高電壓技術(shù)課件

一學(xué)科地3一學(xué)科地3二本課程性質(zhì)和內(nèi)二本課程性質(zhì)和內(nèi)4可以方便地轉(zhuǎn)化為可以方便地轉(zhuǎn)化為其他形式的能量輸送和分配易于實(shí)應(yīng)用規(guī)模靈56677899高壓電網(wǎng)高壓電網(wǎng)華北電網(wǎng)的電壓系列是高壓高壓高壓電網(wǎng)高壓電網(wǎng)高壓電高壓電網(wǎng)2004年底國(guó)家電網(wǎng)公司啟動(dòng)特高壓輸電項(xiàng)±800千伏特高壓直流示范工程全線投入運(yùn)高壓電網(wǎng)高壓電網(wǎng)高壓電網(wǎng)高壓電網(wǎng)特高壓電網(wǎng)特高壓電網(wǎng)運(yùn)行（單級(jí)運(yùn)行）。而交流輸電的單相運(yùn)行（高電壓試驗(yàn)高電壓試驗(yàn)如何產(chǎn)生高如何對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)如何測(cè)量高過電壓保護(hù)過電壓保護(hù)電磁環(huán)境問電磁環(huán)境問靜電技術(shù)靜電技術(shù)及液電效應(yīng)及液電效應(yīng)及線爆技術(shù)及線爆技術(shù)及脈沖功率技術(shù)及脈沖功率技術(shù)及高壓電氣絕高壓高壓電氣絕高壓電氣試電力系統(tǒng)過電壓及其三參考三參考IEEETrans.onPowerSystemIEEETrans.IEEETrans.onPowerSystemIEEETrans.onPowerDeliveryIEEETrans.onDielectricsandElectrical小結(jié)高電壓技術(shù)是一門小結(jié)高電壓技術(shù)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)高電壓、高場(chǎng)強(qiáng)下存在著一些特殊的物理現(xiàn)高電壓試驗(yàn)在高電壓工程中起著重要的作第一電介質(zhì)的電氣強(qiáng)電介質(zhì)(dielectric)：第一電介質(zhì)的電氣強(qiáng)電介質(zhì)(dielectric)：因此導(dǎo)電性能差。1喪失絕緣性能，形成導(dǎo)電通道。喪失絕緣性能，形成導(dǎo)電通道。放電(discharge)：氣體絕緣的擊穿過電暈(coronadischarge)：由于電場(chǎng)不均勻，在電極附近發(fā)生的2344基本概念回基本概念回Ui(V5施加能量6施加能量6xxxP(x)71r2epN∵r21r2epN∵r2∴8§1.1一帶電粒子的產(chǎn)生(電離過程§1.1一帶電粒子的產(chǎn)生(電離過程9⑵xi ≥Wx≥i⑵xi ≥Wx≥i≥≥Ｔ溫度超過10000K時(shí)（如電弧放電）Ｔ溫度超過10000K時(shí)（如電弧放電）離，在溫度達(dá)到20000K左右，幾乎全部空氣分子都生⑴生⑴⑵⑶⑷氣體中的放電現(xiàn)象和電子崩的EIA自持放電SVc非自持放電baU0氣體中的放電現(xiàn)象和電子崩的EIA自持放電SVc非自持放電baU0UUab設(shè)：初始電子數(shù)為到達(dá)處，電子數(shù)增加到nn1an個(gè)電子在dx的距離中又dn個(gè)新電子，則有：dnxxdn設(shè)：初始電子數(shù)為到達(dá)處，電子數(shù)增加到nn1an個(gè)電子在dx的距離中又dn個(gè)新電子，則有：dnxxdn0neaxa定義：一個(gè)電子沿著電場(chǎng)方向行經(jīng)a定義：一個(gè)電子沿著電場(chǎng)方向行經(jīng)nannnanna1一個(gè)初始電子走過x距離后，由本身碰撞電離產(chǎn)生的電子數(shù)是axax10一個(gè)初始電子走過x距離后，由本身碰撞電離產(chǎn)生的電子數(shù)是axax10增加到ea則2.2104eaxa（Wi xa（Wi x≥P(x)i11ex//a∴ ie11ex//a∴ ie∝epBp/a∴①電場(chǎng)強(qiáng)度E增大急劇增很大，（即e很?。﹑②a非自持非自持自持過程過程e1物理義e∵e1物理義e∵∴自持放電條件可寫e不均勻電場(chǎng)中，各處的a值不同，自持放電條件為da1(0起始（起始電壓起始（起始電壓均勻電場(chǎng)中：起始場(chǎng)起始電壓擊穿場(chǎng)擊穿電不均勻電場(chǎng)中：起始電擊穿電Townsend放電理論總結(jié)（a過程Townsend放電理論總結(jié)（a過程（均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓及其影均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓及其影響含adlnaApeBpE0U0dlnApdeBpd/U∴U0lnlnApdeBpd/U∴U0lnlnUb U0f(pd)U與空氣中擊穿電的關(guān)巴申Ub(kV)50.10.3132pdU與空氣中擊穿電的關(guān)巴申Ub(kV)50.10.3132pd333Pac)討論：為什么Ub考慮到溫度的變化，Paschen定律更普f(考慮到溫度的變化，Paschen定律更普f(dUb ts=293k)密度之比2.9pTT氣體放電的流注理氣體放電的流注理Pd>>26.66kPacm（200mmHgcm）一Ex0d一Ex0d二初空間光電二次電二初空間光電二次電子匯入初流e10e10adad或或1.