高电压技术讲课件

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1、第四章第四章 电力系统电力系统大气过电压及防护大气过电压及防护4.14.1雷闪过电压雷闪过电压大气过电压，也叫大气过电压，也叫雷闪过电压雷闪过电压：是由于雷电引起的电力系统过电压。是由于雷电引起的电力系统过电压。雷闪过电压可分为直击雷过电压和感应雷过电压雷闪过电压可分为直击雷过电压和感应雷过电压两种两种直击雷过电压：直击雷过电压：是由于流经被击物很大的雷电流是由于流经被击物很大的雷电流造成的造成的感应雷过电压：感应雷过电压：是由于电磁场剧烈改变而产生的是由于电磁场剧烈改变而产生的过电压过电压v4.1.1 4.1.1 雷闪放电及雷电参数雷闪放电及雷电参数v4.1.1.14.1.1.1雷闪放电雷闪

2、放电v雷电放电包括雷电放电包括雷云对大地放电雷云对大地放电和和云间放电云间放电两种情两种情况况v按其发展的方向，雷电可分为按其发展的方向，雷电可分为下行雷和上行雷下行雷和上行雷两两种。下行雷是种。下行雷是在雷云中产生并向大地发展在雷云中产生并向大地发展的；上的；上行雷则是行雷则是由接地物体顶部激发起，并向雷云方向由接地物体顶部激发起，并向雷云方向发展的发展的。雷电的极性是按照从雷云流入大地的电。雷电的极性是按照从雷云流入大地的电荷的符号决定的，大量的实测表明，不论地质情荷的符号决定的，大量的实测表明，不论地质情况如何，况如何，9090左右的雷电是负极性的。左右的雷电是负极性的。v下行的负极性雷

3、对地放电可分为三个主要阶段，即下行的负极性雷对地放电可分为三个主要阶段，即先导放电、先导放电、主放电和余辉放电主放电和余辉放电阶段：阶段：v1.1.雷电先导放电过程雷电先导放电过程：雷电先导放电的路径服从于统计规律，：雷电先导放电的路径服从于统计规律，在所有可能放电的方向中，最主要的方向决定于最大电场强在所有可能放电的方向中，最主要的方向决定于最大电场强度。雷雨云中的电荷积集到一定密度，首先从云中某处产生度。雷雨云中的电荷积集到一定密度，首先从云中某处产生空气的电离而形成下行先导流注，高空先导流注放电的方向空气的电离而形成下行先导流注，高空先导流注放电的方向是随机的，不受地面物体的影响。雷雨云

4、下面的地面和地物是随机的，不受地面物体的影响。雷雨云下面的地面和地物受雷云电荷的静电感应，产生出与雷电异号的电荷，并使各受雷云电荷的静电感应，产生出与雷电异号的电荷，并使各地物表面的电场强度增强。当下行先导流注发展到某种高度，地物表面的电场强度增强。当下行先导流注发展到某种高度，即所谓雷电定位高度即所谓雷电定位高度H1H1处时，大气电场开始被地物感应电场处时，大气电场开始被地物感应电场所歪曲，雷电先导向歪曲后的最大电场强度方向发展。当下所歪曲，雷电先导向歪曲后的最大电场强度方向发展。当下行先导流注行进到雷击高度行先导流注行进到雷击高度H2H2后，某一个或几个地物表面电后，某一个或几个地物表面电

5、场强度达到了击穿空气的数值，该地物就会产生迎面先导流场强度达到了击穿空气的数值，该地物就会产生迎面先导流注，它向上发展与下行先导流注汇合，然后就产生强烈的主注，它向上发展与下行先导流注汇合，然后就产生强烈的主放电，该地物就遭到了雷击。在这一过程中，地物表面的电放电，该地物就遭到了雷击。在这一过程中，地物表面的电场强度表征了该地物某处遭受雷击危险性的大小场强度表征了该地物某处遭受雷击危险性的大小. .v2.2.雷电的主放电阶段雷电的主放电阶段v当先导通道的头部与迎面先导上的异号感应电荷或与大地之当先导通道的头部与迎面先导上的异号感应电荷或与大地之间距离较小，在下行先导的极高电位下，可使剩余的空气

