DL／T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.pdf

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1、中华人民共和国电力行业标准中华人民共和国电力行业标准 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 OvervoltageOvervoltageOvervoltageOvervoltage protectionprotectionprotectionprotection andandandand insulationinsulationinsulationinsulation coordinationcoordinationcoordinationcoordination forforforfor ACACACAC electricalelectricalelectri

2、calelectrical installationsinstallationsinstallationsinstallations DL/TDL/TDL/TDL/T 6206206206201997199719971997 中华人民共和国电力工业部中华人民共和国电力工业部 1997-04-211997-04-211997-04-211997-04-21批准批准1997-10-011997-10-011997-10-011997-10-01实施实施 前前言言 本标准是根据原水利电力部 1979 年 1 月颁发的 SDJ779 电力设备过电压保护设计技 术规程和 1984 年 3 月颁发的 SD

3、 11984500kV 电网过电压保护绝缘配合与电气设备接 地暂行技术标准 ，经合并、修订之后提出的。 本标准较修订前的两个标准有如下重要技术内容的改变： 1)增补了电力系统电阻接地方式，修订了不接地系统接地故障电流的阈值； 2)对暂时过电压和操作过电压保护， 补充了有效接地系统偶然失地保护和并联补偿电容 器组、 电动机操作过电压保护及隔离开关操作引起的特快暂态过电压保护等内容， 对 330kV 系统提出新的操作过电压水平要求，修订了限制 500kV 合闸和重合闸过电压的原则和措施 等； 3)增加了金属氧化物避雷器参数选择的要求； 4)增加了变电所内金属氧化物避雷器最大保护距离和 SF6GIS

4、 变电所的防雷保护方式的 内容； 5)充实并完善了 3kV500kV 交流电气装置绝缘配合的原则和方法，给出架空线路、 变 电所绝缘子串、空气间隙和电气设备绝缘水平的推荐值。 本标准发布后，SDJ 779 即行废止；SD11984 除第六章 500kV 电网电气设备接地 外也予以废止。 本标准的附录A、附录 B 和附录 C 是标准的附录，附录 D、附录 E 和附录 F 是提示的 附录。 本标准由电力工业部科学技术司提出。 本标准由电力工业部绝缘配合标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：电力工业部电力科学研究院高压研究所。 本标准起草人：杜澍春、陈维江。 本标准委托电力工业部电力科学研究院高压

5、研究所负责解释。 1范围 本标准规定了标称电压为 3kV500kV 交流系统中电气装置过电压保护的方法和要求； 提供了相对地、相间绝缘耐受电压或平均(50%)放电电压的选择程序，并给出了电气设备通 常选用的耐受电压和架空送电线路与高压配电装置的绝缘子、空气间隙的推荐值。 2定义 本标准采用下列定义。 2.1电阻接地系统 Resistance grounded system 系统中至少有一根导线或一点(通常是变压器或发电机的中性线或中性点)经过电阻接 地。 注 1高电阻接地的系统设计应符合R0XC0的准则，以限制由于电弧接地故障产生的瞬 态过电压。一般采用接地故障电流小于 10A。R0是系统等值

6、零序电阻，XC0是系统每相的对 地分布容抗。 2低电阻接地的系统为获得快速选择性继电保护所需的足够电流，一般采用接地故障 电流为 100A1000A。对于一般系统，限制瞬态过电压的准则是(R0X0)2。其中X0是系 统等值零序感抗。 2.2少雷区 less thunderstorm region 平均年雷暴日数不超过 15 的地区。 2.3中雷区 middle thunderstorm region 平均年雷暴日数超过 15 但不超过 40 的地区。 2.4多雷区 more thunderstorm region 平均年雷暴日数超过 40 但不超过 90 的地区。 2.5雷电活动特殊强烈地区