湯遜理論適用1.湯遜理論適用于低氣壓、短氣隙的情況（pd<26.66kPacm2.流注理論適用于高氣壓、長(zhǎng)氣隙的情況（pd>>26.66kPacm不均勻電場(chǎng)中氣隙的放電1.不均勻電場(chǎng)中氣隙的放電1.fff—稍不均勻—極不均勻2.2.3.3.平行導(dǎo)線相距為D半徑為r，D>>r，線間電壓為EU2r平行導(dǎo)線相距為D半徑為r，D>>r，線間電壓為EU2rlnD/Ec30m(10.3r)kV/cm↑ｒ,→Ｅ↑ｒ,EccrE4Ubd04Ubd0正Ex正Ex負(fù)Ex負(fù)Ex各種電壓作用下氣隙的各種電壓作用下氣隙的擊穿Ub24.55dUb24.55d/（kV）24.55EbdUb－擊穿電壓峰值Ebdd＝1～10cm正棒－負(fù)板，Eb正棒－負(fù)板，Eb≈7.5(kV/cm)20負(fù)棒－正板，Eb正棒－負(fù)板，Eb≈負(fù)棒－正板，Eb10(kV/cm)（約2d＜１ｍ時(shí)，Ｕb2d＜１ｍ時(shí)，Ｕb接近與d棒－棒，Ｕb棒－板，Ｕbd＞２ｍ時(shí)，Ｕb與d的關(guān)系趨向飽和，棒－板尤各種氣隙的工頻Ｕb分散性不大，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ＝２％3.1uUt3.1uUt0ttbt1tst3.23.2↓為√２，偏差不超過５％T250T250u/Um1.2/10t250/u/Um10t250/u/Um10t3.3氣隙的沖擊擊穿特性U50變化，導(dǎo)致間隙擊穿概率為５０％時(shí)的電壓稱為3.3氣隙的沖擊擊穿特性U50變化，導(dǎo)致間隙擊穿概率為５０％時(shí)的電壓稱為U50UU（2）Ub＝ｆ(tb（2）Ub＝ｆ(tb3210在每級(jí)電壓U作用下的多次擊穿中，放電時(shí)在每級(jí)電壓U作用下的多次擊穿中，放電時(shí)t2的概率為50％——50%概率放電時(shí)間對(duì)應(yīng)50U32——5010ttt132210~210~AABAPBB132圖1AAABAPBB132圖1A3.43.53.43.5標(biāo)準(zhǔn)大氣條件：壓力標(biāo)準(zhǔn)大氣條件：壓力UU0一2.9pTTUK一2.9pTTUKdU0273tp0273p0二K二Khk與絕對(duì)濕度和電壓類型有關(guān)，三U三UKaU11.1H104Ka一1.一1.2.3.Ex3.Ex二.1.2.Ub(kV)50.10.3123pd二.1.2.Ub(kV)50.10.3123pd333Pac)SF6SF6CCL2F2()CCL4原因 ａ．分子量大，分子直徑大，不易撞擊游SF6應(yīng)用最廣GIS：GasInsulatedSF6SF6SF6電器的缺點(diǎn)SF6電器的缺點(diǎn)盡管SF6的絕緣水平比空氣高許多，但個(gè)產(chǎn)品的抗沖擊電壓、特別是抗雷脈沖的絕緣能力很差對(duì)密封件的材料和工藝要求很高沈高平高GW27-ZF27-800型沈高平高GW27-ZF27-800型平高LW55-800/Y5000-50LW24-GW7-LW24-GW7-LVQBT-SF6電流互本章總本章總作業(yè)1.氣體作業(yè)1.氣體什么？它們各自適用于哪些范2.什么3.要提第三液體和固體第三液體和固體介質(zhì)的電氣性1導(dǎo)電性能介電性能2導(dǎo)電性能介電性能23一.一.電介質(zhì)的極化(dielectric4UQ0QQ0QrelativedielectricQCrQC005UQ0QQ0QrelativedielectricQCrQC0052）是有限位移而不是電荷流通2）是有限位移而不是電荷流通r則各不相同，r與溫度、電源頻率有接近1，液體、固體62.EE72.EE7EE 8EE溫度過高或過低，r都會(huì)減小9EE溫度過高或過低，r都會(huì)減小93.3.（１）不同應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)εr成反比，要注意各種材料的εr值的配合；二電介質(zhì)的電導(dǎo)(electrical二電介質(zhì)的電導(dǎo)(electrical1/絕緣材料的電阻率AeB/AeB/溫度↑ａ．ｂ．三.電介質(zhì)的損耗(dielectric1.三.電介質(zhì)的損耗(dielectric1.2.iii123u2.iii123uii1|ii1|流i流流i0t(s)4.介質(zhì)損耗角正切I2I4.