電氣工程概論第八章

1、 第八章第八章 過(guò)電壓及其防護(hù)過(guò)電壓及其防護(hù) 電氣工程概論電氣工程概論主要內(nèi)容主要內(nèi)容概述概述1內(nèi)部過(guò)電壓及其防護(hù)內(nèi)部過(guò)電壓及其防護(hù)2電力系統(tǒng)防雷保護(hù)電力系統(tǒng)防雷保護(hù)3電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合4第一節(jié)第一節(jié) 概述概述電壓 由于直由于直接雷擊或接雷擊或雷電感應(yīng)雷電感應(yīng)而引起的而引起的過(guò)電壓過(guò)電壓 由于電由于電力系統(tǒng)內(nèi)力系統(tǒng)內(nèi)部能量的部能量的轉(zhuǎn)化或傳轉(zhuǎn)化或傳遞引起的遞引起的過(guò)電壓過(guò)電壓TextText 外部過(guò)電壓外部過(guò)電壓內(nèi)部過(guò)電壓內(nèi)部過(guò)電壓第一節(jié)第一節(jié) 概述概述v過(guò)電壓保護(hù)的目的過(guò)電壓保護(hù)的目的v 為了防止電氣設(shè)備絕緣遭受過(guò)電壓的破壞。內(nèi)部過(guò)電為了防止電氣設(shè)備絕緣遭受過(guò)電壓的破壞。內(nèi)部過(guò)

2、電壓和外部過(guò)電壓發(fā)生的原因不同，變化的特性和防護(hù)的方壓和外部過(guò)電壓發(fā)生的原因不同，變化的特性和防護(hù)的方法也不相同。法也不相同。v 對(duì)于內(nèi)部過(guò)電壓，要了解它產(chǎn)生的原因及其特性，然對(duì)于內(nèi)部過(guò)電壓，要了解它產(chǎn)生的原因及其特性，然后針對(duì)性地采取相應(yīng)措施，以防止其危害。后針對(duì)性地采取相應(yīng)措施，以防止其危害。v 對(duì)于外部過(guò)電壓，則要設(shè)法防止它侵入電氣設(shè)備，并對(duì)于外部過(guò)電壓，則要設(shè)法防止它侵入電氣設(shè)備，并應(yīng)采取相應(yīng)的措施將它盡可能降低到對(duì)電氣設(shè)備的絕緣不應(yīng)采取相應(yīng)的措施將它盡可能降低到對(duì)電氣設(shè)備的絕緣不致造成損壞的程度。致造成損壞的程度。第二節(jié)第二節(jié) 內(nèi)部過(guò)電壓及其防護(hù)內(nèi)部過(guò)電壓及其防護(hù)一、操作過(guò)電壓一、操

3、作過(guò)電壓v操作過(guò)電壓操作過(guò)電壓 因操作引起的暫態(tài)電壓升高。因操作引起的暫態(tài)電壓升高。v電力系統(tǒng)中常見的操作過(guò)電壓有：電力系統(tǒng)中常見的操作過(guò)電壓有： 中性點(diǎn)絕緣電網(wǎng)中的電弧接地過(guò)電壓；中性點(diǎn)絕緣電網(wǎng)中的電弧接地過(guò)電壓； 切除電感性負(fù)載（空載變壓器、消弧線圈、并聯(lián)電抗器、電動(dòng)切除電感性負(fù)載（空載變壓器、消弧線圈、并聯(lián)電抗器、電動(dòng)機(jī)等）過(guò)電壓；機(jī)等）過(guò)電壓； 切除電容性負(fù)載（空載長(zhǎng)線路、電纜、電容器組等）過(guò)電壓；切除電容性負(fù)載（空載長(zhǎng)線路、電纜、電容器組等）過(guò)電壓； 空載線路合閘空載線路合閘( (包括重合閘包括重合閘) )過(guò)電壓以及系統(tǒng)解列過(guò)電壓等。過(guò)電壓以及系統(tǒng)解列過(guò)電壓等。(一一) 空載變壓器的

4、分閘過(guò)電壓空載變壓器的分閘過(guò)電壓v1.1.切空載變壓器過(guò)電壓產(chǎn)生的機(jī)理切空載變壓器過(guò)電壓產(chǎn)生的機(jī)理 斷路器截?cái)嚯娏骱?，電感中的電流可以以電容為回路斷路器截?cái)嚯娏骱螅姼兄械碾娏骺梢砸噪娙轂榛芈防^續(xù)流通，對(duì)電容進(jìn)行充電，將電感中的磁能轉(zhuǎn)化為電容繼續(xù)流通，對(duì)電容進(jìn)行充電，將電感中的磁能轉(zhuǎn)化為電容中的電能。中的電能。 如果截流發(fā)生在某一瞬時(shí)值如果截流發(fā)生在某一瞬時(shí)值I0I0時(shí)，電容上的電壓為時(shí)，電容上的電壓為U0U0此時(shí)變壓器的總儲(chǔ)能此時(shí)變壓器的總儲(chǔ)能W W為為 WWLWC(LTI02CTU02)/2 (8-1) 按能量不滅定律，當(dāng)磁能全部轉(zhuǎn)化為靜電電能時(shí)，電按能量不滅定律，當(dāng)磁能全部轉(zhuǎn)化為靜電電能

5、時(shí)，電容上的電壓將達(dá)其最大值容上的電壓將達(dá)其最大值UTm，即，即 WCTUTm2/2(LTI02CTU02)/2 (8-2)( (一一) ) 空載變壓器的分閘過(guò)電壓空載變壓器的分閘過(guò)電壓 由截流而引起的變壓器上的過(guò)電壓可達(dá)由截流而引起的變壓器上的過(guò)電壓可達(dá) (8-3) 截流值愈大則過(guò)電壓愈高，當(dāng)截流發(fā)生在勵(lì)磁電流的幅值截流值愈大則過(guò)電壓愈高，當(dāng)截流發(fā)生在勵(lì)磁電流的幅值ImIm（即（即I I0 0ImIm，U U0 00 0）時(shí)，有）時(shí)，有 (8-4)2200TmTTUUI L CTmmTTUILC( (一一) ) 空載變壓器的分閘過(guò)電壓空載變壓器的分閘過(guò)電壓( (一一) ) 空載變壓器的分閘過(guò)

6、電壓空載變壓器的分閘過(guò)電壓v 電流在幅值截?cái)嗪?，電感中的電流電流在幅值截?cái)嗪螅姼兄械碾娏鱥LiL和電容上的電壓（也和電容上的電壓（也即電感上的電壓）即電感上的電壓）uCuC的波形。如不計(jì)衰減，的波形。如不計(jì)衰減，i iL L和和u uC C可寫成可寫成 iLImcos0t (8-5) (8-6)式中式中Cm0mTT0sinsinuUtIL Ct01TTL C( (一一) ) 空載變壓器的分閘過(guò)電壓空載變壓器的分閘過(guò)電壓v2.2.切空載變壓器過(guò)電壓的影響因素及其限制措施切空載變壓器過(guò)電壓的影響因素及其限制措施v （1 1）斷路器性能。）斷路器性能。 通過(guò)在斷路器的主觸頭上并聯(lián)高值電阻（線性或非

7、線性），能通過(guò)在斷路器的主觸頭上并聯(lián)高值電阻（線性或非線性），能 有效地降低這種過(guò)電壓。有效地降低這種過(guò)電壓。v （2 2）變壓器參數(shù)和結(jié)構(gòu)。變壓器的）變壓器參數(shù)和結(jié)構(gòu)。變壓器的LTLT愈大，愈大，CTCT愈小，過(guò)愈小，過(guò)電壓愈高。電壓愈高。 從變壓器繞組連接方式角度，采用糾結(jié)式繞組以及增加靜電屏蔽從變壓器繞組連接方式角度，采用糾結(jié)式繞組以及增加靜電屏蔽等措施增大變壓器的對(duì)地電容等措施增大變壓器的對(duì)地電容CT，可以限制這種過(guò)電壓；從變壓器，可以限制這種過(guò)電壓；從變壓器鐵心角度，采用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)磁材料，減小變壓器的勵(lì)磁電感鐵心角度，采用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)磁材料，減小變壓器的勵(lì)磁電感LT或勵(lì)磁電流或勵(lì)磁電流I0也可

