配電網(wǎng)防雷保護課件

1、配電網(wǎng)防雷保護配電網(wǎng)防雷保護 一、雷電及其放電過程一、雷電及其放電過程 雷電是一種恐怖而又壯觀的自然現(xiàn)象，這不僅在于它那劃破長空的耀目閃電和令人震耳欲聾的雷鳴，重要的是它給人類生活帶來巨大的影響。且不說雷電促成有機物質(zhì)的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位，以及雷電引起的森林火災可能啟發(fā)了遠古人類對火的發(fā)現(xiàn)和利用；僅在現(xiàn)代生活中，雷電威脅人類的生命安全，常使航空、通訊、電力、建筑等許多部門遭受破壞，就一直引起人們對于雷電活動及其防護問題的關(guān)注。 雷電放電是一種氣體放電現(xiàn)象，由其引起的過電壓，叫做大氣過電壓。它可以分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種基本形式。 雷電放電是由于帶電荷的雷云引起的。

2、雷云帶電原因的解釋很多，但還沒有獲得比較滿意的一致的認識。一般認為雷云配電網(wǎng)防雷保護 是在有利的大氣和大地條件下，由強大的潮濕的熱氣流不斷上升，進入稀薄的大氣層冷凝的結(jié)果。強烈的上升氣流穿過云層，水滴被撞分裂帶電。輕微的水沫帶負電，被風吹得較高，形成一些局部帶正電的區(qū)域。雷云的底部大多數(shù)是帶負電，它在地面上會感應出大量的正電荷。這樣，在帶有大量不同極性或不同數(shù)量電荷的雷云之間，或者雷云和大地之間形成了強大的電場，其電位差可達數(shù)兆伏甚至數(shù)十兆伏。隨著雷云的發(fā)展和運動，一旦空間電場強度超過了大氣游離放電的臨界電場強度（大氣中約30kV/cm，有水滴存在時約10kV/cm）時，就會發(fā)生云間或?qū)Υ蟮氐?/p>

3、火花放電；放出幾十乃至幾百安的電流；產(chǎn)生強烈的光和熱（放電通道溫度高達15000 oC至20000 oC），使空氣急劇膨脹振動，發(fā)生霹靂轟鳴。這就是閃電伴隨雷鳴，叫做雷電之故。 大多數(shù)雷電發(fā)生在雷云之間，它對地面沒有什么直接影響。雷云對大地的放電雖然只占少數(shù)，但是一旦發(fā)生就有可能帶來嚴重的危險。這正是我們主要關(guān)心的問題。 配電網(wǎng)防雷保護 實測表明，對地放電的雷云絕大多數(shù)帶負電荷，根據(jù)放電雷云的極性來定義，此時雷電流的極性也為負電荷。雷云中的負電荷逐漸積聚，同時在附近地面上感應出正電荷。當雷云與大地之間局部電場強度超過大氣游離臨界場強時，就開始有局部放電通道自雷云邊緣向大地發(fā)展。這一放電階段稱為

4、先導放電。先導放電通道具有導電性，因此雷云中的負電荷沿通道分布，并繼續(xù)向地面延伸，地面上的感應正電荷也逐漸增多，先導通道發(fā)展臨近地面時，由于局部空間電場強度的增加，常在地面突起處出現(xiàn)正電荷的先導放電向天空發(fā)展，稱為迎面先導。 當先導通道到達地面或者與迎面先導相遇以后，就在通道端部因大氣強烈游離而產(chǎn)生高密度的等離子區(qū)，此區(qū)域自下而上迅速傳播，形成一條高導電率的等離子通道，使先導通道以及雷云中的負電荷與大地的正電荷迅速中和，這就是主放電過程。 與先導放電和主放電對應的電流變化同時表示時，先導放電發(fā)展的平均速度較低，約1.5105m/s，表現(xiàn)出的電流不大，配電網(wǎng)防雷保護 約為數(shù)百安。由于主放電的發(fā)展

5、速度很高，約為21071.5108m/s，所以出現(xiàn)甚強的脈沖電流，可達幾十乃至二、三百千安。 以上描述的是雷云負電荷向下對地放電的基本過程，可稱為下行負閃電。在地面高聳的突起處（如尖塔或山頂），也可能出現(xiàn)從地面開始的上行正先導向云中的負電荷區(qū)域發(fā)展的放電，稱為上行負閃電。與上面的情況類似，帶正電荷的雷云對地放電，也可能是下行正閃電，或上行正閃電。 雷電觀測表明，先導放電不是一次貫通全部空間，而是間歇性的脈沖發(fā)展過程，稱為分級先導。每次間隙時間大約幾十微秒。而且，人們眼睛觀察到的一次閃電，實際上往往包含多次先導-主放電的重復過程，一般為23次，最多可達40多次。 發(fā)生多重雷電放電的原因可作如下解

6、釋。雷云是一塊大介質(zhì)，電荷在其內(nèi)部不容易運動。因此如前所述，在雷云積聚電荷的過程中，就可能形成若干個密度較高的電荷中心。第一次配電網(wǎng)防雷保護 先導-主放電沖擊，主要是泄放第一個電荷中心及其已傳播到先導通道中的負電荷。這時第一次沖擊放電過程雖已結(jié)束，但是雷云內(nèi)兩個電荷中心之間的流注放電已開始，由于主放電通道仍然保持著高于周圍大氣的導電率，由第二個及多個電荷中心發(fā)展起來的先導-主放電以更快的速度沿著先前的放電通道發(fā)展，這就出現(xiàn)了多次重復的沖擊放電。實際觀測表明，第二次及以后的沖擊放電的先導階段發(fā)展時間較短，沒有分叉。觀測還表明，第一次沖擊放電的電流幅值最高，第二次及以后的電流幅值都比較低，但對GI

7、S變電站的運行可能造成一定程度的危險；而且它們增加了雷云放電的總持續(xù)時間，對電力系統(tǒng)的運行同樣會帶來不利的影響。 帶有大量電荷的雷云（實測表明多為負極性），在其周圍的電場強度達到使空氣絕緣破壞的程度（約2530kV/cm），空氣開始游離，形成導電性的通道，通道從云中帶電中心向地面發(fā)展。在先導通道發(fā)展的初級階段，其方向受偶然的因素影響而不定。但當距離地面達某一高度時，配電網(wǎng)防雷保護 先導通道的頭部至地面某一感應電荷的電場強度超過了其它方向，先導通道大致沿其頭部至感應電荷的集中點的方向連續(xù)發(fā)展，至此放電發(fā)展才有方向。如果配電網(wǎng)中的線路或設(shè)備遭受雷擊時，將通過很大的電流，產(chǎn)生的過電壓稱為直擊雷過電壓

8、。 帶有負電荷的雷云接近輸電線路時，強大的電場在導線上產(chǎn)生靜電感應。由于帶有負電荷雷云的存在，束縛著導線上的正電荷。當雷云對導線附近地面物體放電后，雷云電荷被中和而失去對導線上電荷的束縛作用，電荷便向?qū)Ь€兩側(cè)流動，由此而產(chǎn)生的過電壓稱為感應過電壓。其能量很大，對供電設(shè)備的危害也很大。 配電網(wǎng)縱橫交錯，綿延萬里，呈網(wǎng)狀分布，很容易遭受雷擊，引起停電事故，給國民經(jīng)濟和人們生活帶來嚴重的損失。統(tǒng)計資料表明，雷害是造成高壓輸電線路停電事故的主要原因。為了確保電力系統(tǒng)安全運行，采取防雷保護措施，做好配電網(wǎng)的防雷工作是相當必要的。 配電網(wǎng)防雷保護 二、雷電參數(shù)二、雷電參數(shù) 雷電參數(shù)是雷電過電壓計算和防雷設(shè)