介質(zhì)損耗角正切I2IIIIUIIRIIIRpIC~IIRIIIRpIC~IpICUUIRRpIC PUIRUIUIRRpIC PUIRUICtgU∴U/1CpIRtgIIUU~UIIUU~UtgUrI/CsUCsUUPItgUrI/CsUCsUUPI∴1Zr)2sCsU22CU 1(Csrs1tg tg1tg tgpRCpStgCp Csrs∴∵電介質(zhì)的介質(zhì)損耗可統(tǒng)一表示PU小結(jié)小結(jié)E<E0時(shí)tgδ很小E>EE<E0時(shí)tgδ很小E>E0時(shí)，氣體介質(zhì)發(fā)生電離tgδ0E0000液體電介質(zhì)的擊液體電介質(zhì)的擊一二EE工程用變壓器油中含有水分和纖維等雜質(zhì)，由于它們的r很工程用變壓器油中含有水分和纖維等雜質(zhì)，由于它們的r很大1.如果雜質(zhì)小橋尚未接通電極，則纖維等雜質(zhì)與油串聯(lián)，由于纖維的r大以及含水分纖維的電導(dǎo)大，使其端部油中電場(chǎng)強(qiáng)5.5.22．采用“油－屏障”絕緣固體電介質(zhì)的擊固體電介質(zhì)的擊ⅠⅡⅢ110-10-ⅠⅡⅢ110-10-二二?放電過程?放電過程產(chǎn)生活性氣體O3、NO、NO2等對(duì)介質(zhì)產(chǎn)生氧化???三1.2.3.4.三1.2.3.4.5.四1.四1.3.五五組合絕緣的電氣組合絕緣的電氣強(qiáng)一二油－屏障”二油－屏障”3.3.三四1U1E12E2UE1d1 E//四1U1E12E2UE1d1 E//d11111U222212E2 E//d)2121122d 2、2、2、2、21,E2則21,E2則22E rlnU ERrln0r0UER0＝E rlnU ERrln0r0UER0＝lnERrR0r2UrrrrR022UE1Rr121ln rlnr12U12r2rREr2UrrrrR022UE1Rr121ln rlnr12U12r2rRE2Rr1E2r2ln1E2rR0設(shè)絕緣層的相對(duì)介電常設(shè)絕緣層的相對(duì)介電常數(shù)為1d1=d-r；d2=r；E=E2=1U/(1d2+2d1)=1U/[（1-1）r增加的倍數(shù)：(E2–E)/E=d1/[(1-1)r+d1；如1=3，(E2–E)/E=2(d-r)/(2r+d)設(shè)d10r,(E2–E)/E=30kV/cm；一般絕緣材料的Eb已知空氣的使用20%電場(chǎng)載荷時(shí)（20kV/cm）,氣泡中E2=50kV/cmSF6氣體的強(qiáng)電負(fù)二二50％沖擊放電電壓一極化的概念、基本形式和特點(diǎn)，介電常數(shù)一極化的概念、基本形式和特點(diǎn)，介電常數(shù)二三.固體電介質(zhì)的擊穿第二電氣設(shè)備絕緣試第二電氣設(shè)備絕緣試1223第四絕緣預(yù)防一iU1R1UUC2U24 2第四絕緣預(yù)防一iU1R1UUC2U24 2t:CU2 12CUR CC11U12Ct2RU R112RU R2t:CU2 12CUR CC11U12Ct2RU R112RU R21252UU tUu121RCR1C1212UU tUu121RCR1C121212 tuU212RCR2121212R(CC R12126流過雙層介質(zhì)的電流iiii或RCu流過雙層介質(zhì)的電流iiii或RCuC1 itU(RCRCU eR1(C1C2)2(1R2)12Ig7UI gR12U(RCRCUI gR12U(RCRCia e(C12)2(1R1R2,Ig迅速增8iiI0t(siiI0t(s)92.絕緣電阻：2.絕緣電阻：U/I60K1RU/U/I60K1RU/IR10K(2)兆歐表（搖表兆歐表（搖表兆歐表（搖表 Rf)f2xf()1xIR120ELIALGI2 兆歐表（搖表 Rf)f2xf()1xIR120ELIALGI2 I 1ＭＭ2＝Ｉ2Ｆ2(α)，Ｍ1＝Ｉ1Ｆ1(α)Ｍ1→即：α＝ｆ(Ｉ1/Ｉ2)又Ｉ2＝Ｕ/(α＝ｆ[(Ｒ2＋Ｒx)/→電纜殼、芯之間的絕緣層相連接.4.泄漏電流測(cè)4.泄漏電流測(cè)35kV以下設(shè)備110kV及以上設(shè)備4321Ut/4321Ut/U(kV泄漏電流實(shí)驗(yàn)接線bRVT V~CSaa接線：測(cè)量準(zhǔn)確，μAb接線：試品一端接地，測(cè)量系統(tǒng)在高壓側(cè)。為防止測(cè)量泄漏電流實(shí)驗(yàn)接線bRVT V~CSaa接線：測(cè)量準(zhǔn)確，μAb接線：試品一端接地，測(cè)量系統(tǒng)在高壓側(cè)。為防止測(cè)量tg的測(cè)tg的測(cè)2.CI1IR2xCxUPBAD2.CI1IR2xCxUPBADUABUU電橋平衡或UCBUUBDCCUUxUPUABUU電橋平衡或UCBUUBDCCUUxUPBAC4ZDZ34Z1Z4Z21Z∵11xRx1Z2NZ2 11Z∵11xRx1Z2NZ2 1Z414R4CR(1RCx222344R(1RC222RxCR(1RCx222344R(1RC222Rx344RC2244N1tgR∴R44xx10000取R∵410000取R∵4CC(F 44tg值為讀數(shù)方便,西林電橋面板上C4的F試品的tg值3.CCxUPBAD3.CCxUPBADC線，適用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)RxCxUP C線，適用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)RxCxUP D4tg4tgtgU（一般5.