電力系統(tǒng)過(guò)電壓

1、第六章第六章 電力系統(tǒng)過(guò)電壓電力系統(tǒng)過(guò)電壓 過(guò)電壓過(guò)電壓：由于雷擊或電力系統(tǒng)中的操作、事故：由于雷擊或電力系統(tǒng)中的操作、事故等原因，會(huì)使某些電氣設(shè)備和線路承受的電壓大大等原因，會(huì)使某些電氣設(shè)備和線路承受的電壓大大超過(guò)正常運(yùn)行電壓，危機(jī)設(shè)備和線路安全的絕緣，超過(guò)正常運(yùn)行電壓，危機(jī)設(shè)備和線路安全的絕緣，危機(jī)絕緣升高的電壓。危機(jī)絕緣升高的電壓。 三、雷電過(guò)電壓的類(lèi)型三、雷電過(guò)電壓的類(lèi)型直擊雷、感應(yīng)雷、直擊雷、感應(yīng)雷、1、工頻過(guò)電壓、工頻過(guò)電壓電力系統(tǒng)中的工頻過(guò)電壓一般由線路空載、單相接地或三相系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)引起。在中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，其它健全相對(duì)地電壓可增高到倍的相電

2、壓；高電壓長(zhǎng)線路空載運(yùn)行時(shí)，電容電流流經(jīng)感抗后使線路未端電壓升高。工頻過(guò)電壓的特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。2、諧振過(guò)電壓、諧振過(guò)電壓在串聯(lián)電路中，當(dāng)容抗和感抗相等時(shí)，會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振，這時(shí)電感、電容兩端的電壓是總電壓的Q倍。這就是串聯(lián)諧振。由鐵磁諧振引起的過(guò)電壓持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，而且由于頻率低，會(huì)引起電壓互感器鐵芯嚴(yán)重飽和，而導(dǎo)致電壓互感器損壞和閥形避雷器爆炸。3、操作過(guò)電壓、操作過(guò)電壓操作過(guò)電壓是指電力系統(tǒng)早由于操作或事故，使運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變，而引起相關(guān)設(shè)備（電容、電感）上的電場(chǎng)、磁場(chǎng)能量相互轉(zhuǎn)換引起的過(guò)電壓。內(nèi)部過(guò)電壓內(nèi)部過(guò)電壓大氣過(guò)電壓大氣過(guò)電壓雷云放電：雷云放電：天空中兩塊帶異號(hào)電荷的雷云相互靠近時(shí)

3、，當(dāng)空氣絕緣擊穿時(shí)就發(fā)生空中閃電，雷云較低時(shí)，就會(huì)對(duì)地面上的建筑或高大樹(shù)木放電。雷云放電大多數(shù)要重復(fù)23次。第一次放電過(guò)程是分級(jí)的，分為先導(dǎo)放電電流、主放電電流和余輝放電電流。主放電時(shí)電流很大，能達(dá)幾千安甚至幾十、上百千安，但時(shí)間很短，只有50100。余輝電流很小，但時(shí)間較長(zhǎng)。雷擊時(shí)，強(qiáng)大的雷電電流快速流過(guò)被擊物體，產(chǎn)生很高的沖擊電壓，沖擊電壓與雷電流大小和被擊物體沖擊電阻大小有關(guān)。1、直接雷、直接雷雷云直接對(duì)電器設(shè)備或電力線路放電，電流流過(guò)這些設(shè)備時(shí)，在流徑的阻抗上產(chǎn)生沖擊電壓，引起過(guò)電壓，稱(chēng)為直接雷擊過(guò)電壓。2、感應(yīng)雷、感應(yīng)雷雷電時(shí)，在導(dǎo)線上會(huì)感應(yīng)出大量的和雷云極性相反的束縛電荷，形成雷電