8、有效地限制這種過(guò)電壓。也可有效地限制這種過(guò)電壓。 （二）空載長(zhǎng)線路的操作過(guò)電壓（二）空載長(zhǎng)線路的操作過(guò)電壓v 電網(wǎng)中用斷路器切、合空載長(zhǎng)線路、電纜以及電容器電網(wǎng)中用斷路器切、合空載長(zhǎng)線路、電纜以及電容器組也是一種常見的常規(guī)或故障操作方式。它們都涉及在電組也是一種常見的常規(guī)或故障操作方式。它們都涉及在電流為零（也就是在電壓為峰值）時(shí)斷開小電容電流。在這流為零（也就是在電壓為峰值）時(shí)斷開小電容電流。在這種操作過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，并且可能波及整個(gè)電網(wǎng)。種操作過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，并且可能波及整個(gè)電網(wǎng)。 v 切空載線路時(shí)電弧在觸頭間的每次重燃實(shí)質(zhì)上就等于切空載線路時(shí)電弧在觸頭間的每次重燃實(shí)質(zhì)上就等于

9、空載線路的一次合閘空載線路的一次合閘（二）空載長(zhǎng)線路的操作過(guò)電壓（二）空載長(zhǎng)線路的操作過(guò)電壓v1.1.切除空載長(zhǎng)線路過(guò)電壓的產(chǎn)生過(guò)程及限制措施切除空載長(zhǎng)線路過(guò)電壓的產(chǎn)生過(guò)程及限制措施 在電路切除前，可認(rèn)為在電路切除前，可認(rèn)為 電容電壓電容電壓uC和電源電動(dòng)和電源電動(dòng) 勢(shì)勢(shì)e近似相等，而流過(guò)近似相等，而流過(guò) 斷口的工頻電流斷口的工頻電流iC超前超前 電源電壓電源電壓90。 L是電源與是電源與 線路的等值電感線路的等值電感 C是線路的等值電容是線路的等值電容 通常通常L1/（ C）或）或C1/（ 2L0）。）。2 2電感上電壓與電容上電壓之間的差值必定等于電源電壓。電感上電壓與電容上電壓之間的差值

10、必定等于電源電壓。3 3電容越大，電容越大，1/C就越小，曲線就越小，曲線1的的 角變小，角變小，U0就變大，產(chǎn)生鐵磁諧振所就變大，產(chǎn)生鐵磁諧振所需要的電源電壓升高的激發(fā)因素就越大。因此需要的電源電壓升高的激發(fā)因素就越大。因此C值太大時(shí)，出現(xiàn)鐵磁諧振值太大時(shí)，出現(xiàn)鐵磁諧振的可能性將減小。的可能性將減小。4 4在鐵磁諧振時(shí)，在鐵磁諧振時(shí)，L和和C上的電壓都不會(huì)象線性諧振時(shí)那樣趨于無(wú)限大，而是上的電壓都不會(huì)象線性諧振時(shí)那樣趨于無(wú)限大，而是有一定的數(shù)值。有一定的數(shù)值。UL由鐵心的飽和程度決定，而由鐵心的飽和程度決定，而UC等于等于UL加上電源電壓。加上電源電壓。5 5鐵磁諧振的產(chǎn)生雖需由電源電壓大于

11、鐵磁諧振的產(chǎn)生雖需由電源電壓大于U0來(lái)激發(fā)，但當(dāng)激發(fā)過(guò)去后電源電壓來(lái)激發(fā)，但當(dāng)激發(fā)過(guò)去后電源電壓降到正常值時(shí)，鐵磁諧振過(guò)電壓仍可能繼續(xù)存在，即諧振狀態(tài)可能自保持。降到正常值時(shí)，鐵磁諧振過(guò)電壓仍可能繼續(xù)存在，即諧振狀態(tài)可能自保持。6 6在鐵磁諧振發(fā)生前，即在鐵磁諧振發(fā)生前，即m點(diǎn)以前，感抗大于容抗，電路是感性的。但在諧點(diǎn)以前，感抗大于容抗，電路是感性的。但在諧振發(fā)生以后，即突變到振發(fā)生以后，即突變到n點(diǎn)以后，容抗已大于感抗，此時(shí)電路變?yōu)槿菪浴｜c(diǎn)以后，容抗已大于感抗，此時(shí)電路變?yōu)槿菪浴? 7在交流電路中即使只有一個(gè)非線性電感在交流電路中即使只有一個(gè)非線性電感L單獨(dú)存在，電流波形也會(huì)發(fā)生畸單獨(dú)存在，

12、電流波形也會(huì)發(fā)生畸變。變。（三）鐵磁諧振（三）鐵磁諧振v2.2.限制和消除鐵磁諧振過(guò)的措施限制和消除鐵磁諧振過(guò)的措施 主要措施有：主要措施有：v 改善電磁式電壓互感器的勵(lì)磁特性，或改用電容式電壓互感器；改善電磁式電壓互感器的勵(lì)磁特性，或改用電容式電壓互感器；v 在電壓互感器開口三角形繞組中接入阻尼電阻，或在電壓互感器一次在電壓互感器開口三角形繞組中接入阻尼電阻，或在電壓互感器一次繞組的中性點(diǎn)對(duì)地接入電阻；繞組的中性點(diǎn)對(duì)地接入電阻；v 在有些情況下，可在在有些情況下，可在10kV10kV及以下的母線上裝設(shè)一組三相對(duì)地電容器，及以下的母線上裝設(shè)一組三相對(duì)地電容器，或用電纜段代替架空線路段，以增大對(duì)

13、地電容，從參數(shù)搭配上避開諧或用電纜段代替架空線路段，以增大對(duì)地電容，從參數(shù)搭配上避開諧振；振；v 在特殊情況下，可將系統(tǒng)中性點(diǎn)臨時(shí)經(jīng)電阻接地或直接接地，或投入在特殊情況下，可將系統(tǒng)中性點(diǎn)臨時(shí)經(jīng)電阻接地或直接接地，或投入消弧線圈，也可以按事先規(guī)定投入某些線路或設(shè)備以改變電路參數(shù)，消弧線圈，也可以按事先規(guī)定投入某些線路或設(shè)備以改變電路參數(shù)，消除諧振過(guò)電壓。消除諧振過(guò)電壓。（四）電力系統(tǒng)中常見諧振過(guò)電壓及其防治（四）電力系統(tǒng)中常見諧振過(guò)電壓及其防治諧振過(guò)電壓諧振過(guò)電壓諧振過(guò)電壓中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中電壓互感器飽和過(guò)電壓電壓互感器飽和過(guò)電壓斷線諧振過(guò)電壓斷線諧振過(guò)電壓中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中中性

14、點(diǎn)接地系統(tǒng)中電壓互感器飽和電壓互感器飽和過(guò)電壓過(guò)電壓傳遞過(guò)電壓傳遞過(guò)電壓超高壓系統(tǒng)中超高壓系統(tǒng)中諧振過(guò)電壓諧振過(guò)電壓（四）電力系統(tǒng)中常見諧振過(guò)電壓及其防治（四）電力系統(tǒng)中常見諧振過(guò)電壓及其防治v1.1.斷線諧振過(guò)電壓斷線諧振過(guò)電壓 電力系統(tǒng)運(yùn)行中，常會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線斷落、斷路器非全相動(dòng)作電力系統(tǒng)運(yùn)行中，常會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線斷落、斷路器非全相動(dòng)作或嚴(yán)重的不同期操作、熔斷器的一相或兩相熔斷等故障，或嚴(yán)重的不同期操作、熔斷器的一相或兩相熔斷等故障，造成系統(tǒng)的非全相運(yùn)行。造成系統(tǒng)的非全相運(yùn)行。 為了限制斷線過(guò)電壓，除了加強(qiáng)線路巡視與檢修，預(yù)防發(fā)為了限制斷線過(guò)電壓，除了加強(qiáng)線路巡視與檢修，預(yù)防發(fā)生斷線外，常采取的措施