7、Thunderstorm activity special strong region 平均年雷暴日数超过 90 的地区及根据运行经验雷害特殊严重的地区。 3系统接地方式和运行中出现的各种电压 3.1系统接地方式 3.1.1110kV500kV 系统应该采用有效接地方式，即系统在各种条件下应该使零序与正序 电抗之比(X0/X1)为正值并且不大于 3，而其零序电阻与正序电抗之比(R0/X1)为正值并且不大 于 1。 110kV 及 220kV 系统中变压器中性点直接或经低阻抗接地，部分变压器中性点也可不 接地。 330kV 及 500kV 系统中不允许变压器中性点不接地运行。 3.1.23kV1

8、0kV 不直接连接发电机的系统和 35kV、66kV 系统，当单相接地故障电容电 流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时， 应采用消弧线圈接地方式： a)3kV10kV 钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有 35kV、66kV 系统， 10A。 b)3kV10kV 非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，当电压为： 1)3kV 和 6kV 时，30A； 2)10kV 时，20A。 c)3kV10kV 电缆线路构成的系统，30A。 3.1.33kV20kV 具有发电机的系统，发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时， 如单相接地故障电容电

9、流不大于表 1 所示允许值时， 应采用不接地方式； 大 DL/T 6201997 于该允许值时，应采用消弧线圈接地方式，且故障点残余电流也不得大于该允许值。消弧线 圈可装在厂用变压器中性点上，也可装在发电机中性点上。 表 1发电机接地故障电流允许值 发电机额定 电压 kV 发电机额定容 量 MW 电流允许 值 A 发电机额定电 压 kV 发电机额定容 量 MW 电流允许 值 A 6.350413.815.751252002 10.550100318203001 注：对额定电压为 13.8kV15.75kV 的氢冷发电机为 2.5A。 发电机内部发生单相接地故障要求瞬时切机时， 宜采用高电阻接地

10、方式。 电阻器一般接 在发电机中性点变压器的二次绕组上。 3.1.46kV35kV 主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电容电流较大时， 可采用低电阻接地方式，但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备 的影响、对通信的影响和继电保护技术要求以及本地的运行经验等。 3.1.56kV 和 10kV 配电系统以及发电厂厂用电系统，单相接地故障电容电流较小时，为防 止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，可采用高电阻接地方式。 3.1.6消弧线圈的应用 a)消弧线圈接地系统，在正常运行情况下，中性点的长时间电压位移不应超过系统标称 相电压的 15%。 b)消弧线圈接地系

11、统故障点的残余电流不宜超过 10A，必要时可将系统分区运行。消弧 线圈宜采用过补偿运行方式。 c)消弧线圈的容量应根据系统 510 年的发展规划确定，并应按下式计算： 3 35. 1 n C U IW= (1) 式中：W消弧线圈的容量，kVA； IC接地电容电流，A； Un系统标称电压，kV。 d)系统中消弧线圈装设地点应符合下列要求： 1)应保证系统在任何运行方式下，断开一、二回线路时，大部分不致失去补偿。 2)不宜将多台消弧线圈集中安装在系统中的一处。 3)消弧线圈宜接于 YN，d 或YN，yn，d 接线的变压器中性点上，也可接在 ZN，yn 接 线的变压器中性点上。 接于 YN，d 接线

12、的双绕组或 YN，yn,d 接线的三绕组变压器中性点上的消弧线圈容量， 不应超过变压器三相总容量的 50%，并不得大于三绕组变压器的任一绕组的容量。 如需将消弧线圈接于 YN,yn 接线的变压器中性点，消弧线圈的容量不应超过变压器三 相总容量的 20%，但不应将消弧圈接于零序磁通经铁芯闭路的YN，yn 接线的变压器，如外 铁型变压器或三台单相变压器组成的变压器组。 4)如变压器无中性点或中性点未引出，应装设专用接地变压器，其容量应与消弧线圈的 容量相配合。 3.2系统运行中出现于设备绝缘上的电压 3.2.1系统运行中出现于设备绝缘上的电压有： a)正常运行时的工频电压； b)暂时过电压(工频过

