杆塔和雷绕击于导线两所以线路雷击跳闸率只考虑雷击杆塔和雷绕击于导线两种情况。故有避雷线的线路，雷击总跳闸率为：种情况。故有避雷线的线路，雷击总

50、跳闸率为：12120.28(4)()/100kmsnnnbhgPP P次年2022-11-19521.1.架设避雷线架设避雷线2.2.降低杆塔接地电阻降低杆塔接地电阻3.3.加强线路绝缘加强线路绝缘4.4.架设耦合地线架设耦合地线5.5.采用消弧线圈采用消弧线圈6.6.装设自动重合闸装设自动重合闸7.7.采用不平衡绝缘方式采用不平衡绝缘方式8.8.装设避雷器装设避雷器4 4、集电线路的防雷保护措施集电线路的防雷保护措施2022-11-1953五、五、升压变电站的防雷与接地升压变电站的防雷与接地风电场升压变电站是风电场的枢纽，雷击会引起变压器风电场升压变电站是风电场的枢纽，雷击会引起变压器等重要