高电压技术13、发变电所防雷技术.ppt

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1、高电压技术高电压技术13、发变、发变电所防雷技术电所防雷技术发电厂和变电所雷电过电压来源发电厂和变电所雷电过电压来源uu雷电直击发电厂和变电所雷电直击发电厂和变电所uu雷击输电线路产生的雷电过电压雷击输电线路产生的雷电过电压沿线路侵入发电厂和变电所沿线路侵入发电厂和变电所变电所雷电过电压的危害uu发电机、变压器等主要电器设备的内绝缘大发电机、变压器等主要电器设备的内绝缘大发电机、变压器等主要电器设备的内绝缘大发电机、变压器等主要电器设备的内绝缘大都没有自恢复的能力都没有自恢复的能力都没有自恢复的能力都没有自恢复的能力uu高压输电线路允许每几年跳闸一次，而变电高压输电线路允许每几年跳闸一次，而变

2、电高压输电线路允许每几年跳闸一次，而变电高压输电线路允许每几年跳闸一次，而变电站雷击跳闸只能在站雷击跳闸只能在站雷击跳闸只能在站雷击跳闸只能在200800200800百年以上一次百年以上一次百年以上一次百年以上一次.uu 220kV220kV线路，线路，线路，线路，50%50%放电电压放电电压放电电压放电电压1200kV1200kV，而，而，而，而相应的变压器全波冲击试验电压相应的变压器全波冲击试验电压相应的变压器全波冲击试验电压相应的变压器全波冲击试验电压850kV,850kV,全全全全波多次冲波多次冲波多次冲波多次冲击击击击耐耐耐耐压压压压只有只有只有只有850/1.1=773kV850/

3、1.1=773kV。uu造成大面积停电造成大面积停电造成大面积停电造成大面积停电侵入波过电压防护的主要措施侵入波过电压防护的主要措施减小通过避雷器的电流减小通过避雷器的电流减小通过避雷器的电流减小通过避雷器的电流对对对对降低来波陡角降低来波陡角降低来波陡角降低来波陡角进行保护段进行保护段进行保护段进行保护段围围围围避雷器的保护作用与范避雷器的保护作用与范避雷器的保护作用与范避雷器的保护作用与范侵入波侵入波侵入波侵入波防止反击防止反击防止反击防止反击保护范围保护范围保护范围保护范围线线线线针针针针直击直击直击直击)(,TrTr一、直击雷防护一、直击雷防护1 1、避雷、避雷、避雷、避雷针针针针的反

4、的反的反的反击击击击A Ad dL LS SKK12RchS Sd dhK K避雷针与配电构架同高处避雷针与配电构架同高处避雷针与配电构架同高处避雷针与配电构架同高处避雷针的接地装置上避雷针的接地装置上避雷针的接地装置上避雷针的接地装置上一般直击雷电流一般直击雷电流一般直击雷电流一般直击雷电流i iL L=100kA;=100kA;L L0 0=1.55=1.55 H/m;hH/m;h高高高高处处L=1.55h L=1.55h HH空气与土壤的平均空气与土壤的平均空气与土壤的平均空气与土壤的平均击击穿穿穿穿场强场强：E E500kV/m500kV/m发发生反生反生反生反击时击时:500S:50

5、0Sk k=100R=100Rchch+60h+60h 500S 500Sd d=100R=100Rchch防止反防止反防止反防止反击击:S Sk k0.2R0.2Rchch+0.1h +0.1h 一般一般一般一般5m5m S Sd d0.3R0.3Rch ch 一般一般一般一般3m3m2 2 2 2、避雷针的安装方式、避雷针的安装方式、避雷针的安装方式、避雷针的安装方式uu一般一般一般一般110kV110kV及以上及以上及以上及以上变电变电变电变电所，允所，允所，允所，允许许许许装配装配装配装配电电电电构架避雷构架避雷构架避雷构架避雷针针针针，配配配配电电电电构架需装构架需装构架需装构架需装

