防雷及過電壓保護(hù)（電力系統(tǒng)）

1、全國注冊電氣工程師考試全國注冊電氣工程師考試供配電專業(yè)部分供配電專業(yè)部分13 13 防雷及過電壓保護(hù)防雷及過電壓保護(hù)1 1 了解電力系統(tǒng)過電壓的種類和過電壓了解電力系統(tǒng)過電壓的種類和過電壓水平；水平；2 2 熟悉交流電氣裝置過電壓保護(hù)設(shè)計要熟悉交流電氣裝置過電壓保護(hù)設(shè)計要求及限制措施；求及限制措施；3 3 掌握建筑物防雷的分類及措施；掌握建筑物防雷的分類及措施； 4 4 掌握建筑物防雷設(shè)計的計算方法和設(shè)掌握建筑物防雷設(shè)計的計算方法和設(shè)計要求。計要求。 13.1 13.1 電力系統(tǒng)過電壓的種類和電力系統(tǒng)過電壓的種類和過電壓水平過電壓水平 1.1.系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)于設(shè)備絕系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)于設(shè)備絕緣上的

2、電壓緣上的電壓 （1 1）系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)于設(shè)備絕）系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)于設(shè)備絕緣上的電壓有：緣上的電壓有： a)正常運(yùn)行時的工頻電壓； b)暫時過電壓(工頻過電壓、諧振過電壓)； c)操作過電壓； d)雷電過電壓。 （2）相對地暫時過電壓和操作過電壓的標(biāo)么值如下： a)工頻過電壓的； b)諧振過電壓和操作過電壓的。 注：Um為系統(tǒng)最高電壓。 系統(tǒng)最高電壓的范圍： a)范圍，3.6kVUm252kV； b)范圍，Um=252kV。2.電器設(shè)備在運(yùn)行中承受的過電壓 電力系統(tǒng)內(nèi)部的過電壓主要有： （1）工頻過電壓：由于電網(wǎng)運(yùn)行方式的突然改變，引起某些電網(wǎng)工頻電壓的升高。 （2）操作過電壓：由于電網(wǎng)內(nèi)開關(guān)操

3、作引起的過電壓。 （3）諧振過電壓：由系統(tǒng)電感和電容組成的諧振回路引起的過電壓。3.3.電力系統(tǒng)的過電壓水平電力系統(tǒng)的過電壓水平 （1 1）系統(tǒng)的工頻過電壓水平）系統(tǒng)的工頻過電壓水平 線路斷路器的變電所側(cè) 1.3p.u. 線路斷路器的線路側(cè) 1.4p.u. 對110kV及220kV系統(tǒng)，工頻過電壓一般不超過1.3p.u.；3kV10kV和35kV66kV系統(tǒng)，一般分別不超過 和 。 （2 2）系統(tǒng)的操作過電壓水平）系統(tǒng)的操作過電壓水平 相對地相對地 110kV中性點(diǎn)直接接地：3.0p.u. 66kV及以下中性點(diǎn)不接地或低阻抗接地：4.0p.u 35kV及以下中性點(diǎn)低阻抗接地：3.2p.u 相間

4、相間3110kV系統(tǒng)是相對地操作過電壓的1.5倍。13.2 交流電氣裝置過電壓保護(hù)交流電氣裝置過電壓保護(hù)設(shè)計要求及限制措施設(shè)計要求及限制措施 雷電放電過程雷電放電過程 放電開始時，微弱發(fā)光通道以107108cm/s的平均速度以斷續(xù)脈沖形式向地面伸長，這一階段稱為先導(dǎo)放電。 當(dāng)先導(dǎo)到達(dá)地面或與迎面先導(dǎo)會合后，就開始從地面向雷云發(fā)展的主放電階段。在主放電階段中，雷云與大地之間所聚焦的大量電荷發(fā)生強(qiáng)烈“中和”，放出能量，發(fā)出強(qiáng)烈的閃光和震耳的雷鳴。主放電持續(xù)時間約為50s100s。 隨后進(jìn)入持續(xù)時間為0.05s0.15s的間歇階段，雷云中的殘余電荷經(jīng)原先的主放電通道向地面?zhèn)鞑ィ纬捎噍x階段。 在第一

5、次放電過程完成之后，還可能發(fā)生第二次或隨后多次的放電，這是因?yàn)槔自浦写嬖谥鄠€空間電荷聚焦中心。 雷電參數(shù)雷電參數(shù) 1雷電日與雷電小時 為了表示不同地區(qū)雷電活動的頻繁程度，通常利用每年平均雷電日為計量單位。 雷電日的定義是在一天內(nèi)只要聽到雷聲（一次或一次以上）就算一個雷電日。在不同年份觀測到的雷電日數(shù)變化較大，一般是取多年的平均值，即年平均雷電日。 我國把年平均雷電日不超過15的地區(qū)叫做少雷區(qū)；超過15但不超過40地區(qū)叫中雷區(qū)；超過40不超過90地區(qū)叫多雷區(qū)，超過90及根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)雷害特殊重地區(qū)的叫強(qiáng)雷區(qū)。雷電參數(shù)雷電參數(shù) 2地面落雷密度 雷云對地放電的頻繁程度，用地面落雷密度表示，其定義是每

6、個雷電日每平方公里上的年平均落雷次數(shù)。 式中 年平均密度，次/km2a； 年平均雷暴日，d/a。3 . 1024. 0dgTNgNdT雷電流與雷電過電壓的近似表示雷電流與雷電過電壓的近似表示 對于單極性的雷電流和雷電暫態(tài)過電壓脈沖波形，通常采用幅值、波頭時間和波長時間等三個參數(shù)加以描述. 對于振蕩型波形，還要附加上主振頻率這個參數(shù)。雷電流與雷電過電壓的近似表示雷電流與雷電過電壓的近似表示 1雷電流幅值的累積概率 對于年平均雷電日大于20的地區(qū)，我國傳統(tǒng)采用以下經(jīng)驗(yàn)公式來表示雷電流幅值累積概率： 式中 雷電流幅值，kA； 表示雷電流幅值 超過的概率。108lgmIPmIPmI雷電流與雷電過電壓的

7、近似表示雷電流與雷電過電壓的近似表示 波頭與波長時間定義的作圖方法示意雷電流與雷電過電壓的近似表示雷電流與雷電過電壓的近似表示 2波頭時間 先由縱軸上的0.1、0.9和1.0三個刻度分別作三條平行于橫軸的平行線，前兩條平行線分別與波形曲線的波頭部分相交于A、B兩點(diǎn)，過A、B兩點(diǎn)作一條直線，該直線與第三條平行線和橫軸分別交于C、D兩點(diǎn)，由C點(diǎn)引橫軸的垂線，其垂足E點(diǎn)與D點(diǎn)之間的時間即定義為波頭時間，用 表示。 f雷電流與雷電過電壓的近似表示雷電流與雷電過電壓的近似表示 為了定義波長時間，再由縱軸上0.5刻度作橫軸的平行線，該平行線與波形曲線的波尾部分相交于F點(diǎn)，從F點(diǎn)引橫軸的垂線，其垂足G點(diǎn)與D