13、电压、谐振过电压)； c)操作过电压； d)雷电过电压。 3.2.2相对地暂时过电压和操作过电压的标么值如下： a)工频过电压的 3/p.u.0 . 1 m U= ； b)谐振过电压和操作过电压的 3/2p.u.0 . 1 m U= 。 注：Um为系统最高电压。 3.2.3系统最高电压的范围： a)范围，3.6kVUm252kV； b)范围，Um=252kV。 4暂时过电压、操作过电压及保护 4.1暂时过电压(工频过电压、谐振过电压)及保护 4.1.1工频过电压、谐振过电压与系统结构、容量、参数、运行方式以及各种安全自动装置 的特性有关。工频过电压、谐振过电压除增大绝缘承受电压外，还对选择过电

14、压保护装置有 重要影响。 a)系统中的工频过电压一般由线路空载、接地故障和甩负荷等引起。对范围的工频过 电压，在设计时应结合实际条件加以预测。根据这类系统的特点，有时需综合考虑这几种因 素的影响。 通常可取正常送电状态下甩负荷和在线路受端有单相接地故障情况下甩负荷作为确定 系统工频过电压的条件。 对工频过电压应采取措施加以降低。 一般主要采用在线路上安装并联电抗器的措施限制 工频过电压。 在线路上架设良导体避雷线降低工频过电压时， 宜通过技术经济比较加以确定。 系统的工频过电压水平一般不宜超过下列数值： 线路断路器的变电所侧1.3p.u. 线路断路器的线路侧1.4p.u. b)对范围中的 11

15、0kV 及 220kV 系统，工频过电压一般不超过 1.3p.u.；3kV10kV 和 35kV66kV 系统，一般分别不超过 p.u.31 . 1 和 p.u.3 。 应避免在 110kV 及 220kV 有效接地系统中偶然形成局部不接地系统，并产生较高的工 频过电压。对可能形成这种局部系统、低压侧有电源的 110kV 及 220kV 变压器不接地的中 性点应装设间隙。 因接地故障形成局部不接地系统时该间隙应动作； 系统以有效接地方式运 行发生单相接地故障时间隙不应动作。 间隙距离的选择除应满足这两项要求外， 还应兼顾雷 电过电压下保护变压器中性点标准分级绝缘的要求(参见 7.3.5)。 4

16、.1.2谐振过电压包括线性谐振和非线性(铁磁)谐振过电压，一般因操作或故障引起系统元 件参数出现不利组合而产生。应采取防止措施，避免出现谐振过电压的条件；或用保护装置 限制其幅值和持续时间。 a)为防止发电机电感参数周期性变化引起的发电机自励磁(参数谐振)过电压，一般可采 取下列防止措施： 1)使发电机的容量大于被投入空载线路的充电功率； 2)避免发电机带空载线路启动或避免以全电压向空载线路合闸； 3)快速励磁自动调节器可限制发电机同步自励过电压。发电机异步自励过电压，仅能用 速动过电压继电保护切机以限制其作用时间。 b)应该采用转子上装设阻尼绕组的水轮发电机， 以限制水轮发电机不对称短路或负

17、荷严 重不平衡时产生的谐振过电压。 4.1.3范围的系统当空载线路上接有并联电抗器，且其零序电抗小于线路零序容抗时， 如 发生非全相运行状态(分相操动的断路器故障或采用单相重合闸时)，由于线间电容的影响， 断开相上可能发生谐振过电压。 上述条件下由于并联电抗器铁芯的磁饱和特性， 有时在断路器操作产生的过渡过程激发 下，可能发生以工频基波为主的铁磁谐振过电压。 在并联电抗器的中性点与大地之间串接一接地电抗器，一般可有效地防止这种过电压。 该接地电抗器的电抗值宜按补偿并联电抗器所接线路的相间电容选择，同时应考虑以下因 素： a)并联电抗器、接地电抗器的电抗及线路容抗的实际值与设计值的变异范围； b

