第20講電力系統(tǒng)防雷保護(hù)三ppt課件

1、三、最大電氣間隔三、最大電氣間隔 被維護(hù)設(shè)備離避雷器越遠(yuǎn)，設(shè)備上電壓高出避雷器電壓就越多。 規(guī)定一個(gè)最大電氣間隔。超越最大電氣間隔后，設(shè)備上的接受的沖擊電壓Us將超越?jīng)_擊耐壓值多次截波耐壓值Uj。KvlaU2jsUU jbUKvlaU25KvaUUlbj25max最大電氣間隔最大電氣間隔與侵入波陡度的關(guān)系最大電氣間隔與侵入波陡度的關(guān)系 圖中顯示了變電站避雷器與主變壓器、電壓互感器之間的最大電氣間隔與侵入波陡度的關(guān)系。一路進(jìn)線兩路進(jìn)線)( vaa 橫坐標(biāo)：空間梯度采用維護(hù)性能更好的氧化鋅避雷器，維護(hù)間隔可增大普通閥型避雷器至主變之間的最大電氣間隔(m)額定電壓kV進(jìn) 線 段長(zhǎng) 度 km進(jìn)線路數(shù)1

2、2343511.5225405040557550659055751056611.524560806585105801051309011514511011.524570100709580115160901301802202105165195220金屬氧化物避雷器至主變之間的最大電氣間隔(m)額 定 電壓kV進(jìn)線段長(zhǎng)度km進(jìn)線路數(shù)123411011.52559012585120170105145205115165230220212590195140235170265190u普通變電站對(duì)于雷電波的侵入波維護(hù)設(shè)計(jì)主要是采用避雷器，重點(diǎn)在于選擇避雷器的安裝位置。u原那么就是在任何運(yùn)轉(zhuǎn)方式下，均不能超越最

3、大電氣 間隔。u避雷器普通裝設(shè)在母線上，一組或者多組。10.2.3 10.2.3 變電站的進(jìn)線段維護(hù)變電站的進(jìn)線段維護(hù) 大部分變電站發(fā)生的雷電侵入波事故都是由于雷擊到變電站附近3km以內(nèi)的線路引起的。進(jìn)線段維護(hù)：在臨近變電站12km以內(nèi)的一段線路上加強(qiáng)雷電防護(hù)。對(duì)于35110kV全線無避雷器的線路，進(jìn)線段須架設(shè)避雷器，維護(hù)角取20 ；對(duì)全線架設(shè)避雷線的線路，在進(jìn)線段內(nèi)應(yīng)使維護(hù)角減小，并使線路有比其他段更高的耐雷程度。 這樣，可以為雷電波都是從進(jìn)線段以外傳過來。前面的最大電氣間隔就是按照進(jìn)線段以外落雷求得的。35kV35kV及以上變電站的進(jìn)線段維護(hù)典型接線圖及以上變電站的進(jìn)線段維護(hù)典型接線圖GB

4、FZ2GB1GBA)(a未沿全線架設(shè)避雷線的35110kV線路的變電站的進(jìn)站保護(hù)接線(b)全線有避雷線的變電站的進(jìn)站保護(hù)接線km21FZu進(jìn)線段首端的GB1為管型避雷器用以限制入侵雷電波的幅值 u管型避雷器GB2防止在隔分開關(guān)或者斷路器在熱備用形狀時(shí)，發(fā)生侵入波的全反射，使得隔分開關(guān)或者斷路器閃絡(luò)并燒毀。uGB2必需在FZ的維護(hù)范圍之內(nèi)，否那么能夠發(fā)生截波，危及變壓器的縱絕緣與相間絕緣。u假設(shè)找不到適宜參數(shù)的GB2，可用閥型避雷器或者維護(hù)間隙替代。一、進(jìn)線段維護(hù)的作用一、進(jìn)線段維護(hù)的作用1 雷電波流過進(jìn)線段時(shí)，將因沖擊電暈而發(fā)生 衰減和變形，降低波的幅值與陡度。2 進(jìn)線段可限制流過避雷器的沖擊