8、點(diǎn)之間的時間即定義為波長時間，用 表示。由于波長時間也是波形曲線衰減到半幅值所需要的時間,它習(xí)慣上也被稱為半幅值時間。t感應(yīng)過電壓感應(yīng)過電壓 1靜電感應(yīng) 當(dāng)線路或設(shè)備附近發(fā)生雷云放電時，雖然雷電流沒有直接擊中線路或設(shè)備，但在導(dǎo)線上會感應(yīng)出大量的和雷云極性相反的束縛電荷，當(dāng)雷云對大地上其他目標(biāo)放電后，雷云中所帶電荷迅速消失，導(dǎo)線上的感應(yīng)電荷就會失去雷云電荷的束縛而成為自由電荷，并以光速向?qū)Ь€兩端急速涌去，從而出現(xiàn)過電壓，稱為靜電感應(yīng)過電壓。 一般由雷電引起局部地區(qū)感應(yīng)過電壓，在架空線路可達(dá)300400kV，在低壓架空線路上可達(dá)100kV，在通信線路上可達(dá)4060kV。感應(yīng)過電壓感應(yīng)過電壓 2電磁

9、感應(yīng) 由于雷電流有極大的峰值和陡度，在它周圍有強(qiáng)大的變化電磁場，處在此電磁場中的導(dǎo)體會感應(yīng)出極大的電動勢，使有氣隙的導(dǎo)體之間放電，產(chǎn)生火花，引起火災(zāi)。 由雷電引起的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)統(tǒng)稱為感應(yīng)雷（又叫二次雷）。解決的辦法是將建筑物的金屬屋頂、建筑物內(nèi)的大型金屬物品等，做良好的接地處理，使感應(yīng)電荷能迅速流向大地，防止在缺口處形成高電壓和放電火花。直擊雷過電壓直擊雷過電壓 帶電的雷云與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象，稱作直擊雷。當(dāng)雷云通過線路或電氣設(shè)備放電時，放電瞬間線路或電氣設(shè)備將流過數(shù)十萬安的巨大雷電流，此電流以光速向線路兩端涌去，大量電荷將使線路發(fā)生很高的過電壓，勢必將絕緣薄弱處擊穿而將

10、雷電流導(dǎo)入大地，這種過電壓為直擊雷過電壓。 直擊雷電流（在短時間內(nèi)以脈沖的形式通過）的峰值有幾十千安，甚至上百千安。雷電流的峰值時間（從雷電流上升到1/2峰值開始，到下降到1/2峰值為止的時間間隔）通常有幾微秒到幾十微秒。 防止直擊雷的措施主要采取避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)作為接閃器，把雷電流接受下來，通過接地引下線和接地裝置，將雷電流迅速而安全送到大地雷電波的侵入雷電波的侵入 雷電波的侵入主要是指直擊雷或感應(yīng)雷從輸電線路、通信光纜、無線天線等金屬的引入線引入建筑物內(nèi)，發(fā)生閃擊和雷擊事故。 由于直擊雷在建筑物或建筑物附近入地，通過接地網(wǎng)入地時，接地網(wǎng)上會有數(shù)十千伏到數(shù)百千伏的高電位，這些高

11、電位可以通過系統(tǒng)中的N線、保護(hù)接地線或通信系統(tǒng)的地線，以波的形式傳入室內(nèi)，沿著導(dǎo)線的傳播方向擴(kuò)大范圍。 防止雷電波侵入的主要措施是在輸電線路等能夠引起雷電波侵入的設(shè)備，在進(jìn)入建筑物前裝設(shè)避雷器保護(hù)裝置，它可以將雷電高電壓限制在一定的范圍內(nèi)，保證用電設(shè)備不被高電壓沖擊擊穿。雷電及防雷設(shè)備雷電及防雷設(shè)備1.1.雷電過電壓雷電過電壓及其對保護(hù)及其對保護(hù)設(shè)計的要求設(shè)計的要求 （1）避雷針和避雷線 1 ） 單支避雷針的保護(hù)范圍單支避雷針的保護(hù)范圍(h30m時，45) a)避雷針在地面上的保護(hù)半徑，應(yīng)按下式計算：r1.5hP 式中 r保護(hù)半徑，m； h避雷針的高度，m； P高度影響系數(shù)，h30m，P1；

12、30mh120m，；當(dāng)h120m時， 取其等于120m。 b)在被保護(hù)物高度hx水平面上的保護(hù)半徑應(yīng)按下列方法確定： 1)當(dāng)hx0.5h時rx(h-hx)PhaP式中rx避雷針在hx水平面上的保護(hù)半徑， m； hx被保護(hù)物的高度，m； ha避雷針的有效高度，m。 2)當(dāng)hx0.5h時 rx(1.5h-2hx)P 2）兩支等高避雷針的保護(hù)范圍 高度為h的兩等高避雷針的保護(hù)范圍 a)兩針外側(cè)的保護(hù)范圍應(yīng)按單支避雷針的計算方法確定。 b)兩針間的保護(hù)范圍應(yīng)按通過兩針頂點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)O的圓弧確定，圓弧的半徑為 。O點(diǎn)為假想避雷針的頂點(diǎn)，其高度應(yīng)按下式計算 式中 hO兩針間保護(hù)范圍上部邊緣最

13、低點(diǎn) 高度，m； D兩避雷針間的距離，m。PDhh700R 兩針間hx水平面上保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度應(yīng)按圖確定。當(dāng) 時，取 。 求得bx后，可按圖繪出兩針間的保護(hù)范圍。 兩針間距離與針高之比D/h不宜大于5。xxrb xxrb 3）多支等高避雷針的保護(hù)范圍 a)三支等高避雷針?biāo)纬傻娜切蔚耐鈧?cè)保護(hù)范圍應(yīng)分別按兩支等高避雷針的計算方法確定。如在三角形內(nèi)被保護(hù)物最大高度hx水平面上，各相鄰避雷針間保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度bx0時，則全部面積受到保護(hù)。 (a)三支等高避雷針在hx水平面上的保護(hù)范圍；(b)四支等高避雷針在hx水平面上的保護(hù)范圍 b)四支及以上等高避雷針?biāo)纬傻乃慕切位蚨嘟切危上葘⑵?/p>

14、分成兩個或數(shù)個三角形，然后分別按三支等高避雷針的方法計算。如各邊的保護(hù)范圍一側(cè)最小寬度bx0，則全部面積即受到保護(hù)。 4）單根避雷線在hx水平面上每側(cè)保護(hù)范圍的寬度(圖6)： a)當(dāng) 時rx0.47(h-hx)P 式中rx每側(cè)保護(hù)范 圍的寬度，m。 b)當(dāng) 時rx(h-1.53hx)P 2hhx 單根避雷線的保護(hù)范圍(h30m時，25) 2hhx 5）兩根等高平行避雷線的保護(hù)范圍 a)兩避雷線外側(cè)的保護(hù)范圍應(yīng)按單根避雷線的計算方法確定。 b)兩避雷線間各橫截面的保護(hù)范圍應(yīng)由通過兩避雷線1、2點(diǎn)及保護(hù)范圍邊緣最低點(diǎn)O的圓弧確定。O點(diǎn)的高度應(yīng)按下式計算： 式中：hO兩避雷線間保護(hù)范圍上部邊緣 最低

15、點(diǎn)的高度，m； D兩避雷線間的距離，m； h避雷線的高度，m。PDhh4O兩根平行避雷線的保護(hù)范圍 c）兩避雷線端部的兩側(cè)保護(hù)范圍仍按單根避雷線保護(hù)范圍計算。兩線間保護(hù)最小寬度按下列方法確定： 當(dāng) 時 bx0.47(hO-hx)P 當(dāng) 時 bx(hO1.53hx)P 2hhx2hhx 6）不等高避雷針、避雷線的保護(hù)范圍 兩支不等高避雷針的保護(hù)范圍 a)兩支不等高避雷針外側(cè)的保護(hù)范圍應(yīng)分別按單支避雷針的計算方法確定。 b)兩支不等高避雷針間的保護(hù)范圍應(yīng)按單支避雷針的計算方法，先確定較高避雷針1的保護(hù)范圍，然后由較低避雷針2的頂點(diǎn)，作水平線與避雷針1的保護(hù)范圍相交于點(diǎn)3，取點(diǎn)3為等效避雷針的頂點(diǎn)，

