电力设备过电压保护设计关键技术作业规程.doc
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1、电力设备过电压保护设计技术规程SDJ 779中华人民共和国水利电力部关于颁发电力设备过电压保护设计技术规程SDJ779告知(79)水电规字第4号 电力设备过电压保护设计技术规程SDJ76于一九七六年颁发试行后,对电力设备过电压保护设计工作起到了一定指引和提高作用。 现依照近年来建设经验和各单位意见,对本规程内容作了必要修改和补充,并颁发执行。在执行中如遇到问题,请告我部规划设计管理局。一九七九年一月八日基 本 符 号电流、电压和功率 I雷电流幅值; Ic接地电容电流; I1雷击杆塔时耐雷水平; I2雷击导线或绕击导线时耐雷水平; i总雷电流瞬时值; igt通过杆塔电流瞬时值; Ue额定电压;
2、Uxg设备最高运营相电压; Ugo空气间隙工频放电电压; Une内过电压间隙工频放电电压或操作冲击波50放电电压; Ush绝缘子串工频湿闪电压或操作冲击波50湿闪电压; U进行波幅值; U50绝缘子串50冲击放电电压; Ug感应过电压最大值; ug感应过电压瞬时值; Uj杆塔上绝缘承受过电压最大值; uj杆塔上绝缘承受过电压瞬时值; Utd杆塔顶部电位最大值; utd杆塔顶部电位瞬时值; W消弧线圈容量。电感、电阻和波阻 Lgt杆塔等值电感(简称杆塔电感); Lb一档避雷线电感一半; R工频接地电阻; Rch冲击接地电阻; Z避雷线波阻; Z11导线自波阻;Z12、Z13、Z23线1与线2、线
3、1与线3、线2与线3互波阻。时间参数 tt雷电流波头长度; tp雷电波波长; t0进线保护段首端斜角波波头长度; t进线保护段末端斜角波波头长度。几何特性 D两避雷针、避雷线间距离; D避雷针与等效避雷针间距离; f通过两支等高避雷针顶点和保护范畴边沿最低点圆弧弓高; h避雷针、避雷线高度,避雷针校验点高度,保护发电厂、变电所用避雷线支柱高度,杆塔高度,线路平均高度; hb 避雷线平均高度; hd 导线平均高度; ha 避雷针、避雷线有效高度; hx 被保护物高度; 两等高避雷针(线)间保护范畴上部边沿最低点高度或两等高避雷针间假想避雷针高度; h1线1平均高度,线2、3等等脚注类推; l档距
4、长度; lb进线保护段长度; lj绝缘子串放电距离; lm木横担线路线间距离; l避雷线上校验雷击点与接地支柱间或近来支柱间距离; l2避雷线上校验雷击点与另一端支柱间距离; bx两针间在hx水平面上保护范畴一侧最小宽度; R0通过两避雷针、避雷线顶点以及两避雷针、避雷线间保护范畴上部边沿最低点圆半径; r避雷针在地面上保护半径; rx避雷针在hx水平面上保护半径; r1线1半径; d12线1与线2间距离,其她脚注意义类推; d12线1与线2镜象间距离,其她脚注意义类推; S雷击点与线路距离; S1、S2、S3、S2按不同条件拟定送电线路档距中央导线与避雷线间距离; Sk避雷针、避雷线与被保护
5、物间空气中距离; Sd避雷针、避雷线与被保护物间地中距离; 避雷线对边导线保护角; 每个绝缘子泄漏距离。计算指标 E绝缘子串平均运营电压梯度; P雷电流幅值概率; P1超过雷击杆塔时耐雷水平雷电流概率; P2超过雷击导线或绕击导线时耐雷水平雷电流概率; P3雷击挡距中央避雷线时,超过耐雷水平雷电流概率; Pa平原线路绕击率; Pa山区线路绕击率; m每串绝缘子个数; N每100km普通高度电力线路每40雷日遭受雷击次数,简称线路雷击次数; n雷击跳闸率; 地面落雷密度,即每1雷日、每平方公里对地落雷次数; g击杆率; h建弧率。计算系数 a感应过电压系数; K0内过电压倍数; K1绝缘子串内过
6、电压湿闪校正系数; K2空气间隙内过电压放电电压校正系数; K3空气间隙运营电压综合系数; k导线和避雷线间耦合系数; k0导线和避雷线间几何耦合系数; k1电晕效应校正系数; k13线1对线3几何耦合系数,其她脚注意义类推; P避雷针、避雷线高度影响系数; b杆塔分流系数; b避雷线分流系数。第一章 总 则 第1条 在制定过电压保护方案时,必要认真贯彻执行党关于方针和政策,依照雷电活动状况和地形、地质、气象状况,以及电力网构造型式和运营方式等,结合运营经验,进行全面分析和技术经济比较,做到技术先进,经济合理,符合电力系统和电力设备安全经济运营规定。 第2条 本规程合用于330kV及如下发电、