5、電流幅值假設(shè)最嚴(yán)重的情況：進(jìn)線段首端落雷，線路上只接有一個(gè)避雷器，求此時(shí)流過避雷器的電流%50U)(a%502UbmUbLI)(bZZ(1) (1) 進(jìn)線段首端落雷，進(jìn)線段首端落雷， 流經(jīng)避雷器的電流流經(jīng)避雷器的電流 雷電侵入波的最大幅值為線路絕緣的沖擊閃絡(luò)U50%。雷電波在12km內(nèi)往返一次的時(shí)間為：svlt3 .137 . 6300/ )21 (*2/2因此避雷器動(dòng)作產(chǎn)生的負(fù)波到首端，發(fā)生反射后又回到避雷器處時(shí)，曾經(jīng)過了雷電波的峰值，因此可不思索它的影響。回路方程：bmbLUZIU%502避雷器伏安特性：)(ifub用圖解法，可求出流經(jīng)避雷器的最大電流由回路方程可得：ZUUIbbL5%50

6、2例子：220kV線路的沖擊絕緣強(qiáng)度U50%=1200kV，線路波阻=400，變電站中FZ220J型避雷器的Ub-5664kV，由上式可得單進(jìn)線運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)避雷器上最大電流： kAIbL34. 440066412002可見，避雷器中的雷電流不超越5kA ，這也是避雷器殘壓按照5kA思索的緣由。變電站外落雷，流經(jīng)單路進(jìn)線的變電站避雷器雷變電站外落雷，流經(jīng)單路進(jìn)線的變電站避雷器雷電流幅值計(jì)算的結(jié)果電流幅值計(jì)算的結(jié)果(2) (2) 進(jìn)入變電站的雷電波的陡度進(jìn)入變電站的雷電波的陡度 從最嚴(yán)重情況出發(fā)，設(shè)侵入波為直角波，幅值為U50%，那么侵入波會(huì)發(fā)生電暈，導(dǎo)致波形變形與衰減。lhut)008. 05 . 0

7、(0按照第八章內(nèi)容，電暈對(duì)波形的衰減與變形中的內(nèi)容，波形的延遲時(shí)間為：因此，進(jìn)入變電站的雷電波時(shí)間陡度為：lhUUUad)008. 05 . 0(kV/s 空間陡度為：300avaakV/m 二、二、35kV35kV小容量變電站的簡(jiǎn)化進(jìn)線維護(hù)小容量變電站的簡(jiǎn)化進(jìn)線維護(hù)由于變電站尺寸小，電氣間隔普通在10m以內(nèi)，所以允許侵入波陡度添加，進(jìn)線段長(zhǎng)度縮短到500600mm60050010R 5RFZ2GB1GB簡(jiǎn)化接線：用電抗器替代進(jìn)線段維護(hù)簡(jiǎn)化接線：用電抗器替代進(jìn)線段維護(hù) 在進(jìn)線段裝設(shè)避雷器有困難，或者進(jìn)線段桿塔接地電阻難以降到耐雷程度的要求時(shí)，可用一組1mH左右的電抗器替代進(jìn)線段維護(hù)，以限制流過

8、避雷器的雷電流幅值和陡度FZGB.10.2.4 10.2.4 變電站防雷的幾個(gè)詳細(xì)問題變電站防雷的幾個(gè)詳細(xì)問題一一 三繞組變壓器的維護(hù)三繞組變壓器的維護(hù) 當(dāng)變壓器高壓側(cè)有雷電波侵入時(shí)，當(dāng)變壓器高壓側(cè)有雷電波侵入時(shí)，經(jīng)過繞組間的靜電耦合和電磁耦合經(jīng)過繞組間的靜電耦合和電磁耦合，會(huì)使得低壓側(cè)上出現(xiàn)過電壓。，會(huì)使得低壓側(cè)上出現(xiàn)過電壓。1 1 雙繞組變壓器：在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，雙繞組變壓器：在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，普通兩個(gè)繞組上的斷路器都是閉合普通兩個(gè)繞組上的斷路器都是閉合的，兩側(cè)都有避雷器維護(hù)，因此可的，兩側(cè)都有避雷器維護(hù)，因此可不思索。不思索。2 2 三繞組變壓器：在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，三繞組變壓器：在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠有

