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1、第十章 发电厂和变电所的防雷保护,发电厂和变电所雷电过电压来源,雷直击发电厂和变电所 雷击输电线路产生的过电压沿线路侵入发电厂和变电所,变电所雷电过电压的危害,发电机、变压器等主要电气设备的内绝缘大都没有自恢复的能力 220kV线路50%放电电压1200kV，而相应的变压器全波冲击试验电压850kV，全波多次冲击耐压只有850/1.1=773kV 造成大面积停电,过电压防护的主要措施,降低来波陡度 减小通过避雷器的电流,进线保护段,避雷器的保护作用与范围,侵入波,避雷针、避雷线 防止反击,直击,1、避雷针的反击,避雷针与配电构架同高处,避雷针的接地装置上,一般直击雷电流iL=100kA; L0
2、=1.55H/m; h高处L=1.55hH 空气与土壤的平均击穿场强： E500kV/m,10-1 直击雷防护,1、避雷针的反击,发生反击时: 500Sk=100Rch+60h 500Sd=100Rch 防止反击: Sk0.2Rch+0.1h 一般5m Sd0.3Rch 一般3m,2、避雷针的安装方式,（1）,（2）,(1) 配电构架辅助接地装置与地网连接点 (2) 变压器接地与地网的连接点,一般110kV及以上变电所，允许装配电构架避雷针，配电构架需装设辅助接地装置，与地网的连接处距变压器接地与地网连接处的距离不小于15m。土壤电阻率500m时,需独立架设避雷针。 变压器门型构架上不得加装避
3、雷针。 35kV及以下变电所需独立加设避雷针，并达到不反击的要求。,10-2 变电所内避雷器的保护作用,装设避雷器,正确选择避雷器的形式、参数 合理确定保护接线方式，如台数、装设位置 尽量少的避雷器保护所有设备,1、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压,避雷器动作前,避雷器动作后,1、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压,变压器在冲击电压作用下可等值为一个电容（称为入口电容），一般可以不计，认为输电线路在此开路。 避雷器动作前： 变压器（也是避雷器）上电压： 避雷器动作后： 变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值： Uch ：避雷器冲击放电电压 Ubm：避雷器残压的最大值，取5kA下的数值 两个
4、峰值Uch和Ubm基本相同,1、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压,变压器得到可靠保护条件：变压器冲击放电电压大于避雷器的冲击放电电压和5kA下的残压 110kV220kV变电所雷电流不得超过5kA，故5kA下的残压用Ub.5表示。,2、避雷器与被保护设备有一定距离时的过电压,入侵波 at (到B点时t=0)在变压器入口处T发生全反射: 1)、当T点的反射波到达B点之前 UB(t) = at 2)、当T点的反射波到达B后和避雷器动作之前,2、避雷器与被保护设备有一定距离时的过电压,3)、避雷器动作时刻 t = tp,K为设备电容修正系数,变压器上电压UT( t )：,具有振荡性质 截波,3、
5、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(一般指3次)截波耐压值: 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,确保变压器安全的主要措施,限制避雷器残压 限制入侵波陡度 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,三. 变电所的侵入波过电压防护,一定长度的导线可以起到下列作用： 自身阻抗可限制雷电流的幅值 冲击电晕可降低入侵波陡度,1、35kV及以上变电所进线段保护,F3 的作用：限制入侵雷电波幅值 F2的作用：隔离开关或断路器断开时防止入侵波在此
6、发生全反射造成对地闪络。断路器闭合运行时，管型避雷器在避雷器的保护范围内不动作，避免截断波的产生,35kV及以上电缆进线段的保护,在进线段内雷绕击或反击而产生入侵波的机会很小 但变电所的雷害事故 50%是由雷击1km以内的线路引起的 71%是由雷击3km以内的线路引起的 进线段耐雷水平,流经避雷器电流的计算,进线段可以限制避雷器中电流,进线段首端落雷且最大幅值为绝缘子50冲击闪络电压U50%，行波在进线段来回一次的时间为,计算不同电压等级的 后，可求出变电站电气设备离避雷器的最大允许电气距离lm,进入变电所的雷电流陡度的计算,首端落雷且幅值为U50%的直角波， 冲击电晕将使直角波波头变缓：,2、35kV小容量变电所进线段的保护,10m,避雷器距变压器距离小于10m，a允许大一些 进线段可缩短到500600m 为了限流，FE1、FE2的接地电阻,变电所侵入波的保护接线,220kV变电所保护接线,500kV变电所保护接线,变电所侵入波的保护接线,