6、设辅设辅设辅设辅助接地装置，与地网的助接地装置，与地网的助接地装置，与地网的助接地装置，与地网的连连连连接接接接处处处处距距距距变压变压变压变压器接地与地网器接地与地网器接地与地网器接地与地网连连连连接接接接处处处处的距离不小于的距离不小于的距离不小于的距离不小于15m15m。土壤。土壤。土壤。土壤电电电电阻率阻率阻率阻率500500m m m m 时时时时,需独立架需独立架需独立架需独立架设设设设避雷避雷避雷避雷针针针针。uu变压变压变压变压器器器器门门门门型构架上不的加装避雷型构架上不的加装避雷型构架上不的加装避雷型构架上不的加装避雷针针针针。uu35kV35kV及以下及以下及以下及以下变

7、电变电变电变电所需独立加所需独立加所需独立加所需独立加设设设设避雷器，并达到不反避雷器，并达到不反避雷器，并达到不反避雷器，并达到不反击击击击的要求。的要求。的要求。的要求。（1 1）（2 2）(1)(1)配电构架辅助接地装置与地网连接点配电构架辅助接地装置与地网连接点配电构架辅助接地装置与地网连接点配电构架辅助接地装置与地网连接点(2)(2)变压器接地与地网的连接点变压器接地与地网的连接点变压器接地与地网的连接点变压器接地与地网的连接点二、变电所内避雷器的保护作用二、变电所内避雷器的保护作用uu装装装装设设设设避雷器避雷器避雷器避雷器n n正确正确正确正确选择选择选择选择避雷器的形式、参数避

8、雷器的形式、参数避雷器的形式、参数避雷器的形式、参数n n合理确定保合理确定保合理确定保合理确定保护护护护接接接接线线线线方式，如台数，装方式，如台数，装方式，如台数，装方式，如台数，装设设设设位置位置位置位置n n尽量少的避雷器保尽量少的避雷器保尽量少的避雷器保尽量少的避雷器保护护护护所有所有所有所有设备设备设备设备1 1 1 1、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压变变变变压压压压器器器器在在在在冲冲冲冲击击击击电电电电压压压压作作作作用用用用下下下下可可可可等等等等值值值值为

9、为为为一一一一个个个个电电电电容容容容（称称称称为为为为入入入入口口口口电电电电容容容容），一一一一般般般般可可可可以以以以不不不不计计计计,可可可可以以以以认认认认为为为为输电线在此开路。输电线在此开路。输电线在此开路。输电线在此开路。避雷器动作前：避雷器动作前：避雷器动作前：避雷器动作前：变压器（也是避雷器）上电压：变压器（也是避雷器）上电压：变压器（也是避雷器）上电压：变压器（也是避雷器）上电压：避雷器动作后：避雷器动作后：避雷器动作后：避雷器动作后：变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值：变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值：变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值：变压器（也是避雷器）上电

10、压有两个峰值：U Uch ch：避雷器冲击放电电压：避雷器冲击放电电压：避雷器冲击放电电压：避雷器冲击放电电压 U Ubmbm：避雷器残压的最大值，取：避雷器残压的最大值，取：避雷器残压的最大值，取：避雷器残压的最大值，取5kA5kA下的数值下的数值下的数值下的数值两个峰值两个峰值两个峰值两个峰值U Uchch和和和和U Ubmbm基本相同基本相同基本相同基本相同变压器得到可靠保护条件：变压器得到可靠保护条件：变压器得到可靠保护条件：变压器得到可靠保护条件：变压器冲击放电电压变压器冲击放电电压变压器冲击放电电压变压器冲击放电电压大于避雷器的冲击放电电压和大于避雷器的冲击放电电压和大于避雷器的冲