4、過(guò)電壓。3、雷電波、雷電波因直接雷擊或感應(yīng)雷擊在輸電線路上形成迅速流動(dòng)的電荷稱(chēng)它為雷電進(jìn)行波。雷電侵入波前行時(shí)，如遇斷路，或變壓器線圈尾端中性點(diǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)生波的全反射，于侵入波迭加，過(guò)電壓增加一倍。一、接閃器一、接閃器 在防雷裝置中用以接收雷云放電的金屬導(dǎo)體稱(chēng)為接閃器。在防雷裝置中用以接收雷云放電的金屬導(dǎo)體稱(chēng)為接閃器。有避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)等。所有接閃器都要經(jīng)過(guò)有避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)等。所有接閃器都要經(jīng)過(guò)接地引下線與接地體相連，可靠接地。防雷裝置工頻接地電阻接地引下線與接地體相連，可靠接地。防雷裝置工頻接地電阻.要求不超過(guò)要求不超過(guò)101、避雷針、避雷針 采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼

5、管制成采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管制成。第二節(jié)第二節(jié) 常用防雷設(shè)備常用防雷設(shè)備直接雷擊過(guò)電壓保護(hù)直接雷擊過(guò)電壓保護(hù)為防止直接雷擊電力設(shè)備，一般采用避雷針或避雷線。單支避雷針的保護(hù)范圍單支避雷針的保護(hù)范圍地面上：保護(hù)半徑避雷針1/2高度以上避雷針1/2高度以下 1 5xrhp ()xxrhhp(1 52)xxrhhp3、避雷帶和避雷網(wǎng)、避雷帶和避雷網(wǎng)1）避雷帶避雷帶:沿建筑物易受雷擊的部位裝設(shè)的帶形導(dǎo)體。沿建筑物易受雷擊的部位裝設(shè)的帶形導(dǎo)體。2）避雷網(wǎng)避雷網(wǎng)：在屋面上縱橫敷設(shè)的避雷帶組成的網(wǎng)絡(luò)。在屋面上縱橫敷設(shè)的避雷帶組成的網(wǎng)絡(luò)。避雷帶和避雷網(wǎng)采用鍍鋅圓鋼和鍍鋅扁鋼避雷帶和避雷網(wǎng)采用鍍鋅圓鋼和鍍鋅扁鋼

6、鍍鋅圓鋼和鍍鋅扁鋼。鍍鋅圓鋼和鍍鋅扁鋼。2、避雷線、避雷線鍍鋅圓鋼和鍍鋅扁鋼鍍鋅圓鋼和鍍鋅扁鋼4、接閃器引下線、接閃器引下線二、避雷器二、避雷器 閥電阻片用陶料粘固起來(lái)的電工用金剛沙顆粒組成。具閥電阻片用陶料粘固起來(lái)的電工用金剛沙顆粒組成。具有非線性特性有非線性特性 a.正常電壓時(shí)閥片電阻很大；正常電壓時(shí)閥片電阻很大；b.過(guò)電壓時(shí)閥片的電阻變得很小，電壓越高電阻越小。過(guò)電壓時(shí)閥片的電阻變得很小，電壓越高電阻越小。1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙、外部間隙組成。由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙、外部間隙組成。2、工作原理（圖示）、工作原理（圖示）正常時(shí)運(yùn)行正常時(shí)運(yùn)行：間隙：間隙S1、 S2均斷開(kāi)，管型避雷器不

7、工作均斷開(kāi)，管型避雷器不工作。雷擊過(guò)雷電感應(yīng)雷擊過(guò)雷電感應(yīng)：很高的雷電過(guò)電壓使外部間隙被擊穿，很高的雷電過(guò)電壓使外部間隙被擊穿，接著內(nèi)部間隙被擊穿，雷電流通過(guò)接地裝置泄入大地。接著內(nèi)部間隙被擊穿，雷電流通過(guò)接地裝置泄入大地。3、選擇、選擇: 選擇管型避雷器時(shí)選擇管型避雷器時(shí)開(kāi)斷續(xù)流的上限不應(yīng)小于安裝處短路電流最大有效值。開(kāi)斷續(xù)流的上限不應(yīng)小于安裝處短路電流最大有效值。開(kāi)斷續(xù)流的下限不大于安裝處短路電流的可能最小值。開(kāi)斷續(xù)流的下限不大于安裝處短路電流的可能最小值。 外部間隙外部間隙S2的最小值：的最小值：3kV為為8mm，6kV為為10mm，10kV為為15mm（二）管型避雷器（二）管型避雷器（