18、)限制潜供电流的要求； c)连接接地电抗器的并联电抗器中性点绝缘水平。 4.1.4范围的系统中，当空载线路(或其上接有空载变压器时)由电源变压器断路器合闸、 重合闸或由只带有空载线路的变压器低压侧合闸、 带电线路末端的空载变压器合闸以及系统 解列等情况下， 如由这些操作引起的过渡过程的激发使变压器铁芯磁饱和、 电感作周期性变 化， 回路等值电感在 2 倍工频下的电抗与 2 倍工频下线路入口容抗接近相等时， 可能产生以 2 次谐波为主的高次谐波谐振过电压。 应尽量避免产生 2 次谐波谐振的运行方式、 操作方式以及防止在故障时出现该种谐振的 接线；确实无法避免时，可在变电所线路继电保护装置内增设过

19、电压速断保护，以缩短该过 电压的持续时间。 4.1.5范围的系统中有可能出现下列谐振过电压： a)110kV 及 220kV 系统采用带有均压电容的断路器开断连接有电磁式电压互感器的空 载母线，经验算有可能产生铁磁谐振过电压时，宜选用电容式电压互感器。已装有电磁式电 压互感器时， 运行中应避免可能引起谐振的操作方式， 必要时可装设专门消除此类铁磁谐振 的装置。 b)由单一电源侧用断路器操作中性点不接地的变压器出现非全相或熔断器非全相熔断 时，如变压器的励磁电感与对地电容产生铁磁谐振，能产生 2.0p.u3.0p.u.的过电压；有双 侧电源的变压器在非全相分合闸时， 由于两侧电源的不同步在变压器

20、中性点上可出现接近于 2.0p.u.的过电压，如产生铁磁谐振，则会出现更高的过电压。 c)经验算如断路器操作中因操动机构故障出现非全相或严重不同期时产生的铁磁谐振 过电压可能危及中性点为标准分级绝缘、运行时中性点不接地的 110kV 及 220kV 变压器的 中性点绝缘，宜在中性点装设间隙，对该间隙的要求与 4.1.1b)同。在操作过程中，应先将 变压器中性点临时接地。 有单侧电源的变压器， 如另一侧带有同期调相机或较大的同步电动机， 也类似有双侧电 源的情况。 d)3kV66kV 不接地系统或消弧线圈接地系统偶然脱离消弧线圈的部分， 当连接有中性 点接地的电磁式电压互感器的空载母线(其上带或

21、不带空载短线路)，因合闸充电或在运行时 接地故障消除等原因的激发， 使电压互感器过饱和则可能产生铁磁谐振过电压。 为限制这类 过电压，可选取下列措施： 1)选用励磁特性饱和点较高的电磁式电压互感器。 2)减少同一系统中电压互感器中性点接地的数量， 除电源侧电压互感器高压绕组中性点 接地外，其它电压互感器中性点尽可能不接地。 3)个别情况下，在 10kV 及以下的母线上装设中性点接地的星形接线电容器组或用一段 电缆代替架空线路以减少XC0，使XC00.01Xm。 注：Xm为电压互感器在线电压作用下单相绕组的励磁电抗。 4)在互感器的开口三角形绕组装设 )/(4 . 0 2 13m KXR )的电

22、阻(K13为互感器一次绕组 与开口三角形绕组的变比)或装设其它专门消除此类铁磁谐振的装置。 5)10kV 及以下互感器高压绕组中性点经Rpn0.06Xm(容量大于 600W)的电阻接地。 4.1.63kV66kV 不接地及消弧线圈接地系统，应采用性能良好的设备并提高运行维护水 平，以避免在下述条件下产生铁磁谐振过电压： a)配电变压器高压绕组对地短路； b)送电线路一相断线且一端接地或不接地。 4.1.7有消弧线圈的较低电压系统，应适当选择消弧线圈的脱谐度，以便避开谐振点；无消 弧线圈的较低电压系统，应采取增大其对地电容等措施(如安装电力电容器等)，以防止零序 电压通过电容， 如变压器绕组间或