15、有：生斷線外，常采取的措施有：v 不采用熔斷器，減少三相斷路器的不同期操作，盡量使三相同期；不采用熔斷器，減少三相斷路器的不同期操作，盡量使三相同期；v 在中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中，操作中性點(diǎn)不接地的變壓器時(shí)，將變壓器中在中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中，操作中性點(diǎn)不接地的變壓器時(shí)，將變壓器中性點(diǎn)臨時(shí)接地。性點(diǎn)臨時(shí)接地。（四）電力系統(tǒng)中常見諧振過(guò)電壓及其防治（四）電力系統(tǒng)中常見諧振過(guò)電壓及其防治v2.2.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中電壓互感器飽和過(guò)電壓中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中電壓互感器飽和過(guò)電壓 在中性點(diǎn)不接地的在中性點(diǎn)不接地的6 635kV35kV配電網(wǎng)絡(luò)中，由于電壓互感器配電網(wǎng)絡(luò)中，由于電壓互感器飽和而產(chǎn)生的內(nèi)部過(guò)電壓事故最

16、為頻繁，嚴(yán)重地影響供電飽和而產(chǎn)生的內(nèi)部過(guò)電壓事故最為頻繁，嚴(yán)重地影響供電安全。安全。 采取措施：采取措施：v （1 1）選用勵(lì)磁特性較好的電磁式電壓互感器或只使用電容式電壓互）選用勵(lì)磁特性較好的電磁式電壓互感器或只使用電容式電壓互感器。感器。v （2 2）在零序回路中接入阻尼電阻：在電壓互感器的開口三角繞組中）在零序回路中接入阻尼電阻：在電壓互感器的開口三角繞組中短時(shí)接入電阻；在電壓互感器一次繞組的中性點(diǎn)對(duì)地接入電阻。短時(shí)接入電阻；在電壓互感器一次繞組的中性點(diǎn)對(duì)地接入電阻。v （3 3）在個(gè)別情況下可在）在個(gè)別情況下可在10kV10kV及以下的母線上裝設(shè)一組三相對(duì)地電容及以下的母線上裝設(shè)一組三

17、相對(duì)地電容器或利用電纜段代替架空線路段，減小對(duì)地容抗，有利于避免諧振。器或利用電纜段代替架空線路段，減小對(duì)地容抗，有利于避免諧振。v （4 4）特殊情況下，可將電網(wǎng)中性點(diǎn)改為暫時(shí)經(jīng)電阻接地或直接接地）特殊情況下，可將電網(wǎng)中性點(diǎn)改為暫時(shí)經(jīng)電阻接地或直接接地也可以采用臨時(shí)的倒閘措施來(lái)改變電路參數(shù)，如投入事先規(guī)定好的某也可以采用臨時(shí)的倒閘措施來(lái)改變電路參數(shù)，如投入事先規(guī)定好的某些線路或設(shè)備等，以消除諧振過(guò)電壓。些線路或設(shè)備等，以消除諧振過(guò)電壓。v （5 5） 禁止只使用一相或兩相電壓互感器接在相線與地線間，以保證禁止只使用一相或兩相電壓互感器接在相線與地線間，以保證三相對(duì)地阻抗的對(duì)稱性，避免中性點(diǎn)位

18、移或產(chǎn)生諧振。三相對(duì)地阻抗的對(duì)稱性，避免中性點(diǎn)位移或產(chǎn)生諧振。 （四）電力系統(tǒng)中常見諧振過(guò)電壓及其防治（四）電力系統(tǒng)中常見諧振過(guò)電壓及其防治v3.3.中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中電壓互感器飽和過(guò)電壓中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中電壓互感器飽和過(guò)電壓 在在110kV110kV、220kV220kV中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，電壓互感器飽和過(guò)電中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，電壓互感器飽和過(guò)電壓出現(xiàn)在用斷口間具有并聯(lián)電容的斷路器切空載線路時(shí)。壓出現(xiàn)在用斷口間具有并聯(lián)電容的斷路器切空載線路時(shí)。v 4.4.傳遞過(guò)電壓傳遞過(guò)電壓 當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱接地故障或斷路器不同期操作時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱接地故障或斷路器不同期操作時(shí)，可能出現(xiàn)明顯的零序工頻電壓分

19、量，通過(guò)靜電和電磁耦合可能出現(xiàn)明顯的零序工頻電壓分量，通過(guò)靜電和電磁耦合在相鄰輸電線路之間或變壓器繞組之間會(huì)產(chǎn)生工頻電壓傳在相鄰輸電線路之間或變壓器繞組之間會(huì)產(chǎn)生工頻電壓傳遞現(xiàn)象，從而危及低壓側(cè)電氣設(shè)備絕緣的安全；若與接在遞現(xiàn)象，從而危及低壓側(cè)電氣設(shè)備絕緣的安全；若與接在電源中性點(diǎn)的消弧線圈或電壓互感器等鐵磁元件組成諧振電源中性點(diǎn)的消弧線圈或電壓互感器等鐵磁元件組成諧振回路，還可能產(chǎn)生線性諧振或鐵磁諧振傳遞過(guò)電壓?；芈?，還可能產(chǎn)生線性諧振或鐵磁諧振傳遞過(guò)電壓。（四）電力系統(tǒng)中常見諧振過(guò)電壓及其防治（四）電力系統(tǒng)中常見諧振過(guò)電壓及其防治v5.5.超高壓系統(tǒng)中的諧振過(guò)電壓超高壓系統(tǒng)中的諧振過(guò)電壓v

20、 由于超高壓系統(tǒng)電壓高、傳輸距離長(zhǎng)，往往裝有串聯(lián)、并由于超高壓系統(tǒng)電壓高、傳輸距離長(zhǎng)，往往裝有串聯(lián)、并聯(lián)補(bǔ)償裝置，這些集中的電容、電感元件使網(wǎng)絡(luò)增加了諧聯(lián)補(bǔ)償裝置，這些集中的電容、電感元件使網(wǎng)絡(luò)增加了諧振的可能性。主要有非全相切合并聯(lián)電抗器時(shí)的工頻傳遞振的可能性。主要有非全相切合并聯(lián)電抗器時(shí)的工頻傳遞諧振，串、并聯(lián)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的分頻諧振以及空載線路合閘于諧振，串、并聯(lián)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的分頻諧振以及空載線路合閘于發(fā)電機(jī)變壓器單元接線時(shí)引起的高頻諧振等發(fā)電機(jī)變壓器單元接線時(shí)引起的高頻諧振等。v （1 1）在電抗器中性點(diǎn)接入小電抗，只要參數(shù)選擇恰當(dāng)，可以有效地）在電抗器中性點(diǎn)接入小電抗，只要參數(shù)選擇恰當(dāng)，可以有

21、效地避免工頻諧振，降低斷開相的工頻傳遞電壓。避免工頻諧振，降低斷開相的工頻傳遞電壓。v （2 2）在實(shí)際電力系統(tǒng)中最容易發(fā)生的高次諧波諧振是二次及三次諧）在實(shí)際電力系統(tǒng)中最容易發(fā)生的高次諧波諧振是二次及三次諧波，五次諧波也有可能。波，五次諧波也有可能。v （3 3）理論上簡(jiǎn)單的鐵磁諧振回路中就可能產(chǎn)生各種不同分頻諧振。）理論上簡(jiǎn)單的鐵磁諧振回路中就可能產(chǎn)生各種不同分頻諧振。但試驗(yàn)表明，最常見的是但試驗(yàn)表明，最常見的是1/31/3分頻諧振。分頻諧振。v （4 4）高壓及超高壓系統(tǒng)中采用電容式電壓互感器也可能產(chǎn)生分頻諧）高壓及超高壓系統(tǒng)中采用電容式電壓互感器也可能產(chǎn)生分頻諧振過(guò)電壓。振過(guò)電壓。三、

22、工頻電壓升高三、工頻電壓升高v 合閘后合閘后0.1s0.1s時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的電壓升高叫作操作過(guò)電壓。時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的電壓升高叫作操作過(guò)電壓。v 0.1s0.1s至至1s1s時(shí)間內(nèi)，由于發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)整器的惰性，發(fā)時(shí)間內(nèi)，由于發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)整器的惰性，發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)EE尚保持不變，在尚保持不變，在EE的基礎(chǔ)上再加上空載線的基礎(chǔ)上再加上空載線路的電容效應(yīng)所引起的工頻電壓升高，總稱暫態(tài)工頻電壓路的電容效應(yīng)所引起的工頻電壓升高，總稱暫態(tài)工頻電壓升高。升高。v 2 23s3s以后，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，這時(shí)的工頻電壓升高為以后，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，這時(shí)的工頻電壓升高為穩(wěn)態(tài)工頻電壓升高。穩(wěn)態(tài)工頻電壓升高。v