9、計的基礎(chǔ)，參數(shù)變化，計算結(jié)果隨之而變。目前采用的參數(shù)是建立在現(xiàn)有雷電觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的，這些參數(shù)是： （1）雷暴日、雷電小時及地面落雷密度 為了評價某地區(qū)雷電活動的強度，常用該地區(qū)多年統(tǒng)計所得到的平均出現(xiàn)雷暴日或雷電小時來估計。在每一天內(nèi)(或一小時內(nèi))只要聽到雷聲就算一個雷暴日(或雷電小時)。據(jù)統(tǒng)計，每一雷暴日大致折合為三個雷暴小時。 雷暴日的分布與地理位置有關(guān)。一般熱而潮的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)多，陸地比海洋多，山區(qū)比平原多。就全球而言，雷電最頻繁的地區(qū)在赤道附近，雷暴日數(shù)平均約為100150日，最多者達300日以上。我國年平均雷暴日分布，西北少于25日，長江以北2540日，長江以南4080日

10、，南方大于80日。我國規(guī)程規(guī)定，等于或少于15日雷暴日的地區(qū)稱為少雷區(qū)，40雷暴日以上的稱為多雷區(qū)，超過90日的地區(qū)為特殊強雷區(qū)。在防雷設(shè)計中，應根據(jù)雷暴日分布因地制宜。 配電網(wǎng)防雷保護 雷暴日和雷電小時的統(tǒng)計中，并沒有區(qū)分雷云之間的放電與雷云之間對地的放電。只有落地雷才可能產(chǎn)生對電力系統(tǒng)造成危害的過電壓，因此需要引入地面落雷密度這個參數(shù)，它表示每一雷暴日每平方公里地面受到的平均落雷次數(shù)，記為r。根據(jù)世界各國及我國的實測結(jié)果，有關(guān)規(guī)程建議取r=0.07，但在雷云經(jīng)常經(jīng)過的峽谷，易形成雷云的向陽或迎風的山坡，土壤電阻率突變地帶的低電阻率地區(qū)的r值比一般地區(qū)大很多，在選廠選線時應注意調(diào)查易擊區(qū)，以

11、便躲開或加強防護措施。 （2）雷電流幅值、波前時間、波長及陡度 雷電流幅值是表示雷電強度的指標，也是產(chǎn)生雷電過電壓的根源，所以是最重要的雷電參數(shù)。雷擊任一物體時，流過它的電流值與其波阻抗有關(guān)，波阻抗愈小，電流值愈大。流過被擊物的電流定義為“雷電流”。實際上，波阻抗是不為零的，因而規(guī)程規(guī)定，雷電流是指雷擊于低接地電阻物體時，流過雷擊點的電流。它顯然近似等于傳播下來的電流入射波的2倍。 配電網(wǎng)防雷保護 雷電流的幅值是根據(jù)實測數(shù)據(jù)整理的結(jié)果，我國目前在一般的區(qū)域使用的雷電流幅值超過I的概率曲線，它也可用經(jīng)驗公式表示 在平均雷暴日數(shù)只有20或更小的部分地區(qū)，雷電流幅值也較小，可用下式表示 據(jù)統(tǒng)計，雷電

12、流的波前時間多在14s內(nèi)，平均為2.6s左右，波長在20100s內(nèi)。我國規(guī)定在防雷設(shè)計中采用2.6/40s的波形，波長對防雷計算結(jié)果幾乎無影響，為簡化計算，一般可視波長為無限長。 雷電流的幅值和波前時間決定其上升的陡度電流時間的變化率。雷電流的陡度對過電壓有直接的影響，也是一個常用重要參數(shù)，雷電流波前的平均陡度 lg88IP lg44IP （71） （72） 2.6I（73）配電網(wǎng)防雷保護 （3）雷電流極性及波形 國內(nèi)外實測結(jié)果表明，75%90%的雷電流是負極性，加之負極性的沖擊過電壓波沿線路傳播衰減，因此電氣設(shè)備的防雷保護中一般按負極性進行分析研究。 在電力系統(tǒng)的防雷保護計算中，要求將雷電流

13、波形用公式描述，以便處理，經(jīng)過簡化和典型化可得以下三種常用的計算波形，如圖71所示。(c)I0.5IT10tiit0T1I(b)(a)I0.5IT2T10ti圖71 雷電流的等值波形（I表幅值）（a）標準沖擊波形；（b）等值斜角波前；（c）等值半余弦波前 配電網(wǎng)防雷保護 圖71（a）是標準波形，它是由雙指數(shù)公式所表示的波形 這種表示是與實際雷電流波形最為接近的等值波形，但比較繁瑣。當被擊物體的阻抗只是電阻R時，作用在R上的電壓波形u和電流波形i是相同的。雙指數(shù)波形也取作沖擊絕緣強度試驗電壓的波形，對它定出標準波前和波長為1.2/50s。 圖71（b）為斜角平頂波，其陡度可由給定的雷電流幅值I和

14、波前時間定。斜角波的數(shù)學表達式最簡單，便于分析與雷電流波前有關(guān)的波長，并且斜角平頂波用于分析發(fā)生在10s以內(nèi)的各種波過程，有很好的等值性。 圖71（c）為等值半余弦波，雷電流波形的波前部分，接近半余弦波，可用下式表達 0()ttiIee（74） (1co s)2mIit（75） 配電網(wǎng)防雷保護 這種波形多用于分析雷電流波前的作用，因為用余弦函數(shù)波前計算雷電流通過電感支路所引起壓降比較方便。還有在設(shè)計特高桿塔時，采用此種表示將使計算更加接近于實際。 （4）雷電波阻抗(Z0) 雷電通道在主放電時如同導體，使雷電流在其中流動同普通分布參數(shù)導線一樣，具有某一等值波阻抗，稱為雷電波阻抗(Z0)。也就是說

15、，主放電過程可視為一個電流波阻抗Z0的雷電投射到雷擊點A的波過程。若設(shè)這個電流入射波為I0，則對應的電壓入射波u0= I0Z0。 根據(jù)理論研究和實測分析，我國有關(guān)規(guī)程建議Z0取300左右。 三、雷電對配電網(wǎng)的作用三、雷電對配電網(wǎng)的作用 3.1 感應過電壓的影響及計算感應過電壓的影響及計算 雷云較低部分和先導中的電荷在地面上，并在與地面相連的導電物體上感應出相反的極性的電荷，這里說的是與地 配電網(wǎng)防雷保護 相連不僅指直接接地的導線（即架空地線）和桿塔，也包括通過變壓器中性點與地聯(lián)系在一起的相線，后者在靜電場緩慢的過程中能保持其地電位。 雷云在輸電線路附近地區(qū)放電時，靜電場迅速消失，導線上的束縛電