分析為什么對(duì)電容量大的試品,tg不能有效發(fā)現(xiàn)絕緣215.分析為什么對(duì)電容量大的試品,tg不能有效發(fā)現(xiàn)絕緣211C1U良好部分絕緣的損耗局部集中缺陷部分的損耗P2C2U2tg1C1U良好部分絕緣的損耗局部集中缺陷部分的損耗P2C2U2tgP1CUtgC112CC因?yàn)榫植考腥毕莶糠趾苄?，它的等值電容C2CC1C2tg12CCC1C2tgCC1C2tg12C如果被試品的體積小，C小，tgtg三局部放電及其測(cè)量（Partial1.三局部放電及其測(cè)量（Partial1.氣Z~UmCaCaCbΙⅡΙⅡCaCbg gCmbg氣Z~UmCaCaCbΙⅡΙⅡCaCbg gCmbguiug形成0tUrugi0ttuiug形成0tUrugi0ttq)(U)rgsrCabQCa q)(U)rgsrCabQCa Urqr (CgCb放電時(shí)CaCU)asrabqQCa qQCa Cb)Ua Cb(UsUrqCaUaqr gQCg CbqbC令ggCabigCgC令ggCabigCg12UruW uidtU22sCgggggrUsQqrCg(UsUrU)＝1qW1qQqrCg(UsUrU)＝1qW1q(U)rsrsr22Cb瞬時(shí)值為Ui，則有 Us bCgW1q (U)sr2Us1若Ur 則W2i3.3.(一顯示色譜分析法（DGADissolvedGas色譜分析法（DGADissolvedGas的和美國(guó)AVO公司變壓美國(guó)AVO公司變壓器油中溶解氣體色譜分析(二(二a)b)c)CxCkZma)b)c)CxCkZm產(chǎn)生的高頻脈沖信號(hào)；APD2501局放測(cè)試儀PD2501局放測(cè)試儀超高頻配置（300MHz-2GHz）Scope模Scope模示放電脈沖，脈沖長(zhǎng)度與振幅成比例。Meter*第一個(gè)柱型圖顯示RMS（有效值）3Time模式：第五絕緣的高電壓第五絕緣的高電壓試1.I2fCU101.I2fCU103(P2fCU2103CUf試驗(yàn)變壓器串級(jí)裝試驗(yàn)變壓器串級(jí)裝EIIIU3UCDUIUUABI~EIIIU3UCDUIUUABI~U串級(jí)裝置的容量利用U串級(jí)裝置的容量利用U4IU2IT3的容U3I3U2I2U4I2U2I223T2的容U1I1U2I2U3I3U2I22U2I3U2I233T1的容量為：裝置容量利用系數(shù)W333裝置容量利用系數(shù)W33331P263n級(jí)裝置2n1工頻高壓試驗(yàn)的基本TAR2L2fV~FC工頻高壓試驗(yàn)的基本TAR2L2fV~FCx LUUUx LUUUUUUUUxCIU解決試驗(yàn)設(shè)備容量不足的iiRLRLCx解決試驗(yàn)設(shè)備容量不足的iiRLRLCx1LUPR1Q RU11LUPR1Q RU1QC UCQCQ工頻高電壓的測(cè)工頻高電壓的測(cè)靜電電壓表工作原6352f∝UU1靜電電壓表工作原6352f∝UU1f8471－可動(dòng)電2－固定電4－燈泡5、6－反光7－標(biāo)尺8－曲桿Ou1Z1ZNZNC1u1Z1ZNZNC1ZR1N二.直流高壓直流高壓二.直流高壓直流高壓試驗(yàn)的場(chǎng)3.TVR~C-Um312TC-1~ 3.TVR~C-Um312TC-1~ rnrn直流高電壓的測(cè)直流高電壓的測(cè)三沖擊高電壓試三沖擊高電壓試—波尾時(shí)間—波前時(shí)間單級(jí)沖擊電—波尾時(shí)間—波前時(shí)間單級(jí)沖擊電壓發(fā)生tu1et/u(t)A(et)Aet/Aet/otAet2etu(t)A(1et/)uSA(1eetu(t)A(1et/)uSA(1et)2uCC12otet/u(t)AetuAet/Aet/u(t)AetuAet/AuotSSuuSRCu221 SuuSRCu221 SR1,C1CR2C2R1,C2—1SR1CC21SR1,C1CR2C2R1,C2—1SR1CC21開關(guān)合閘后，C1和C2上的電壓最大值可達(dá)UU0C12UC1USRC1R開關(guān)合閘后，C1和C2上的電壓最大值可達(dá)UU0C12UC1USRC1R11CuC2221VF9RRR4268TF F3 UCCCC3571RRRVF9RRR4268TF F3 UCCCC3571RRRVRRRTCCCUCRRR點(diǎn)2、4、6、8對(duì)地電位均為－UC，而點(diǎn)1、3、5、7均為地電位VRRRTCCCUCRRR點(diǎn)2、4、6、8對(duì)地電位均為－UC，而點(diǎn)1、3、5、7均為地電位---FRRR4268TFFCCCC-5-3-71RRRC---FRRR4268TFFCCCC-5-3-71RRRCF94268FFUCCC357RF94268FFUCCC357R把阻尼電阻R11分散到各級(jí)中去，阻尼各種雜散參數(shù)構(gòu)③C1nU0nUCUU0SUCuC221C1nU0nUCUU0SUCuC221600kV沖擊電壓發(fā)生600kV沖擊電壓發(fā)生3.UmCB 