6、间间距离较小，在下行先导的极高电位下，可使剩余的空气间隙击穿，便形成放电的第二阶段，即主放电阶段隙击穿，便形成放电的第二阶段，即主放电阶段. .v先导通道头部与大地短接，这就是主放电阶段的开始。主放先导通道头部与大地短接，这就是主放电阶段的开始。主放电开始阶段游离出来的电子迅速人大地，留下的正离子中和电开始阶段游离出来的电子迅速人大地，留下的正离子中和了该处先导通道中的负电荷。剩余间隙中形成的新通道，由了该处先导通道中的负电荷。剩余间隙中形成的新通道，由于其游离程度比先导通道强烈得多，正负电荷密度比先导通于其游离程度比先导通道强烈得多，正负电荷密度比先导通道中大很多，故具有更强的光亮，很大的电

7、导，故间隙中的道中大很多，故具有更强的光亮，很大的电导，故间隙中的新通道好似一个良导体把大地电位带到初始主放电通道的上新通道好似一个良导体把大地电位带到初始主放电通道的上端，使该处的电位接近于大地，而先导通道其余部分中的电端，使该处的电位接近于大地，而先导通道其余部分中的电荷仍留在原处未变，这些先导电荷所造成的电场也未变，这荷仍留在原处未变，这些先导电荷所造成的电场也未变，这样，就在初始主放电通道上端与原先导通道下端的交界处出样，就在初始主放电通道上端与原先导通道下端的交界处出现了极大的场强，形成强烈的游离，也就是说将该段先导通现了极大的场强，形成强烈的游离，也就是说将该段先导通道改变成更高电

8、导的主放电通道，所以说主放电是从地面向道改变成更高电导的主放电通道，所以说主放电是从地面向云发展的。主放电发展速度极大，根据统计，约在云发展的。主放电发展速度极大，根据统计，约在0.070.070.50.5光速的范围内。离地越高，速度就越小。主放电通道到光速的范围内。离地越高，速度就越小。主放电通道到达云端时，主放电结束达云端时，主放电结束. .v 主放电时，通道突发地明亮，发生巨大的主放电时，通道突发地明亮，发生巨大的雷响，沿着雷电流通道流过很大的雷电流，雷响，沿着雷电流通道流过很大的雷电流，且由于电流突然增加，使被雷击点周围的磁且由于电流突然增加，使被雷击点周围的磁场发生很大变化。这就是主

9、放电过程会造成场发生很大变化。这就是主放电过程会造成雷电放电具有最大的破坏作用的原因雷电放电具有最大的破坏作用的原因. .v 主放电的延续时间一般不超过主放电的延续时间一般不超过100uS100uS，其，其放电电流幅值可达几十放电电流幅值可达几十KAKA甚至几百甚至几百KAKA。电流。电流的瞬时值是随着主放电向高空发展而逐渐减的瞬时值是随着主放电向高空发展而逐渐减小的，形成雷电流冲击波形小的，形成雷电流冲击波形。v3 3余辉放电阶段余辉放电阶段v 主放电完成后，云中的剩余电荷沿着雷主放电完成后，云中的剩余电荷沿着雷电流通道继续流向大地，形成余辉放电。与电流通道继续流向大地，形成余辉放电。与余辉

10、放电阶段相对应的电流是逐渐衰减的，余辉放电阶段相对应的电流是逐渐衰减的，约为约为100010A100010A，持续时间约为几，持续时间约为几msms4.1.1.2 4.1.1.2 雷电参数雷电参数v1. 1. 雷电通道波阻抗雷电通道波阻抗v主放电时，雷闪通道是一导体，故可看作和普主放电时，雷闪通道是一导体，故可看作和普通导线一样，对电流波呈一定的阻抗，沿闪击通导线一样，对电流波呈一定的阻抗，沿闪击通道运动的电压波通道运动的电压波 与电流波与电流波 的比值的比值 v就叫雷就叫雷电通道波阻抗电通道波阻抗 （取（取300400 300400 ）0u0i00ui0Z2.2.雷电流的波形雷电流的波形 （