16、荷被釋放?，F(xiàn)在導線任一單位長度上的電壓等于電荷除以單位長度的電容，這一靜止電壓可以用兩個向?qū)Ь€不同方向傳播、幅值只有原幅值一半的行波來代表。在電場迅速消失的瞬間，這兩個波互相疊加，大小相等方向相反的電流互相抵消。實際上，電場的迅速消失不可能是瞬時完成的，所以生成波是在每一時間基元段產(chǎn)生的元波之和，因為元波是連續(xù)開始其運動的，所以合成的波前變長了，并與電場迅速消失的時間成正比，波幅值則相應減小。 三相的感應過電壓相等，通常是正極性，它們的波前一般為10s，波幅與雷電流的大小、雷擊點的距離、導線的高度、有無屏蔽線有關(guān)。因為這種過電壓很少超過200kV，在35kV或運行電壓更高的輸電線路上，由靜電感

17、應導致閃絡(luò)是不大可能的。配電網(wǎng)防雷保護 但是，由主放電產(chǎn)生的電磁感應是應該注意的。因為由此產(chǎn)生的電流大體上與各導線相垂直，Chowdhuri和 Gross用基本場論進行過計算并發(fā)現(xiàn)，考慮電磁感應之后得到的感應電壓比只考慮靜電效應得到的可能要高得多，在某些情況下，過電壓可能足以使較高電壓范圍的輸電線路的絕緣發(fā)生閃絡(luò)。實際上這種情況是不常見的，可能是由于那些靠線路很近的足以產(chǎn)生如此高的感應過電壓的雷閃多半會落到輸電線路上。 可采用下式來估算同時考慮靜電感應與電磁感應過電壓值 )( KVsIhkU（76） 上式說明，雷擊輸電線路附近的地面時，輸電線上的感應過電壓與雷電流的幅值I、導線的高度h成正比，

18、與雷擊點的距離s成反比。 當輸電線路敷設(shè)架空地線時，由于避雷線的屏蔽作用，將使輸電線路過電壓降低，可由下式估計 配電網(wǎng)防雷保護 雷擊桿塔頂部時，若無避雷線，感應過電壓之值由下式估算 3.2 雷害事故的原因雷害事故的原因 610kV配電網(wǎng)無避雷線保護，絕緣水平低，易受直擊雷和感應雷的危害。調(diào)查發(fā)現(xiàn)河南、浙江、廣東等地配電網(wǎng)總故障率中雷擊跳閘率大于80 %，柱上開關(guān)、刀閘、避雷器、變壓器、套管等設(shè)備常遭雷擊損壞，甚至有些變電站10kV線路在雷電活動強烈時全部跳閘，極大地影響了供電可靠性和電網(wǎng)安全。配電網(wǎng)雷害事故的原因分析如下： （1）電網(wǎng)一般靠變電站出線側(cè)和配電變壓器高壓側(cè)的避雷器保護，線路中間缺

19、少避雷線保護而易受雷擊，即使這些UU(1-K) （77） U=ah （78） 若有避雷線，則 U(1-K)ah （79） 配電網(wǎng)防雷保護 避雷器動作，較高的雷電過電壓也會使線路絕緣子擊穿放電。目前610kV電網(wǎng)所用避雷器（包括新型氧化鋅或老式碳化硅的、帶或不帶間隙的）較雜，其額定電壓、動作電壓及其殘壓差異較大。而配電網(wǎng)又極易由雷電過電壓引發(fā)弧光接地過電壓（可達315p.u.）和鐵磁諧振過電壓（可達310 p.u.），經(jīng)常導致避雷器爆炸。如2003年河南信陽寶石橋變電站10 kV配電網(wǎng)就曾因雷擊引發(fā)這兩種內(nèi)過電壓造成多起配電設(shè)備事故；另外，還有些避雷器因質(zhì)量差而在運行中受潮，或間隙動作后不能可靠

20、熄弧而爆炸，造成電網(wǎng)接地短路事故。 （2）電網(wǎng)中避雷器接地存在較多問題： 1)受場所限制，相當多的（如廣東某縣供電局統(tǒng)計約30%）配電型避雷器接地電阻超標（達上百歐）； 2)接地引下線損壞。引下線有些用帶絕緣外皮的鉛線，內(nèi)部折斷不易發(fā)現(xiàn)，兩邊連接頭易銹蝕；還有些在埋入土中與接地體連接處產(chǎn)生電化學腐蝕甚至斷裂（這在縣級供電局配電網(wǎng)中相當嚴重），使避雷器等防雷設(shè)備形同虛設(shè)，如河南某變電站多次發(fā)生雷害事故即是該所母線避雷器與地網(wǎng)腐蝕斷裂所致。配電網(wǎng)防雷保護 （3）柱上開關(guān)和刀閘處有些未裝避雷器保護或僅裝在開關(guān)一側(cè)，開關(guān)或刀閘斷開的線路遭雷擊時，雷電壓將不沿線路傳播，而是在斷開處經(jīng)全反射后升高1倍，危

21、害開關(guān)或刀閘的絕緣甚至擊穿。如信陽電業(yè)局110 kV羅山變電站一35kV備用線路曾遭受雷擊，雷電波在35kV備用開關(guān)斷口處全反射，35kV油開關(guān)爆炸，刀閘對地擊穿。10kV柱上開關(guān)常被雷擊壞的原因也大都如此。 （4）為節(jié)約線路走廊用地和投資，常用多回路同桿架設(shè)。而一旦雷擊線路，絕緣子對地閃絡(luò)并產(chǎn)生較大工頻續(xù)流，則持續(xù)的接地電弧會波及同桿架設(shè)的其它回路而同時接地短路。如廣東某鋁箔廠每年都發(fā)生10 kV同桿4回線路因雷擊同時跳閘甚至倒桿斷線的事故。 （5）目前大多數(shù)配電變壓器的防雷保護是只在變壓器高壓側(cè)裝一組避雷器而低壓側(cè)不裝。這在北方少雷區(qū)可行，但在南方多雷區(qū)和山區(qū)，配變常遭雷擊損壞（這主要由逆

22、變換、正變換過電壓所致），造成線路接地短路并跳閘。某縣供電局曾在1年內(nèi)被雷擊壞30多臺10kV配變。 配電網(wǎng)防雷保護 （6）電網(wǎng)直接向用戶供電，用戶多無備用電源，線路和防雷設(shè)備長期無法正常檢修維護，絕緣弱點不能及時消除，耐雷水平下降，雷擊跳閘率上升。 （7）雷電過電壓造成的閃絡(luò)多具瞬時性，絕緣子閃絡(luò)后一般都能自行恢復絕緣，自動重合閘是減少雷害事故、保證供電可靠性的主要手段。但種種原因使610 kV電網(wǎng)自動重合閘投運率不高，這也是中壓電網(wǎng)雷害事故偏高的主要原因。 3.3 配電網(wǎng)防雷措施的完善配電網(wǎng)防雷措施的完善 針對上述配電網(wǎng)雷害事故發(fā)生的原因，可以采取以下的措施對配電網(wǎng)的防雷進行完善： （1）