0t2F′0t13.UmCB 0t2F′0t1uCCtu(t)Um(1 )則uCCtu(t)Um(1 )則21C12T1的定義/(1et00T1的定義/(1et00)2mm/(1e)mm//eet0.70.122 ln2∵△ABD與△0‘CF1Um 0.9Um∵△ABD與△0‘CF1Um 0.9Um0.3Umt1ln732C1uCC21u(t)et/RC)則Um1212mT2//TuCC21u(t)et/RC)則Um1212mT2//TUme2T21ln20.7R2(C1C2T3RR21 TT3RR21 T0.7（CC)0.7R2212 幅值：增加n，可增大U2m；調(diào)整各級(jí)C1C2T1,T2C1T1,T2C1,C2,R11,R12,一般取C1(5~10)C2，在保證不出現(xiàn)寄生R114.4.ZZZZ2.12ZR23Ru2R22lRu21Z(RR)R12 2.12ZR23Ru2R22lRu21Z(RR)R12 Z(R1R2)N3.1ZR412u3uu322lC42 2u432u1C1N3.1ZR412u3uu322lC42 2u432u1C1NZ采樣Z采樣四絕緣狀態(tài)的綜合判“三四絕緣狀態(tài)的綜合判“三比較法與同類型設(shè)備比三相之間比與歷史數(shù)據(jù)比試驗(yàn)大廳3大主設(shè)試驗(yàn)大廳3大主設(shè)備的參數(shù)分別沖擊電壓發(fā)試驗(yàn)大廳凈空尺寸為7500KV的特沖7500KV的特沖擊戶空氣間放電試環(huán)境氣候?qū)嵀h(huán)境氣候?qū)嵦馗邏洪L(zhǎng)絕緣子閃絡(luò)特高壓直流沖擊戶外試驗(yàn)場(chǎng)、特高壓直流試驗(yàn)線段、特高壓直流試驗(yàn)大廳、特高壓直流污穢及環(huán)境試驗(yàn)室、特高壓直流電磁特高壓直流沖擊戶外試驗(yàn)場(chǎng)、特高壓直流試驗(yàn)線段、特高壓直流試驗(yàn)大廳、特高壓直流污穢及環(huán)境試驗(yàn)室、特高壓直流電磁1000kV1000kV拔最高的高壓試驗(yàn)研究基地,其整體試驗(yàn)研究是中國(guó)唯是中國(guó)唯一從事特高壓桿塔真型試它可滿足交流1000kV同塔雙回±1000kV直流單回和±800kV同塔江蘇盛華電氣江蘇盛華電氣有限2.3.2.3.4.(1)波形(3)每次放電的能量為0.5×104W?s;(4)高壓脈沖電容的額定電壓200kVChapterChapter171.65471.654321233二.雷電參二.雷電參地面落雷密度():每平方公里地面在一個(gè)雷暴2.Z04I2II2I0IlgPIlgP5T1、波長(zhǎng)T2T1:1T1、波長(zhǎng)T2T1:1~4T2:20~1002.6/I波前的平均陡(kA/65.iI(ete5.iI(etet(1).0iI0t7iIiiiIii(t≤T1I(t>T10t8iI0tiiI0tiI(1cost)29§7.2一§7.2一避雷針和避雷線(lightning-conductor,lightning-1保護(hù)原理：23適用范3適用范4.單支避雷針的保護(hù)范hhxh304.單支避雷針的保護(hù)范hhxh30m:最大的保護(hù)半徑即為地面上的保護(hù)半徑(1.5h)最大的保護(hù)半徑即為地面上的保護(hù)半徑(1.5h)rxrx(hhx)rxrx(hhx)rx(1.5h2hxph—避雷針高度，mh/≥h/＜p—高度修正phph5.等高雙避雷針的保護(hù)范12hDrxhx5.等高雙避雷針的保護(hù)范12hDrxhx水平面Dhh07Dhh07bx1.5(h0hxh02bxhx的水平面上，保護(hù)范圍的最小寬度一般情況下取D5h6.單根避雷線的保護(hù)范hrhxxhhh6.單根避雷線的保護(hù)范hrhxxhhh30m:rx0.47(hrx0.47(hhx)rx(h1.53hx)h/≥h/＜DhDh二.避雷器(lightningFT二.避雷器(lightningFTu21Pu21P3t0u過電壓u過電壓保護(hù)間隙的伏秒特1－主間隙2絕緣上受到的實(shí)際電壓波t03－絕緣瓷1－產(chǎn)氣管；21－產(chǎn)氣管；2－棒電3－環(huán)電4－導(dǎo)線－滅弧間隙S2（二閥式避雷普通閥式避雷器磁吹閥式避雷器（二閥式避雷普通閥式避雷器磁吹閥式避雷器FS：配電型，適用10kV及以下配電網(wǎng)中電氣設(shè)備的FZ：變電所型，適用220kV及以下變電所電氣設(shè)備的保FCZ：變電所型，適用330～500kV變電所電氣設(shè)備的保FCD：旋轉(zhuǎn)電機(jī)型，適用旋轉(zhuǎn)電機(jī)的（二閥式避雷（二閥式避雷1.ZFTRiR—工作電阻（閥片1.ZFTRiR—工作電阻（閥片2.