9、高壓、中壓繞組任務(wù)而低壓能夠有高壓、中壓繞組任務(wù)而低壓繞組開路的情況。由于低壓繞組對(duì)繞組開路的情況。由于低壓繞組對(duì)地電容很小，因此它能夠感應(yīng)很高地電容很小，因此它能夠感應(yīng)很高的過電壓，危及縱絕緣。防止危險(xiǎn)的過電壓，危及縱絕緣。防止危險(xiǎn)的方法：在恣意一相上加裝一個(gè)避的方法：在恣意一相上加裝一個(gè)避雷器。中壓繞組由于其絕緣程度較雷器。中壓繞組由于其絕緣程度較高，因此不需求思索這種感應(yīng)過電高，因此不需求思索這種感應(yīng)過電壓。壓。二二 自耦變壓器的維護(hù)自耦變壓器的維護(hù) 自耦變壓器有一個(gè)三角形接線的低壓繞組，以減小零序阻抗和改善電壓波形。此低壓繞組也應(yīng)加裝避雷器。 此外，自耦變壓器由于波過程有本人的特點(diǎn)，因

10、此其維護(hù)方式也與其他變壓器不同。雷電波侵入自耦變壓器時(shí)的過電壓雷電波侵入自耦變壓器時(shí)的過電壓u 侵入高壓繞組時(shí)，開路的中壓繞組上最高電壓約為2U0/k，因此，應(yīng)在中壓繞組出線段加裝避雷器u 侵入中壓繞組時(shí)，開路的高壓繞組上最高電壓約為2kU0，因此，應(yīng)在高壓繞組出線段加裝避雷器A AOA AOul123)(aul1233)(bA AO1高壓側(cè)中壓側(cè)0U0kUkU00U自耦變壓器防雷維護(hù)自耦變壓器防雷維護(hù)C 當(dāng)A有接線時(shí)，相當(dāng)于A經(jīng)過線路波阻抗接地。當(dāng)A有過電壓時(shí)，大部分電壓落在在AA上，危險(xiǎn)；同理，當(dāng)A有接線時(shí)，A的過電壓大部分會(huì)降落在AA上，危險(xiǎn)。因此，在k1.25時(shí)，在中壓和高壓繞組間，還

11、要加裝避雷器。3FZ2FZ1FZAA)(a1FZAA)(b2FZ自耦避雷器三三 變壓器中性點(diǎn)的維護(hù)變壓器中性點(diǎn)的維護(hù)u當(dāng)三一樣時(shí)來波時(shí)，繞組波過程按照末端開路思索，中性點(diǎn)電壓為首端電壓的2倍。u對(duì)于35kV及以下中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)絕緣程度與相線端一樣。由于三相來波概率很小，而且波頭緩，我國(guó)規(guī)程規(guī)定，普通不用避雷器維護(hù)。u對(duì)于110kV及以上中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)絕緣110kV為35kV，220kV為110kV，故虛要在中性點(diǎn)上加裝閥型避雷器或者維護(hù)間隙。避雷器的滅弧電壓要低于一相接地時(shí)引起的中性點(diǎn)電位升高的有效值，以免發(fā)生爆炸。在中性點(diǎn)直接接地的地網(wǎng)中，上述缺點(diǎn)可引起中性點(diǎn)電位升

