發(fā)電廠和變電站的防雷保護(hù).ppt

1、第7章 發(fā)電廠和變電站的防雷保護(hù),發(fā)電廠、變電所雷電過(guò)電壓的來(lái)源及危害 發(fā)電廠、變電所的直擊雷防護(hù) 發(fā)電廠、變電的侵入波過(guò)電壓防護(hù),發(fā)電廠和變電所雷電過(guò)電壓來(lái)源及危害,雷直擊發(fā)電廠和變電所 雷擊輸電線路產(chǎn)生的過(guò)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(jī)、變壓器等主要電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣大都沒(méi)有自恢復(fù)的能力,過(guò)電壓防護(hù)的主要措施,防止直擊雷過(guò)電壓的主要措施是裝設(shè)專門的避雷針或懸掛避雷線。 對(duì)雷電侵入波過(guò)電壓防護(hù)的主要措施是在發(fā)電廠、變電站內(nèi)裝設(shè)避雷器，同時(shí)在線路進(jìn)線段上采取輔助措施。,7.1 直擊雷過(guò)電壓的防護(hù),按照安裝方式的不同，可將避雷針?lè)譃楠?dú)立避雷針和裝設(shè)在配電裝置構(gòu)架上的避雷針兩類

2、。 獨(dú)立避雷針：用于35kV以下系統(tǒng)（因?yàn)樵撾妷旱燃?jí)的設(shè)備絕緣水平較低，易反擊） 構(gòu)架避雷針：用于110kV以上系統(tǒng)（因?yàn)樵撾妷旱燃?jí)的設(shè)備絕緣水平較高，不易反擊），但變壓器構(gòu)架上不允許裝設(shè)避雷針。,對(duì)于35kV及以下的配電裝置，因絕緣水平低，為避免反擊應(yīng)架設(shè)獨(dú)立避雷針，其接地裝置與主接地網(wǎng)分開埋設(shè)。,獨(dú)立避雷針,獨(dú)立避雷針離配電構(gòu)架的距離,避雷針支座上高度為h處的對(duì)地電壓：,接地裝置上的對(duì)地電壓：,獨(dú)立避雷針離配電構(gòu)架的距離,sk0.3Rch+0.1h sd 0.3Rch,在一般情況下， sk不應(yīng)小于5m， sd不應(yīng)小于3m。,要求：,為了防止避雷針與被保護(hù)的配電構(gòu)架或設(shè)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(hù)設(shè)備接地裝置之間在土壤中的間隙Sd被擊穿：,7.2、變電所內(nèi)避雷器的保護(hù)作用,7.2、變電所內(nèi)避雷器的保護(hù)作用,裝設(shè)避雷器是變電所對(duì)入侵雷電過(guò)電壓波進(jìn)行防護(hù)的主要措施，它的保護(hù)作用主要是限制過(guò)電壓波的幅值。但是還需要有“進(jìn)線段保護(hù)”與之配合。 避雷器的保護(hù)作用基于三個(gè)前提： 它的伏秒特性與被保護(hù)絕緣的伏秒特性有良好的配合; 它的伏安特性應(yīng)保證其殘壓低于被保護(hù)絕緣的沖擊電氣強(qiáng)度; 被保護(hù)絕緣必須處于該避雷器的保護(hù)距離之內(nèi)。,變壓器在沖擊電壓作用下可等值為一個(gè)電容（稱為入口電容），一般可以不計(jì)，認(rèn)為輸電線路在此開路。 避雷器動(dòng)作前： 變壓器（也是避

4、雷器）上電壓： 避雷器動(dòng)作后：,一、避雷器與被保護(hù)設(shè)備連接一點(diǎn)的情況,變壓器（也是避雷器）上電壓有兩個(gè)峰值： Uch ：避雷器沖擊放電電壓; Ubm：避雷器殘壓的最大值 兩個(gè)峰值Uch和Ubm基本相同,避雷器的伏安特性u(píng)b = f(ib)和伏秒特性u(píng)f = 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(hù)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(shí)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(dāng)于在避雷器放電時(shí)刻tp 在避雷器安裝處產(chǎn)生一 負(fù)電壓波-a(t-tp