11、击放电电压和大于避雷器的冲击放电电压和5kA5kA下的残压下的残压下的残压下的残压110kV220kV110kV220kV变电所雷电流不得超过变电所雷电流不得超过变电所雷电流不得超过变电所雷电流不得超过5kA5kA，故，故，故，故5kA5kA下的残压用下的残压用下的残压用下的残压用U Ub.5b.5表示。表示。表示。表示。t tp p 为避雷器放电时刻为避雷器放电时刻为避雷器放电时刻为避雷器放电时刻2 2 2 2、避雷器与被保护设备有、避雷器与被保护设备有、避雷器与被保护设备有、避雷器与被保护设备有 一定距离一定距离一定距离一定距离L L L L2 2 2 2时的过电压时的过电压时的过电压时的

12、过电压入侵波入侵波入侵波入侵波 at(at(到到到到B B点点点点时时t=0)t=0)在在在在变压变压器入口器入口器入口器入口处处T T发发生全反射生全反射生全反射生全反射:1)1)、当、当、当、当T T点的反射波到达点的反射波到达点的反射波到达点的反射波到达B B点之前点之前点之前点之前 U UBB(t)=at(t)=at2)2)、当、当、当、当T T点的反射波到达点的反射波到达点的反射波到达点的反射波到达B B后和避雷器后和避雷器后和避雷器后和避雷器动动作之前作之前作之前作之前3)3)、避雷器、避雷器、避雷器、避雷器动动作作作作时时刻刻刻刻 t=tt=tp p K K为设备电容为设备电容为

13、设备电容为设备电容修正系数修正系数修正系数修正系数U Ub.5b.5避雷器伏秒特性曲线避雷器伏秒特性曲线atatT TB BatatUqUqU Uf f变压器上电压变压器上电压变压器上电压变压器上电压U UT T(t t)：具有振荡性质具有振荡性质具有振荡性质具有振荡性质 -截波截波截波截波3 3 3 3、变压器与避雷器之间允许的最大电气距离、变压器与避雷器之间允许的最大电气距离、变压器与避雷器之间允许的最大电气距离、变压器与避雷器之间允许的最大电气距离 由于入侵波在变压器与避雷器之间多次反射，作用在变由于入侵波在变压器与避雷器之间多次反射，作用在变由于入侵波在变压器与避雷器之间多次反射，作用

14、在变由于入侵波在变压器与避雷器之间多次反射，作用在变压器上的电压具有振荡性质，相当于截波的作用。压器上的电压具有振荡性质，相当于截波的作用。压器上的电压具有振荡性质，相当于截波的作用。压器上的电压具有振荡性质，相当于截波的作用。变压器承受截波的能力为多次变压器承受截波的能力为多次变压器承受截波的能力为多次变压器承受截波的能力为多次(一般指一般指一般指一般指3 3次次次次)截波耐压值截波耐压值截波耐压值截波耐压值:因此变压器承受的最大耐压值因此变压器承受的最大耐压值因此变压器承受的最大耐压值因此变压器承受的最大耐压值 变压器与避雷器间允许的最大电气距离变压器与避雷器间允许的最大电气距离变压器与避

15、雷器间允许的最大电气距离变压器与避雷器间允许的最大电气距离 确保变压器安全的主要措施确保变压器安全的主要措施uu限制避雷器残压限制避雷器残压限制避雷器残压限制避雷器残压uu限制入侵波陡度限制入侵波陡度限制入侵波陡度限制入侵波陡度uu减小变压器距避雷器的电气距离减小变压器距避雷器的电气距离减小变压器距避雷器的电气距离减小变压器距避雷器的电气距离由变电站进线段保护完成由变电站进线段保护完成由变电站进线段保护完成由变电站进线段保护完成1 1、35kV35kV及以上变电所进线段保护及以上变电所进线段保护及以上变电所进线段保护及以上变电所进线段保护一定长度的导线可以起到下列作用：一定长度的导线可以起到下

