高電壓技術(shù) 第10章 發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)

1、發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù) 教學(xué)目標(biāo)了解發(fā)電廠、變電所雷電過電壓來源及危害；了解發(fā)電廠、變電所的直擊雷防護(hù)掌握發(fā)電廠、變電所的侵入波過電壓防護(hù)的主要措施。包括裝設(shè)避雷器和設(shè)置進(jìn)線段。教學(xué)重點發(fā)電廠、變電所的侵入波過電壓防護(hù)的主要措施。教學(xué)難點發(fā)電廠、變電所的侵入波過電壓防護(hù)的主要措施。發(fā)電廠、變電所雷電過電壓來源及危害1.雷電直擊發(fā)電廠和變電所。2.雷擊線路產(chǎn)生的雷電過電壓沿線路侵入發(fā)、變電所。220kV線路的50% 放電電壓為1200kV， 而相應(yīng)的變壓器全波 沖擊試驗電壓850kV, 全波多次沖擊耐壓 只有850/1.1=773kV。造成大面積停電，發(fā)電機、變壓器等主要電器設(shè)備的內(nèi)絕緣大都沒

2、有自恢復(fù)的能力。高壓輸電線路允許每幾年跳閘一次。侵入波過電壓防護(hù)的主要措施1.合理確定變電所內(nèi)裝設(shè)的避雷器的類型、參數(shù)和位置；2.進(jìn)線段保護(hù)，限制流過避雷器的雷電流和降低侵入波陡度；3.變電所設(shè)備上的雷電過電壓幅值限制在設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓以下；4.直接與架空線相連的發(fā)電機（直配電機），除在電機母線上裝設(shè)避雷器外，還應(yīng)裝設(shè)并聯(lián)電容器降低電機繞組侵入波的陡度，保護(hù)電機匝間絕緣和縱向絕緣不受損壞。 對于直擊雷必須裝設(shè)避雷針或避雷線對直擊雷進(jìn)行保護(hù)。 變電所的直擊雷防護(hù)設(shè)計內(nèi)容主要是選擇避雷針的支數(shù)、高度、裝設(shè)位置、驗算它們的保護(hù)范圍、應(yīng)有的接地電阻、防雷接地裝置設(shè)計等。 對于獨立避雷針，則還有一

3、個驗算它對相鄰配電裝置構(gòu)架及其接地裝置的空氣間距及地下距離的問題。發(fā)、變電所的直擊雷防護(hù)1. 獨立避雷針 對于35kV及以下的配電裝置，因絕緣水平低，為避免反擊應(yīng)架設(shè)獨立避雷針，其接地裝置與主接地網(wǎng)分開埋設(shè)。 取空氣間隙擊穿場強為Ea(kV/m) ，避雷針與被保護(hù)設(shè)備或其構(gòu)架間的空中距離為Sa。取土壤的平均擊穿場強為Ee(kV/m) ，避雷針接地裝置與被保護(hù)設(shè)備接地裝置之間的地中距離為Se。我國標(biāo)準(zhǔn)推薦用下面兩個公式校核獨立避雷針與被保護(hù)設(shè)備之間的空氣距離Sa和地中距離Se： Sa 0.2Ri + 0.1h Se 0.3Ri Sa 不宜小于5m， Se 不宜小于3m。在一般土壤中避雷針（線）的

4、工頻接地電阻不宜大于10。 2. 架構(gòu)避雷針對110kV及以上的配電裝置，由于電氣設(shè)備的絕緣水平較高，可將避雷針裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率較大的地區(qū)（1000m），宜裝設(shè)獨立避雷針。66kV的配電裝置，允許將避雷針裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率500m的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立避雷針。35kV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂上不宜裝設(shè)避雷針。電壓波（高電位）沿接地網(wǎng)向變壓器接地點傳播的過程中衰減。變壓器的絕緣較弱，又是變電站中最貴重的設(shè)備，所以變壓器的門型架構(gòu)上，不宜裝設(shè)避雷針（線）。發(fā)電廠的主廠房一般不裝設(shè)避雷針，以免發(fā)生感應(yīng)或反擊使繼電保護(hù)誤動作或造成絕緣損壞。 架構(gòu)避

5、雷針的接地是利用發(fā)電廠、變電站的主接地網(wǎng)，但應(yīng)在其附近裝設(shè)輔助集中接地裝置，并且架構(gòu)避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點至變壓器的接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點之間，沿接地體的長度不得小于15m。垂直接地體水平接地網(wǎng) 線路終端桿塔上的避雷線能否與變電站架構(gòu)相連，也需要按是否發(fā)生反擊的原則處理。當(dāng)線路電壓等級在110kV及以上時，允許將避雷線引至出線的門型架構(gòu)上，當(dāng)土壤電阻率大于1000m時，應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。 當(dāng)土壤電阻率500m時，35kV60kV線路的避雷線允許連接到出線門型架構(gòu)上，但應(yīng)設(shè)集中接地裝置。在500m的地區(qū)，避雷線應(yīng)終止于線路終端桿塔，從線路終端桿塔到配電裝置架構(gòu)之間的一檔線路由獨立避