23、 工頻電壓升高的主要原因：工頻電壓升高的主要原因： 空載長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)、不對(duì)稱接地故障、發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷等?？蛰d長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)、不對(duì)稱接地故障、發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷等。三、工頻電壓升高三、工頻電壓升高v1.1.空載長(zhǎng)線路電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高空載長(zhǎng)線路電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高v 對(duì)于一般電壓等級(jí)的輸電線路，傳輸距離不太長(zhǎng)時(shí)，可以對(duì)于一般電壓等級(jí)的輸電線路，傳輸距離不太長(zhǎng)時(shí)，可以用集中參數(shù)用集中參數(shù)T T型或型或型等值電路表示。型等值電路表示。v 對(duì)于超高壓空載長(zhǎng)線路，由于輸電線路電壓等級(jí)高，傳送對(duì)于超高壓空載長(zhǎng)線路，由于輸電線路電壓等級(jí)高，傳送距離長(zhǎng)達(dá)幾百距離長(zhǎng)達(dá)幾百kmkm。研究這種空

24、載長(zhǎng)線路電容效應(yīng)引起的工。研究這種空載長(zhǎng)線路電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高時(shí)，就需要采用分布參數(shù)模型。頻電壓升高時(shí)，就需要采用分布參數(shù)模型。v 為了限制空載長(zhǎng)線路的工頻電壓升高，通常采用并聯(lián)電抗為了限制空載長(zhǎng)線路的工頻電壓升高，通常采用并聯(lián)電抗器來(lái)補(bǔ)償線路電容電流以削弱電容效應(yīng)。器來(lái)補(bǔ)償線路電容電流以削弱電容效應(yīng)。三、工頻電壓升高三、工頻電壓升高v2.2.不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高 不對(duì)稱短路是輸電線路最常見的故障形式，當(dāng)發(fā)生單相或不對(duì)稱短路是輸電線路最常見的故障形式，當(dāng)發(fā)生單相或兩相接地短路時(shí)，短路電流的零序分量會(huì)使健全相出現(xiàn)工兩相接地短路時(shí)，短路電流的零序分量會(huì)使

25、健全相出現(xiàn)工頻電壓升高。頻電壓升高。v 接地系數(shù)接地系數(shù) 健全相的最高對(duì)地工頻電壓有效值與無(wú)故障時(shí)對(duì)地電壓有效值之比，健全相的最高對(duì)地工頻電壓有效值與無(wú)故障時(shí)對(duì)地電壓有效值之比，用符號(hào)用符號(hào)K K表示。表示。 三、工頻電壓升高三、工頻電壓升高v系統(tǒng)的零序電抗系統(tǒng)的零序電抗X X0 0則因系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的不則因系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的不同而有較大的差別同而有較大的差別v 對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，X X0 0取決于線路的容抗，故為取決于線路的容抗，故為負(fù)值負(fù)值。 3 310kV10kV系系統(tǒng)統(tǒng)X X0 0/ /X X1 1值在值在2020的范圍內(nèi)，單相接地時(shí)健全相上的工頻電壓升的范

26、圍內(nèi)，單相接地時(shí)健全相上的工頻電壓升高可達(dá)高可達(dá)1.11.1倍額定電壓。單相接地故障時(shí)，健全相電壓接近等于額定倍額定電壓。單相接地故障時(shí)，健全相電壓接近等于額定電壓。電壓。 采用采用110避雷器。避雷器。v 對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地353560kV60kV系統(tǒng)，按補(bǔ)償度可以分為兩種情況。系統(tǒng)，按補(bǔ)償度可以分為兩種情況。欠補(bǔ)償方式時(shí)，欠補(bǔ)償方式時(shí)，X X0 0為很大的容抗，為很大的容抗，| |X X0 0/ /X X1 1| |；過(guò)補(bǔ)償方式時(shí)，；過(guò)補(bǔ)償方式時(shí)，X X0 0為很大的感抗，為很大的感抗，| |X X0 0/ /X X1 1| |。單相接地故障時(shí)，健全相的工頻電壓。

27、單相接地故障時(shí)，健全相的工頻電壓升高不大于升高不大于1.41.4倍相電壓，即倍相電壓，即0.80.8倍額定電壓倍額定電壓U UN N，故采用，故采用8080避雷器避雷器。v 330kV330kV及以上系統(tǒng)輸送距離較長(zhǎng)，計(jì)及長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)時(shí)，線路末及以上系統(tǒng)輸送距離較長(zhǎng)，計(jì)及長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)時(shí)，線路末端工頻電壓升高可能超過(guò)系統(tǒng)最高電壓的端工頻電壓升高可能超過(guò)系統(tǒng)最高電壓的8080，因而根據(jù)安裝位置分，因而根據(jù)安裝位置分成電站型避雷器（成電站型避雷器（8080避雷器避雷器）及線路型避雷器（）及線路型避雷器（9090避雷器避雷器）。）。 三、工頻電壓升高三、工頻電壓升高v3.3.甩負(fù)荷引起的工頻電

28、壓升高甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高 當(dāng)輸電線路重負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于某種原因（例如發(fā)生短路當(dāng)輸電線路重負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于某種原因（例如發(fā)生短路故障）線路末端斷路器突然跳閘甩掉負(fù)荷，是造成工頻電故障）線路末端斷路器突然跳閘甩掉負(fù)荷，是造成工頻電壓升高的另一重要原因，通常稱作甩負(fù)荷效應(yīng)。壓升高的另一重要原因，通常稱作甩負(fù)荷效應(yīng)。 影響工頻電壓升高的因素：影響工頻電壓升高的因素：v 斷路器跳閘前輸送負(fù)荷的大??；斷路器跳閘前輸送負(fù)荷的大小；v 空載長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)；空載長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)；v 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及電壓調(diào)節(jié)器的特性，原動(dòng)機(jī)調(diào)速器及制動(dòng)設(shè)備的惰發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及電壓調(diào)節(jié)器的特性，原動(dòng)機(jī)調(diào)速器及制動(dòng)設(shè)備的惰性

29、，等等。性，等等。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)防雷保護(hù)電力系統(tǒng)防雷保護(hù)雷電的放電過(guò)程和雷電參數(shù)雷電的放電過(guò)程和雷電參數(shù)1電力系統(tǒng)的防雷保護(hù)裝置電力系統(tǒng)的防雷保護(hù)裝置2架空輸電線路的防雷保護(hù)架空輸電線路的防雷保護(hù)3發(fā)電廠和變電站的防雷保護(hù)發(fā)電廠和變電站的防雷保護(hù)4一、雷電的放電過(guò)程和雷電參數(shù)一、雷電的放電過(guò)程和雷電參數(shù) 根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果：根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果：v在在512km高度的雷云主要是帶正電荷高度的雷云主要是帶正電荷v在在15km高度的雷云主要是負(fù)電荷。高度的雷云主要是負(fù)電荷。v雷云中的電荷分布常常是非常不均勻的，雷云中的電荷分布常常是非常不均勻的，通常形成多個(gè)電荷密集中心。通常形成多個(gè)電荷密集中心。v當(dāng)云

30、中電荷密集中心的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到當(dāng)云中電荷密集中心的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到2530kV/cm時(shí)，就可能引發(fā)雷電放電。時(shí)，就可能引發(fā)雷電放電。v7590左右的雷電流是負(fù)極性的。左右的雷電流是負(fù)極性的。（一）雷電放電過(guò)程（一）雷電放電過(guò)程（二）雷電參數(shù)（二）雷電參數(shù)雷電參數(shù)雷電參數(shù)（二）雷電參數(shù)（二）雷電參數(shù) 1 1雷暴日和雷暴小時(shí)雷暴日和雷暴小時(shí)v雷暴日（或雷暴小時(shí)）是指該地區(qū)一年四季中有雷暴日（或雷暴小時(shí)）是指該地區(qū)一年四季中有雷電放電的天數(shù)（或小時(shí)數(shù)），記為雷電放電的天數(shù)（或小時(shí)數(shù)），記為T Td d（或（或T Th h）v雷暴小時(shí)可用來(lái)區(qū)別不同地區(qū)每個(gè)雷暴日內(nèi)雷電雷暴小時(shí)可用來(lái)區(qū)別不同地區(qū)每個(gè)雷暴日內(nèi)雷電活動(dòng)持