在系統(tǒng)正常工2.在系統(tǒng)正常工作時(shí)，間隙將閥片與工作導(dǎo)線隔開，以免由于工作電閥片中產(chǎn)生的電流使閥片長(zhǎng)期受熱而燒壞當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓且其幅值超過間隙放電電壓時(shí)，間隙擊穿，沖擊電流通過閥片流入大地，由于閥片的非線性特性，其電阻在流經(jīng)沖擊電流時(shí)變得很小，故在閥片上產(chǎn)生的壓降（即殘壓）得到限制，使其低于被當(dāng)過電壓消失后，間隙中的電弧并不隨之熄滅，由工頻電壓產(chǎn)生的電弧流（工頻續(xù)流）仍將繼續(xù)存在，工頻續(xù)流比沖擊電流小得多，故閥片電阻變大，進(jìn)一步限制了工頻續(xù)流的數(shù)值，使間隙能在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過零點(diǎn)時(shí)就將電弧熄滅。以后，間隙的絕緣能夠耐受電網(wǎng)恢復(fù)電壓的作避雷器從間隙擊穿到工頻續(xù)流切斷不超過半個(gè)周期，而且工頻續(xù)流數(shù)大，因此繼電保護(hù)來不及反應(yīng)，系統(tǒng)就已經(jīng)恢復(fù)正常了3.:Ub(i)3.:Ub(i):對(duì)額定電壓為220kV及以下的對(duì)330kV及以上的超高壓避雷器，除了雷電沖擊放電電=工頻放電電壓滅弧電UR：指波形為8UR：指波形為8及以下的避雷器沖擊電流幅值為5kA，330kV及以上的避雷器應(yīng)幅值為10kA保護(hù)水平Up(l)：它表示避雷器上可能出現(xiàn)的最大沖擊電保護(hù)水平Up(l)：它表示避雷器上可能出現(xiàn)的最大沖擊電Up(lmax[UR,Ub(l),U殘滅弧電/=4.單個(gè)平板4.單個(gè)平板火花間隙：1－黃銅電極2－云母墊圈；3－間隙放電普通閥式避雷器的火花間隙由多個(gè)這種間隙串聯(lián)而3－外電4－電滅弧柵型磁吹間隙：主要用于FCZ系列1－磁吹線2－輔助間3－主間4－主電5－滅弧6－分路電7－閥片電閥片：SiC閥片和MOA閥閥片的非線性伏安特性：uu特點(diǎn)：流過小電流時(shí)（如工頻續(xù)流u1閥片：SiC閥片和MOA閥閥片的非線性伏安特性：uu特點(diǎn)：流過小電流時(shí)（如工頻續(xù)流u1/;流過大電流電阻大u2/（如雷電流），電阻小0ii12＝1線性0.2閥片電u理想情況，殘壓與電流的大小無0iU10~I100~400U10~I100~400（三）金屬氧化物避雷器（metaloxidesurge（三）金屬氧化物避雷器（metaloxidesurge(1).▼起始動(dòng)作電壓U1mA:大致位于MOV1mA電流時(shí)▼起始動(dòng)作電壓U1mA:大致位于MOV1mA電流時(shí)的電壓作為起始動(dòng)作電▼荷電率（AppliedVoltageRatio）AVR荷電率是影響MOAAVR越高，保護(hù)性能較好，但老化快，壽命降低；AVR▼保護(hù)比:是標(biāo)稱放電電流下的殘壓UR(I)與參考電壓之比PR反映了避雷器保護(hù)水平的高低，顯然PR越小越好(2).(2).接地概念及分接地概念及分(0.5~(1(0.5~(1~(3).防雷接地：用來將雷電流順利泄入大地，以減小它引(1~(4).靜電接地：防止由靜電引起的爆炸、火災(zāi)，如貯油罐接地電阻，接觸電壓和跨步接地電阻，接觸電壓和跨步設(shè)土壤電阻率為,大地內(nèi)的電流密度為在靠近接地極處，電流密度EUt—接觸UsUt—接觸Us—跨步為接地電阻為接地電阻當(dāng)人在分布電位區(qū)域內(nèi)跨開一步，兩腳間（水平距離的電位差，稱為跨步電位差，即跨步電壓UeRUeIeIUeRUeIeIi土壤電導(dǎo)i土壤電導(dǎo)大E大I體有效尺寸Rie降低變電降低變電站接地電阻在原地網(wǎng)增加深井?dāng)?shù)量，埋設(shè)接地本章總本章總Chapter7.電力系Chapter7.電力系統(tǒng)防雷保§7.1耐雷水§7.1耐雷水平：雷擊線路時(shí)線路絕緣不發(fā)生雷擊跳閘率：在雷暴日d=40的情況下，100kmxxxxdU25dU25iddUiI—d——感應(yīng)過電壓系數(shù)，kV/m，在數(shù)值上等于I/例：分別校驗(yàn)雷擊塔頂時(shí)引起的感應(yīng)雷擊過電壓對(duì)35kV110kV線路絕緣的危險(xiǎn)例：分別校驗(yàn)雷擊塔頂時(shí)引起的感應(yīng)雷擊過電壓對(duì)35kV110kV線路絕緣的危險(xiǎn)性hc10m,I，則感應(yīng)過電壓Uh10010385kV35kVic12.5mI100kA，則感應(yīng)過電壓2.110kVUh10012.5480kV110kV線路絕ic結(jié)論：感應(yīng)雷擊過電壓可能引起35kV及以下線路的絕緣對(duì)110kV及以上的線路絕緣不會(huì)構(gòu)成威脅補(bǔ)充內(nèi)容：相鄰導(dǎo)線間的感應(