16、再按兩支等高避雷針的計算方法確定避雷針2和3間的保護(hù)范圍。通過避雷針2、3頂點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)的圓弧，其弓高應(yīng)按下式計算：式中 f圓弧的弓高，m； D避雷針2和等效避雷針3間的距 離，m。PDf7 c)對多支不等高避雷針?biāo)纬傻亩嘟切?，各相鄰兩避雷針的外?cè)保護(hù)范圍按兩支不等高避雷針的計算方法確定；三支不等高避雷針，如在三角形內(nèi)被保護(hù)物最大高度hx水平面上，各相鄰避雷針間保護(hù)范圍一側(cè)最小寬度bx0，則全部面積即受到保護(hù)；四支及以上不等高避雷針?biāo)纬傻亩嘟切?，其?nèi)側(cè)保護(hù)范圍可仿照等高避雷針的方法確定。 d)兩根不等高避雷線各橫截面的保護(hù)范圍，應(yīng)仿照兩支不等高避雷針的方法計算。 7）山地和坡

17、地上的避雷針，由于地形、地質(zhì)、氣象及雷電活動的復(fù)雜性，避雷針的保護(hù)范圍應(yīng)有所減小。避雷針的保護(hù)范圍可按式(4)式(6)的計算結(jié)果和依圖4確定的bx等乘以系數(shù)0.75求得；式(7)可修改為；式(13)可修改為。 利用山勢設(shè)立的遠(yuǎn)離被保護(hù)物的避雷針不得作為主要保護(hù)裝置。 8）相互靠近的避雷針和避雷線的聯(lián)合保護(hù)范圍可近似按下列方法確定： 避雷針、線外側(cè)保護(hù)范圍分別按單針、線的保護(hù)范圍確定。內(nèi)側(cè)首先將不等高針、線劃為等高針、線，然后將等高針、線視為等高避雷線計算其保護(hù)范圍。避雷針和避雷線的聯(lián)合保護(hù)范圍 （3）閥式避雷器 1）采用閥式避雷器進(jìn)行雷電過電壓保護(hù)時，除旋轉(zhuǎn)電機(jī)外，對不同電壓范圍、不同系統(tǒng)接地

18、方式的避雷器選型如下： a)有效接地系統(tǒng)，范圍應(yīng)該選用金屬氧化物避雷器；范圍宜采用金屬氧化物避雷器。 b)氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)和低電阻接地系統(tǒng)應(yīng)該選用金屬氧化物避雷器。 c)不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)中諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓等發(fā)生的可能性及其嚴(yán)重程度，可任選金屬氧化物避雷器或碳化硅普通閥式避雷器。 2）旋轉(zhuǎn)電機(jī)的雷電侵入波過電壓保護(hù)，宜采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)金屬氧化物避雷器或旋轉(zhuǎn)電機(jī)磁吹閥式避雷器。 有串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器和碳化硅閥式避雷器的額定電壓，在一般情況下應(yīng)符合下列要求： a)110kV及220kV有效接地系統(tǒng)不低于0.8Um。 b)3kV10kV和

19、35kV、66kV系統(tǒng)分別不低于1.1Um和Um；3kV及以上具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)不低于1.1Umg。 注：Umg為發(fā)電機(jī)最高運(yùn)行電壓。 c)中性點(diǎn)避雷器的額定電壓，對3kV20kV和35kV、66kV系統(tǒng)，分別不低于0.64Um和0.58Um； 4）采用無間隙金屬氧化物避雷器作為雷電過電壓保護(hù)裝置時，應(yīng)符合下列要求： a)避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓和額定電壓應(yīng)不低于表3所列數(shù)值。 b)避雷器能承受所在系統(tǒng)作用的暫時過電壓和操作過電壓能量。 5）閥式避雷器標(biāo)稱放電電流下的殘壓，不應(yīng)大于被保護(hù)電氣設(shè)備(旋轉(zhuǎn)電機(jī)除外)標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊全波耐受電壓的71%。 6）發(fā)電廠和變電所內(nèi)35kV及以上避雷器應(yīng)裝設(shè)簡單可靠

20、的多次動作記錄器或磁鋼記錄器。 氧化鋅避雷氧化鋅避雷器器 1. 理想的非線性伏安特性 ZnO的伏安特性如圖所示，可分為小電流區(qū)、非線性區(qū)和飽和區(qū)。在1mA以下的區(qū)域?yàn)樾‰娏鲄^(qū)，非線性系數(shù)較高，在0.2左右，電流在1mA到3kA范圍內(nèi)， 避雷器的伏安特性 通常為非線性區(qū)，值在0.020.05左右，電流大于3kA，一般進(jìn)入飽和區(qū)，隨電壓的增加電流增長不快。 氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器 2. 基本特性 起始動作電壓又稱轉(zhuǎn)折電壓，從這一點(diǎn)開始，電流將隨電壓升高而迅速增加，也即其非線性系數(shù)將迅速進(jìn)入0.020.05的區(qū)域。通常是以1mA下的電壓作為起始動作電壓。其值約為最大允許工作電壓峰值的105115。

21、 壓比是指氧化鋅避雷器通過大電流時的殘壓與通過1mA直流電流時電壓之比。例如10kA壓比是指通過沖擊電流10kA時的殘壓與1mA（直流）時電壓之比，壓比越小，意味著通過大電流時之殘壓越低，則ZnO避雷器的保護(hù)性能越好。目前，此值約為1.62.0。氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器 3. 應(yīng)用 氧化鋅避雷器在電壓等級較低時（如110kV及以下）大部分是采用無間隙。 對于超高壓避雷器或帶大幅度降低壓比時，則采用并聯(lián)或串聯(lián)間隙的方法。 為了降低大電流時的殘壓而又不加大閥片在正常運(yùn)行中的電壓負(fù)擔(dān)以減輕氧化鋅閥片的老化，往往也采用并聯(lián)或串聯(lián)間隙的方法。 （3）排氣式避雷器 1）在選擇排氣式避雷器時，開斷續(xù)流的上限

22、，考慮非周期分量，不得小于安裝處短路電流的最大有效值；開斷續(xù)流的下限，不考慮非周期分量，不得大于安裝處短路電流的可能最小值。 2）如按開斷續(xù)流的范圍選擇排氣式避雷器，最大短路電流應(yīng)按雷季電力系統(tǒng)最大運(yùn)行方式計算，并包括非周期分量的第一個半周短路電流有效值。如計算困難，對發(fā)電廠附近，可將周期分量第一個半周的有效值乘以1.5；距發(fā)電廠較遠(yuǎn)的地點(diǎn)，乘以1.3。最小短路電流應(yīng)按雷季電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式計算，且不包括非周期分量。 3）排氣式避雷器外間隙的距離，在符合保護(hù)要求的條件下，應(yīng)采用較大的數(shù)值。排氣式避雷器外間隙的距離一般采用表13-2-7所列數(shù)值。 為減少排氣式避雷器在反擊時動作，應(yīng)降低與避雷線