23、完善配電網(wǎng)中避雷器的保護。用保護性能好的氧化鋅避雷器替代碳化硅避雷器，淘汰額定電壓和荷電率偏低的碳化硅避雷器；柱上開關(guān)和刀閘兩側(cè)裝避雷器保護；35 kV進線終端桿加線路避雷器保護，線路備用時可防沿線侵入的雷電波開路反射擊壞開關(guān)設(shè)備，正常運行時可限制沿線侵入變電站的雷電波；配電變壓器高、低壓側(cè)同時裝合適的避雷器配電網(wǎng)防雷保護 進行保護，防止正變換、逆變換過電壓損壞配變；加強避雷器的運行維護和試驗，防止因避雷器自身故障而造成電網(wǎng)接地短路。在雷電活動頻繁地區(qū)或易遭雷擊的線路桿塔加裝線路避雷針進行保護，線路桿塔的塔頂用鋼管焊接鋼絞線制作簡易的桿頂避雷針即有效。 （2）改善配電網(wǎng)桿塔和防雷裝置的接地。

24、35 kV進線段有架空地線桿塔的接地電阻應不大于10 ，終端桿接地電阻應不大于4；避雷器和配電變壓器的接地電阻應不大于10，避雷器和重要變壓器的接地電阻應不大于4 ；避雷器等防雷設(shè)備的接地引下線要用圓鋼或扁鋼，應防止連接處銹蝕和地下部分銹蝕開路。 （3）電容電流10A的電網(wǎng)安裝自動跟蹤補償消弧裝置，可有效降低線路建弧率，提高供電可靠性。雷電過電壓雖幅值很高，但作用時間很短，絕緣子的熱破壞多由雷電流過后的工頻續(xù)流即電網(wǎng)的電容電流引起。而某些型號的自動跟蹤補償消弧裝置能把補償后的殘流控制在5A以下，為雷電流過后的配電網(wǎng)防雷保護 可靠熄弧創(chuàng)造條件。如廣東某鋁箔廠四路電源2000年加裝ZXB系列自動跟

25、蹤補償消弧裝置后，徹底解決其頻遭雷害的問題，還有效防止了弧光接地過電壓和鐵磁諧振過電壓。 （4）提高自動重合閘的投運率，加強中壓電網(wǎng)的運行維護，及時排除絕緣缺陷，提高電網(wǎng)耐雷水平，以減少雷擊跳閘率，保證電網(wǎng)安全。 中性點非有效接地的635kV的配電系統(tǒng)中雷害事故往往伴隨產(chǎn)生一些內(nèi)過電壓。因而配電網(wǎng)防雷是系統(tǒng)工程，只有全方位采取綜合治理措施，才能有效防止雷害故障，從而提高電網(wǎng)安全運行水平。第二節(jié)第二節(jié) 配電線路的防雷保護配電線路的防雷保護 一、防止雷直擊線路一、防止雷直擊線路 配電線路絕緣水平低，即便裝避雷線也極易反擊，防止直擊雷的作用不大。所以，一般線路都不裝避雷線，對個別或局部易受雷擊地段和

26、桿塔，可采用獨立避雷針或避雷器保護，或?qū)⒓芸站€路改為電纜線路。 配電網(wǎng)防雷保護 獨立避雷針可防止線路遭受直擊雷，但避雷針的引雷作用，增大了感應雷過電壓使線路閃絡(luò)的概率。 二、減少雷擊后沖擊閃絡(luò)的概率二、減少雷擊后沖擊閃絡(luò)的概率 加強線路絕緣是減小沖擊閃絡(luò)、提高耐雷水平的有效措施。按我國有關(guān)規(guī)定，310kV鋼筋混凝土桿配電線路，一般采用瓷橫擔；若是鐵橫擔，宜采用高一級絕緣水平的絕緣子。如10kV線路，可用P-15型絕緣子，其沖擊絕緣水平比P-10型高30%以上。在我國南方地區(qū)，雨量多，混凝土桿用瓷橫擔，其沖擊絕緣水平可與木橫擔線路媲美，但機械強度稍差，導線型號大于 A-70及檔距大于100m時不

27、宜采用。瓷橫擔宜用于以農(nóng)業(yè)供電為主的線路，城鎮(zhèn)居民區(qū)盡量不用瓷橫擔。在個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)和林區(qū)，因地制宜，也可采用木橫擔提高線路沖擊絕緣水平。 對污穢地區(qū)，為了防止工頻污閃，需增大絕緣子爬距，可將線路絕緣再提高一級，如10kV線路用P-20型絕緣子。從而使線路沖擊絕緣水平也隨之提高了。配電網(wǎng)防雷保護 當線路采用不同型號絕緣子組合相導線絕緣時，則要考慮絕緣本身的容量不等對組合絕緣沖擊耐受電壓的影響。 線路絕緣水平的提高，也將明顯地減小感應雷過電壓造成線路閃絡(luò)概率。 從限制感應雷過電壓考慮，若空曠地區(qū)架空配電線路設(shè)置接地避雷線，將會收到一定的效果。避雷線的接地電阻不作嚴格要求，只要取得低電位，能起屏蔽作用就

28、可以了，這點與防護直擊雷是不同的。另外，直擊雷的波頭甚短，避雷器或保護間隙的保護范圍不大，而感應雷過電壓波頭較長，在線路適當間隔內(nèi)裝置避雷器或火花間隙，也許能限制感應雷過電壓。這些方面目前缺乏運行經(jīng)驗，尚待進一步探討。 三、減小建立相間穩(wěn)定工頻電弧的概率三、減小建立相間穩(wěn)定工頻電弧的概率 采用瓷橫擔、木橫擔增大絕緣距離，減小相間閃絡(luò)弧道上的平均工頻電場強度E值，可有效地降低由沖擊電弧轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl穩(wěn)定電弧的概率。若使E6kV/m，則基本上不會建立工頻穩(wěn)定電弧。配電網(wǎng)防雷保護 采用不平衡絕緣是減小相間閃絡(luò)的另一有效措施。對三角排列的導線，一般頂相采用弱絕緣，兩邊相采用強絕緣。例如頂相用P-10型針式

29、絕緣子，兩邊相用懸式X-4.5型絕緣子，或用瓷橫擔DC-230/250，并注意桿塔接地。當頂相受雷擊閃絡(luò)接地后，系統(tǒng)仍可繼續(xù)運行。此時頂相導線起到耦合地線的作用，降低了兩邊相絕緣上承受的電壓，減小相間閃絡(luò)的概率。個別地區(qū)運行經(jīng)驗表明，不平衡絕緣可使線路跳閘率降至三相平衡正常絕緣線路的1/5。不平衡絕緣也可只用于易擊段或配電變壓器前級基桿上，其它桿塔仍可加強絕緣。不過，邊相絕緣不宜用P-15替代P-10，因它們的沖擊耐受電壓都低，替代后作用不大。 電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地，是消除單相接地電弧的有效措施。雷擊閃絡(luò)大多數(shù)是從單相發(fā)展為相間的。所以，正確整定消弧線圈的運行，可明顯減小相間閃絡(luò)建立工頻電