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

6、是主變壓器，應(yīng)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(jìn)線段保護(hù),進(jìn)線段保護(hù)是指臨近變電所l2km的一段線路上加強(qiáng)防雷保護(hù)措施。 對(duì)于那些未沿全線架設(shè)避雷線的35kV及以下的線路來(lái)說(shuō)，首先在靠近變電所(l2km)的線段上加裝避雷線； 對(duì)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(zhǎng)l 2km的線路加強(qiáng)防雷措施、提高耐雷水平。 目的是減小進(jìn)線段內(nèi)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(lái)自進(jìn)線段以外。,進(jìn)線段保護(hù)的作用： 雷電過(guò)電壓波在流過(guò)進(jìn)線段時(shí)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(jìn)線段波阻抗的作用，減小了流過(guò)避雷器的雷電流。,流

7、過(guò)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(jiǎn)化進(jìn)線保護(hù),對(duì)于35KV小容量變電所，可根據(jù)變電所的重要性和雷電活動(dòng)強(qiáng)度等情況來(lái)采取簡(jiǎn)化的進(jìn)線保護(hù)。 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(nèi)，侵入波陡度允許增加，故進(jìn)線長(zhǎng)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(jìn)線首端可裝設(shè)一組管型避雷器或保護(hù)間隙。,35110KV變電所，若進(jìn)線裝設(shè)避雷線有困難或進(jìn)線段桿塔接地電阻難于下降，不能達(dá)到要求的耐雷水平，可在進(jìn)線的終端桿上安裝一組 左右的電抗線圈來(lái)代替進(jìn)線段，此電抗線圈既能限制流過(guò)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(hù),一、三繞組變壓器的防雷保護(hù),高壓側(cè)有雷電過(guò)電壓波時(shí)，通過(guò)繞組間的靜電耦合和電磁耦合，低壓側(cè)出現(xiàn)一定過(guò)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(hù),高壓側(cè)進(jìn)波時(shí)，應(yīng)在中壓斷路器QF2的內(nèi)側(cè)裝設(shè)一組閥式避雷器（圖中的FV2）進(jìn)行保護(hù)， 中壓側(cè)進(jìn)波時(shí)，在高壓斷路器 QF1的內(nèi)側(cè)也應(yīng)裝設(shè)一組避雷器 （圖中的F1）進(jìn)行保護(hù)。 當(dāng)中壓側(cè)接有出線時(shí)，還應(yīng)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(hù)接線,三、變壓器中性點(diǎn)的保護(hù),110kV及以上的中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng) 1、中性點(diǎn)為全絕緣時(shí)，一般不需采用專門的保護(hù)。但在變電所只有一臺(tái)變壓器且為單路進(jìn)線的情況下

9、，仍需在中性點(diǎn)加裝一臺(tái)與繞組首端同樣電壓等級(jí)的避雷器。 2、當(dāng)中性點(diǎn)為降級(jí)絕緣時(shí)，則必須選用與中性點(diǎn)絕緣等級(jí)相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù)，同時(shí)注意校核避雷器的滅弧電壓 35kV及以下的中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng),變壓器的中性點(diǎn)都采用全絕緣，一般不設(shè)保護(hù)裝置。,7.5 直配電機(jī)的防雷保護(hù),從防雷的觀點(diǎn)來(lái)看，發(fā)電機(jī)可分為兩大類,經(jīng)過(guò)變壓器再接到架空線上去的電機(jī)，簡(jiǎn)稱非直配電機(jī) 直接與架空線相連(包括經(jīng)過(guò)電纜段、電抗器等元件與架空線相連)的電機(jī)，簡(jiǎn)稱直配電機(jī),直接與架空線相連的旋轉(zhuǎn)電機(jī)（包括發(fā)電機(jī)、同期調(diào)相機(jī)、大型電動(dòng)機(jī)等）稱為直配電機(jī)，因線路上的雷電波可以直接傳入電機(jī)，故其防雷保護(hù)顯得特別突出。 直配電機(jī)的防雷保護(hù)包括電機(jī)主絕緣、匝間絕緣和中性點(diǎn)絕緣的保護(hù)。 直配電機(jī)防雷保護(hù)的特點(diǎn)： 電機(jī)主絕緣的沖擊耐壓數(shù)值低； 保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用的磁吹避雷器的保護(hù)性能與電機(jī)絕緣水平的配合裕度很小,直配電機(jī)的防雷措施： 避雷器保護(hù)：限制侵入波幅值 電容器保護(hù)：限制侵入波幅值a和降低感應(yīng)過(guò)電壓 電纜段保護(hù)（進(jìn)線段保護(hù)）：限制流經(jīng)避雷器中的雷電流小于3kA（對(duì)直配電機(jī)以3kA下的殘壓作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)） 電