23、的總接地電阻，并增大外間隙距離，一般可增大到表13-2-8所列的外間隙最大距離。 （4）保護(hù)間隙 1）如排氣式避雷器的滅弧能力不能符合要求，可采用保護(hù)間隙，并應(yīng)盡量與自動重合閘裝置配合，以減少線路停電事故。保護(hù)間隙的主間隙距離不應(yīng)小于表13-2-9所列數(shù)值。 2）除有效接地系統(tǒng)和低電阻接地系統(tǒng)外，應(yīng)使單相間隙動作時有利于滅弧，并宜采用角形保護(hù)間隙。 保護(hù)間隙宜在其接地引下線中串接一個輔助間隙，以防止外物使間隙短路。輔助間隙的距離可采用表13-2-10所列數(shù)值。 a)距架空線路S65m處，雷云對地放電時，線路上產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓最大值可按下式計算： 式中 Ui雷擊大地時感應(yīng)過電壓最大值，kV； I

24、雷電流幅值(一般不超過100)，kA； hc導(dǎo)線平均高度，m； S雷擊點(diǎn)與線路的距離，m。 線路上的感應(yīng)過電壓為隨機(jī)變量，其最大值可達(dá)300kV400kV，一般僅對35kV及以下線路的絕緣有一定威脅。SIhUci25輸電線路的防雷保護(hù)輸電線路的防雷保護(hù) 1.1.架空線路上的雷電過電壓架空線路上的雷電過電壓 （1 1）線路上的感應(yīng)過電壓）線路上的感應(yīng)過電壓 當(dāng)雷云對線路附近的地面放電時，先到通路中的負(fù)電荷被中和，電場迅速降低，導(dǎo)線上的正電荷被釋放，沿導(dǎo)體向兩側(cè)運(yùn)動形成感應(yīng)雷過電壓。 由于靜電場突然消失而引起的感應(yīng)電壓稱為感應(yīng)過電壓的靜電分量。同時，雷電流在通道周圍空間產(chǎn)生了強(qiáng)大的磁場，此磁場的變

25、化形成感應(yīng)過電壓的電磁分量。 （2）距架空線路S65m處，雷云對地放電時，線路上產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓最大值可按下式計算： 式中 Ui雷擊大地時感應(yīng)過電壓最大值， kV； I雷電流幅值(一般不超過100)，kA； hc導(dǎo)線平均高度，m； S雷擊點(diǎn)與線路的距離，m。 線路上的感應(yīng)過電壓為隨機(jī)變量，其最大值可達(dá)300kV400kV，一般僅對35kV及以下線路的絕緣有一定威脅。SIhUci25 （3）雷擊架空線路導(dǎo)線產(chǎn)生的直擊雷過電壓，可按下式確定：式中：US雷擊點(diǎn)過電壓最大值，kV。 雷直擊導(dǎo)線形成的過電壓易導(dǎo)致線路絕緣閃絡(luò)。架設(shè)避雷線可有效地減少雷直擊導(dǎo)線的概率。 IUc100 （4）因雷擊架空線路避

26、雷線、桿頂形成作用于線路絕緣的雷電反擊過電壓，與雷電參數(shù)、桿塔型式、高度和接地電阻等有關(guān)。 宜適當(dāng)選取桿塔接地電阻，以減少雷電反擊過電壓的危害。 （5）雷直擊于避雷線線路的情況有： 雷擊桿塔塔頂 雷擊避雷線檔距中間 雷繞過避雷線擊于導(dǎo)線繞擊 2.2.防直擊雷的措施防直擊雷的措施 （1 1）架設(shè)避雷線）架設(shè)避雷線 1）有避雷線的線路應(yīng)防止雷擊檔距中央反擊導(dǎo)線。15無風(fēng)時， 檔距中央導(dǎo)線與避雷線間的距離宜符合下式：s10.012l1 式中s1導(dǎo)線與避雷線間的距離，m； l檔距長度，m。 當(dāng)檔距長度較大，按上式計算出的s1大于3m的數(shù)值時，可按后者要求。 2）各級電壓的線路，一般采用下列保護(hù)方式：

27、a)35kV及以下線路，一般不沿全線架設(shè)避雷線。 b)除少雷區(qū)外，3kV10kV鋼筋混凝土桿配電線路，宜采用瓷或其他絕緣材料的橫擔(dān)；如果用鐵橫擔(dān)，對供電可靠性要求高的線路宜采用高一電壓等級的絕緣子，并應(yīng)盡量以較短的時間切除故障，以減少雷擊跳閘和斷線事故。 桿塔上避雷線對邊導(dǎo)線的保護(hù)角，一般采用2030。220kV330kV雙避雷線線路，一般采用20左右，500kV一般不大于15，山區(qū)宜采用較小的保護(hù)角。桿塔上兩根避雷線間的距離不應(yīng)超過導(dǎo)線與避雷線間垂直距離的5倍。 2.2.降低桿塔接地電阻降低桿塔接地電阻 （1 1）有避雷線的線路，在一般土壤電阻率地區(qū)，其耐雷水平不宜低于下表所列數(shù)值。 標(biāo)稱電

28、壓標(biāo)稱電壓kV 35耐雷水平耐雷水平kA 一般線路一般線路2030大跨越檔中央和變電所進(jìn)線保護(hù)段大跨越檔中央和變電所進(jìn)線保護(hù)段30 （2）有避雷線的線路，每基桿塔不連避雷線的工頻接地電阻，在雷季干燥時，不宜超過表所列數(shù)值。 土壤電阻率m1001005005001000100020002000接地電阻1015202530 3.3.架設(shè)耦合地線架設(shè)耦合地線 雷電活動強(qiáng)烈的地方和經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿塔和線段，應(yīng)改善接地裝置、架設(shè)避雷線、適當(dāng)加強(qiáng)絕緣或架設(shè)耦合地線。 4. 4.采用不平衡絕緣方式采用不平衡絕緣方式 在同桿架設(shè)的雙回線路中，使兩回線路中的絕緣子串片數(shù)量不等，雷電在少的絕緣子回路先閃絡(luò)，閃

29、絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于地線，增加了對另一回路導(dǎo)線的耦合作用，提高了另一回路的耐雷電水平使之不發(fā)生閃絡(luò)，繼續(xù)供電。 兩回路的絕緣水平相差 倍的相電壓（峰值）。3 5.裝設(shè)重合閘 6.采用消弧線圈接地方式 7.裝設(shè)管型避雷器 8.加強(qiáng)絕緣變電所的防雷保護(hù)變電所的防雷保護(hù) 變電所遭受的雷害有： 直擊雷 雷電波侵入 主要的保護(hù)措施： 避雷針、避雷線 避雷器 1.1.變電所的直擊雷過電壓保護(hù)變電所的直擊雷過電壓保護(hù)避避雷針雷針 （1）變電所的直擊雷過電壓保護(hù)可采用避雷針或避雷線。 （2）為保護(hù)其他設(shè)備而裝設(shè)的避雷針，不宜裝在獨(dú)立的主控制室和35kV及以下變電所的屋頂上。但采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等有屏蔽作用

30、的建筑物的車間變電所可不受此限制。 雷電活動特殊強(qiáng)烈地區(qū)的控制室和配電裝置室宜設(shè)直擊雷保護(hù)裝置。 主控制室、配電裝置室和35kV及以下變電所的屋頂上如裝設(shè)直擊雷保護(hù)裝置時，若為金屬屋頂或屋頂上有金屬結(jié)構(gòu)，則將金屬部分接地；若屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，則將其焊接成網(wǎng)接地；若結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電的屋頂時，則采用避雷帶保護(hù)，該避雷帶的網(wǎng)格為8m10m，每隔10m20m設(shè)引下線接地。 （3）獨(dú)立避雷針、避雷線與配電裝置帶電部分間的空氣中距離以及獨(dú)立避雷針、避雷線的接地裝置與接地網(wǎng)間的地中距離。 a)獨(dú)立避雷針與配電裝置帶電部分、發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備接地部分、架構(gòu)接地部分之間的空氣中距離，應(yīng)符合下式的要求：Sa0