30、弧的概率。 配電網(wǎng)防雷保護 四、避免中斷供電四、避免中斷供電 在各條線路上裝設(shè)自動重合閘裝置是減少供電中斷的重要技術(shù)措施。我國35kV及以下線路重合閘成功率達60%80%。對重要線路，條件許可時，可采用二次自動重合閘。對多支線配電線路，可在支線上裝一次重合保險器，以利縮小故障范圍，提高供電可靠性。 采用環(huán)網(wǎng)供電或不同桿的雙回路供電，是避免不中斷供電的另一有效措施。 配電網(wǎng)中雷擊引起的導線斷線時有發(fā)生，給用戶造成了長時間停電，甚至造成人、畜觸電傷亡事故。產(chǎn)生斷線的主要原因是線路繼電保護整定不當，斷路器跳閘時間過長及沖擊閃絡(luò)后工頻短路電流過大，致使工頻電弧燒斷導線。正常不斷股的架空導線，雷電流是燒

31、不斷的。據(jù)某地區(qū)在一年內(nèi)發(fā)生56次斷線事故分析，其中有46次斷線的過電流保護動作時間為1s，占全部斷線次數(shù)的82%；有10次斷線的過電流保護為0.5s，只占全部斷線次數(shù)的18%。配電網(wǎng)防雷保護 同年，又對32次配電線路跳閘而未造成斷線事故的情況作了分析，其中25次是線路過流保護動作時間為0.5s，占78%；7次是過電流保護動作時間為1s，占22%。 此實例說明，斷路器跳閘時間愈短，發(fā)生斷線的可能性愈小；反之，則迅速增大。但系統(tǒng)中繼電保護整定時間是逐級配合的，減少配電線路動作時間會遇到困難。因此，要綜合考慮，盡量縮短切除故障的時間。另外，慎重選擇配電線路導線截面也是十分重要的。運行經(jīng)驗表明，斷線

32、事故中約占90%是在鋁導線截面積為25mm2及以下時發(fā)生的。所以，最小線號易為A-25。 對某些特殊的配電網(wǎng)，在防雷上有其特殊的要求。如油田配電網(wǎng)，它處于空曠野地，地下金屬管道縱橫交錯，易形成雷閃易擊區(qū)。油田配電網(wǎng)的主要負荷是油井電機及注水電機，要求供電性能可靠性很高，即使雷擊跳閘后1s而自動重合閘成功，也會打亂油井的正常生產(chǎn)秩序。因此，油田配電網(wǎng)要千方百計使其不間斷供電。配電網(wǎng)防雷保護 架空線路交叉處的防雷，也是配電網(wǎng)中需注意的問題。若在不同電壓等級架空線交叉處發(fā)生閃絡(luò)，將給較低電壓等級的配電線路帶來嚴重危害。為了安全運行，線路交叉檔兩端因覆冰、過載溫升、短路電流過熱而增大弧垂的影響。線路交

33、叉處空氣間隙的沖擊絕緣強度不低于兩側(cè)桿塔上導線對地絕緣的沖擊強度。同級電壓線路相互交叉處或與較低電壓線路、通信線路交叉時，兩交叉線路導線間的垂直距離S，在導線溫度為400C時，不得小于表71所列數(shù)值。當S大于表中“無保護措施”一欄中的數(shù)值時，交叉檔不需任何保護措施，也不會發(fā)生兩條線路間的雷擊放電；若不滿足無保護的S值，則需在交叉檔兩端桿塔采取措施，并使S值滿足表71中“有保護措施”一欄中的數(shù)值。表71 線路交叉時的交叉距離額定電壓（kV）1以下31020110154220330500交叉距離S（m）無保護措施245679有保護措施123456配電網(wǎng)防雷保護 交叉檔兩端的保護措施有： （1）交叉

34、檔兩端的鋼筋混凝土桿塔或鐵塔（上、下方線路共4基）不論有無避雷線，均應接地； （2）3kV及以上電力線路交叉檔兩端為木桿或木橫擔鋼筋混凝土桿且無避雷線時，應裝設(shè)管式避雷器或保護間隙； （3）與3kV及以上電路線路交叉的低壓線、通信線、交叉檔兩端為木桿時，應裝設(shè)保護間隙。以上桿塔、管式避雷器和保護間隙的接地電阻應盡量小，要滿足有關(guān)規(guī)程規(guī)定的線路桿塔接地電阻值。根據(jù)土壤電阻率大小不同，接地電阻要在1030以下。當交叉點至最近桿塔的距離不大于40m時，可不在線路交叉檔的另一桿塔上裝交叉保護用的接地裝置、管式避雷器或保護間隙。 門型木質(zhì)電桿上的保護間隙，可由橫擔與沿桿身的接地引下線構(gòu)成，如圖72所示。

35、單木桿針式絕緣子的保護間隙，可在距絕緣子固定點750mm處，作一線環(huán)綁扎在桿身上（用卡釘釘?。?，再用引下線引下接地，如圖73所示。 配電網(wǎng)防雷保護0.75m0.75m接地線 上述保護措施是以具有較大陡度和幅值的雷電流直擊于線路交叉處為條件的。被擊導線上電壓隨雷電流波頭上升而增大，直到最近的桿塔的負反射波返回雷擊處為止，不再增大。再假設(shè)交叉處另一線路導線仍保持零電位，是以被擊線路上的雷電壓完全作用在S距離的空氣間隙上為條件的。在實際當中并非如此，所以，某些情況下，可參考類似線路的運行經(jīng)驗，適當降低交叉跨越線路防雷保護要求。 配電線路的高桿大跨越檔，要增強絕緣，裝設(shè)避雷器或保護間隙，桿塔接地電阻應

36、滿足規(guī)程要求。新建35kV線路宜在跨越檔架設(shè)避雷線。采用木桿或木橫擔的大跨越，其避雷線兩端桿塔應裝避雷器或保護間隙。 圖72 門型木桿上的保護間隙 圖73 單木桿上的保護間隙 配電網(wǎng)防雷保護第三節(jié)第三節(jié) 配電所的防雷保護配電所的防雷保護 配電所是電力系統(tǒng)的樞紐，擔負著電網(wǎng)的供變電重要任務(wù)，一旦遭受雷擊損壞，影響嚴重，因此要求有可靠的防雷措施。 配電所的雷害來源有二：一是雷直擊變電站，二是沿線路傳過來過電壓波。每個配電所每年落雷次數(shù)可按下式計算 60.015(10 )(10 ) 10NKT ah bh（710） 式中，T每年雷暴日數(shù)； a、b、h分別為變電站的長、寬、高，m； K選擇性雷擊系數(shù)（

37、在一般地區(qū)K=1；在選擇性雷擊區(qū)，如有水的山谷、土壤電阻率突變處的低處、礦區(qū)等，K可大到10左右）。 配電所防直擊雷用避雷針（線），裝針（線）后只有繞擊、反擊或感應時會發(fā)生事故。每年每百個配電所的繞擊事故約為0.3次，反擊事故也約為0.3次。35kV及更低電壓的一側(cè)的感應過電壓事故每年每百個配電所約為1次。沿線路侵入雷電波造成的配電所事故，在采取合理保護后，每年每百個配電所可控制在0.50.67次。 配電網(wǎng)防雷保護一、配電所直擊雷保護一、配電所直擊雷保護 主要討論配電所安裝避雷針（線）的注意事項，由于發(fā)電廠與配電所在防直擊雷方面有很多共同點，所以也一并討論。 發(fā)電廠、配電所的屋外配電裝置，較高