31、續(xù)時(shí)間的差別。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)雷暴日折合活動(dòng)持續(xù)時(shí)間的差別。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)雷暴日折合3 3個(gè)雷暴小時(shí)。個(gè)雷暴小時(shí)。v我國(guó)年平均雷暴日分布，西北少于我國(guó)年平均雷暴日分布，西北少于2525日，長(zhǎng)江以日，長(zhǎng)江以北北25254040日；長(zhǎng)江以南日；長(zhǎng)江以南40408080日，南方大于日，南方大于 8080日日v平均雷暴日數(shù)超過(guò)平均雷暴日數(shù)超過(guò)9090日的地區(qū)稱為強(qiáng)雷區(qū)，超過(guò)日的地區(qū)稱為強(qiáng)雷區(qū)，超過(guò)4040日的稱為多雷區(qū)，不足日的稱為多雷區(qū)，不足1515日的稱為少雷區(qū)。日的稱為少雷區(qū)。（二）雷電參數(shù)（二）雷電參數(shù) 2 2地面落雷密度地面落雷密度v表示每個(gè)雷暴日每平方公里地面受到的平均落雷表示每個(gè)雷暴日每平方公

32、里地面受到的平均落雷次數(shù)，記為次數(shù)，記為 。vN Ng g0.023 0.023 T Td d1.3 1.3 (8-14)(8-14) 式中，式中，N Ng g為每年每平方千米地面落雷數(shù)；為每年每平方千米地面落雷數(shù)；T Td d為雷暴日數(shù)。為雷暴日數(shù)。v地面落雷密度為地面落雷密度為 0.023 T0.023 Td d0.30.3 (8-15) (8-15)（二）雷電參數(shù)（二）雷電參數(shù) 3 3雷電流幅值雷電流幅值v雷電流是指雷擊于低接地阻抗（雷電流是指雷擊于低接地阻抗（3030）的物體）的物體時(shí)流過(guò)該物體的電流，近似等于傳播下來(lái)的電流時(shí)流過(guò)該物體的電流，近似等于傳播下來(lái)的電流入射波的入射波的2

33、2倍。雷電流幅值倍。雷電流幅值I I是表示雷電強(qiáng)度的指是表示雷電強(qiáng)度的指標(biāo)。標(biāo)。（圖（圖8-15 8-15 我國(guó)雷電流幅值概率曲線）我國(guó)雷電流幅值概率曲線）v在年平均雷暴日大于在年平均雷暴日大于2020的地區(qū)，測(cè)得的雷電流幅的地區(qū)，測(cè)得的雷電流幅值值I I的概率曲線可用下式表示的概率曲線可用下式表示 lg PI/88 (8-17) 式中，式中，P P為雷電流超過(guò)幅值為雷電流超過(guò)幅值I I（kAkA）出現(xiàn)的概率。）出現(xiàn)的概率。v在年平均雷暴日數(shù)只有在年平均雷暴日數(shù)只有2020或更少的地區(qū)或更少的地區(qū) lg PI/44 (8-18)（二）雷電參數(shù)（二）雷電參數(shù) 4 4雷電流的波前時(shí)間、波長(zhǎng)和陡度雷

34、電流的波前時(shí)間、波長(zhǎng)和陡度v雷電流的波前時(shí)間雷電流的波前時(shí)間T T1 1多在多在1 14 4 s s內(nèi)，平均為內(nèi)，平均為2.62.6 s s左右，波長(zhǎng)左右，波長(zhǎng)T T2 2在在2020100100 s s內(nèi)。我國(guó)規(guī)定在防雷設(shè)內(nèi)。我國(guó)規(guī)定在防雷設(shè)計(jì)中采用計(jì)中采用2.62.64040 s s的波形，波長(zhǎng)對(duì)防雷計(jì)算結(jié)的波形，波長(zhǎng)對(duì)防雷計(jì)算結(jié)果幾乎沒有影響，為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般可視波長(zhǎng)為果幾乎沒有影響，為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般可視波長(zhǎng)為無(wú)限長(zhǎng)。無(wú)限長(zhǎng)。 v雷電流波前的上升陡度對(duì)過(guò)電壓有直接影響，定雷電流波前的上升陡度對(duì)過(guò)電壓有直接影響，定義雷電流的平均陡度為義雷電流的平均陡度為 I /2.6 (kA/s) (8-

35、19) 式中，式中， 是雷電流陡度（是雷電流陡度（kA/kA/ s s），一般認(rèn)為），一般認(rèn)為50 kA/50 kA/ s s左右是陡度的最大極限值。左右是陡度的最大極限值。（二）雷電參數(shù)（二）雷電參數(shù) 5雷電流的極性和等值計(jì)算波形雷電流的極性和等值計(jì)算波形 斜角平頂波斜角平頂波標(biāo)準(zhǔn)雷電流沖擊波標(biāo)準(zhǔn)雷電流沖擊波 等值半余弦波等值半余弦波3i iI I (1 (1coscostt)/2 )/2 式中，式中，為角頻率，為角頻率，/ /T T1 1。多用于分析雷電流波前多用于分析雷電流波前的作用，用余弦函數(shù)波的作用，用余弦函數(shù)波前計(jì)算雷電流通過(guò)電感前計(jì)算雷電流通過(guò)電感支路時(shí)所引起壓降比較支路時(shí)所引起

36、壓降比較方便。在設(shè)計(jì)特高桿塔方便。在設(shè)計(jì)特高桿塔時(shí)，這種波形將使計(jì)算時(shí)，這種波形將使計(jì)算更加接近于實(shí)際且偏于更加接近于實(shí)際且偏于從嚴(yán)。從嚴(yán)。2陡度陡度 可由給定的雷電可由給定的雷電流幅值流幅值I I和波前時(shí)間和波前時(shí)間T T1 1確定。確定。斜角波的數(shù)學(xué)表達(dá)式最斜角波的數(shù)學(xué)表達(dá)式最簡(jiǎn)單，便于分析與雷電簡(jiǎn)單，便于分析與雷電流波前有關(guān)的波過(guò)程。流波前有關(guān)的波過(guò)程。用于分析發(fā)生在用于分析發(fā)生在1010 s s以內(nèi)的各種波過(guò)程，有以內(nèi)的各種波過(guò)程，有很好的等值性。很好的等值性。1i iI I ( e ( e t te ett) ) 式中，式中，I I為雷電流幅值（為雷電流幅值（kAkA）；）； 、 為

37、時(shí)間常數(shù)；為時(shí)間常數(shù)；t t為作用時(shí)間。為作用時(shí)間。這種表示是與實(shí)際雷電這種表示是與實(shí)際雷電波形最為接近的等值計(jì)波形最為接近的等值計(jì)算波形，但比較繁瑣。算波形，但比較繁瑣。二、電力系統(tǒng)的防雷保護(hù)裝置二、電力系統(tǒng)的防雷保護(hù)裝置能使被保護(hù)物體避免雷擊能使被保護(hù)物體避免雷擊而引雷于本身，并順利地而引雷于本身，并順利地泄入大地的裝置。泄入大地的裝置。（一）避雷針（一）避雷針v避雷針包括三部分：避雷針包括三部分：接閃器接閃器( (避雷針的針頭避雷針的針頭) )、引下引下線線和和接地體接地體v避雷針的保護(hù)原理避雷針的保護(hù)原理: :雷云放電時(shí)使地面電場(chǎng)畸變，雷云放電時(shí)使地面電場(chǎng)畸變，在避雷針的頂端形成局部在