7、变电、送电、配电和用电等交流电力设备过电压保护。农村电力网及特殊电力设备过电压保护,还应按关于专用规定执行。 雷电活动特殊强烈地区,还应依照本地实践经验,恰当加强防雷办法。第二章普通规定 第3条 220330kV电力网,应采用中性点直接接地方式。 110154kV电力网,普通采用中性点直接接地方式。在雷电活动较强山岳丘陵地区,构型简朴电力网,如采用直接接地方式不能满足安全供电规定和对联网影响不大时,可采用中性点经消弧线圈接地方式。 360kV电力网,应采用中性点非直接接地方式。当单相接地故障电流不不大于下列数值时,应装设消弧线圈:310 kV电力网30A20kV及以上电力网10A 与发电机或调
8、相机电气上直接连接320kV电路,中性点应采用非直接接地方式。当单相接地故障电流不不大于5A时,如规定发电机(调相机)能带内部单相接地故障运营,应装设消弧线圈。消弧线圈可装在厂用变压器中性点上,也可装在发电机或调相机中性点上。 第4条 电力系统内过电压倍数拟定,应考虑系统构型、系统容量及参数、中性点接地方式、断路器性能、母线上出线回路数以及系统运营接线、操作方式等因素。内过电压计算倍数普通取下列数值: 对地绝缘,以设备最高运营相电压Uxg为基准:3560kV及如下(非直接接地)4.0 Uxg110154kV(非直接接地)3.5 Uxg110220kV(直接接地)3.0 Uxg330kV(直接接
9、地)2.75 Uxg 相间绝缘: 3220kV电力网,相间内过电压宜取对地内过电压1.31.4倍;330kV电力网,相间内过电压可取对地内过电压1.41.45倍。 拟定相间绝缘时,两相电位宜分别取相间内过电压+60和-40。 第5条 电力网绝缘应能承受操作空载线路过电压。在中性点直接接地电力网中,操作110220kV空载线路时,由于电感-电容回路振荡产生最大操作过电压倍数普通不超过下列数值:使用重燃次数较少空气断路器,不超过2.6,使用少油断路器,不超过2.8,使用有中值或低值并联电阻空气断路器,不超过2.2。操作330kV空载线路时产生最大操作过电压倍数不应超过2.0。断路器切断空载线路时不
10、发生重燃是限制操作过电压有效办法。 在中性点非直接接地60kV及如下电力网中,操作空载线路产生最大操作过电压倍数,普通不超过3.5,操作单相接地空载线路,虽也许超过4.0,仍取4.0。 串联补偿装置对操作过电压影响在设计中不予考虑。 断路器应能将操作并联电容器组产生过电压限制到不超过第4条中数值。有中值并联电阻断路器可将过电压倍数限制到2.53.0;如磁吹避雷器通流能力满足电容器组释放储能规定,也可用磁吹避雷器限制这种过电压。 第6条 切断空载变压器或电抗器时,由于断路器强制熄弧产生过电压应依照断路器构造、回路参数、中性点接地方式、变压器接线和构造等因素拟定。在中性点直接接地电力网中,断开11
11、0330kV空载变压器时过电压,普通不超过3.0Uxg;在中性点非直接接地35154kV电力网中,普通不超过4.0 Uxg。 采用灭弧性能较强又无并联电阻断路器断开励磁电流标么值较大空载变压器时,所产生高幅值过电压,可装设并联电阻予以限制。也可在断路器与变压器间装设阀型避雷器。避雷器可在低压侧或高压侧,但如高低压电力网中性点接地方式不同,低压侧宜采用磁吹避雷器。 断开高压变压器电弧炉组时,电流迅速截断产生过电压,应用阀型避雷器加以限制。 在也许只带一条线路运营变压器中性点消弧线圈上,宜用阀型避雷器限制切除最后一条线路两相接地故障时,逼迫断开消弧线圈电感电流在消弧线圈上产生过电压。 为限制内过电
12、压装设避雷器,在变压器等被保护设备运营中不得断开。 空载变压器突然合闸时过电压,普通不大于2.0Uxg,可不采用保护办法。 第7条 在中性点不接地电力网中,线路和变电所正常绝缘应能承受间歇性电弧接地引起过电压。间歇性电弧接地过电压普通不超过3.0Uxg,个别可达3.5Uxg。 策8条 各级电压电力网均应采用办法,防止在电力系统操作或故障状况下,由于电力网参数不利组合引起铁磁谐振过电压。铁磁谐振过电压普通不超过1.52.5Uxg,个别达3.5Uxg以上。谐振过电压持续时间长,不能用避雷器限制。中性点非直接接地电力网应防止下列状况下产生铁磁谐振过电压: 变压器供电给接有电磁式电压互感器空载母线或空
13、载短线; 配电变压器高压绕组对地短路; 用电磁式电压互感器在高压侧进行双电源定相; 送电线路一相断线后一端接地以及断路器非同期动作、熔断器非全相熔断。 为防止铁磁谐振过电压,应充分考虑电力网各种也许运营方式和操作方式、变化电力网中感抗和容抗比值、保证断路器三相似期动作,以避免形成铁磁谐振过电压条件。中性点非直接接地电力网中,可选用下列防止过电压办法: 一、选用励磁特性较好电磁式电压互感器或采用电容式电压互感器。 二、在电磁式电压互感器开口三角绕组中,普通装设R0.4Xm电阻(Xm为互感器在线电压作用下单相绕组励磁电抗),在35kV及如下电力网中,普通R100,也可用220V500W白炽灯泡固定