11、波头、陡度及波长）（波头、陡度及波长）标准冲击波：标准冲击波：)(502 . 10tttfeeIiss斜角平顶波：斜角平顶波：skAIIsff/6 . 2/6 . 2等值余弦波：等值余弦波：2/)cos1 (2maxmaxIdtditIif雷电的电气参数3.3.雷电流雷电流 ：当：当 =0=0时，流经被击物体的电流时，流经被击物体的电流(1).(1).幅值幅值lg108LIP LLIKAPI雷 电 流 幅 值 ，雷 电 流 超 过 的 概 率002LUIZLijZ4.4.雷暴日与雷暴小时雷暴日与雷暴小时雷暴日：每年中有雷电的日数雷暴日：每年中有雷电的日数雷暴小时：每年中有雷电的小时数雷暴小时：

12、每年中有雷电的小时数5.5.地面落雷密度和输电线路落雷次数地面落雷密度和输电线路落雷次数地面落雷密度中：地面落雷密度中：每一雷暴日、每平方公里地每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷击的次数，以面遭受雷击的次数，以 表示表示. .有关规程建议有关规程建议 r r为为 0.0150.015次次/( /( 雷暴日）雷暴日）N=h-h-避雷线或导线对地平均高度避雷线或导线对地平均高度NN落雷次数，落雷次数，次次/ /（100km100km年）年）若平均雷暴日若平均雷暴日T T取为取为4040， =0.015=0.015，则，则N=0.6hN=0.6h2km对于架空线路来说，由于其高出地面有引雷作用，根据模

13、拟试验对于架空线路来说，由于其高出地面有引雷作用，根据模拟试验和运行经验，一般高度的线路，其等值受雷面的宽度为和运行经验，一般高度的线路，其等值受雷面的宽度为10h(h10h(h为为线路的平均高度，线路的平均高度，m m），也就是说线路两侧各），也就是说线路两侧各5h5h宽的地带为等值宽的地带为等值受雷面积。显然，线路愈长则受雷面积愈大。若线路经过地区的受雷面积。显然，线路愈长则受雷面积愈大。若线路经过地区的平均雷暴日数为平均雷暴日数为T T，则每年每，则每年每100km100km一般高度的线路的落雷次数为一般高度的线路的落雷次数为: :101001000hT四四. .雷电冲击波过电压和伏秒特

14、性雷电冲击波过电压和伏秒特性1.1.标准波形标准波形: :是根据电力系统中大量实测得到的是根据电力系统中大量实测得到的雷电过电压波形制订的雷电过电压波形制订的. .几个参数几个参数波头时间波头时间 ： =(1.2 30%)s=(1.2 30%)s波长时间波长时间 : =(50 20%)s: =(50 20%)s标准波形通常用符号标准波形通常用符号 表示表示 s50/2 . 111222.2.放电时延放电时延(1).(1).间隙击穿要满足二个条件间隙击穿要满足二个条件a.a.一定的电压幅值一定的电压幅值b.b.一定的电压作用时间一定的电压作用时间(2).(2).统计时延统计时延 通常把电压达间隙

15、的静态击穿电压开始到间隙中出通常把电压达间隙的静态击穿电压开始到间隙中出现第一个有效电子为止所需的时间。（现第一个有效电子为止所需的时间。（具有分散性）具有分散性）(3).(3).放电形成时延放电形成时延t tf f从第一个有效电子到间隙完成击穿所需的时间。从第一个有效电子到间隙完成击穿所需的时间。包括从电子崩，流注到主放电的发展所需的时间。包括从电子崩，流注到主放电的发展所需的时间。（具有分散性）（具有分散性）(4).(4).放电时延放电时延t tL Lt tL L= =t ts+s+t tf f统计时延统计时延tsts和外加电压大小，照射强度等很多因素有关。和外加电压大小，照射强度等很多因

16、素有关。tsts随间随间隙上外施电压的增加而减小，这是因为间隙中出现的自由电子转隙上外施电压的增加而减小，这是因为间隙中出现的自由电子转变为有效电子的概率增加的缘故。若用紫外线等高能射线照射间变为有效电子的概率增加的缘故。若用紫外线等高能射线照射间隙，使阴极释放出更多的电子，就能减少隙，使阴极释放出更多的电子，就能减少ts,ts,利用球隙测量冲击电利用球隙测量冲击电压时，有时需采用这一措施压时，有时需采用这一措施放电时延主要取决于放电时延主要取决于t tf f，特别当间隙距离，特别当间隙距离较大时，较大时，t tf f较长。若增加间隙上的电压，较长。若增加间隙上的电压，则电子的运动速度及游离能