6、雷針保護(hù)，也可在線路終端桿塔上裝設(shè)避雷針。 避雷線保護(hù) 采用架空避雷線保護(hù)的布置形式有兩種。一種是避雷線一端經(jīng)配電裝置架構(gòu)接地，另一端經(jīng)絕緣子串與廠房建筑物絕緣。另一種是避雷線兩端都接地。 為了不發(fā)生反擊事故，避雷線與被保護(hù)設(shè)備之間的空氣距離Sa及避雷線的接地裝置與被保護(hù)設(shè)備接地裝置之間的地中距離Se應(yīng)足夠大，且避雷線絕緣端的絕緣子串應(yīng)有足夠的絕緣強度，以防止反擊事故的發(fā)生。避雷線一端絕緣時絕緣子串的片數(shù)，按雷擊絕緣子串附近避雷線不致使絕緣子串閃絡(luò)的條件選擇。關(guān)于線路終端桿塔上的避雷線能否與變電站架構(gòu)相連，按是否發(fā)生反擊的原則處理。當(dāng)線路電壓等級在110kV及以上時，允許引至出線的門型架構(gòu)上，

7、土壤電阻率大于1000m時，應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。土壤電阻率500m時，35kV60kV線路的避雷線允許連接到出線門型架構(gòu)上，但應(yīng)設(shè)集中接地裝置。當(dāng)500m時，避雷線應(yīng)終止于線路終端桿塔，從線路終端桿塔到屋外配電裝置架構(gòu)之間的一檔線路由避雷針保護(hù)。 當(dāng)發(fā)電廠、變電站采取了可靠的直擊雷保護(hù)措施后，遭雷直擊的概率很小。所以沿線侵入的雷電波是發(fā)電廠、變電站遭受雷害事故的主要原因。 其主要防護(hù)措施是在發(fā)電廠、變電站內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器或氧化鋅避雷器以限制入侵雷電波的幅值。發(fā)、變電所的侵入波過電壓防護(hù)裝設(shè)避雷器 包括：正確選擇避雷器（電氣參數(shù)） 合理確定保護(hù)接線方式，如臺數(shù)，裝設(shè)位置，用盡量少的避雷器保護(hù)所有

8、設(shè)備避雷器安裝在設(shè)備旁 變壓器在沖擊電壓作用下可等值 為一個電容（入口電容），一般可 以不計及。避雷器動作前，變壓器上 （也是避雷器）電壓：避雷器動作后，變壓器上（也是避雷器）電壓滿足：作圖法求取變壓器上的電壓波形由圖得到以下結(jié)論：變壓器上電壓有兩個峰值，兩個峰值基本相同：Uch：避雷器沖擊放電電壓；Ubm：避雷器殘壓的最大值，取5kA下的數(shù)值。變壓器上電壓近似為一斜角平頂波 tp：為避雷器放電時刻 變壓器得到可靠保護(hù)條件：變壓器沖擊放電電壓大于避雷器的沖擊放電電壓和5kA下的殘壓。 避雷器安裝在距設(shè)備一定距離處入侵波為一斜角波，用行波網(wǎng)格法求的各節(jié)點上的電壓。 變壓器上電壓具有振蕩性質(zhì)-截波

9、變壓器絕緣承受截波的能力-多次截波耐壓值： 入侵波陡度為某一值時，變壓器與避雷器之間的距離有一極限值。進(jìn)線段保護(hù)目的： 1.限制避雷器的雷電流以降低殘壓 2.限制侵入波的陡度 3.1-2km的進(jìn)線段加強雷電防護(hù)進(jìn)線段定義： 35kV及以上架空進(jìn)線段的保護(hù)1.進(jìn)線段首端裝設(shè)一組管型避雷器；2.靠近隔離開關(guān)或斷路器處裝設(shè)一組管型避雷器。斷路 器閉合運行時，管型避雷器在避雷器的保護(hù)范圍內(nèi)。進(jìn)線段作用 在進(jìn)線段內(nèi)雷繞擊或反擊而產(chǎn)生入侵波的機會很小。 進(jìn)線段耐雷水平 進(jìn)線段外落雷，因進(jìn)線段導(dǎo)線的波阻抗使流經(jīng)避雷器的 雷電流受到限制； 進(jìn)線段內(nèi)導(dǎo)線上沖擊電暈的影響使入侵波陡度和幅值下降。流經(jīng)避雷器電流的計算:假設(shè)進(jìn)線段首端落雷且最大幅值為U50% 因為 因此，可用彼德遜法則得到等值電路 表10-3-2顯示：進(jìn)線段