38、避雷針的頂端形成局部 場(chǎng)強(qiáng)集中的空間以影響雷場(chǎng)強(qiáng)集中的空間以影響雷 電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向， 使雷電對(duì)避雷針放電，再使雷電對(duì)避雷針放電，再 經(jīng)過(guò)接地裝置將雷電流引經(jīng)過(guò)接地裝置將雷電流引 入大地，從而使被保護(hù)物入大地，從而使被保護(hù)物 體免遭雷擊。體免遭雷擊。（一）避雷針（一）避雷針v單支避雷針的保護(hù)范圍近似一個(gè)圓錐體空間，如圖單支避雷針的保護(hù)范圍近似一個(gè)圓錐體空間，如圖8-178-17所示。它的側(cè)面邊界線實(shí)際上是曲線，工程上所示。它的側(cè)面邊界線實(shí)際上是曲線，工程上以折線代替曲線。以折線代替曲線。在被保護(hù)物高度在被保護(hù)物高度h hx x水平面上的保護(hù)半徑水平面上的保護(hù)半徑r r

39、x x為為 r rx x( (h hh hx x) )p p h hx xh h/2/2 r rx x(1.5(1.5h h2 2h hx x) )p p h hx xh h/2/2式中，式中，h h為避雷針的高度；為避雷針的高度；p p為高度修正系數(shù)為高度修正系數(shù)當(dāng)當(dāng)h h30m30m，p p1 1；當(dāng)當(dāng)3030h h120m120m時(shí)；時(shí)；當(dāng)當(dāng)h h30m30m，取，取h h120m120m時(shí)的時(shí)的p p值。值。5.5/ph（一）避雷針（一）避雷針v兩避雷針間的保護(hù)范圍應(yīng)按通過(guò)兩避雷針頂點(diǎn)及保兩避雷針間的保護(hù)范圍應(yīng)按通過(guò)兩避雷針頂點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)O O的圓弧確

40、定，圓弧半徑為的圓弧確定，圓弧半徑為R R0 0，O O點(diǎn)高度點(diǎn)高度h h0 0按下式計(jì)算按下式計(jì)算 h h0 0h hD D/(7/(7p p) )式中，式中，D D為兩避雷針間的距離（為兩避雷針間的距離（m m）；）；h h0 0為兩避雷針間的保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)為兩避雷針間的保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)O O高度（高度（m m）（二）避雷線（二）避雷線v避雷線避雷線( (即架空地線即架空地線) )的作用原理與避雷針相同，由的作用原理與避雷針相同，由三部分組成：三部分組成： 懸掛在空中的水平接地導(dǎo)線（接閃器）懸掛在空中的水平接地導(dǎo)線（接閃器） 接地引下線接地引下線 接地體接地體v避雷線主要用于

41、保護(hù)輸電線路，也可用來(lái)保護(hù)發(fā)電避雷線主要用于保護(hù)輸電線路，也可用來(lái)保護(hù)發(fā)電廠和變電站。廠和變電站。（二）避雷線（二）避雷線v單根避雷線的保護(hù)范圍的長(zhǎng)度與線路等長(zhǎng)，而且兩單根避雷線的保護(hù)范圍的長(zhǎng)度與線路等長(zhǎng)，而且兩端還有其保護(hù)的半個(gè)圓錐體空間。端還有其保護(hù)的半個(gè)圓錐體空間。v單根避雷線的保護(hù)范圍按下式計(jì)算單根避雷線的保護(hù)范圍按下式計(jì)算 r rx x0.47(0.47(h hS Sh hx x) )p p，當(dāng)，當(dāng)h hx xh hS S/2/2時(shí)時(shí) r rx x( (h hS S1.531.53h hx x) )p p，當(dāng)，當(dāng)h hx xh hS S/2/2時(shí)時(shí)（二）避雷線（二）避雷線v兩根避雷線

42、間橫截面的保護(hù)范圍應(yīng)由通過(guò)兩根避雷兩根避雷線間橫截面的保護(hù)范圍應(yīng)由通過(guò)兩根避雷線線1 1、2 2及保護(hù)范圍邊緣最低點(diǎn)及保護(hù)范圍邊緣最低點(diǎn)O O的圓弧確定，的圓弧確定，O O點(diǎn)的點(diǎn)的高度為高度為 h h0 0h hS SD D/(4/(4p p) ) 式中，式中，h h0 0為兩根避雷線間保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)為兩根避雷線間保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)O O的高度（的高度（m m）；）；D D為兩根避雷線間的水為兩根避雷線間的水平距離（平距離（m m）；）；h hS S為避雷線的高度（為避雷線的高度（m m）；）；p p為高度修正系數(shù)。為高度修正系數(shù)。v所謂保護(hù)角所謂保護(hù)角 是指桿塔上避雷線的鉛垂線與

43、避雷線是指桿塔上避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導(dǎo)線的連線間的夾角。顯然，保護(hù)角越小，避和邊導(dǎo)線的連線間的夾角。顯然，保護(hù)角越小，避雷線就越可靠地保護(hù)導(dǎo)線免受雷擊。雷線就越可靠地保護(hù)導(dǎo)線免受雷擊。v單根避雷線的保護(hù)角不能太小，一般在單根避雷線的保護(hù)角不能太小，一般在20203030o o。220220330kV330kV雙避雷線線路，一般采用雙避雷線線路，一般采用2020o o左右，左右，500kV500kV一般不大于一般不大于1515o o；山區(qū)宜采用較小的保護(hù)角。；山區(qū)宜采用較小的保護(hù)角。（二）避雷線（二）避雷線（三）避雷器（三）避雷器v避雷器就是一種普遍采用的侵入波保護(hù)裝置，它是避雷器就是一種

44、普遍采用的侵入波保護(hù)裝置，它是一種過(guò)電壓限制器。早期主要用來(lái)限制由線路傳入一種過(guò)電壓限制器。早期主要用來(lái)限制由線路傳入的雷電過(guò)電壓的幅值，后來(lái)發(fā)展到用來(lái)限制某些小的雷電過(guò)電壓的幅值，后來(lái)發(fā)展到用來(lái)限制某些小能量的操作過(guò)電壓。近年來(lái)已拓寬到線路防雷和深能量的操作過(guò)電壓。近年來(lái)已拓寬到線路防雷和深度限制操作過(guò)電壓的領(lǐng)域中，故也可稱為過(guò)電壓限度限制操作過(guò)電壓的領(lǐng)域中，故也可稱為過(guò)電壓限制器，簡(jiǎn)稱限壓器。制器，簡(jiǎn)稱限壓器。v為了使避雷器能夠達(dá)到預(yù)期保護(hù)效果，必須滿足下為了使避雷器能夠達(dá)到預(yù)期保護(hù)效果，必須滿足下面基本要求：面基本要求： （1 1）具有良好的伏秒特性，以易于實(shí)現(xiàn)合理的絕）具有良好的伏秒特

45、性，以易于實(shí)現(xiàn)合理的絕緣配合。緣配合。 （2 2）有較強(qiáng)的絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力，以利于快速）有較強(qiáng)的絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力，以利于快速切斷工頻續(xù)流，使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)運(yùn)行。切斷工頻續(xù)流，使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)運(yùn)行。（三）避雷器（三）避雷器 有間隙的避雷器有間隙的避雷器 1.1.保護(hù)間隙保護(hù)間隙 2.2.管式避雷器管式避雷器 3.3.帶間隙閥式避雷器帶間隙閥式避雷器避雷器避雷器 無(wú)間隙金屬氧化無(wú)間隙金屬氧化物避雷器物避雷器（MOA）普通閥式避雷器普通閥式避雷器磁吹閥式避雷器磁吹閥式避雷器（三）避雷器（三）避雷器v1 1保護(hù)間隙和管式避雷器保護(hù)間隙和管式避雷器v保護(hù)間隙是一種最簡(jiǎn)單的限壓器，它由兩個(gè)電極組保