23、两条架空线路间的电容耦合， 由较高电压系统传递到中性 点不接地的较低电压系统， 或由较低电压系统传递到较高电压系统， 或回路参数形成串联谐 振条件，产生高幅值的转移过电压。 4.2操作过电压及保护 4.2.1线路合闸和重合闸过电压。 空载线路合闸时，由于线路电感电容的振荡将产生合闸过电压。线路重合时，由于电 源电势较高以及线路上残余电荷的存在，加剧了这一电磁振荡过程，使过电压进一步提高。 a)范围中，线路合闸和重合闸过电压对系统中设备绝缘配合有重要影响，应该结合系 统条件预测空载线路合闸、单相重合闸和成功、非成功的三相重合闸(如运行中使用时)的相 对地和相间过电压。 预测这类操作过电压的条件如

24、下： 1)对于发电机变压器线路单元接线的空载线路合闸，线路合闸后，电源母线电压为 系统最高电压；对于变电所出线则为相应运行方式下的实际母线电压。 2)成功的三相重合闸前，线路受端曾发生单相接地故障；非成功的三相重合闸时，线路 受端有单相接地故障。 b)空载线路合闸、单相重合闸和成功的三相重合闸(如运行中使用时)，在线路上产生的 相对地统计过电压，对 330kV 和 500kV 系统分别不宜大于 2.2p.u.和 2.0p.u.。 c)限制这类过电压的最有效措施是在断路器上安装合闸电阻。对范围，当系统的工频 过电压符合 4.1.1要求且符合以下参考条件时， 可仅用安装于线路两端(线路断路器的线路

25、侧) 上的金属氧化物避雷器(MOA)将这类操作引起的线路的相对地统计过电压限制到要求值以 下。这些参考条件是： 1)发电机变压器线路单元接线时的参考条件见表 2。 表 2仅用 MOA 限制合闸、重合闸过电压的条件 系统标称电 压 kV 发电机容量 MW 线路长度 km 系统标称电压 kV 发电机容量 MW 线路长度 km 330 200 300 100 200 500 200 300 500 100 150 200 2)系统中变电所出线时的参考条件为： 330kV200km 500kV200km 在其他条件下，可否仅用金属氧化物避雷器限制合闸和重合闸过电压，需经校验确定。 d)范围的线路合闸和

26、重合闸过电压一般不超过 3.0p.u.，通常无需采取限制措施。 4.2.2空载线路分闸过电压。 空载线路开断时，如断路器发生重击穿，将产生操作过电压。 a)对范围的线路断路器， 应要求在电源对地电压为 1.3p.u.条件下开断空载线路不发生 重击穿。 b)对范围， 110kV 及 220kV 开断架空线路该过电压不超过 3.0p.u.； 开断电缆线路可能 超过 3.0p.u.。 为此， 开断空载架空线路宜采用不重击穿的断路器； 开断电缆线路应该采用不重击穿的 断路器。 c)对范围，66kV 及以下系统中，开断空载线路断路器发生重击穿时的过电压一般不 超过 3.5p.u.。 开断前系统已有单相接

27、地故障， 使用一般断路器操作时产生的过电压可能超过 4.0p.u.。为此，选用操作断路器时，应该使其开断空载线路过电压不超过 4.0p.u.。 4.2.3线路非对称故障分闸和振荡解列过电压。 系统送受端联系薄弱，如线路非对称故障导致分闸，或在系统振荡状态下解列，将产生 线路非对称故障分闸或振荡解列过电压。 对范围的线路，宜对这类过电压进行预测。预测前一过电压的条件，可选线路受端存 在单相接地故障，分闸时线路送受端电势功角差应按实际情况选取。 当过电压超过 4.2.1b)所列数值时，可用安装在线路两端的金属氧化物避雷器加以限制。 4.2.4隔离开关操作空载母线的过电压。 隔离开关操作空载母线时，