31、.2Ri0.1h式中：Sa空氣中距離，m； Ri避雷針的沖擊接地電阻，； h避雷針校驗(yàn)點(diǎn)的高度，m。 b)獨(dú)立避雷針的接地裝置與發(fā)電廠或變電所接地網(wǎng)間的地中距離，應(yīng)符合下式的要求：Se0.3Ri 式中 Se地中距離，m。 c)避雷線與配電裝置帶電部分、發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備接地部分以及架構(gòu)接地部分間的空氣中距離，應(yīng)符合下列要求 對一端絕緣另一端接地的避雷線Sa0.2Ri0.1(hl) 式中 h避雷線支柱的高度，m； l避雷線上校驗(yàn)的雷擊點(diǎn)與接地支 柱的距離，m。 對兩端接地的避雷線Sa0.2Ri0.1(hl)式中 避雷線分流系數(shù)； l避雷線上校驗(yàn)的雷擊點(diǎn) 與最近支柱間的距離，m。 避雷線分流系

32、數(shù)可按下式計算：式中 l2避雷線上校驗(yàn)的雷擊點(diǎn)與另一 端支柱間的距離， l2ll，m； l避雷線兩支柱間的距離，m； t雷電流波頭長度，一般取 2.6s。 hlllhlhlhlhlhRR2)6.2(1)(4 .121222t22tii d)避雷線的接地裝置與發(fā)電廠或變電所接地網(wǎng)間的地中距離，應(yīng)符合下列要求： 對一端絕緣另一端接地的避雷線，應(yīng)按Se0.3Ri校驗(yàn)。對兩端接地的避雷線應(yīng)按下式校驗(yàn)：Se0.3Ri e)除上述要求外，對避雷針和避雷線，Sa不宜小于5m，Se不宜小于3m。 對66kV及以下配電裝置，包括組合導(dǎo)線、母線廊道等，應(yīng)盡量降低感應(yīng)過電壓，當(dāng)條件許可時，Sa應(yīng)盡量增大。 （4）直

33、擊雷保護(hù)裝置包括兼作接閃器的設(shè)備金屬外殼、電纜金屬外皮、建筑物金屬構(gòu)件等，其接地可利用發(fā)電廠或變電所的主接地網(wǎng)，但應(yīng)在直擊雷保護(hù)裝置附近裝設(shè)集中接地裝置。 （5）獨(dú)立避雷針(線)宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其接地電阻不宜超過10。當(dāng)有困難時，該接地裝置可與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kV及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，沿接地體的長度不得小于15m。 獨(dú)立避雷針不應(yīng)設(shè)在人經(jīng)常通行的地方，避雷針及其接地裝置與道路或出入口等的距離不宜小于3m，否則應(yīng)采取均壓措施，或鋪設(shè)礫石或?yàn)r青地面，也可鋪設(shè)混凝土地面。 （6）110kV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配

34、電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率大于1000m的地區(qū)，宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針。否則，應(yīng)通過驗(yàn)算，采取降低接地電阻或加強(qiáng)絕緣等措施。 66kV的配電裝置，允許將避雷針裝在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率大于500m的地區(qū)，宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針。 35kV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針。 裝在架構(gòu)上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)連接，并應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置。裝有避雷針的架構(gòu)上，接地部分與帶電部分間的空氣中距離不得小于絕緣子串的長度；但在空氣污穢地區(qū)，如有困難，空氣中距離可按非污穢區(qū)標(biāo)準(zhǔn)絕緣子串的長度確定。 裝設(shè)在架構(gòu)(不包括變壓器門型架構(gòu))上的避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至變壓器接地線與主接地

35、網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，沿接地體的長度不得小于15m。 （7）在變壓器門型架構(gòu)上和在離變壓器主接地線小于15m的配電裝置的架構(gòu)上，當(dāng)土壤電阻率大于350m時，不允許裝設(shè)避雷針、避雷線；如不大于350m，則應(yīng)根據(jù)方案比較確有經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過計算采取相應(yīng)的防止反擊措施，并至少遵守下列規(guī)定，方可在變壓器門型架構(gòu)上裝設(shè)避雷針、避雷線： a)裝在變壓器門型架構(gòu)上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)連接，并應(yīng)沿不同方向引出3根4根放射形水平接地體，在每根水平接地體上離避雷針架構(gòu)3m5m處裝設(shè)一根垂直接地體； （9）露天布置的GIS的外殼不需裝設(shè)直擊雷保護(hù)裝置，但應(yīng)接地。 （10）發(fā)電廠和變電所有爆炸危險且爆炸后可能波及發(fā)電廠和變

36、電所內(nèi)主設(shè)備或嚴(yán)重影響發(fā)供電的建構(gòu)筑物(如制氫站、露天氫氣貯罐、氫氣罐儲存室、易燃油泵房、露天易燃油貯罐、廠區(qū)內(nèi)的架空易燃油管道、裝卸油臺和天然氣管道以及露天天然氣貯罐等)，應(yīng)用獨(dú)立避雷針保護(hù)，并應(yīng)采取防止雷電感應(yīng)的措施。 2.2.變電所的進(jìn)線段保護(hù)變電所的進(jìn)線段保護(hù)避雷器避雷器 （1）變電所應(yīng)采取措施防止或減少近區(qū)雷擊閃絡(luò)。未沿全線架設(shè)避雷線的35kV110kV架空送電線路，應(yīng)在變電所1km2km的進(jìn)線段架設(shè)避雷線。 35kV110kV線路在1km2km進(jìn)線保護(hù)段范圍內(nèi)的桿塔耐雷水平應(yīng)該符合表12-2-4的要求。 進(jìn)線保護(hù)段上的避雷線保護(hù)角宜不超過20，最大不應(yīng)超過30。 35kV110kV

37、變電所的進(jìn)線保護(hù)接線 （2）未沿全線架設(shè)避雷線的35kV110kV線路，其變電所的進(jìn)線段應(yīng)采用上圖所示的保護(hù)接線。 在雷季，如變電所35kV110kV進(jìn)線的隔離開關(guān)或斷路器可能經(jīng)常斷路運(yùn)行，同時線路側(cè)又帶電，必須在靠近隔離開關(guān)或斷路器處裝設(shè)一組排氣式避雷器FE。FE外間隙距離的整定，應(yīng)使其在斷路運(yùn)行時，能可靠地保護(hù)隔離開關(guān)或斷路器，而在閉路運(yùn)行時不動作。如FE整定有困難，或無適當(dāng)參數(shù)的排氣式避雷器，則可用閥式避雷器代替。 全線架設(shè)避雷線的35kV220kV變電所，其進(jìn)線的隔離開關(guān)或斷路器與上述情況相同時，宜在靠近隔離開關(guān)或斷路器處裝設(shè)一組保護(hù)間隙或閥式避雷器。 （3）變電所的35kV及以上電纜