17、力都会增大，从则电子的运动速度及游离能力都会增大，从而使而使t tf f减小。减小。气体间隙在冲击电压作用下击穿所需全部时间：气体间隙在冲击电压作用下击穿所需全部时间：t=tt=t1 1+t+ts s+t+tf f其中：其中：t ts s+t+tf f 就是放电时延就是放电时延t tL L3. 50%3. 50%冲击放电电压冲击放电电压U U50%50%放电概率为放电概率为50%50%时的冲击放电电压时的冲击放电电压50%50%冲击放电电压与静态放电压的比值称为绝缘的冲击放电电压与静态放电压的比值称为绝缘的冲击系数冲击系数pu击u50%50%0%50UUU0工频静态击穿电压的幅值工频静态击穿电

18、压的幅值4. 伏秒特性(1) (1) 定义定义同一波形、不同幅值的冲击电压下，间隙上出现同一波形、不同幅值的冲击电压下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线的电压最大值和放电时间的关系曲线(2) (2) 曲线求取方法曲线求取方法(3) (3) 电场均匀程度对曲线的影响电场均匀程度对曲线的影响 不均匀电场由于平均击穿电场强度较低不均匀电场由于平均击穿电场强度较低, ,而且流注而且流注总是从强场区向弱场区发展总是从强场区向弱场区发展, ,放电速度受到电场分放电速度受到电场分布的影响布的影响, ,所以放电时延长所以放电时延长, ,分散性大分散性大, ,其伏秒特性其伏秒特性曲线在放电时间还相当大

19、时曲线在放电时间还相当大时, ,便随时间之减小而明便随时间之减小而明显地上翘显地上翘, ,曲线比较陡曲线比较陡. . 均匀或稍不均匀电场则相反均匀或稍不均匀电场则相反, ,由于击穿时平均场强由于击穿时平均场强较高较高, ,流注发展较快流注发展较快, ,放电时延较短放电时延较短, ,其伏秒特性曲其伏秒特性曲线较平坦线较平坦. .(4) 实际意义S S1 1被保护设备的伏秒特性曲线，被保护设备的伏秒特性曲线，S S2 2保护设备的绝缘伏秒特性曲线保护设备的绝缘伏秒特性曲线 伏秒特性是防雷设计中实现保护设备和被保护设备间绝伏秒特性是防雷设计中实现保护设备和被保护设备间绝缘配合的依据。缘配合的依据。为

20、了使被保护设备得到可靠的保护为了使被保护设备得到可靠的保护, ,被保护被保护设备绝缘的伏秒特性曲线的下包线必须始终高于保护设备的设备绝缘的伏秒特性曲线的下包线必须始终高于保护设备的伏秒特性曲线的上包线伏秒特性曲线的上包线. . 第二节输电线路的防雷保护衡量输电线路防雷性能的两个指标：衡量输电线路防雷性能的两个指标：耐雷水平耐雷水平：雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流：雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值幅值, ,以以KAKA为单位。为单位。雷击跳闸率雷击跳闸率：每：每100km100km线路每年由雷击引起跳闸次数。线路每年由雷击引起跳闸次数。这是衡量线路防雷性能的综合指标。这是衡量线路防雷性

21、能的综合指标。一一. .输电线路的感应雷过电压输电线路的感应雷过电压1.1.感应过电压的计算感应过电压的计算(1).(1).导线上方无避雷线导线上方无避雷线S:S:雷击点与线路的垂直距离，雷击点与线路的垂直距离，m m: :雷电流幅值雷电流幅值 KAKA: :导线悬挂的平均高度导线悬挂的平均高度 m mdh当雷击点离开线路的距离大于米时，导线当雷击点离开线路的距离大于米时，导线上的感应雷过电压最大值按下式计算：上的感应雷过电压最大值按下式计算：ShIUgdL25LIgU：感应过电压最大值，：感应过电压最大值，kvkv感应电压一般不超过感应电压一般不超过500kV500kV，对，对35kV35k