38、建（構(gòu)）筑物以及易燃易爆對象，都應加直擊雷保護。獨立避雷針（線）與被保護物之間應有一定距離，以免雷擊避雷針（線）時造成反擊。如圖74。圖74 獨立避雷針 配電網(wǎng)防雷保護 在雷擊避雷針時，避雷針上離被保護物最近的A點的電位為 Ac hd iuiRLd t（710） didt15057.7/2.6kAs 式中，L為從A到地面這段避雷針的電感；取雷電流i的幅值為150kA，波頭為斜角坡，波頭長2.6s。即= 避雷針的電感取為1.3h（H）（h是A點高度，m），于是15075AchuRh（kV） （711） 上式右側(cè)前一項存在時間較長（波尾），后一項存在時間較短（波頭）。對前項，空氣的耐壓約為500k

39、V/m；對后者空氣的耐壓約為750kV/m。于是可求出不發(fā)生反擊的空氣距離Sk為150750.30.1 ()500750chkchRhSRh m（712） 配電網(wǎng)防雷保護 獨立避雷針的接地裝置與被保護物的接地裝置之間在土中也應保持一定距離Sd（如圖74所示），以免擊穿，Sd應為 在一般情況下，Sk不應小于5m，Sd不應小于3m。有時由于布置上的困難，Sd無法保證，此時可將兩個接地裝置相連。但為避免設(shè)備反擊，該連接點到35kV及以下設(shè)備的接地線入地點，沿接地體的地中距離應大于15m。因沖擊波沿地中埋線流動15m后，在時，幅值可衰減到原來的20%左右，一般不會引起事故。 對于60kV級以上的配電裝

40、置，由于絕緣較強，不易反擊，一般可將避雷針（線）裝設(shè)在架構(gòu)上。裝于架構(gòu)上的避雷針利用配電所的主接地網(wǎng)接地，但應根據(jù)土質(zhì)，在附近加設(shè)35根垂直接地體或水平接地帶。由于主變壓器的絕緣較弱而且設(shè)備重要，所以在變壓器的門形架上不應安裝避雷針。其它構(gòu)架避雷針的接地引下線入地點到變壓器接地線入地點，沿接地體的地中距離應大于15m。 0.3( )dchSRm（713） 配電網(wǎng)防雷保護 在安裝避雷針（線）時還應注意： （1）獨立避雷針應距道路3m以上，否則應鋪碎石或瀝青路面（厚58cm），以保人身不受跨步電壓的危害。 （2）嚴禁將架空照明線、電話線、廣播線、天線等裝在避雷針上或其下的架構(gòu)上。 （3）如在獨立針

41、上或在裝有針的架構(gòu)上裝有照明燈，這些燈的電源必須用鉛皮電纜，或?qū)⑷繉Ь€裝在金屬管內(nèi)，并應將電纜或金屬管直接埋入地中長度10m以上，才允許與35kV及以下配電裝置的接地網(wǎng)相連，或者與屋內(nèi)低壓配電裝置相連。機力通風冷卻塔上電動機的電源線也照此辦理，煙囪下引風機的電源線也應如此辦理。 （4）發(fā)電廠主廠房上一般不裝設(shè)避雷針，以免發(fā)生感應或反擊使繼電保護誤動作或造成絕緣損壞。 由于避雷線有兩端分流的特點，所以對線路終端上的避雷線能否與配電所構(gòu)架相連，規(guī)定比避雷針放寬一些。110kV及以下電壓時，允許相連（但 時應加裝35根接地體）；3560kV時，只有 在不大于500 的情況下才允許相連，但需加裝35

42、根接地體，終端塔上則允許裝設(shè)避雷針以保護最后一檔線路。 1000mm配電網(wǎng)防雷保護 二、配電所侵入波過電壓二、配電所侵入波過電壓 雷直擊線路的幾率遠比雷直擊配電所的幾率大，所以沿線路入侵配電所的雷過電壓行波是很常見的。因線路的絕緣水平要比變壓器（或其它設(shè)備）的沖擊試驗電壓高得多，所以配電所侵入波的保護十分重要。 配電所所有的電氣設(shè)備絕緣都應當受到閥型避雷器的可靠保護，為了避免閥型避雷器和被保護設(shè)備伏秒特性相互接近或交叉，而使被保護設(shè)備絕緣擊穿，必須使二者的平均伏秒特性相差15%20%，這樣才能起到較好的保護作用。但是閥型避雷器應盡量靠近被保護設(shè)備，尤其是在終端配電所。閥型避雷器最好與變壓器直接

43、并聯(lián)在一起，否則會由于波的反射而使閥型避雷器起不到應有的保護作用，后果將是十分嚴重的。根據(jù)理論計算，閥型避雷器離開變壓器的最大允許電氣距離可用下式求出2BFUUlPt（714） BUs式中，變壓器絕緣的23時的擊穿強度；配電網(wǎng)防雷保護 預放電時間為 時避雷器的沖擊放電電壓； 侵入配電所雷電波的陡度。 由式（714）可見，侵入配電所雷電波的陡度越大，則其最大允許距離就越小。雷電波的陡度（kV/m），可以由進線保護段的長度來決定，如表72所示。雷電波的幅值可取到主變壓器和電壓互感器之間的最大允許距離可按圖75選擇。對一般配電所來說，這樣選擇尚有一定安全裕度。由于其它電氣設(shè)備的沖擊強度比變壓器高，閥

44、型避雷器至其它電氣設(shè)備之間的距離允許再增加35%。FUPtPt配電網(wǎng)防雷保護表72 侵入變電站雷電波波頭值與進線保護段長度的關(guān)系額定電壓（kV）波頭 值（kV/m）進線長度1km進線長度2km沿線路全長有避雷線351.00.50.5601.10.60.61101.50.750.75220_1.51.5330_2.22.2配電網(wǎng)防雷保護 對兩路及以上進線的配電所，一路來波可以從另外幾路分流出一部分，因此進線數(shù)超過兩路時，閥型避雷器到被保護設(shè)備之間的允許電氣距離可較圖75的數(shù)值相應增大，三路進線的配電所所允許的距離比兩路進線的增大20%，四路進線的可增加35%。330kV220kV110kV60k

45、V35kV220kV110kV60kV35kV(b)(a)最大允許距離l(m)240160800123321最大允許距離l(m)240160800侵入波陡度侵入波陡度(kV/m)(kV/m)330kV圖75 35330kV變電站避雷器到變壓器之間的最大允許距離曲線（a）一路進線的變電站；（b）兩路進線的變電站配電網(wǎng)防雷保護 對于電氣接線比較特殊的配電所，可以通過計算或模擬試驗來核定允許的電氣距離。模擬試驗通常在防雷分析儀上進行。配電所的防雷性能通常用危險波曲線來說明。在防雷分析儀上，危險波曲線可以通過下述方法獲得。在某一運行方式下，固定入侵的幅值，改變其陡度直到配電所某一設(shè)備的電壓為止。記下這