46、護(hù)間隙是一種最簡(jiǎn)單的限壓器，它由兩個(gè)電極組成，并接在被保護(hù)設(shè)備的兩端。當(dāng)雷電波侵入時(shí)，成，并接在被保護(hù)設(shè)備的兩端。當(dāng)雷電波侵入時(shí)，間隙先擊穿，線路接地，從而使電氣設(shè)備得到保護(hù)間隙先擊穿，線路接地，從而使電氣設(shè)備得到保護(hù)v應(yīng)用：在我國(guó)只用于應(yīng)用：在我國(guó)只用于10kV10kV及以下場(chǎng)合。及以下場(chǎng)合。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)最簡(jiǎn)單的限壓最簡(jiǎn)單的限壓缺點(diǎn)缺點(diǎn)滅弧能力低滅弧能力低（三）避雷器（三）避雷器v管式避雷器則是一個(gè)置于具有滅弧能力的產(chǎn)氣管內(nèi)管式避雷器則是一個(gè)置于具有滅弧能力的產(chǎn)氣管內(nèi)的保護(hù)間隙。的保護(hù)間隙。v應(yīng)用：目前只是用作變電站進(jìn)線段保護(hù)的輔助手段應(yīng)用：目前只是用作變電站進(jìn)線段保護(hù)的輔助手段用來(lái)保護(hù)容量小

47、的變電站及輸電線路上薄弱絕緣路用來(lái)保護(hù)容量小的變電站及輸電線路上薄弱絕緣路段。段。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)具有滅弧能力具有滅弧能力缺點(diǎn)缺點(diǎn)伏秒特性太陡，且放電分散性較大，難以和被伏秒特性太陡，且放電分散性較大，難以和被保護(hù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)合理的絕緣配合；放電間隙動(dòng)作保護(hù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)合理的絕緣配合；放電間隙動(dòng)作后工作導(dǎo)線直接接地，會(huì)產(chǎn)生高幅值的截波，后工作導(dǎo)線直接接地，會(huì)產(chǎn)生高幅值的截波，對(duì)變壓器的縱絕緣不利。對(duì)變壓器的縱絕緣不利。（三）避雷器（三）避雷器v2 2閥式避雷器閥式避雷器v閥式避雷器由裝在密封瓷套中的閥式避雷器由裝在密封瓷套中的放電間隙組放電間隙組和和非線非線性電阻性電阻( (閥片閥片) )組成。組成。v閥式

48、避雷器的工作原理：閥式避雷器的工作原理：在電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，間隙在電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，間隙將電阻閥片與工作母線隔離，以免由母線的工作電壓在電將電阻閥片與工作母線隔離，以免由母線的工作電壓在電 阻閥片中產(chǎn)生的電流燒壞閥片。當(dāng)避雷器上過(guò)電壓的瞬時(shí)阻閥片中產(chǎn)生的電流燒壞閥片。當(dāng)避雷器上過(guò)電壓的瞬時(shí)值達(dá)到放電間隙的沖擊放電電壓時(shí)，間隙擊穿，過(guò)電壓波值達(dá)到放電間隙的沖擊放電電壓時(shí)，間隙擊穿，過(guò)電壓波即被截?cái)啵捎陂g隙放電的伏秒特性低于被保護(hù)設(shè)備的沖即被截?cái)?，由于間隙放電的伏秒特性低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓強(qiáng)度，使被保護(hù)設(shè)備得到保護(hù)。間隙擊穿后，沖擊擊耐壓強(qiáng)度，使被保護(hù)設(shè)備得到保護(hù)。間隙擊穿后，沖擊電流通

49、過(guò)閥片流入大地，由于閥片的非線性特性，電流愈電流通過(guò)閥片流入大地，由于閥片的非線性特性，電流愈大電阻愈小，故在閥片上產(chǎn)生的壓降大電阻愈小，故在閥片上產(chǎn)生的壓降( (稱為殘壓稱為殘壓) )將得到限將得到限制，此殘壓應(yīng)比被保護(hù)設(shè)備絕緣的沖擊強(qiáng)度低制，此殘壓應(yīng)比被保護(hù)設(shè)備絕緣的沖擊強(qiáng)度低2525 4040，設(shè)，設(shè)備就得到了保護(hù)。備就得到了保護(hù)。 （三）避雷器（三）避雷器 普普通通閥閥式式避避雷雷器器 殘壓較高，其工頻續(xù)流在殘壓較高，其工頻續(xù)流在707080A80A，采用多個(gè)串，采用多個(gè)串聯(lián)的平板間隙即可將續(xù)流切斷。但其熄弧完全依靠聯(lián)的平板間隙即可將續(xù)流切斷。但其熄弧完全依靠間隙的自然熄弧能力，其次閥

50、片的熱容量有限，不間隙的自然熄弧能力，其次閥片的熱容量有限，不能承受較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的內(nèi)過(guò)電壓沖擊電流的作用。能承受較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的內(nèi)過(guò)電壓沖擊電流的作用。 有較平坦的伏秒特性，動(dòng)作時(shí)不會(huì)形成截?cái)嗖?，有較平坦的伏秒特性，動(dòng)作時(shí)不會(huì)形成截?cái)嗖?，所以可用作變電站中的變壓器等重要設(shè)備的保護(hù)。所以可用作變電站中的變壓器等重要設(shè)備的保護(hù)。磁磁吹吹閥閥式式避避雷雷器器 利用磁場(chǎng)使電弧運(yùn)動(dòng)來(lái)加強(qiáng)去游離，以提高間利用磁場(chǎng)使電弧運(yùn)動(dòng)來(lái)加強(qiáng)去游離，以提高間隙滅弧能力。隙滅弧能力。 能切斷幅值為能切斷幅值為300/450A300/450A（旋弧型（旋弧型/ /滅弧柵型）左滅弧柵型）左右的工頻續(xù)流，且避雷器的殘壓能得到顯著

51、的降低，右的工頻續(xù)流，且避雷器的殘壓能得到顯著的降低，因此廣泛用于電壓較高的如保護(hù)變電站用的磁吹閥因此廣泛用于電壓較高的如保護(hù)變電站用的磁吹閥式避雷器中。式避雷器中。（三）避雷器（三）避雷器v3 3無(wú)間隙氧化鋅避雷器無(wú)間隙氧化鋅避雷器v氧化鋅電阻片具有非常優(yōu)異的非線性伏安特性，可氧化鋅電阻片具有非常優(yōu)異的非線性伏安特性，可以取消閥式避雷器中的串聯(lián)火花間隙，實(shí)現(xiàn)避雷器以取消閥式避雷器中的串聯(lián)火花間隙，實(shí)現(xiàn)避雷器無(wú)間隙無(wú)續(xù)流，而且造價(jià)低廉所以也稱為金屬氧化無(wú)間隙無(wú)續(xù)流，而且造價(jià)低廉所以也稱為金屬氧化物電阻片，以此制成的避雷器也稱為金屬氧化物避物電阻片，以此制成的避雷器也稱為金屬氧化物避雷器雷器(M

52、OA)(MOA)。 （三）避雷器（三）避雷器v氧化鋅（氧化鋅（ZnOZnO）閥片與碳化硅（）閥片與碳化硅（S Si iC C）閥片伏安特性）閥片伏安特性曲線的比較曲線的比較 （三）避雷器（三）避雷器 1保護(hù)性能優(yōu)越保護(hù)性能優(yōu)越2無(wú)續(xù)流，動(dòng)作負(fù)載輕，耐重復(fù)動(dòng)作能力強(qiáng)無(wú)續(xù)流，動(dòng)作負(fù)載輕，耐重復(fù)動(dòng)作能力強(qiáng)3通流容量大通流容量大4性能穩(wěn)定，抗老化能力強(qiáng)性能穩(wěn)定，抗老化能力強(qiáng)氧化鋅避雷器的優(yōu)點(diǎn)氧化鋅避雷器的優(yōu)點(diǎn)氧化鋅避雷器的主要參數(shù)氧化鋅避雷器的主要參數(shù)1234567 額定電壓額定電壓 持續(xù)運(yùn)行持續(xù)運(yùn)行電壓電壓起始動(dòng)作起始動(dòng)作電壓電壓壓比壓比荷電率荷電率保護(hù)比保護(hù)比工頻耐工頻耐受伏秒受伏秒特性特性（四）