22、V及其以下的水泥杆线路可能会及其以下的水泥杆线路可能会引起闪络事故，对引起闪络事故，对110kV110kV及其以上及其以上线路，由于线路绝缘水平较高，所线路，由于线路绝缘水平较高，所以一般不会引起闪络事故。以一般不会引起闪络事故。(2).(2).导线上方挂有避雷线导线上方挂有避雷线K K为避雷线与导线间的耦合系数，线间距离愈近，耦合系数为避雷线与导线间的耦合系数，线间距离愈近，耦合系数K K就愈大。就愈大。由于避雷线的屏蔽作用，可使导线上的感应电压降低。由于避雷线的屏蔽作用，可使导线上的感应电压降低。.(1)(1)bg dg dg bg dg ddhUUKUUKUKh(3).(3).雷击线路杆

23、塔时，导线上的感应过电压雷击线路杆塔时，导线上的感应过电压无避雷线无避雷线： dgdhU有避雷线：有避雷线：)1 (0dbdgdhhkhU:感应过电压系数感应过电压系数2.6LI二.输电线路的直击雷过电压和耐雷水平1.雷直击导线时的过电压雷直击导线时的过电压v作用于线路绝缘上的电压最大值作用于线路绝缘上的电压最大值Ug=100 Ug=100 。v用绝缘的用绝缘的50%50%冲击闪络电压冲击闪络电压U50%50%代替代替UgUg，那么，那么 就能代就能代表引起绝缘闪络的雷电流幅值，通常称为线路在这情况表引起绝缘闪络的雷电流幅值，通常称为线路在这情况下的耐雷水平。：下的耐雷水平。：v = U50%

24、/100= U50%/10035.386lghaPa绕击率：对平原地区：对山区地区：山区的绕击率为平原的3倍，或保护角增大8度减少绕击率：减小保护角，降低杆塔高度9 . 386lghaPaILILI2.雷击杆塔塔顶雷电流的分布雷电流的分布等值电路图流经杆塔的电流：iigt：分流系数dtdiLiRdtdiLiRUgtchgtgtgtchgt塔顶电位横坦高度处杆塔电位的幅值横坦高度处杆塔电位的幅值dhgtchgthhLRIU6 . 2导线电位的幅值dbdgtdhhkhkUU01线路绝缘上的电压幅值6 . 216 . 2)1 (0ddbgtghchdgtjhkhhLkhhRkIUUU雷击杆顶的耐雷水

25、平：雷击杆顶的耐雷水平：6 . 2)6 . 2()1 (%50dgtchhLRKUI2.雷击避雷线档距中央雷电流的分布雷击点A的电压bbAZZZZiU002雷击点的最高电位bbbAZZZZlU002雷击处避雷线与导线间的空气隙S上承受最大电压)1 (2)1 (00kZZZZlkUUbbbAS不会出现击穿的经验公式1012. 0lS3.雷绕过避雷线击于导线或直接击于导线等值电路图雷击点的电压dddZZZZiU002或iUd100耐雷水平100%502UI 三.输电线路的雷击跳闸率1.建弧率145 . 475. 0E中性点直接接地系统：jNlUE3中性点非直接接地系统：mllUEjN22.有避雷线

26、线路雷击跳闸率的计算雷击杆塔时的跳闸率11NgPn 绕击跳闸率22PNPn 绕击率对平原地区对地区9 . 386lghP35. 386lghP输电线路雷击跳闸率)(2121PPgPNnnn四四. .输电线路的防雷措施输电线路的防雷措施1.1.架设避雷线架设避雷线作用：作用： 防止雷直击于导线；防止雷直击于导线； 对雷电流有分流作用，使塔顶电位下降；对雷电流有分流作用，使塔顶电位下降； 对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时绝缘子对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时绝缘子串上电压；串上电压； 对导线有屏蔽作用，可降低导线上感应电压对导线有屏蔽作用，可降低导线上感应电压330kv330kv及以上：及以上：

27、全线架设双避雷线全线架设双避雷线 在在2020度左右度左右220kv220kv： 宜全线架设双避雷线宜全线架设双避雷线 在在2020左右左右110kv110kv： 一般全线架设避雷线一般全线架设避雷线35kv35kv及以下：及以下： 一般不沿全线架设避雷线一般不沿全线架设避雷线 取取2020到到3030度之间度之间v1、310kV线路防雷保护v不架设避雷线，可利用水泥杆的自然接地，为提高供电可靠性可投入自动重合闸。在雷电特别强烈地区可因地制宜采用高一电压等级的绝缘子，或顶相用针式两边改用两片悬式绝缘子，也用采用瓷横担，以提高线路的绝缘水平。对特殊用户应用用环形供电或不同杆双回路供电，必要时改为