46、一侵入波的幅值與陡度作為危險波曲線上的一點。然后改變侵入波幅值，重復上述實驗，可得出圖76曲線。若侵入波的參數(shù)處在曲線右上方，則配電所將發(fā)生危險；反之，若侵入波的參數(shù)處在曲線左下方，則配電所將不會發(fā)生侵入波波頭陡度危險波范圍（ kV/m） 侵入波幅值u(kV)危險。由此即可判明在線路上臨近配電所有多長的線段上（進線）發(fā)生繞擊或反擊時會使配電所發(fā)生危險，從而可算出配電所的耐雷指標，必要時可采取措施加強進線段的保護以提高配電所的耐雷指標。圖76 變電站的危險波曲線三、配電所的進線保護三、配電所的進線保護配電網(wǎng)防雷保護 配電所的全部保護措施，可根據(jù)送電線路、被保護的高壓設(shè)備及結(jié)構(gòu)方式等具體條件確定。

47、 對35110kV無避雷線的線路，為了保護配電所的安全，應在配電所的進線段12km長度內(nèi)加裝避雷線，其保護角一般小于20o，這樣在這一段雷繞擊或反擊于導線的機會就會大大減少。圖77是進線段的保護方式。在進線以外落雷時，由于進線段導線的阻抗，使避雷器電流IBL受到限制，而且沿導線的來波陡度 也將由于沖擊電暈作用而大為降低。此外，導線及大地的電阻對波的衰減變形也會有一定的影響。 對沿全線有避雷線的線路來說，把配電所附近2km長的一段線稱進線段。線路其余長度的避雷線是為了防雷用的，而這2km進線段的避雷線除為了線路防雷，還擔負著避免或減少配電所雷電侵入波事故的作用。 有些配電所的進線保護段是較老的線

48、路，從桿塔條件來看架設(shè)避雷線有困難，或由于線路經(jīng)過地區(qū)的土壤電阻率較高（ ），降低接地電阻很不容易，進線保護段所需耐雷水平很難到達要求時，可以考慮在進線保護段的終端桿上安裝一組電抗線圈來代替進線保護段，如圖78所示。 500m配電網(wǎng)防雷保護圖77 35110kV無避雷線線路的進線保護圖78 用電抗線圈代替變電站進線段的接線 長期的運行經(jīng)驗證明，電抗線圈對電力設(shè)備的防雷保護作用是很顯著的，不論是保護發(fā)電機還是變壓器都十分有效，所以有些地區(qū)把電抗線圈稱作“防雷線圈”。 配電網(wǎng)防雷保護 如果配電所的進出線（35330kV）采用電纜，在電纜和架空線路的連接處應裝設(shè)避雷器保護，其接地必須與電纜的金屬外皮

49、相聯(lián)接。三芯與單芯電纜保護接線不同，圖79（a）為三芯電纜保護接線，圖79（b）為單芯電纜保護接線。但線路傳來雷電波、產(chǎn)生操作過電壓或發(fā)生短路故障時，電纜金屬外皮上感應的高電壓可以由電纜一端的接地和另一端接地體或間隙來保護。當電纜長度超過50m或經(jīng)過驗算裝設(shè)一組避雷器即能滿足保護要求時，可只裝一組。圖7-9 具有35kV及以上電纜段的變電站進線保護接線（a）三芯電纜保護接線；（b）單芯電纜保護接線配電網(wǎng)防雷保護 若電纜長度超過50m，且斷路器在雷季有時開路運行時，應在電纜末端加裝間隙保護。此外，靠近電纜段的1km線路上還應裝設(shè)避雷線保護。為使電纜頭上的避雷器易于放電，條件許可時可在電纜與架空線

50、連接處加裝一組電抗線圈，避雷器應裝在電抗線圈的外側(cè)。第四節(jié)第四節(jié) 配電變壓器的防雷保護配電變壓器的防雷保護 635kV配電網(wǎng)絡(luò)，是我們國家的主要配電網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由于網(wǎng)狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)且電網(wǎng)的絕緣水平較低，最容易發(fā)生雷害事故。配電網(wǎng)最為頻繁的雷害事故是雷擊跳閘和配電設(shè)備被雷擊壞。配電變壓器是向廣大用戶分配電能、變換電壓的主要設(shè)備。在配電網(wǎng)中，經(jīng)常發(fā)生的雷害事故就是雷電擊壞配電變壓器事故。每年都要損壞幾百臺，其影響范圍是很廣的，經(jīng)濟損失也很大。配電網(wǎng)防雷保護 一般配電變壓器高壓側(cè)應裝設(shè)氧化鋅、閥式避雷器保護，避雷器應盡可能靠近變壓器裝設(shè)，其接地線應與變壓器的金屬外殼以及低壓側(cè)中性點（變壓器中性點絕緣時

51、則為中性點的擊穿保險器的接地端）連在一起共同接地，如圖710所示。之所以要三點連在一起共同接地，是考慮到在雷電波侵襲時，避雷器動作，若避雷器獨立接地，則雷電流通過接地電阻的壓降可能比避雷器上的殘壓還大，變壓器將承受這兩者疊加的過電壓作用，危害性大大增加。現(xiàn)將避雷器接地線連至變壓器外殼上，則變壓器絕緣只承受殘壓的作用，只是外殼電位大大增加，其值等于通過避雷器雷電流在接地裝置上的壓降，可能會反擊低壓繞組。為此，需將低壓側(cè)中性點與外殼連接，免除逆閃絡(luò)。這種共同接地的缺點是避雷器動作時引起的地電位升高，可能危害低壓用戶的安全，應加強低壓用戶的防雷措施。 在運行中，按上述接法裝設(shè)避雷器，變壓器絕緣和避雷

52、器特性都合格，仍有不少變壓器遭受雷擊損壞，經(jīng)分析其原因如下： 配電網(wǎng)防雷保護 （1）雷直擊低壓線路或低壓線有感應雷過電壓，低壓側(cè)絕緣被損壞； （2）低壓側(cè)線路落雷時，由于沒有避雷器的保護，雷電波沿線直接侵入低壓繞組，經(jīng)其中性點接地體入地，雷電流IL在接地電阻上產(chǎn)生壓降U=RIL，使低壓側(cè)中性點電位偏移。此壓降一方面疊加在低壓繞組相電壓上，另一方面通過鐵芯按電磁感應定律以變比的倍數(shù)升高到高壓側(cè)，與高壓繞組相電壓疊加，使高壓繞組出現(xiàn)危險過電壓，這種引起高壓側(cè)中性點過電壓的現(xiàn)象叫“正變換”過電壓。此電壓的大小與進波電壓的幅值、變比成正比，與接地電阻的大小成反比。根據(jù)雷電侵入波幅值的大小， 高壓繞組中

53、性點附近電位約高于額定值的十幾倍，導致變壓器高壓繞組絕緣擊穿。 （3）保護變壓器的避雷器安裝在高壓側(cè)，與低壓側(cè)中性線變壓器金屬外殼連接在一起，同用一個接地體接地。雷直擊高壓線路或高壓線遭受感應雷，高壓側(cè)避雷器動作，雷電流I通過避雷器和接地裝置散入大地，使接地體呈現(xiàn)電壓U=IRch（Rch為接地體的沖擊接地電阻）。由于配電變壓器低壓側(cè)繞組中性點配電網(wǎng)防雷保護380/220V3kV-10kV4-10圖710 配電變壓器的保護接線 配電網(wǎng)防雷保護 與外殼相連，所以此U值就作用在低壓側(cè)繞組及與其相連接的線路上，又因為低壓線圈波阻比低壓線路波阻大得多，U的絕大部分都加在低壓繞組上，由于配電變壓器低壓側(cè)沒