16、列作用：一定长度的导线可以起到下列作用：一定长度的导线可以起到下列作用：uu其自身阻抗作用可限制雷电流的幅值其自身阻抗作用可限制雷电流的幅值其自身阻抗作用可限制雷电流的幅值其自身阻抗作用可限制雷电流的幅值uu导线上冲击电晕作用可以降低入侵波陡度导线上冲击电晕作用可以降低入侵波陡度导线上冲击电晕作用可以降低入侵波陡度导线上冲击电晕作用可以降低入侵波陡度 三、变电所的侵入波过电压防护三、变电所的侵入波过电压防护F3 F3 的作用：限制入侵雷电波幅值的作用：限制入侵雷电波幅值的作用：限制入侵雷电波幅值的作用：限制入侵雷电波幅值F2F2的作用：隔离开关或断路器断的作用：隔离开关或断路器断的作用：隔离开

17、关或断路器断的作用：隔离开关或断路器断开时防止入侵波在此发生全反射开时防止入侵波在此发生全反射开时防止入侵波在此发生全反射开时防止入侵波在此发生全反射造成对地闪络。断路器壁和运行造成对地闪络。断路器壁和运行造成对地闪络。断路器壁和运行造成对地闪络。断路器壁和运行时，管型避雷器在避雷器的保护时，管型避雷器在避雷器的保护时，管型避雷器在避雷器的保护时，管型避雷器在避雷器的保护范围内，不动作，避免截断波的范围内，不动作，避免截断波的范围内，不动作，避免截断波的范围内，不动作，避免截断波的产生。产生。产生。产生。35kV35kV及以上电缆进线段的保护及以上电缆进线段的保护及以上电缆进线段的保护及以上电

18、缆进线段的保护n n在进线段内雷绕击或反击而产生入侵波的机会在进线段内雷绕击或反击而产生入侵波的机会在进线段内雷绕击或反击而产生入侵波的机会在进线段内雷绕击或反击而产生入侵波的机会很小很小很小很小 但但但但变电变电变电变电所的雷害事故所的雷害事故所的雷害事故所的雷害事故n n50%50%是由雷是由雷是由雷是由雷击击击击1km1km以内的以内的以内的以内的线线线线路引起的路引起的路引起的路引起的n n71%71%是由雷是由雷是由雷是由雷击击击击3km3km以内的以内的以内的以内的线线线线路引起的路引起的路引起的路引起的n n进线段耐雷水平进线段耐雷水平进线段耐雷水平进线段耐雷水平计算不同电压等级

19、的计算不同电压等级的计算不同电压等级的计算不同电压等级的 后，可求出变电站电气设备离避后，可求出变电站电气设备离避后，可求出变电站电气设备离避后，可求出变电站电气设备离避雷器的最大允许电气距离雷器的最大允许电气距离雷器的最大允许电气距离雷器的最大允许电气距离l lmm流经避雷器电流的计算流经避雷器电流的计算流经避雷器电流的计算流经避雷器电流的计算进线段可以限制避雷器中电流如表进线段可以限制避雷器中电流如表进线段可以限制避雷器中电流如表进线段可以限制避雷器中电流如表10-3-210-3-2显示，显示，显示，显示，110kV110kV及及及及220kV220kV为为为为5kA,330kV5kA,3

20、30kV及以上为及以上为及以上为及以上为10kA10kA进入变电所的雷电流陡度的计算进入变电所的雷电流陡度的计算进入变电所的雷电流陡度的计算进入变电所的雷电流陡度的计算进线段首端落雷且最大幅值为进线段首端落雷且最大幅值为进线段首端落雷且最大幅值为进线段首端落雷且最大幅值为j j绝缘子绝缘子绝缘子绝缘子5050冲击冲击冲击冲击闪络电压闪络电压闪络电压闪络电压U U50%50%，行波在进线段来回一次的时间为行波在进线段来回一次的时间为行波在进线段来回一次的时间为行波在进线段来回一次的时间为最不利的情况是首端落雷且幅值为最不利的情况是首端落雷且幅值为最不利的情况是首端落雷且幅值为最不利的情况是首端落