yīng)u1,12補(bǔ)充內(nèi)容：相鄰導(dǎo)線間的感應(yīng)u1,12u2k0—導(dǎo)線1與導(dǎo)線2之間u2k0—導(dǎo)線1與導(dǎo)線2之間1.u2u1u2u2u1u2于；Ui(gi(c)hcUi(g為疊加了一個(gè)Ui(gi(c)hcUi(g為疊加了一個(gè)k0Ui(g合電壓hgUk(1i(c)i(c) i(gi(c)0Ui(c)—無避雷線時(shí)導(dǎo)線上的感應(yīng)過電hg—避雷線對(duì)地的平均高度k0—避雷線和導(dǎo)線之間的幾何耦合系U(1d65mc)i0dhcdU(1d65mc)i0dhcdUh(1)ic0hc二二反擊：雷電擊反擊：雷電擊中接地物體（桿塔、避雷線繞擊：雷電繞過避雷線而直接擊中導(dǎo)線的情i//i//雷擊桿頂時(shí)，注入線路的總電流為雷電流itdi(RiRiui雷擊桿頂時(shí)，注入線路的總電流為雷電流itdi(RiRiuititdiI將I(RU)iu1hgu(1icu1hgu(1ic0hgucuc(1k)utophc(1k0uliuc(1k)utophc(1k0uli4.將kk0按同II(R將U)iI(RUi當(dāng)Uli大于絕緣子串的50I1 )(1當(dāng)Uli大于絕緣子串的50I1 )(1k)[]tcI1 tci/Z0i/Zgi/AZgdQZ0i/Z0i/Zgi/AZgdQZ0Zg/BlRivl/i/Zg/Zg/AlZitg:u1Agv44ZglRivl/i/Zg/Zg/AlZitg:u1Agv44Zgll)ZZt(t:ut≥A144v4ZglUA4l(1kUAAl(1kUAAg4d0.012l1(m3.雷繞過避雷線擊于導(dǎo)線時(shí)的過電壓（繞擊ZI/2ZZA3.雷繞過避雷線擊于導(dǎo)線時(shí)的過電壓（繞擊ZI/2ZZA3.9Pa3Pa3.9Pa3Pa—保護(hù)角，（o—桿塔高度AI/I2IZ/UA取ZI A AI/I2IZ/UA取ZI A I27100km線100km線路而N0.28(b4hgb兩根避雷線之間的距離hg為避雷線的平均對(duì)地高度(4.5E(4.5E0.75E1.雷擊桿塔的跳閘率（反擊跳閘率大于I1NgP1.雷擊桿塔的跳閘率（反擊跳閘率大于I1NgPn11大于I22.n2Na2nn1n2N(gP1a2討論：全面分析避雷線討論：全面分析避雷線在輸電線路防雷中的發(fā)電廠和變電所發(fā)電廠和變電所的防雷保1.2.一發(fā)電變電所的直擊雷一發(fā)電變電所的直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)內(nèi)2.獨(dú)立避雷針構(gòu)架避RiLhdAuAi0huBBdRiLhdAuAi0huBBd－取雷電流i的幅值為100kA度為1.67H/ i取雷電流i的幅值為100kA度為1.67H/ i，di10035.5kA/ d1d2uA1641(kV可能使可能使d1和d2t0t0lv21ZT1CU2vlv21ZT1CU2v2vUU1RUUW≤]2vUU1RUUW≤]/lWRvUR]/kV/lmax[UW或/kV/1.35lmax(TUR]/URUR]/URlmax[UW由UW過避雷器的沖擊電流幅值IFV，使之不會(huì)造成過高的1.指在靠近變電所1～2km1.指在靠近變電所1～2km雷線的110kV不大于20°的保護(hù)角，桿塔的沖擊接地電阻降至1~TBA1~TBA2.后的波前時(shí)間l＝＋（0.50.008u10hc0＝0，抵達(dá)2.后的波前時(shí)間l＝＋（0.50.008u10hc0＝0，抵達(dá)變電所時(shí)的進(jìn)波波前電壓波 (0.50.008ufphcUU(kV/ah(0.5fcUa(0.50.008UUa(0.50.008U pU－行波的初始幅值，kV,通?？扇榈扔谶M(jìn)線段線hcvZlZn條InU50R]ZR ZnZR BMvZlZn條InU50R]ZR ZnZR BM（1）變壓器中性點(diǎn)防雷保護(hù)。當(dāng)三相來波時(shí)，在變壓（2）三繞組變壓器的防雷保護(hù)（1）變壓器中性點(diǎn)防雷保護(hù)。當(dāng)三相來波時(shí)，在變壓（2）三繞組變壓器的防雷保護(hù)。高壓側(cè)有雷電過電壓（3）自耦變（3）自耦變壓器的防雷保合接地旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、大型電動(dòng)機(jī)等，是旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、大型電動(dòng)機(jī)等，是 