54、有避雷器保護，通過高、低壓線圈的電磁耦合作用，將按配電變壓器變比比例在高壓線圈上產(chǎn)生一個很高的過電壓（稱為反變換過程），使高壓線圈絕緣損壞，這種引起高壓側(cè)中性點過電壓的現(xiàn)象叫“反變換”過電壓。 此逆變換過電壓幅值取決于進波電流幅值、波長、接地電阻及變壓器變比等因素。此電壓可達到額定值十幾倍，大大超過了變壓器絕緣的耐壓值，導致變壓器中性點附近的絕緣擊穿。 由上可知，限制低壓繞組兩端的過電壓值，不僅能保護低壓繞組，而且無論發(fā)生正變換或反變換過程，都能保護高壓繞組。顯然，在低壓側(cè)裝設(shè)氧化鋅避雷器是十分必要的。尤其是在多雷區(qū)，更應如此。低壓側(cè)避雷器的連接方式與高壓側(cè)類似，如圖710中的虛線所示。 配電

55、網(wǎng)防雷保護第五節(jié)第五節(jié) 發(fā)電廠直配線路的防雷保護發(fā)電廠直配線路的防雷保護 在南方各省由于水力資源充沛，建有許多中小型水力發(fā)電廠，為了供電的方便和經(jīng)濟效益的考慮大都帶有6-10kV直配線路，即從發(fā)電機的母線不經(jīng)變壓器升壓直接向周圍的用戶供電。由于這些中小型水力發(fā)電廠所在地大都是雨水充沛的地區(qū)，同時也是雷電活動頻繁的地區(qū)，而6-10kV直配線路沒有防直擊雷的措施，在防雷保護上帶有很大局限性。發(fā)電機的絕緣，由于是靠空氣絕緣，又是高速旋轉(zhuǎn)的動態(tài)狀況，絕緣水平與同等電壓等級的其它設(shè)備，比如對變壓器來講要低得多，因而直配線路的雷電活動對發(fā)電機構(gòu)成了極大的威脅。所以對發(fā)電機和直配線路的防雷措施和現(xiàn)狀進行認真

56、的分析研究，找出可靠的防雷保護措施是非常必要的。配電網(wǎng)防雷保護 一、一、6-10kV直配線路防雷現(xiàn)狀分析直配線路防雷現(xiàn)狀分析 由于管理體制上的原因，目前許多水力發(fā)電廠的直配線路的運行、維護歸水利部門或用戶負責，因而與供電部門相比就不是那么規(guī)范。比如筆者調(diào)查了解了若干座水力發(fā)電廠，其防雷保護還主要是采用碳化硅避雷器保護，其進線段有的通過電纜段，有的甚至直接采用架空線出線。由于水力發(fā)電站大都建在雷電活動頻繁的山區(qū)，有的直配線路在山上，最容易遭受雷擊。而6-10kV直配線路的主要防雷措施是裝在配電變壓器處和裝在發(fā)電廠側(cè)的避雷器保護，線路遭雷后，雷電波就會沿著直配線路侵入到發(fā)電廠，而發(fā)電廠一般采用如圖

57、711和圖712兩種防雷保護方案。在圖711方案中，發(fā)電機出線直接與架空線相連，一般是在高壓室出線處有一組配電型閥式避雷器，在距高壓室約100米處安裝另一組配電型避雷器。發(fā)電機母線裝有保護旋轉(zhuǎn)電機用的避雷器，一般是FCD型磁吹避雷器和防雷容器。發(fā)電機中性點裝有保護中性點的避雷器。 配電網(wǎng)防雷保護AR2R1三相電纜GF2CF3F1F1F1F1F3CF2G圖711直配線采用架空線出線 圖712采用電纜進線段的直配線 圖中，F(xiàn)1為普通閥式避雷器；F2為磁吹避雷器；F3為中性點避雷器；C為電容器；G為發(fā)電機。圖712是在圖711的基礎(chǔ)上增加了電纜進線段保護。配電網(wǎng)防雷保護 發(fā)電機的絕緣強度要比同一額定

58、電壓等級的電氣設(shè)備的絕緣強度低，其出廠耐壓值只有同級變壓器的1/3左右。這是因為發(fā)電機繞組不能像變壓器那樣浸在變壓器油中，而且嵌入槽中時絕緣可能擦傷或產(chǎn)生氣隙，也不可能像變壓器那樣采用電容環(huán)等措施改善沖擊電壓分布。并且一般發(fā)電機絕緣的沖擊系數(shù)很低，接近于1，而變壓器的沖擊系數(shù)為23。發(fā)電機的運行環(huán)境惡劣，時常出現(xiàn)絕緣弱點。在估算絕緣水平時，通常以預防性試驗電壓為標準，即發(fā)電機主絕緣的沖擊電壓允許值相當于一分鐘工頻耐壓的幅值（考慮沖擊系數(shù)為1）。目前我國對發(fā)電機采用的預防性試驗電壓為交流1.5倍額定電壓和直流2.5倍額定電壓。對一些運行多年的發(fā)電機考慮到絕緣老化，還要降低預防性試驗標準，一般降到

59、交流1.3倍，甚至1.2倍額定電壓。發(fā)電機的絕緣水平和避雷器的保護水平以及同級變壓器的絕緣水平如表73所示。 配電網(wǎng)防雷保護表73 發(fā)電機耐壓值與同級變壓器耐壓及避雷器比較電機額定電壓（有效值）kV電機出廠工頻耐壓（有效值）kV電機出廠沖擊耐壓（幅 值）kV電機運行中工頻耐壓（有效值）kV同級變壓器出廠沖擊耐壓（幅 值）kVFCD避雷器3kA殘壓（幅值）kVZnO避雷器2.5kA殘壓（幅 值）kV6.32Ue+122.31.5Ue60191910.52Ue+3341.5Ue753131 從表73可以得出如下結(jié)論： （1）發(fā)電機的絕緣耐壓值與同級變壓器相比，只有同級變壓器的1/31/2； （2）

60、保護旋轉(zhuǎn)電機用的磁吹避雷器或氧化鋅避雷器與電機的絕緣水平之間的絕緣配合裕度很小，要保證發(fā)電機的安全必須有效地限制侵入的雷電流幅值，使其不大于3kA。配電網(wǎng)防雷保護 此外，由于發(fā)電機繞組的結(jié)構(gòu)特點，其匝間電容小，起不了改善沖擊電位分布的作用，又不能像變壓器那樣采用電容環(huán)等改善措施。當沖擊電壓作用于電機繞組時，繞組匝間電壓Un與侵入波的陡度直接相關(guān)，陡度愈大，匝間承受的電壓愈高。要使電機繞組匝間絕緣不受損壞必須嚴格控制侵入雷電波的陡度。 圖711所示的保護方式只是靠前面的2組配電型避雷器進行保護，用于限制侵入波的陡度和幅值，發(fā)電機主要靠裝在母線上的避雷器保護。該保護方式只適應少雷區(qū)的直配線保護，但