28、电缆供电。v2、35kV线路防雷保护v一般不装设避雷线，进变电站（电站）12km设置避雷线为进线段保护。采用小接地系统运行，若线路长电容电流大则 经消弧线圈接地。装设自动重合闸，环网供电。v3 3、110500kV110500kV线路防雷保护线路防雷保护v110kV110kV线路一般沿全线架设避雷线，在雷电活线路一般沿全线架设避雷线，在雷电活动特别强烈地区，宜架设双避雷线，其保护动特别强烈地区，宜架设双避雷线，其保护角取角取2020；在少雷区或运行经验证明雷电活动；在少雷区或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不全线架设避雷线，但应装轻微的地区，可不全线架设避雷线，但应装设自动重合闸装置。设自动

29、重合闸装置。2.2.降低杆塔接地电阻降低杆塔接地电阻3.3.架设耦合地线架设耦合地线作用：作用： 增加避雷线与导线间的耦合以降低绝缘子增加避雷线与导线间的耦合以降低绝缘子串上的电压；串上的电压； 增加对雷电流的分流作用增加对雷电流的分流作用4.4.采用不平衡绝缘方式采用不平衡绝缘方式5.5.采用消弧线圈接地方式采用消弧线圈接地方式6.6.装设自动重合闸装设自动重合闸7.7.装避雷器装避雷器8.8.加强绝缘加强绝缘例题习题：某厂有两个原油罐，一个高为习题：某厂有两个原油罐，一个高为1212米、直径为米、直径为6 6米，米，另一个高另一个高1010米、直径米、直径1010米，两油罐的净距为米，两油

30、罐的净距为1616米。试设米。试设计采用单支避雷针保护的最佳方案，并绘出避雷针的平计采用单支避雷针保护的最佳方案，并绘出避雷针的平面保护范围。面保护范围。例题习题：某变电站内有两根等高避雷针，高度为习题：某变电站内有两根等高避雷针，高度为25米、针间距离为米、针间距离为45米。某被保护物位于两米。某被保护物位于两针之间，被保护物高度为针之间，被保护物高度为11米。试计算避雷米。试计算避雷针在被保护物高度水平面上的保护范围？针在被保护物高度水平面上的保护范围？第三节 发电厂和变电所的 防雷保护发电厂、变电所遭受雷害的两个方面：发电厂、变电所遭受雷害的两个方面：一是一是:雷直击于发电厂、变电所雷直

31、击于发电厂、变电所二是二是:雷击输电线后产生的雷电波侵入发电厂、雷击输电线后产生的雷电波侵入发电厂、变电所变电所防护措施是采用避雷针或避雷线防护措施是采用避雷针或避雷线防护措施是装设氧化锌避雷器，以限制流过避防护措施是装设氧化锌避雷器，以限制流过避雷器的雷电流和限制入侵雷电波的陡度。雷器的雷电流和限制入侵雷电波的陡度。一一. .发电厂、变电所的直击雷保护发电厂、变电所的直击雷保护1.1.独立避雷针独立避雷针适用范围：适用范围：35kv35kv及以下变电所及以下变电所原则：所有的被保护设备均应处于避雷针的原则：所有的被保护设备均应处于避雷针的保护范围之内，以免遭受雷击。当雷击避雷保护范围之内，以

32、免遭受雷击。当雷击避雷针时，雷电流通过避雷针入地，使避雷针对针时，雷电流通过避雷针入地，使避雷针对地电位升高，此时应防止避雷针至被保护设地电位升高，此时应防止避雷针至被保护设备发生反击。备发生反击。示意图高为高为h h的避雷针受雷击时出现的电位：的避雷针受雷击时出现的电位：chLLkRidtdiLu避雷针的接地装置上出现的电位避雷针的接地装置上出现的电位LchdiRu 取：HhLskAdtdikAiLL7 . 1/30150于是：chdchkRuhRu15050150 为防止避雷针与被保护的配电构架或设备为防止避雷针与被保护的配电构架或设备之间空气间隙被击穿而造成之间空气间隙被击穿而造成反击反