12、高至線電壓的35%。因此，這種避雷器的滅弧電壓可選線電壓的0.4倍。四四 配電變壓器的維護(hù)配電變壓器的維護(hù) 共同接地：高壓側(cè)避雷器接地線與變壓器金屬外殼、低壓側(cè)中性點(diǎn)連在一同接地，會(huì)在高壓側(cè)避雷器動(dòng)作時(shí)，引起地線電位升高，要挾到低壓用戶的平安。 為防止正、反變換過電壓，高、低壓側(cè)都要加裝避雷器。kVkV103V220/380104外殼五五 GISGIS防雷維護(hù)的特點(diǎn)防雷維護(hù)的特點(diǎn)全封鎖SF6氣體絕緣變電站(GIS)其絕緣程度主要取決于雷電沖擊程度，應(yīng)采用維護(hù)性能優(yōu)良的氧化鋅避雷器 GIS構(gòu)造緊湊，被維護(hù)設(shè)備與避雷器相距較近，比常規(guī)變電站有利； GIS的同軸母線的波阻抗小，從架空線入侵的過電壓波

13、經(jīng)過折射，其幅值和陡度都顯著變小，這對(duì)變電站的侵入波防護(hù)也是有利的GIS內(nèi)一旦出現(xiàn)電暈，很容易開展成擊穿，而且不能恢復(fù)原有的電氣強(qiáng)度，甚至導(dǎo)致整個(gè)GIS系統(tǒng)的損壞，而GIS價(jià)錢昂貴，因此要求它的防雷維護(hù)措施更加可靠。例如，對(duì)于500kV級(jí)GIS，2km進(jìn)線段，只需最接近變電站的一基桿塔的工頻接地電阻堅(jiān)持在15以下，其他為20，就行。 10.3 10.3 旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷維護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷維護(hù)防雷維護(hù)的特點(diǎn)：防雷維護(hù)的特點(diǎn)：1在同一電壓等級(jí)的電氣設(shè)備中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的沖擊絕緣在同一電壓等級(jí)的電氣設(shè)備中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的沖擊絕緣強(qiáng)度最低強(qiáng)度最低 。緣由在于：電機(jī)只能采用固體介質(zhì)。緣由在于：電機(jī)只能采用固體介質(zhì)

14、 。固。固體介質(zhì)容易遭到損傷體介質(zhì)容易遭到損傷 。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件最為嚴(yán)酷。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件最為嚴(yán)酷 。電機(jī)絕緣構(gòu)造的電場(chǎng)比較均勻、其沖擊系數(shù)接近于電機(jī)絕緣構(gòu)造的電場(chǎng)比較均勻、其沖擊系數(shù)接近于1 。2維護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用的維護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用的FCD磁吹避雷器、磁吹避雷器、ZnO避雷器的殘避雷器的殘壓和電機(jī)的沖擊耐壓值很接近，裕度很小壓和電機(jī)的沖擊耐壓值很接近，裕度很小 。因此必需。因此必需加裝其他器件。加裝其他器件。 3匝間絕緣要求侵入波陡度遭到嚴(yán)厲限制。匝間絕緣要求侵入波陡度遭到嚴(yán)厲限制。 valuZZ電機(jī)與變壓器沖擊耐壓值、避雷器特性的比較 10.3.2 10.3.2 直配電機(jī)的防雷維護(hù)直配電機(jī)的防雷維護(hù)2560MW直配發(fā)電機(jī)防雷維護(hù)接線 1 FCD2：在發(fā)電機(jī)出線母線上裝設(shè)一組維護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī) 公用的ZnO避雷器或FCD型磁吹避雷器2并聯(lián)電容器C：母線上裝設(shè)，以限制進(jìn)波陡度和降低 感應(yīng)雷擊過電壓的作用 3FCD1：維護(hù)電抗器和電纜頭的絕緣。4電抗器：限制工頻短路電流，降低沖擊電流陡度5插接一段電纜段，限制流入避雷器FCD2的沖擊電流。6 FCD3：中性點(diǎn)維護(hù)7GB1專門的耦合連線：使電纜發(fā)揚(yáng)作用8GB2：GB1的后備，并為A處的電纜頭提供維護(hù) 10.3.3