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1、第7章 发电厂和变电站的防雷保护,发电厂是产生电能的中心，变电站是分配电能的枢纽 重要： （1）遭雷击受到破坏将造成大面积停电事故 （2）发电机、变压器是系统中最重要最昂贵的设备， 且绝缘水平也较低，一旦损坏难于修复 （3）值班运行人员的安全 所以比输电线路防雷更加重要 需采取防雷措施,雷害来源： （1）雷直击发电厂和变电站的避雷针后，强大的雷电流 在设备上a.产生感应过电压b.避雷针电位升高对设备 反击c.产生跨步电压和接触电压 （2）雷击线路后导线上形成雷电波侵入发电厂和变电站 防雷措施： （1）选址时尽可能选择少雷区 （2）采用避雷针和避雷线作为直击雷防护 （3）采用避雷器和进线段保护作
2、为侵入波防护,7.2 发电厂和变电站的直击雷保护 避雷针和避雷线的接地 都为独立接地体 注意校核： （1）空气间隙Sk （2）土壤间隙Sd 以免反击 另： 避雷针能否架设在构架上问题？ 线路终端杆塔避雷线能否进变电站问题?,电压等级 土壤电阻率,7.3 变电站对侵入波的防护,沿导线传播的侵入波幅值远远高于变电站内设备绝缘水平 如：110kV线路一般7片绝缘子，闪络电压为700kV，而 变压器冲击绝缘水平为480kV，多次全波试验保险电压为 478kV，FZ-110J U冲击310kV 故需采用避雷器作为变电站内侵入波的保护 一、避雷器的保护动作过程 避雷器直接并在设备旁,避雷器动作前： ub=
3、u(t),动作后：,避雷器电压,二、避雷器与变压器间的距离对过电压的影响 避雷器和被保护设备并在一起时，被保护设备上的过电压 就是避雷器上的电压，但实际工程中不可能在每台被保护 设备上并一台避雷器，也就是说避雷器与被保护设备存在 一定距离（电气距离） 距离对过电压有影响,设备上过电压为：,p132,可见为了保证设备的安全，需采取如下措施： 1）限制通过避雷器的雷电流，5kA或10kA，降低残压 2）限制雷电流陡度a 3）尽量缩短避雷器与被保护设备间的电气距离l,三、变压器与避雷器之间的最大允许距离,由于避雷器动作以后的波的多次折反射，变压器上的电压为振荡的，这种波形与全波相差较大、而与截波相似
4、，实际中就是以变压器承受多次截波的能力（多次截波耐压值uj）表示承受雷电波的能力,变压器上的最大冲击电压umax应小于多次截波耐压值uj,避雷器与变压器之间的最大允许距离lmax,a为空间陡度,结论： （1）避雷器具有一定的保护范围，最大允许距离lmax与 变压器uj和避雷器ur差值有关 ujur lmax （2）lmax与侵入波陡度a有关 a lmax 所以要 a （3）其它设备lmax要大35% （4）变电站多回出线比单回出线lmax高 所以实际工程中，在变电站雷电侵入波保护设计时就是选择避雷器的布置位置，原则是在任何可能的运行方式下，变电站内变压器和其它设备距避雷器的电气距离应小于最大允
5、许电气距离,7.3.3 进线段保护 变电站电气设备在雷电侵入时出现的过电压为：,需限制i雷电 ur 及 需 a u,进线段保护,进线段：输电线靠近变电站12km的线段 统计表明：变电站侵入波事故50%是1km线路落雷造成的，71是3km线路落雷造成的 进线段保护：加强进线段防雷保护措施（无避雷线的架设避雷线，有避雷线减小保护角，增加绝缘子片数，加强检查巡视）使进线段耐雷水平高于线路其它部分，减小进线段发生绕击和反击形成侵入波的概率，这样侵入变电站的雷电波主要来自进线段之外,侵入波经过在进线段上传播时，由于冲击电晕陡度会降 低，进线段的波阻抗也起着限制流过避雷器的雷电流的 作用 进线段作用：（1
6、）限制雷电流（2）降低侵入波陡度 一、避雷器雷电流计算 进线段以外落雷，侵入波幅值被限制在进线段绝缘子串 的u50%，进线段12km的传播时间 故不考虑负的反射波,220kV线路绝缘子u50%=1200kV 、架空线z=400 FZ-220J避雷器ur,5=664kV IBL=4.34kA5kA 出线越多雷电流越小,330kV和500kV线路为分裂导线其波阻抗小些，故避雷器 雷电流取10kA 二、侵入波陡度的衰减计算 由于u50%超过了导线上起始冲击电晕电压，侵入波传播时 会因冲击电晕产生衰减和变形（陡度降低）,时间陡度 空间陡度,例：110kV终端变电站仅一回出线，进线段导线平均高度 8.5
7、m，站中变压器距避雷器的电气距离l=45m，进线段 长度l0为1km，变压器uj=478kV，FZ-110J的ur,5=332kV 试校核变压器是否受到可靠保护 解：,可见变压器能得到可靠保护,三、典型接线 1、35kV及以上变电站,F3装设原则：冲击绝缘水平特别高的线路，如瓷（木）横 担或降压运行的线路，限制侵入波幅值用 F2装设原则：雷雨季节常有断路器断开、而线路带电运行 方式，防止来波在开路的线路末端全反射造成闪络，工频 短路电流烧坏断路器或隔离开关，但正常运行时，F2应在 F1的保护范围内,2、35kV小容量变电站简化接线 变电站面积小，避雷器与变压器距离在10m以内,四、变电站的保护
8、接线 220kV及以下变电站保证每段可能单独运行的母线都有一 组避雷器 500kV国内敞开式变电站主要是双母线带旁路或一个半开 关的电气主接线，由于电气距离远，每台避雷器只能保护 与它靠近的电气设备 每条单独运行的母线需装一组变电站型避雷器 每回出线出口的线路侧需装一组线路型避雷器 每台变压器旁需装一组电站型避雷器 线路入口的高压并联电抗器根据具体情况决定是否装 线路型避雷器,7.4变电所防雷的几个具体问题,7.5 旋转电机的防雷保护 一、旋转电机防雷特点： 1）重要、昂贵、修复困难 2）绝缘易老化（固体绝缘介质气隙多、易损伤，且运行 条件恶劣，受潮、振动、电动力作用） 3）冲击耐压低（仅为同
9、电压等级变压器的1/2.5-1/4） 4）保护用的避雷器保护裕度低（a.FZ型避雷器不能保护 b.FCD避雷器可以c.只能3kA雷电流的残压 d.冲击电压耐压值比残压仅高810） 5）为降低纵绝缘压降需将来波陡度限制在a5kV/s,不仅要把避雷器雷电流限制在3kA以下而且需将侵入波 陡度限制在5kV/s以下 保护措施： 1）母线上FCD型磁吹避雷器或金属氧化物避雷器，限制 电机上的过电压水平 2）母线上装并联电容器 感应过电压ug 侵入波陡度a 3）直配线的进线处加装电缆和管型避雷器 分流 避雷器电流3kA 4）发电机中性点有引出线时，中性点加装一只避雷器， 否则需加大母线并联电容以 a,典型接线,作业：p141，7.1，7.2,