38、進(jìn)線段，在電纜與架空線的連接處應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器，其接地端應(yīng)與電纜金屬外皮連接。對三芯電纜，末端的金屬外皮應(yīng)直接接地圖a)；對單芯電纜，應(yīng)經(jīng)金屬氧化物電纜護(hù)層保護(hù)器(FC)或保護(hù)間隙(FG)接地圖b)。 具有35kV及以上電纜段的變電所進(jìn)線保護(hù)接線 (a)三芯電纜段的變電所進(jìn)線保護(hù)接線； (b)單芯電纜段的變電所進(jìn)線保護(hù)接線 如電纜長度不超過50m或雖超過50m，但經(jīng)校驗(yàn)，裝一組閥式避雷器即能符合保護(hù)要求，圖中可只裝F1或F2。 如電纜長度超過50m，且斷路器在雷季可能經(jīng)常斷路運(yùn)行，應(yīng)在電纜末端裝設(shè)排氣式避雷器或閥式避雷器。 連接電纜段的1km架空線路應(yīng)架設(shè)避雷線。 全線電纜變壓器組接線的變電所

39、內(nèi)是否需裝設(shè)閥式避雷器，應(yīng)視電纜另一端有無雷電過電壓波侵入的可能，經(jīng)校驗(yàn)確定。 （4）具有架空進(jìn)線的35kV及以上發(fā)電廠和變電所敞開式高壓配電裝置中閥式避雷器的配置。 a)每組母線上應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器。閥式避雷器與主變壓器及其他被保護(hù)設(shè)備的電氣距離超過表13-2-1或表13-2-2的參考值時，可在主變壓器附近增設(shè)一組閥式避雷器。 變電所內(nèi)所有閥式避雷器應(yīng)以最短的接地線與配電裝置的主接地網(wǎng)連接，同時應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置。 b)35kV及以上裝有標(biāo)準(zhǔn)絕緣水平的設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)特性閥式避雷器且高壓配電裝置采用單母線、雙母線或分段的電氣主接線時，碳化硅普通閥式避雷器與主變壓器間的最大電氣距離可參照表13

40、-2-1確定。對其他電器的最大距離可相應(yīng)增加35%。 金屬氧化物避雷器與主變壓器間的最大電氣距離可參照表13-2-2確定。對其他電器的最大距離可相應(yīng)增加35%。 c)架空進(jìn)線采用雙回路桿塔，有同時遭到雷擊的可能，確定閥式避雷器與變壓器最大電氣距離時，應(yīng)按一路考慮，且在雷季中宜避免將其中一路斷開。 d)對電氣接線比較特殊的情況，可用計算方法或通過模擬試驗(yàn)確定最大電氣距離。 3.35kV3.35kV小容量變電所的簡化進(jìn)線保小容量變電所的簡化進(jìn)線保護(hù)護(hù)避雷器避雷器 （1）3150kVA5000kVA的變電所35kV側(cè)，可根據(jù)負(fù)荷的重要性及雷電活動的強(qiáng)弱等條件適當(dāng)簡化保護(hù)接線，變電所進(jìn)線段的避雷線長度

41、可減少到500m600m，但其首端排氣式避雷器或保護(hù)間隙的接地電阻不應(yīng)超過5(圖)。3150kVA5000kVA、35kV變電所的簡易保護(hù)接線 （2）小于3150kVA供非重要負(fù)荷的變電所35kV側(cè)，根據(jù)雷電活動的強(qiáng)弱，可采用圖(a)的保護(hù)接線；容量為1000kVA及以下的變電所，可采用圖(b)的保護(hù)接線。小于3150kVA變電所的簡易保護(hù)(a)采用避雷線保護(hù)的接線；(b)不采用避雷線保護(hù)的接線 （3）小于3150kVA供非重要負(fù)荷的35kV分支變電所，根據(jù)雷電活動的強(qiáng)弱，可采用下圖的保護(hù)接線。小于3150kVA分支變電所的簡易保護(hù)(a)分支線較短時的保護(hù)接線；(b)分支線較長時的保護(hù)接線 （

42、4）簡易保護(hù)接線的變電所35kV側(cè)，閥式避雷器與主變壓器或電壓互感器間的最大電氣距離不宜超過10m。 4.氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)變電所的雷電侵入波過電壓保護(hù) （1）66kV及以上進(jìn)線無電纜段的GIS變電所，在GIS管道與架空線路的連接處，應(yīng)裝設(shè)金屬氧化物避雷器(FMO1)，其接地端應(yīng)與管道金屬外殼連接，如圖所示。圖14 無電纜段進(jìn)線的GIS變電所保護(hù)接線 如變壓器或GIS一次回路的任何電氣部分至FMO1間的最大電氣距離不超過下列參考值或雖超過，但經(jīng)校驗(yàn)，裝一組避雷器即能符合保護(hù)要求，則圖中可只裝設(shè)FMO1： 66kV 50m 110kV及220kV 130m 連接GIS管道的架空線路

43、進(jìn)線保護(hù)段的長度應(yīng)不小于2km。 （2）66kV及以上進(jìn)線有電纜段的GIS變電所，在電纜段與架空線路的連接處應(yīng)裝設(shè)金屬氧化物避雷器(FMO1)，其接地端應(yīng)與電纜的金屬外皮連接。對三芯電纜，末端的金屬外皮應(yīng)與GIS管道金屬外殼連接接地圖(a)；對單芯電纜，應(yīng)經(jīng)金屬氧化物電纜護(hù)層保護(hù)器(FC)接地圖(b)。 有電纜段進(jìn)線的GIS變電所保護(hù)接線(a)三芯電纜段進(jìn)的GIS變電所保護(hù)接線(b)單芯電纜段進(jìn)的GIS變電所保護(hù)接線 電纜末端至變壓器或GIS一次回路的任何電氣部分間的最大電氣距離不超過（1）中的參考值或雖超過，但經(jīng)校驗(yàn)，裝一組避雷器即能符合保護(hù)要求，圖中可不裝設(shè)FMO2。 對連接電纜段的2km

44、架空線路應(yīng)架設(shè)避雷線。 （3）進(jìn)線全長為電纜的GIS變電所內(nèi)是否需裝設(shè)金屬氧化物避雷器，應(yīng)視電纜另一端有無雷電過電壓波侵入的可能，經(jīng)校驗(yàn)確定。 （1）與架空線路連接的三繞組自耦變壓器、變壓器(包括一臺變壓器與兩臺電機(jī)相連的三繞組變壓器)的低壓繞組如有開路運(yùn)行的可能和發(fā)電廠雙繞組變壓器當(dāng)發(fā)電機(jī)斷開由高壓側(cè)倒送廠用電時，應(yīng)在變壓器低壓繞組三相出線上裝設(shè)閥式避雷器，以防來自高壓繞組的雷電波的感應(yīng)電壓危及低壓繞組絕緣；但如該繞組連有25m及以上金屬外皮電纜段，則可不必裝設(shè)避雷器。三繞組變壓器的防雷保護(hù)三繞組變壓器的防雷保護(hù) （2）變電所的3kV10kV配電裝置(包括電力變壓器)，應(yīng)在每組母線和架空進(jìn)線

45、上裝設(shè)閥式避雷器(分別采用電站和配電閥式避雷器)，并應(yīng)采用下圖所示的保護(hù)接線。母線上閥式避雷器與主變壓器的電氣距離不宜大于表13-2-3所列數(shù)值。 3kV10kV配電裝置雷電侵入波的保護(hù)接線 有電纜段的架空線路，閥式避雷器應(yīng)裝設(shè)在電纜頭附近，其接地端應(yīng)和電纜金屬外皮相連。如各架空進(jìn)線均有電纜段，則閥式避雷器與主變壓器的最大電氣距離不受限制。 閥式避雷器應(yīng)以最短的接地線與變電所、配電所的主接地網(wǎng)連接(包括通過電纜金屬外皮連接)。閥式避雷器附近應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。 3kV10kV配電所，當(dāng)無所用變壓器時，可僅在每路架空進(jìn)線上裝設(shè)閥式避雷器。 注：配電所指所內(nèi)僅有起開閉和分配電能作用的配電裝置，而母