33、击事故，若取空事故，若取空气的平均耐压强度为气的平均耐压强度为500kv/m500kv/m，则，则hRShRSchKchK1 . 03 . 050050150一般情况下：一般情况下：mSK5 为防止避雷针接地装置和被保护设备接地为防止避雷针接地装置和被保护设备接地装置之间土壤中的间隙被击穿，取土壤的平均装置之间土壤中的间隙被击穿，取土壤的平均耐电强度为耐电强度为300kv/m300kv/m，则，则chdRS3 . 0一般情况下：一般情况下：mSd32.2.构架避雷针构架避雷针适用范围：适用范围：110kv110kv及以上变电所及以上变电所注意事项：注意事项：a.a.为确保变电站中最重要而绝缘较

34、弱的主变压为确保变电站中最重要而绝缘较弱的主变压器的绝缘免受反击的威胁，要求在装置避雷针器的绝缘免受反击的威胁，要求在装置避雷针的构架附近埋设辅助集中接地装置，且避雷针的构架附近埋设辅助集中接地装置，且避雷针与主接地网的地下连接点到变压器接地线到主与主接地网的地下连接点到变压器接地线到主接地网的地下连接点，沿接地体的距离不得小接地网的地下连接点，沿接地体的距离不得小于于1515米；米；b.b.在变压器的门型构架上，不允许装避雷针在变压器的门型构架上，不允许装避雷针线路终端杆塔上的避雷线能否与变电所构架相线路终端杆塔上的避雷线能否与变电所构架相连的问题：连的问题：110kv110kv及以上及以上

35、 可以相连，若可以相连，若1000m 1000m 应应 加集中接地装置加集中接地装置3560kv 3560kv 当当=500m 500m 500m 不允许相连不允许相连二二. .变电所的侵入波保护变电所的侵入波保护1.1.阀式避雷器的保护作用分析阀式避雷器的保护作用分析(1).(1).变压器与避雷器之间的距离为零变压器与避雷器之间的距离为零接线图动作前等值电路动作后等值电路列出方程：uziuuzzuiubbbbb22111用图解法求解避雷器电压有两个峰值：避雷器电压有两个峰值：分析chucau避雷器冲击放电电压，由于阀式避雷避雷器冲击放电电压，由于阀式避雷器的伏的特性较平，可认为是一个定器的伏

36、的特性较平，可认为是一个定值值避雷器最高的残压，由于流经避雷器避雷器最高的残压，由于流经避雷器的雷电流一般不超过的雷电流一般不超过5kA5kA，因此其值取，因此其值取为为5kA5kA下的残压下的残压(2).(2).变压器和避雷器之间有一定的电器距离变压器和避雷器之间有一定的电器距离接线图接线图分析用图分析用图避雷器上的电压避雷器上的电压变压器上的电压波形变压器上的电压波形变压器承受雷电波能力变压器承受雷电波能力jcUlU25 .变电所中变压器距避雷器的最大允许电气距离变电所中变压器距避雷器的最大允许电气距离/25 . cjmUUl三三. .变电所的进线段保护变电所的进线段保护保护目的：保护目的

37、：为使变电所内避雷器能可靠地保护电气设为使变电所内避雷器能可靠地保护电气设备，限制流经避雷器的电流幅值不超过备，限制流经避雷器的电流幅值不超过5kv5kv、限制侵入波陡度、限制侵入波陡度不超过一定的允不超过一定的允许值许值1.1.进线段首端落雷，流经避雷器电流的计算进线段首端落雷，流经避雷器电流的计算计算条件：计算条件：进线段进线段1-21-2公里公里雷电侵入波最大幅值为线路绝缘雷电侵入波最大幅值为线路绝缘50%50%冲击冲击闪络电压闪络电压原理接线和等值电路图原理接线和等值电路图3. 35kv及以上变电所的进线段保护计算方程：计算方程：2.2.进入变电所的雷电波陡度进入变电所的雷电波陡度的计

38、算的计算dhuluu008. 05 . 0令令v=300m/us,v=300m/us,陡度化为陡度化为kv/mkv/m单位单位3. 35kv3. 35kv及以上变电所的进线段保护及以上变电所的进线段保护四四. .变电器防雷保护的几个具体问题变电器防雷保护的几个具体问题1. 1. 三绕组变压器的防雷保护三绕组变压器的防雷保护措施：措施： 在低压绕组三相出线上加装阀式避雷器在低压绕组三相出线上加装阀式避雷器2.2.自耦变压器的防雷保护自耦变压器的防雷保护(1).(1).高、低压绕组运行，中压开路高、低压绕组运行，中压开路线路图线路图考虑各种运行方式下：如高低绕组运行，中压开路，这时中压侧套管与断路

