發(fā)電廠和變電站的防雷保護.ppt

1、第7章 發(fā)電廠和變電站的防雷保護,發(fā)電廠、變電所雷電過電壓的來源及危害 發(fā)電廠、變電所的直擊雷防護 發(fā)電廠、變電的侵入波過電壓防護,發(fā)電廠和變電所雷電過電壓來源及危害,雷直擊發(fā)電廠和變電所 雷擊輸電線路產生的過電壓沿線路侵入發(fā)電廠和變電所 造成大面積停電。發(fā)電機、變壓器等主要電氣設備的內絕緣大都沒有自恢復的能力,過電壓防護的主要措施,防止直擊雷過電壓的主要措施是裝設專門的避雷針或懸掛避雷線。 對雷電侵入波過電壓防護的主要措施是在發(fā)電廠、變電站內裝設避雷器，同時在線路進線段上采取輔助措施。,7.1 直擊雷過電壓的防護,按照安裝方式的不同，可將避雷針分為獨立避雷針和裝設在配電裝置構架上的避雷針兩類

2、。 獨立避雷針：用于35kV以下系統（因為該電壓等級的設備絕緣水平較低，易反擊） 構架避雷針：用于110kV以上系統（因為該電壓等級的設備絕緣水平較高，不易反擊），但變壓器構架上不允許裝設避雷針。,對于35kV及以下的配電裝置，因絕緣水平低，為避免反擊應架設獨立避雷針，其接地裝置與主接地網分開埋設。,獨立避雷針,獨立避雷針離配電構架的距離,避雷針支座上高度為h處的對地電壓：,接地裝置上的對地電壓：,獨立避雷針離配電構架的距離,sk0.3Rch+0.1h sd 0.3Rch,在一般情況下， sk不應小于5m， sd不應小于3m。,要求：,為了防止避雷針與被保護的配電構架或設備之間的空氣間隙Sk被

3、擊穿而造成反擊事故；為了防止避雷針接地裝置和被保護設備接地裝置之間在土壤中的間隙Sd被擊穿：,7.2、變電所內避雷器的保護作用,7.2、變電所內避雷器的保護作用,裝設避雷器是變電所對入侵雷電過電壓波進行防護的主要措施，它的保護作用主要是限制過電壓波的幅值。但是還需要有“進線段保護”與之配合。 避雷器的保護作用基于三個前提： 它的伏秒特性與被保護絕緣的伏秒特性有良好的配合; 它的伏安特性應保證其殘壓低于被保護絕緣的沖擊電氣強度; 被保護絕緣必須處于該避雷器的保護距離之內。,變壓器在沖擊電壓作用下可等值為一個電容（稱為入口電容），一般可以不計，認為輸電線路在此開路。 避雷器動作前： 變壓器（也是避

4、雷器）上電壓： 避雷器動作后：,一、避雷器與被保護設備連接一點的情況,變壓器（也是避雷器）上電壓有兩個峰值： Uch ：避雷器沖擊放電電壓; Ubm：避雷器殘壓的最大值 兩個峰值Uch和Ubm基本相同,避雷器的伏安特性ub = f(ib)和伏秒特性uf = f(t) 為已知，則用作圖法求取變壓器上的電壓。,一般情況下，避雷器的沖擊放電電壓與避雷器的殘壓基本相同，所以在防雷保護分析中可將避雷器上的電壓ub看作是一幅值為避雷器殘壓的斜角平頂波。幅值為5KA時的殘壓Ub.5.,若入侵雷電波為斜角波， 即u=at，則避雷器的作用 相當于在避雷器放電時刻tp 在避雷器安裝處產生一 負電壓波-a(t-tp

5、),2.避雷器和保護物之間有一定的距離時的情況,避雷器動作后，由于波在1、2間發(fā)生折、反射，使得設備絕緣上出現高于避雷器端點的電壓。,2.避雷器和保護物之間有一定的距離時的情況,多次折反射問題，網格法分析,斜角平頂波,被保護絕緣與避雷器間的電氣距離越大、進波陡度a越大，電壓差值 也就越大。,避雷器的保護距離,若被保護設備上受到的最大沖擊電壓值Uim小于設備本身的沖擊耐壓值Uj，則設備不會發(fā)生雷害事故，即 UjUim = Ub.5+ 2al / v 所以避雷器的最大保護距離為,Ub.5：幅值為5KA時的殘壓,避雷器具體安裝點選擇原則：“確保重點、兼顧一般”。在諸多的變電設備中，需要確保的重點無疑