21、雷且幅值为U50%U50%的直角波，的直角波，的直角波，的直角波，冲击电晕将使直角波波头变缓：冲击电晕将使直角波波头变缓：冲击电晕将使直角波波头变缓：冲击电晕将使直角波波头变缓：2 2、35kV35kV小容量变电所进线段的保护小容量变电所进线段的保护小容量变电所进线段的保护小容量变电所进线段的保护10m10muu避雷器距变压器距离小于避雷器距变压器距离小于避雷器距变压器距离小于避雷器距变压器距离小于10m10m，a a允许大一些允许大一些允许大一些允许大一些uu进线段可缩短到进线段可缩短到进线段可缩短到进线段可缩短到500500600m600muu为了达到限流的目的，为了达到限流的目的，为了达

22、到限流的目的，为了达到限流的目的，FE1FE1、FE2FE2的接地电阻的接地电阻的接地电阻的接地电阻R R变电所侵入波的保护接线变电所侵入波的保护接线u220kV变电变电所保所保护护接接线线u500kV变电变电所保所保护护接接线线变电所侵入波的保护接线变电所侵入波的保护接线四、旋转电机的防雷保护四、旋转电机的防雷保护uu发电发电发电发电机、机、机、机、电动电动电动电动机、机、机、机、调调调调相机相机相机相机uu直配直配直配直配电电电电机大气机大气机大气机大气过电压过电压过电压过电压包括包括包括包括 n n与与与与电电电电机相机相机相机相连连连连的架空的架空的架空的架空线线线线上的感上的感上的感

23、上的感应过电压应过电压应过电压应过电压n n雷直雷直雷直雷直击击击击与与与与电电电电机相机相机相机相连连连连的架空的架空的架空的架空线线线线上上上上uu旋旋旋旋转电转电转电转电机的防雷保机的防雷保机的防雷保机的防雷保护护护护特点：特点：特点：特点：n n冲冲冲冲击绝缘击绝缘击绝缘击绝缘强强强强度在相同度在相同度在相同度在相同电压电压电压电压等等等等级级级级的的的的电电电电器器器器设备设备设备设备中最低中最低中最低中最低（固体（固体（固体（固体绝缘绝缘绝缘绝缘、容易老化）、容易老化）、容易老化）、容易老化）n n保保保保护护护护旋旋旋旋转电转电转电转电机的磁吹避雷器的保机的磁吹避雷器的保机的磁吹

24、避雷器的保机的磁吹避雷器的保护护护护水平与水平与水平与水平与电电电电机的机的机的机的绝绝绝绝缘缘缘缘水平之水平之水平之水平之间间间间的的的的绝缘绝缘绝缘绝缘配合裕度很小配合裕度很小配合裕度很小配合裕度很小n n匝匝匝匝间绝缘间绝缘间绝缘间绝缘要求将侵入波陡度限制到很低要求将侵入波陡度限制到很低要求将侵入波陡度限制到很低要求将侵入波陡度限制到很低(5kV/(5kV/s)s)直配直配直配直配发电发电发电发电机的防雷保机的防雷保机的防雷保机的防雷保护护护护措施措施措施措施i i1 11 1 n n在母线上加装避雷器在母线上加装避雷器在母线上加装避雷器在母线上加装避雷器n n采用进线段将雷电流限制为采用进线段将雷电流限制为采用进线段将雷电流限制为采用进线段将雷电流限制为 3kA3kAn n在母在母在母在母线线上装上装上装上装设电设电容器限制入侵波陡度和降低感容器限制入侵波陡度和降低感容器限制入侵波陡度和降低感容器限制入侵波陡度和降低感应过电压应过电压外移外移外移外移FEFE