46、線上無主變壓器。 （1）自耦變壓器必須在其兩個自耦合的繞組出線上裝設(shè)閥式避雷器，該閥式避雷器應(yīng)裝在自耦變壓器和斷路器之間，并采用下圖的保護(hù)接線。 （2）35kV220kV開關(guān)站，應(yīng)根據(jù)其重要性和進(jìn)線路數(shù)等條件，在母線上或進(jìn)線上裝設(shè)閥式避雷器。自耦變壓器的典型保護(hù)接線 自耦變壓器的防雷保護(hù)自耦變壓器的防雷保護(hù) （3）與架空線路連接的三繞組自耦變壓器、變壓器(包括一臺變壓器與兩臺電機(jī)相連的三繞組變壓器)的低壓繞組如有開路運(yùn)行的可能和發(fā)電廠雙繞組變壓器當(dāng)發(fā)電機(jī)斷開由高壓側(cè)倒送廠用電時，應(yīng)在變壓器低壓繞組三相出線上裝設(shè)閥式避雷器，以防來自高壓繞組的雷電波的感應(yīng)電壓危及低壓繞組絕緣；但如該繞組連有25m

47、及以上金屬外皮電纜段，則可不必裝設(shè)避雷器。 （1）有效接地系統(tǒng)中的中性點(diǎn)不接地的變壓器，如中性點(diǎn)采用分級絕緣且未裝設(shè)保護(hù)間隙，應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)雷電過電壓保護(hù)裝置，且宜選變壓器中性點(diǎn)金屬氧化物避雷器。如中性點(diǎn)采用全絕緣，但變電所為單進(jìn)線且為單臺變壓器運(yùn)行，也應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)雷電過電壓保護(hù)裝置。 變壓器中性點(diǎn)保護(hù)變壓器中性點(diǎn)保護(hù) 不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)中的變壓器中性點(diǎn)，一般不裝設(shè)保護(hù)裝置，但多雷區(qū)單進(jìn)線變電所且變壓器中性點(diǎn)引出時，宜裝設(shè)保護(hù)裝置；中性點(diǎn)接有消弧線圈的變壓器，如有單進(jìn)線運(yùn)行可能，也應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)保護(hù)裝置。該保護(hù)裝置可任選金屬氧化物避雷器或碳化硅普通閥式避雷器。配電系統(tǒng)的雷電

48、過電壓保護(hù)配電系統(tǒng)的雷電過電壓保護(hù) （1）3kV10kV配電系統(tǒng)中的配電變壓器應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器保護(hù)。閥式避雷器應(yīng)盡量靠近變壓器裝設(shè)，其接地線應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)(中性點(diǎn)不接地時則為中性點(diǎn)的擊穿保險器的接地端)以及金屬外殼等連在一起接地。 （2）3kV10kV Y,yn和Y，y(低壓側(cè)中性點(diǎn)接地和不接地)接線的配電變壓器，宜在低壓側(cè)裝設(shè)一組閥式避雷器或擊穿保險器，以防止反變換波和低壓側(cè)雷電侵入波擊穿高壓側(cè)絕緣。但廠區(qū)內(nèi)的配電變壓器可根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定。 低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地的配電變壓器，應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)擊穿保險器。 （3）35kV0.4kV配電變壓器，其高低壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器保護(hù)。 （4）3kV

49、10kV柱上斷路器和負(fù)荷開關(guān)應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器保護(hù)。經(jīng)常斷路運(yùn)行而又帶電的柱上斷路器、負(fù)荷開關(guān)或隔離開關(guān)，應(yīng)在帶電側(cè)裝設(shè)閥式避雷器，其接地線應(yīng)與柱上斷路器等的金屬外殼連接，且接地電阻不應(yīng)超過10。 裝設(shè)在架空線路上的電容器宜裝設(shè)閥式避雷器保護(hù)。 （1）與架空線路直接連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、變頻機(jī)和電動機(jī)，簡稱直配電機(jī))的保護(hù)方式，應(yīng)根據(jù)電機(jī)容量、雷電活動的強(qiáng)弱和對運(yùn)行可靠性的要求確定。旋轉(zhuǎn)電機(jī)的雷電過電壓保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的雷電過電壓保護(hù) （2）在多雷區(qū)，經(jīng)變壓器與架空線路連接的非直配電機(jī)，如變壓器高壓側(cè)的系統(tǒng)標(biāo)稱電壓為66kV及以下時，為防止雷電過電壓經(jīng)變壓器繞組的電磁傳遞而危及電機(jī)的絕

50、緣，宜在電機(jī)出線上裝設(shè)一組旋轉(zhuǎn)電機(jī)閥式避雷器。變壓器高壓側(cè)的系統(tǒng)標(biāo)稱電壓為110kV及以上時，電機(jī)出線上是否裝設(shè)避雷器可經(jīng)校驗(yàn)確定。電力系統(tǒng)工頻過電壓電力系統(tǒng)工頻過電壓 工頻電壓升高包括： 1）突然甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高； 2）空載線路末端的電壓升高； 3）系統(tǒng)不對稱短路時的電壓升高。 1.突然甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高 發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)的變化引起的工頻電壓升高 一般系統(tǒng)所帶的是感性負(fù)荷，感性負(fù)荷的電流對發(fā)電機(jī)起去磁的電樞反應(yīng)，當(dāng)系統(tǒng)突然甩掉負(fù)荷時，這個去磁的電樞反應(yīng)也隨之消失，但根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍?，穿過勵磁繞組的磁通來不及變化，故發(fā)電機(jī)端電壓將升高到 。同時，甩掉感性負(fù)荷的長線路呈容性，容性的電

51、流又對發(fā)電機(jī)起助磁的電樞反應(yīng)。dE 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升引起的工頻電壓升高。發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷后，由于發(fā)電機(jī)的調(diào)速器及調(diào)壓器來不及起作用，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將要上升，而電壓幾乎隨著轉(zhuǎn)速的上升成正比增加。 母線及輸電線上的電壓，由于突然甩負(fù)荷，可達(dá)額定值的1.21.3倍。當(dāng)線路電容較大時，此值還可能更高。這種電壓上升時間約為幾分之一秒，但實(shí)際上受機(jī)組調(diào)壓器、調(diào)速器以及變壓器、發(fā)電機(jī)磁飽和的限制，實(shí)際電壓上升視具體情況而定。 2.空載線路末端的電壓升高 線路越長，電感、電容越大，線路常數(shù)越小，空載線路末端電壓也就越高，這也就是常說的長線路的電容效應(yīng)。 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則規(guī)定，線路末端電壓不能超過系統(tǒng)額定電壓的

52、1.15倍，持續(xù)時間不應(yīng)大于20min，因此，在給線路充電時，必須估算可能產(chǎn)生的過電壓，當(dāng)可能產(chǎn)生的過電壓超過允許值時，要采取相應(yīng)措施。特別對500kV線路，連同電抗器一起充電，是限制其末端電壓升高的有效手段。 3.不對稱短路時的電壓升高 在發(fā)生不對稱短路時，非故障相電壓將升高。 當(dāng)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，非故障相的電壓升高一般不超過1.31.4倍相電壓的數(shù)值。 當(dāng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，非故障相的電壓升高達(dá)1.73倍相電壓的數(shù)值。 常見的操作過電壓有： 1）切除空載線路引起的過電壓； 2）切除空載變壓器的過電壓。 3）電弧接地過電壓； 4）電感性負(fù)載的拉