6、是主變壓器，應盡可能把閥式避雷器裝得離主變壓器近一些。,7.3 變電所的進線段保護,進線段保護是指臨近變電所l2km的一段線路上加強防雷保護措施。 對于那些未沿全線架設避雷線的35kV及以下的線路來說，首先在靠近變電所(l2km)的線段上加裝避雷線； 對于全線有避雷線的110kV及以上的線路，將靠近變電所的一段長l 2km的線路加強防雷措施、提高耐雷水平。 目的是減小進線段內繞擊和反擊形成侵入波的概率，使侵入變電所的雷電波主要來自進線段以外。,進線段保護的作用： 雷電過電壓波在流過進線段時因沖擊電暈而發(fā)生衰減和變形，降低了波前陡度和幅值； 由于進線段波阻抗的作用，減小了流過避雷器的雷電流。,流

7、過避雷器的沖擊電流,Ub閥式避雷器的殘壓，kV,3 、35KV小容量變電所的簡化進線保護,對于35KV小容量變電所，可根據變電所的重要性和雷電活動強度等情況來采取簡化的進線保護。 35KV小容量變電所范圍小，避雷器距變壓器的距離一般在10m以內，侵入波陡度允許增加，故進線長度可以縮短到500600m，為了限制流入變電所閥型避雷器的雷電流，在進線首端可裝設一組管型避雷器或保護間隙。,35110KV變電所，若進線裝設避雷線有困難或進線段桿塔接地電阻難于下降，不能達到要求的耐雷水平，可在進線的終端桿上安裝一組 左右的電抗線圈來代替進線段，此電抗線圈既能限制流過避雷器的雷電流又能限制入侵波陡度。,變壓

8、器的防雷保護,一、三繞組變壓器的防雷保護,高壓側有雷電過電壓波時，通過繞組間的靜電耦合和電磁耦合，低壓側出現一定過電壓。在任一相低壓繞組加裝閥式避雷器。,二、自耦變壓器的防雷保護,高壓側進波時，應在中壓斷路器QF2的內側裝設一組閥式避雷器（圖中的FV2）進行保護， 中壓側進波時，在高壓斷路器 QF1的內側也應裝設一組避雷器 （圖中的F1）進行保護。 當中壓側接有出線時，還應在AA之間再跨接一組避雷器（圖中的FV3）。,自耦變壓器典型的保護接線,三、變壓器中性點的保護,110kV及以上的中性點有效接地系統 1、中性點為全絕緣時，一般不需采用專門的保護。但在變電所只有一臺變壓器且為單路進線的情況下

9、，仍需在中性點加裝一臺與繞組首端同樣電壓等級的避雷器。 2、當中性點為降級絕緣時，則必須選用與中性點絕緣等級相當的避雷器加以保護，同時注意校核避雷器的滅弧電壓 35kV及以下的中性點非有效接地系統,變壓器的中性點都采用全絕緣，一般不設保護裝置。,7.5 直配電機的防雷保護,從防雷的觀點來看，發(fā)電機可分為兩大類,經過變壓器再接到架空線上去的電機，簡稱非直配電機 直接與架空線相連(包括經過電纜段、電抗器等元件與架空線相連)的電機，簡稱直配電機,直接與架空線相連的旋轉電機（包括發(fā)電機、同期調相機、大型電動機等）稱為直配電機，因線路上的雷電波可以直接傳入電機，故其防雷保護顯得特別突出。 直配電機的防雷保護包括電機主絕緣、匝間絕緣和中性點絕緣的保護。 直配電機防雷保護的特點： 電機主絕緣的沖擊耐壓數值低； 保護旋轉電機用的磁吹避雷器的保護性能與電機絕緣水平的配合裕度很小,直配電機的防雷措施： 避雷器保護：限制侵入波幅值 電容器保護：限制侵入波幅值a和降低感應過電壓 電纜段保護（進線段保護）：限制流經避雷器中的雷電流小于3kA（對直配電機以3kA下的殘壓作為設計標準） 電