發(fā)電機(jī)出線母線上裝一組MOA或FCD型避雷器，以限制侵入波幅值，取其3kA下的殘壓與電機(jī)的絕緣水平相配合，采用進(jìn)線段保護(hù)，一般采用電纜段與排氣式避雷器配在發(fā)電機(jī)母線上裝設(shè)一組并聯(lián)電容器，包括電纜段電發(fā)電機(jī)出線母線上裝一組MOA或FCD型避雷器，以限制侵入波幅值，取其3kA下的殘壓與電機(jī)的絕緣水平相配合，采用進(jìn)線段保護(hù)，一般采用電纜段與排氣式避雷器配在發(fā)電機(jī)母線上裝設(shè)一組并聯(lián)電容器，包括電纜段電發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)有引出線時(shí)，中性點(diǎn)應(yīng)加裝避雷器保至1.5～2.0μF60MW以上的電機(jī)(其中包括60MW的電機(jī))一般都經(jīng)變壓器60MW以上的電機(jī)(其中包括60MW的電機(jī))一般都經(jīng)變壓器間的母線橋或組合導(dǎo)線無金屬屏蔽部分的長(zhǎng)度大于50m時(shí)，除電機(jī)母線上裝設(shè)每相不小于0.15μF的電容器或磁吹避雷器；雷器所內(nèi)的高壓電器設(shè)備及母線封閉在一個(gè)接地的金所內(nèi)的高壓電器設(shè)備及母線封閉在一個(gè)接地的金面積小，維護(hù)工作量小，不受周圍環(huán)境條件影1)66kV及以上進(jìn)線無電纜段的GIS變電所，在GIS1)66kV及以上進(jìn)線無電纜段的GIS變電所，在GIS2)66kV及以上進(jìn)線有電纜段的GIS本章總本章總第七講：電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓及其第七講：電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓及其應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)內(nèi)部過電壓通常以標(biāo)幺值pu(perunit)2nUk3—系統(tǒng)額定電壓有—容許電壓偏離Ukn1k1.1內(nèi)部過電壓通常以標(biāo)幺值pu(perunit)2nUk3—系統(tǒng)額定電壓有—容許電壓偏離Ukn1k1.1第二節(jié)工頻電壓LLRRRL2222ss~第二節(jié)工頻電壓LLRRRL2222ss~UIURLUUIC~UC UE&&R&&RUIURLUUIC~UC UE&&R&&R&jXL&jXC一般R要比XL、XC小得多，而頻下空載線路的XC比XLXs2L0C0C0Exx E ucos(lxarctanXs,Zv EXs2L0C0C0Exx E ucos(lxarctanXs,Zv E ucos(l2Xs0,0則1E電源容量越?。╔s越大），工頻電壓升高越嚴(yán)重Xs0,0則1E電源容量越?。╔s越大），工頻電壓升高越嚴(yán)重 0 0K3X 0 0K3XK—四四第三節(jié)：幾種典型的操作過電切除小電感負(fù)荷過電截流現(xiàn)象：斷路器在電流自然過iI0tab第三節(jié)：幾種典型的操作過電切除小電感負(fù)荷過電截流現(xiàn)象：斷路器在電流自然過iI0tab一產(chǎn)生過電壓的基本過iAu~TCiiLiLQF一產(chǎn)生過電壓的基本過iAu~TCiiLiLQF112020 WLICULCTT22111 22020CULICUTTT22220U20UICT112020 WLICULCTT22111 22020CULICUTTT22220U20UICTUIZI0T0CTZTCTIU在一般變壓器中，Z00TCT1U 2UIZI0T0CTZTCTIU在一般變壓器中，Z00TCT1U 2iuI0tf1Uf0LTUuCLiuI0tf1Uf0LTUuCL二影響過電壓的因?yàn)?～3pu，有10右可能超過3.5pu1.2.二影響過電壓的因?yàn)?～3pu，有10右可能超過3.5pu1.2.三限制過電壓的措1.2.采用糾結(jié)式繞組增大CT采用優(yōu)質(zhì)鐵芯減小IL或L3.ZnO避雷器效果很三限制過電壓的措1.2.采用糾結(jié)式繞組增大CT采用優(yōu)質(zhì)鐵芯減小IL或L3.ZnO避雷器效果很切斷小電容負(fù)載過電Z~CT切斷小電容負(fù)載過電Z~CT22LLLiLsABu~~CT—線路對(duì)地電1LLLsTLs—發(fā)電機(jī)和變壓器的漏感之和2U22LLLiLsABu~~CT—線路對(duì)地電1LLLsTLs—發(fā)電機(jī)和變壓器的漏感之和2UQF1∵u ∴電流i為容utiQF1∵u ∴電流i為容utiUU）UU2(U)U3U第一次重燃UC2UU）UU2(U)U3U第一次重燃UC2U (3U)第二次重燃UC5U二影響過電壓的因1.3.二影響過電壓的因1.3.三限制過電壓的措RR電壓不超過三限制過電壓的措RR電壓不超過空載線路合閘過電一1.22LLLsLu~~1LLLusT2空載線路合閘過電一1.22LLLsLu~~1LLLusT2u LiCT0uC(0)0:iCtC0TU(cost0tuu LiCT0uC(0)0:iCtC0TU(cost0tu1U2ULCCu U(costetcos0tu0tu U(costetcos0tu0t(costcosutC0uC(01AUuC(0)U(costcosutC0uC(01AUuC(0)U當(dāng)3UUCu3U0tu3U0t二影響過電壓的因1.2.3.二影響過電壓的因