53、防雷接地（四）防雷接地v各種防雷保護(hù)裝置（避雷針、避雷線和避雷器）都各種防雷保護(hù)裝置（避雷針、避雷線和避雷器）都必須配以合適的接地裝置，將雷電流泄入大地，才必須配以合適的接地裝置，將雷電流泄入大地，才能有效地起到保護(hù)作用。能有效地起到保護(hù)作用。v接地電阻接地電阻R R是電流是電流I I經(jīng)接地電極流入大地時(shí)，接地體經(jīng)接地電極流入大地時(shí)，接地體對(duì)地電壓對(duì)地電壓U U與電流與電流I I之比值，即之比值，即R RU U/ /I I 。忽略接地。忽略接地體的金屬電阻、接地引下線的電阻、接地體與土壤體的金屬電阻、接地引下線的電阻、接地體與土壤的接觸電阻等，則接地電阻主要是指接地體與零電的接觸電阻等，則接地

54、電阻主要是指接地體與零電位之間土壤的電阻。位之間土壤的電阻。 （四）防雷接地（四）防雷接地v沖擊接地電阻計(jì)算沖擊接地電阻計(jì)算 沖擊接地電阻沖擊接地電阻R Ri i與工頻接地電阻與工頻接地電阻R Re e的比值的比值i i為接地為接地體的沖擊系數(shù)，即體的沖擊系數(shù)，即 i i R Ri i/ /R Re e (8-26) (8-26) 式中，式中，ii的值一般小于的值一般小于1 1，當(dāng)采用伸長(zhǎng)接地體時(shí)，可能會(huì)因電感效應(yīng)而大于，當(dāng)采用伸長(zhǎng)接地體時(shí)，可能會(huì)因電感效應(yīng)而大于1 1。在工程實(shí)。在工程實(shí)際中，經(jīng)常利用式（際中，經(jīng)常利用式（8-268-26）通過(guò)）通過(guò)ii和和ReRe計(jì)算計(jì)算RiRi。工頻接地

55、電阻工頻接地電阻ReRe工頻電流工頻電流IeIe作用時(shí)呈現(xiàn)的電阻作用時(shí)呈現(xiàn)的電阻沖擊接地電阻沖擊接地電阻RiRi沖擊電流作用時(shí)呈現(xiàn)的電阻沖擊電流作用時(shí)呈現(xiàn)的電阻 接地電阻接地電阻三、架空輸電線路的防雷保護(hù)三、架空輸電線路的防雷保護(hù) 直擊雷過(guò)電壓直擊雷過(guò)電壓雷電直接擊中桿塔、避雷電直接擊中桿塔、避雷線或?qū)Ь€引起的線路雷線或?qū)Ь€引起的線路過(guò)電壓過(guò)電壓雷電過(guò)電壓雷電過(guò)電壓 感應(yīng)雷過(guò)電壓感應(yīng)雷過(guò)電壓雷擊線路附近大地，由雷擊線路附近大地，由于電磁感應(yīng)在導(dǎo)線上產(chǎn)于電磁感應(yīng)在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過(guò)電壓生的過(guò)電壓繞擊繞擊反擊反擊三、架空輸電線路的防雷保護(hù)三、架空輸電線路的防雷保護(hù)耐雷水平耐雷水平I I0 0指雷擊時(shí)線

56、路絕緣不發(fā)生沖指雷擊時(shí)線路絕緣不發(fā)生沖擊閃絡(luò)的最大雷電流幅值擊閃絡(luò)的最大雷電流幅值耐雷水平愈高，線路耐雷性能愈耐雷水平愈高，線路耐雷性能愈好好雷擊跳閘率雷擊跳閘率我國(guó)以我國(guó)以4040雷暴日、雷暴日、l00kml00km長(zhǎng)線長(zhǎng)線路雷擊跳閘次數(shù)路雷擊跳閘次數(shù)跳閘率愈高，耐雷性能愈差跳閘率愈高，耐雷性能愈差額定電壓額定電壓UN / kV35356666110110220220330330500500耐雷水平耐雷水平I I0 0 / kA / kA2020303030306060404075757575110110100100150150125125175175雷電流超過(guò)雷電流超過(guò)I I0 0的的概率

57、概率P PIoIo / % / %59594646464621213535141414145.65.67.37.32.02.03.83.81.01.0注注 表中表中I I0 0較大的數(shù)值適用于多雷區(qū)或重要性較大的線路或變電站的進(jìn)線保護(hù)段。較大的數(shù)值適用于多雷區(qū)或重要性較大的線路或變電站的進(jìn)線保護(hù)段。三、架空輸電線路的防雷保護(hù)三、架空輸電線路的防雷保護(hù) 1 1 使線路發(fā)生短路接地故障，雷電過(guò)電壓的作用時(shí)間雖使線路發(fā)生短路接地故障，雷電過(guò)電壓的作用時(shí)間雖然很短然很短( (數(shù)十微秒數(shù)十微秒) )，但導(dǎo)線對(duì)地，但導(dǎo)線對(duì)地( (避雷線或桿塔避雷線或桿塔) )發(fā)生閃絡(luò)發(fā)生閃絡(luò)以后，工頻電壓將沿此閃絡(luò)通道繼

58、續(xù)放電，進(jìn)而發(fā)展成為以后，工頻電壓將沿此閃絡(luò)通道繼續(xù)放電，進(jìn)而發(fā)展成為工頻電弧接地。此時(shí)繼電保護(hù)裝置將會(huì)動(dòng)作使線路斷路器工頻電弧接地。此時(shí)繼電保護(hù)裝置將會(huì)動(dòng)作使線路斷路器跳閘，影響正常送電。跳閘，影響正常送電。 2 形成雷電波侵入變電站，在變電站內(nèi)經(jīng)歷復(fù)雜的折反形成雷電波侵入變電站，在變電站內(nèi)經(jīng)歷復(fù)雜的折反射過(guò)程，可能使電力設(shè)備承受很高的過(guò)電壓，以致破壞設(shè)射過(guò)程，可能使電力設(shè)備承受很高的過(guò)電壓，以致破壞設(shè)備絕緣，造成停電事故。備絕緣，造成停電事故。降低桿塔降低桿塔接地電阻接地電阻 采用中性采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地線圈接地安裝線路避雷器安裝線路避雷器裝設(shè)自動(dòng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘重合閘三、架空輸

59、電線路的防雷保護(hù)三、架空輸電線路的防雷保護(hù)綜合防雷措施綜合防雷措施四、發(fā)電廠和變電站的防雷保護(hù)四、發(fā)電廠和變電站的防雷保護(hù)v發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的場(chǎng)所，變電站是電力系統(tǒng)的發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的場(chǎng)所，變電站是電力系統(tǒng)的樞紐，一旦發(fā)生雷害事故，將造成大面積停電；樞紐，一旦發(fā)生雷害事故，將造成大面積停電；同時(shí)，電氣設(shè)備的絕緣如受損壞，則需更換或修同時(shí)，電氣設(shè)備的絕緣如受損壞，則需更換或修復(fù)，而且更換或修復(fù)的時(shí)間往往很長(zhǎng)，將造成很復(fù)，而且更換或修復(fù)的時(shí)間往往很長(zhǎng)，將造成很大的影響。因此，發(fā)電廠和變電站的防雷保護(hù)要大的影響。因此，發(fā)電廠和變電站的防雷保護(hù)要求十分可靠。求十分可靠。v發(fā)電廠和變電站的雷害情況有：發(fā)

60、電廠和變電站的雷害情況有： 1. 1.雷電直接擊于發(fā)電廠和變電站；雷電直接擊于發(fā)電廠和變電站； 2. 2.輸電線路上發(fā)生感應(yīng)雷過(guò)電壓或直接落雷，雷輸電線路上發(fā)生感應(yīng)雷過(guò)電壓或直接落雷，雷電電 波沿導(dǎo)線侵入變電站或發(fā)電機(jī)。波沿導(dǎo)線侵入變電站或發(fā)電機(jī)。（二）發(fā)電廠和變電站的直擊雷防護(hù)（二）發(fā)電廠和變電站的直擊雷防護(hù)v避雷針的裝設(shè)分為：避雷針的裝設(shè)分為：獨(dú)立避雷針獨(dú)立避雷針和和構(gòu)架避雷針構(gòu)架避雷針v獨(dú)立避雷針獨(dú)立避雷針 設(shè)避雷針在高度為設(shè)避雷針在高度為h處的電位為處的電位為uA，接地裝置上的電位為，接地裝置上的電位為uB，則，則 uAiRi L0h di/dt (kV)(8-27) uBiRi (k