53、閘過電壓； 5）空載線路合閘時的過電壓；電力系統(tǒng)操作過電壓電力系統(tǒng)操作過電壓 1.切除空載線路時的過電壓 切斷空載線路或并聯(lián)電容器組時，可能引起電感-電容回路振蕩過程，引起過電壓，產(chǎn)生電弧重燃，引起電氣設(shè)備的多次絕緣閃絡(luò)或擊穿事故。 用開關(guān)切除空載線路時，可能在線路或母線側(cè)出現(xiàn)危險的過電壓。在工頻條件下，由于，空載線路表現(xiàn)為一個等值的電容負(fù)荷，所以切除空載長線時產(chǎn)生的過電壓與切除電容器組時產(chǎn)生的過電壓性質(zhì)完全相同。 限制措施: 改善斷路器性能,增大觸頭滅弧能力 采用帶并聯(lián)電阻（約3000 ）的開關(guān) 并聯(lián)電抗器 采用專門的磁吹避雷器 2）切除空載變壓器引起的過電壓 切除空載變壓器是電網(wǎng)中常見的一

54、種操作形式。在正常運(yùn)行的情況下，空載變壓器表現(xiàn)為一個勵磁電感（它的漏感較小得多，可以忽略），因此切除空載變壓器也即是切除電感負(fù)載。 切除電動機(jī)、電抗器時，開關(guān)中的電感電流突然被切斷，電感中儲存的磁能將在被切除的電器和開關(guān)上引起過電壓。 限制措施:采用帶并聯(lián)電阻的開關(guān)。 3）弧光接地過電壓 在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，各相的相電壓升高，則流過故障點(diǎn)的接地電流也隨著增加，許多暫時性的單相弧光接地故障往往能自行熄滅，在接地電流不大的系統(tǒng)中，不會產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧，這種間歇性的電弧引起系統(tǒng)運(yùn)行方式瞬息變化，導(dǎo)致多次重復(fù)性電磁振蕩，在無故障相和故障相上產(chǎn)生嚴(yán)重的弧光過電壓。 限制措施:采用消弧線

55、圈接地。 4）電感性負(fù)載的拉閘過電壓 當(dāng)切除電感性負(fù)載時，由于斷路器強(qiáng)制熄弧，隨著電感電流的遮斷，電感中的磁能將轉(zhuǎn)為靜電能，出現(xiàn)過電壓。 5）空載線路的合閘過電壓 系統(tǒng)在合閘初瞬間的暫態(tài)過程中，電源電壓通過系統(tǒng)的電感和電容，在回路中會發(fā)生諧振，因起過電壓。 合閘過電壓有計劃性合閘操作和故障后自動重合閘。 限制措施:采用帶并聯(lián)電阻的開關(guān)。 a）對工頻過電壓應(yīng)采取措施加以降低。一般主要采用在線路上安裝并聯(lián)電抗器的措施限制工頻過電壓。在線路上架設(shè)良導(dǎo)體避雷線降低工頻過電壓時，宜通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較加以確定。系統(tǒng)的工頻過電壓水平一般不宜超過下列數(shù)值： 線路斷路器的變電所側(cè) 1.3p.u. 線路斷路器的線路

56、側(cè) 1.4p.u. b)對范圍中的110kV及220kV系統(tǒng)，工頻過電壓一般不超過1.3p.u.；3kV10kV和35kV66kV系統(tǒng)，一般分別不超過和。 應(yīng)避免在110kV及220kV有效接地系統(tǒng)中偶然形成局部不接地系統(tǒng)，并產(chǎn)生較高的工頻過電壓。對可能形成這種局部系統(tǒng)、低壓側(cè)有電源的110kV及220kV變壓器不接地的中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)間隙。因接地故障形成局部不接地系統(tǒng)時該間隙應(yīng)動作；系統(tǒng)以有效接地方式運(yùn)行發(fā)生單相接地故障時間隙不應(yīng)動作。間隙距離的選擇除應(yīng)滿足這兩項(xiàng)要求外，還應(yīng)兼顧雷電過電壓下保護(hù)變壓器中性點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)分級絕緣的要求。 電力系統(tǒng)中具有許多非線性鐵心電感元件，它們和系統(tǒng)中的電容元件組成許多

57、復(fù)雜的振蕩回路，可能激發(fā)起持續(xù)時間較長的諧振過電壓。 諧振過電壓有線性諧振、鐵磁諧振、參數(shù)諧振三種類型。 電力系統(tǒng)諧振過電壓電力系統(tǒng)諧振過電壓 1.1.線性諧振線性諧振 線性諧振中電路的參數(shù)是常數(shù),不隨電壓或電流的變化而變化，又不帶鐵心的電感元件（線路的電感、變壓器的漏感）或勵磁特性接近線性的帶鐵心的電感元件（消弧線圈）和系統(tǒng)中的電容元件形成的諧振回路。 2. 2.非線性諧振（鐵磁諧振）非線性諧振（鐵磁諧振） 鐵磁諧振過電壓，可以是基波諧振，可以是高次諧波諧振，也可以是分次諧波諧振。 鐵磁諧振過電壓可以在3500kV的任何系統(tǒng)中甚至在有載長線的情況下發(fā)生，過電壓幅值一般不超過1.52.5倍的系

58、統(tǒng)最高運(yùn)行相電壓，個別可達(dá)3.5倍。諧振過電壓持續(xù)時間可達(dá)十分之幾秒以上，不能用避雷器限制。 鐵磁諧振過電壓表現(xiàn)形式可能是單相、兩相或三相對地電壓升高，或以低頻擺動，或產(chǎn)生高值零序電壓分量。 常見的發(fā)生鐵磁諧振過電壓的情況有： 1）各相不對稱斷開時的過電壓 2）配在中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)中，電磁式電壓互感器引起的鐵磁諧振過電壓 3）開關(guān)斷口電容與母線PT之間的串聯(lián)諧振過電壓 4）傳遞過電壓 1）各相不對稱斷開時的過電壓 線路只斷開一相或兩相的情況叫作不對稱斷開。當(dāng)線路末端接有中性點(diǎn)絕緣的空載或輕載變壓器時，不對稱斷開可能引起鐵磁諧振過電壓。若變壓器中性點(diǎn)直接接地，則不會產(chǎn)生此種類型的過電壓。 2）在中

59、性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)中，電磁式電壓互感器引起的鐵磁諧振過電壓 電壓互感器通常接在變電所或發(fā)電機(jī)的母線上，其一次側(cè)繞組接成星形，中性點(diǎn)直接接地，因此各相對地勵磁電感與導(dǎo)線對地電容之間各自組成獨(dú)立的振蕩回路，并可看成是對地的三相負(fù)荷。 在正常運(yùn)行條件下，三相對地負(fù)荷是平衡的，電網(wǎng)的中性點(diǎn)處在零電位。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生沖擊擾動時，可能使一相或兩相的對地電壓瞬間提高。使得相互感器的勵磁電流突然增大而發(fā)生炮和，其等值勵磁電感相應(yīng)減小，這樣，三相對地負(fù)荷變成不平衡了，中性點(diǎn)就發(fā)生位移電壓。結(jié)果可能使一相對地電壓升高，另外兩相則降低；也可能使兩相對地電壓升高，另一相降低，一般后者常見，這就是基波譜振的表現(xiàn)形式。 3）開關(guān)斷口電容與母線PT之間的串聯(lián)諧振