39、器之间装设一组避雷器。高压侧开路时，中压侧来波，高压侧感应kU电压，这时高压侧套管与断路器之间也应加装一组避雷器。电压分布图电压分布图(2).(2).中、低压绕组运行，高压开路中、低压绕组运行，高压开路电压分布图电压分布图安装避雷器的自耦变压器安装避雷器的自耦变压器3. 3. 变压器中性点保护变压器中性点保护(1).(1).中性点绝缘水平中性点绝缘水平全绝缘全绝缘分级绝缘分级绝缘60kv60kv及以下及以下110kv110kv及以上及以上(2).(2).不同电压等级的中性点保护不同电压等级的中性点保护60kv60kv及以下的电网中的变压器及以下的电网中的变压器: : 一般不需要保护一般不需要保

40、护多雷地区或装有消弧线圈的变压器：多雷地区或装有消弧线圈的变压器：宜在中性点加装避雷器宜在中性点加装避雷器110kv110kv及以上电网中变压器及以上电网中变压器变压器中性点宜选金属氧化物避雷器变压器中性点宜选金属氧化物避雷器3 3、变压器中性点保护、变压器中性点保护三相同时进波时，中性点不接地的变压器中性点电位可三相同时进波时，中性点不接地的变压器中性点电位可能达到绕组端电压的能达到绕组端电压的2 2倍，所以中性点需保护。倍，所以中性点需保护。110kV110kV及上变压器中性点加装及上变压器中性点加装Y1WY1W或或Y1.5WY1.5W系列的氧化锌避系列的氧化锌避雷器保护中性点绝缘。雷器保

41、护中性点绝缘。4、配变变压器的防雷保护配变变压器的防雷保护三点共同接地：避雷器的接地引下线、配变外壳、三点共同接地：避雷器的接地引下线、配变外壳、低压绕组的中性点连接在一起。低压绕组的中性点连接在一起。逆变换，解决方法：低压侧某一相装设一只避雷逆变换，解决方法：低压侧某一相装设一只避雷器器五五. . 旋转电机的防雷保护旋转电机的防雷保护1.1.旋转电机的防雷保护特点旋转电机的防雷保护特点(1).(1).旋转电机主绝缘的冲击耐压值旋转电机主绝缘的冲击耐压值远低于同级变压器的冲击耐压值远低于同级变压器的冲击耐压值(2).(2).运行中的旋转电机主绝缘更低于运行中的旋转电机主绝缘更低于出厂时的核定值

42、出厂时的核定值(3).(3).保护旋转电机用的磁吹避雷器的保护保护旋转电机用的磁吹避雷器的保护性能与电机绝缘水平的配合裕度很小性能与电机绝缘水平的配合裕度很小(4).(4).由于电机绕组匝间电容较小，要求来波由于电机绕组匝间电容较小，要求来波陡度较小陡度较小(5).(5).电机绕组中性点一般不接地，当侵入电机绕组中性点一般不接地，当侵入波入侵时，会引起中性点电压升高波入侵时，会引起中性点电压升高由此特点，旋转电机（直配电机）的防雷保由此特点，旋转电机（直配电机）的防雷保护应包括：护应包括： 主绝缘、匝间绝缘和中性点绝缘的保护主绝缘、匝间绝缘和中性点绝缘的保护2.2.直配电机的防雷措施直配电机的防雷措施(1).(1).避雷器保护避雷器保护功能：降低侵入波幅值功能：降低侵入波幅值(2).(2).电容器保护电容器保护功能：限制侵入波陡度功能：限制侵入波陡度和降低感应雷过电和降低感应雷过电压压(3).(3).电缆段保护（进线段保护）电缆段保护（进线段保护）功能：限制流经功能：限制流经FCDFCD型避雷器中的雷电流型避雷器中的雷电流使之小于使之小于3kA3kA(4).(4).电抗器保护电抗器保护功能：在雷电波侵入时抬高首端冲击电压，使功能：在雷电波侵入时抬高首端冲击电压，使安装在电缆首端的避雷器放电安装在电缆首端的避雷器放电保护接线图保护接线图使用排气式避雷器FE使用FS型避雷器