8、三）氧化鋅避雷器（三）氧化鋅避雷器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由氧化鋅壓敏電阻構(gòu)成。每一塊壓敏電阻從制成時(shí)就由氧化鋅壓敏電阻構(gòu)成。每一塊壓敏電阻從制成時(shí)就有它的一定開(kāi)關(guān)電壓（叫壓敏電阻）有它的一定開(kāi)關(guān)電壓（叫壓敏電阻）工作原理：工作原理： 正常的工作電壓下正常的工作電壓下：（即小于壓敏電壓）壓敏電阻值很：（即小于壓敏電壓）壓敏電阻值很大，相當(dāng)于絕緣狀態(tài)。大，相當(dāng)于絕緣狀態(tài)。 沖擊電壓作用下沖擊電壓作用下：（大于壓敏電壓）：（大于壓敏電壓） ，壓敏電阻呈低值，壓敏電阻呈低值被擊穿，相當(dāng)于短路狀態(tài)。然而壓敏電阻被擊狀態(tài)，是可以被擊穿，相當(dāng)于短路狀態(tài)。然而壓敏電阻被擊狀態(tài)，是可以恢復(fù)的；當(dāng)高于壓敏電壓的電壓撤銷(xiāo)后，

9、它又恢復(fù)了高阻狀恢復(fù)的；當(dāng)高于壓敏電壓的電壓撤銷(xiāo)后，它又恢復(fù)了高阻狀態(tài)。態(tài)。 雷擊時(shí)雷擊時(shí)：雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過(guò)：雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過(guò)壓敏電阻流入大地，使電源線上的電壓控制在安全范圍內(nèi)，壓敏電阻流入大地，使電源線上的電壓控制在安全范圍內(nèi)，從而保護(hù)了電器設(shè)備的安全。從而保護(hù)了電器設(shè)備的安全。 三、保護(hù)間隙三、保護(hù)間隙1、缺點(diǎn)、缺點(diǎn)保護(hù)性能差，滅弧能力小，容易造成接地短路故障保護(hù)性能差，滅弧能力小，容易造成接地短路故障為提高供電可靠性為提高供電可靠性：裝保護(hù)間隙的線路上有：裝保護(hù)間隙的線路上有自動(dòng)重合自動(dòng)重合閘裝置閘裝置2、結(jié)構(gòu)（、結(jié)構(gòu)（圖示羊角型間隙結(jié)構(gòu)）

10、圖示羊角型間隙結(jié)構(gòu)）一個(gè)電極接線路，另一個(gè)電極接地。接地引下線還串一個(gè)電極接線路，另一個(gè)電極接地。接地引下線還串聯(lián)一個(gè)輔助間隙。聯(lián)一個(gè)輔助間隙。電力變壓器的保護(hù)間隙裝在高壓熔斷器的內(nèi)側(cè)，靠近電力變壓器的保護(hù)間隙裝在高壓熔斷器的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器的一側(cè)，因?yàn)殚g隙放電后，熔斷器能迅速熔斷變壓器的一側(cè)，因?yàn)殚g隙放電后，熔斷器能迅速熔斷以減少變電所、線路斷路器的跳閘次數(shù)，縮小停電范以減少變電所、線路斷路器的跳閘次數(shù)，縮小停電范圍。圍。 利用金屬針狀利用金屬針狀電極的尖端放電原電極的尖端放電原理，使雷云電荷被理，使雷云電荷被中和，從而不致發(fā)中和，從而不致發(fā)生雷電現(xiàn)象。生雷電現(xiàn)象?？拷孛娴睦自剖菐ж?fù)電荷，