14、装在35kV及如下电压互感器开口三角绕组中在中性点位移超过一定电压值时,可用零序过电压继电器将电阻短时投入 1min,然后再自动切除。 三、个别状况下,在10kV及如下母线上,可装设一中性点接地星形接线电容器组,或用一段电缆代替架空线,减小对地容抗Xco,使(XcoXm)0.01。 四、选取消弧线圈安装位置时,应尽量避免有使电力网一某些失去消弧线圈运营也许性。 五、采用暂时切换办法,如投入事先规定好某些线路或设备等。 六、特殊状况下,可改为中性点瞬间经电阻接地或直接接地。 中性点直接接地电力网,在各种状况下,应尽量避免形成中性点不接地电力网。 第9条 在电力系统中,应采用办法防止发电机或变压器
15、电感参数周期性变化引起参数谐振过电压。 可用迅速励磁自动调节器限制由于电机电感参数周期性变化产生同步自励过电压;用速动过电压继电保护断开发电机,消除也许产生异步自励过电压。在发电机容量不大于空载线路充电功率,或线路中有串联补偿装置状况下,发电机全电压合闸或逐渐升压起动过程中产生参数谐振过电压,普通可采用下列办法予以限制: 一、使发电机容量不不大于被投入空载线路充电功率。 二、避免发电机带空载线路起动或避免以全电压向空载线路合闸。 三、装设并联电抗器,使线路等值容抗不不大于电机直轴电抗与变压器漏抗之和。 在自振频率不大于且接近于100Hz中性点直接接地电力网中,应避免在只带空载线路变压器低压侧合
16、闸,以防止由于变压器电感周期性变化在高压空载或轻载线路中引起幅值较高以二次谐波为主谐振过电压。 第10条 电力网应采用办法,使其关于参数避开共振条件,并在水轮发电机转子上装设阻尼绕组,以防止或限制水轮发电机不对称短路或负荷严重不平衡产生谐振过电压。 第11条 电力网应限制由于断路器非全相分合闸、非同期动作、熔断器非全相动作在中性点不接地变压器上产生内过电压。有单侧电源变压器从电源侧非全相分合闸,如变压器励磁电感与对地电容产生铁磁谐振,能产生23Ucg过电压;有双侧电源变压器在非全相分合闸时,由于两侧电源不同步在变压器中性点上可浮现接近于2倍工频相电压,如产生铁磁谐振,会浮现更高过电压。在这种状
17、况下,应采用改进断路器性能、消除谐振条件等办法,以防止谐振过电压击穿中性点不接地分级绝缘中性点绝缘和引起其中性点避雷器爆炸。也可在中性点装设高值阻尼电阻限制过电压,阻尼电阻按变压器励磁电感和对地电容拟定。 注:有单侧电源变压器,如另一侧带有调相机或较大同步电动机,也类似于有双侧电源状况。 第12条 有消弧线圈较低电压电力网,应恰当选取消弧线圈脱谐度,以便避开谐振点;无消弧线圈较低电压电力网,应采用增大其对地电容等办法,如安装电力电容器等,以防止零序电压通过电容(变压器绕组间或两条电力线路间)耦合,由较高电压电力网传递到中性点非直接接地较低电压电力网,或由较低电压电力网传递到较高电压电力网,或回
18、路参数形成串联谐振条件,产生高幅值转移过电压。 第13条 拟定电力网内过电压幅值和选取避雷器灭弧电压,应考虑空载线路电容效应、电力系统单相接地和突然失去负荷引起工频过电压。普通不考虑同步浮现三种过电压均为最严重状况。 在220kV及如下电力网中,普通不采用特殊办法限制工频过电压。 在330kV电力网中,可采用并联电抗器和速动继电保护等将浮现大气过电压或操作过电压时工频过电压限制在1.31.4Uxg如下。 第14条 在距电力线路S65m处,雷云对地放电时,在电力线路导线上产生感应过电压最大值可按下式计算: (1)式中 Ug感应过电压最大值,只在很少状况下达到500600kV; I雷电流幅值,kA
19、; hd导线平均高度,m; S雷击点与线路距离,m。 在设计中,普通计入雷击点自然接地电阻作用,最大电流采用I100kA。 雷击于杆塔顶部以及电力线路上或其附近避雷针、避雷线时,在电力线路导线上感应过电压幅值可按附录一(F-6)式计算。 第15条 雷电流幅值概率曲线见图1。雷电流幅值超过I概率也可按下式求得: (2)式中 P雷电流幅值概率; I雷电流幅值,kA。 在线路防雷设计中,雷电流波头长度普通取2.6s,波头形状取斜角形;在设计特殊高塔时,可取半余弦波形,其最大陡度与平均陡度之比为。 第16条 电力线路雷击跳闸率应按下列办法拟定: 一、每年40雷日中档雷电活动强度地区,普通高度电力线路遭
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- 电力设备 过电压 保护 设计 关键技术 作业 规程
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