11、大地感應(yīng)的是正電荷靠近地面的雷云是帶負(fù)電荷，大地感應(yīng)的是正電荷，接地裝置通過(guò)引下線與消音器頂端許多金屬針狀，接地裝置通過(guò)引下線與消音器頂端許多金屬針狀電極的離子化裝置相連，使大量正電荷由針狀電機(jī)電極的離子化裝置相連，使大量正電荷由針狀電機(jī)發(fā)射出去，中和雷云電荷，雷電場(chǎng)減弱，防止雷擊發(fā)射出去，中和雷云電荷，雷電場(chǎng)減弱，防止雷擊的發(fā)生。的發(fā)生。四、消雷器四、消雷器 為防止雷電過(guò)電壓造成電氣設(shè)備和電氣線路損壞，影響為防止雷電過(guò)電壓造成電氣設(shè)備和電氣線路損壞，影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，采取的防雷措施有：電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，采取的防雷措施有：第三節(jié)第三節(jié) 防雷保護(hù)防雷保護(hù) 防止直擊雷：避雷針、避雷線、保護(hù)間隙

12、；防止直擊雷：避雷針、避雷線、保護(hù)間隙； 防止感應(yīng)雷：將電氣設(shè)備金屬外殼和建筑物、構(gòu)筑物金防止感應(yīng)雷：將電氣設(shè)備金屬外殼和建筑物、構(gòu)筑物金屬部分接地；屬部分接地； 防止高壓雷電波侵入破壞采用裝設(shè)避雷器。防止高壓雷電波侵入破壞采用裝設(shè)避雷器。 一、架空電力線路防雷措施一、架空電力線路防雷措施 1、架設(shè)避雷線、架設(shè)避雷線 110kV線路及線路及220kV線路及以上電力線路上才沿線路全線路及以上電力線路上才沿線路全線裝設(shè)避雷器。線裝設(shè)避雷器。 35kV及以下電力線路裝設(shè)避雷器。及以下電力線路裝設(shè)避雷器。第三節(jié)第三節(jié) 防雷保護(hù)防雷保護(hù) 在頂線絕緣子上裝設(shè)保護(hù)間隙。在頂線絕緣子上裝設(shè)保護(hù)間隙。在線路頂線

13、遭雷擊，出現(xiàn)高電壓雷電波時(shí)，間隙被擊穿，在線路頂線遭雷擊，出現(xiàn)高電壓雷電波時(shí)，間隙被擊穿，雷電流便對(duì)地泄放，從而保護(hù)了下面兩根導(dǎo)線，一般線雷電流便對(duì)地泄放，從而保護(hù)了下面兩根導(dǎo)線，一般線路不會(huì)引起跳閘。路不會(huì)引起跳閘。2、加強(qiáng)線路絕緣、加強(qiáng)線路絕緣 3、利用導(dǎo)線三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線、利用導(dǎo)線三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線 在鐵橫擔(dān)線路上改用瓷橫擔(dān)或更高一級(jí)的絕在鐵橫擔(dān)線路上改用瓷橫擔(dān)或更高一級(jí)的絕緣子加強(qiáng)線路絕緣。緣子加強(qiáng)線路絕緣。4、桿塔接地、桿塔接地 將鐵橫擔(dān)線路的鐵橫擔(dān)接地，當(dāng)線路遭受雷擊發(fā)生將鐵橫擔(dān)線路的鐵橫擔(dān)接地，當(dāng)線路遭受雷擊發(fā)生對(duì)鐵橫擔(dān)閃絡(luò)時(shí)，雷電流通過(guò)接地引下線入地。接地電對(duì)鐵橫擔(dān)閃絡(luò)時(shí)，雷電流通過(guò)接地引下線入地。接地電阻愈小愈好，年平均雷暴日在阻愈小愈好，年平均雷暴日在40天以上地區(qū)，接地電天以上地區(qū)，接地電阻不應(yīng)超過(guò)阻不應(yīng)超過(guò)30。二、變、配電所防雷措施二、變、配電所防雷措施1、10kV變、配電所應(yīng)在每組母線和每回架空線路上裝設(shè)閥變、配電所應(yīng)在每組母線和每回架空線路上裝設(shè)閥型避雷器。型避雷器。裝設(shè)規(guī)定裝設(shè)規(guī)定（227-228頁(yè)）頁(yè)）2、低壓線路終端的保護(hù)、低壓線路終端的保護(hù)措施（措施（228頁(yè)）頁(yè)）3