28、 由于重击穿将会产生幅值可能超过 2.0p.u.、 频率为数百千赫 至兆赫的高频振荡过电压。这对范围的电气装置有一定危险。为此，宜符合以下要求： a)隔离开关操作由敞开式配电装置构成的变电所空载母线时的过电压， 可能使电流互感 器一次绕组进出线之间的套管闪络放电，宜采用金属氧化物避雷器对其加以保护。 b)隔离开关操作气体绝缘全封闭组合电器(GIS)变电所的空载母线时，会产生频率更高 的过电压，它可能对匝间绝缘裕度不高的变压器构成危胁。为此，宜对采用的操作方式加以 校核，尽量避免可能引起危险的操作方式。 4.2.53kV66kV 系统开断并联电容补偿装置如断路器发生单相重击穿时，电容器高压端 对

29、地过电压可能超过 4.0p.u.。开断前电源侧有单相接地故障时，该过电压将更高。开断时如 发生两相重击穿，电容器极间过电压可能超过 n.C 25 .2U 。 图 1并联电容补偿装置的避雷器保护接线 (a)单相重击穿过电压的保护接线；(b)单、两相重击穿过电压的保护接线 操作并联电容补偿装置， 应采用开断时不重击穿的断路器。 对于需频繁投切的补偿装置， 宜按图 1(a)装设并联电容补偿装置金属氧化物避雷器(F1 或 F2)，作为限制单相重击穿过电 压的后备保护装置。 在电源侧有单相接地故障不要求进行补偿装置开断操作的条件下， 宜采 用 F1。断路器操作频繁且开断时可能发生重击穿或者合闸过程中触头

30、有弹跳现象时，宜按 图 4.1(b)装设并联电容补偿装置金属氧化物避雷器(F1 及 F3 或 F4)。F3 或 F4 用以限制两相 重击穿时在电容器极间出现的过电压。当并联电容补偿装置电抗器的电抗率不低于 12%时， 宜采用 F4。 注：Un.C为电容器的额定电压。 4.2.6操作空载变压器和并联电抗器等的过电压。 a)开断空载变压器由于断路器强制熄弧(截流)产生的过电压，与断路器型式、变压器铁 芯材料、绕组型式、回路元件参数和系统接地方式等有关。 当开断具有冷轧硅钢片的变压器时，过电压一般不超过 2.0p.u.，可不采取保护措施。 开断具有热轧硅钢片铁芯的 110kV 及 220kV 变压器

31、的过电压一般不超过 3.0p.u.；66kV 及以下变压器一般不超过 4.0p.u.。 采用熄弧性能较强的断路器开断激磁电流较大的变压器以及并联电抗补偿装置产生的 高幅值过电压， 可在断路器的非电源侧装设阀式避雷器加以限制。 保护变压器的避雷器可装 在其高压侧或低压侧。 但高低压侧系统接地方式不同时， 低压侧宜装设操作过电压保护水平 较低的避雷器。 b)在可能只带一条线路运行的变压器中性点消弧线圈上， 宜用阀式避雷器限制切除最后 一条线路两相接地故障时，强制开断消弧线圈电流在其上产生的过电压。 c)空载变压器和并联电抗补偿装置合闸产生的操作过电压一般不超过 2.0p.u.， 可不采取 保护措施

32、。 4.2.7在开断高压感应电动机时， 因断路器的截流、 三相同时开断和高频重复重击穿等会产 生过电压(后两种仅出现于真空断路器开断时)。过电压幅值与断路器熄弧性能、电动机和回 路元件参数等有关。 开断空载电动机的过电压一般不超过 2.5p.u.。 开断起动过程中的电动机 时，截流过电压和三相同时开断过电压可能超过 4.0p.u.，高频重复重击穿过电压可能超过 5.0p.u.。采用真空断路器或采用的少油断路器截流值较高时，宜在断路器与电动机之间装设 旋转电机金属氧化物避雷器或 R-C 阻容吸收装置。 高压感应电动机合闸的操作过电压一般不超过 2.0p.u.，可不采取保护措施。 4.2.866k

33、V 及以下系统发生单相间歇性电弧接地故障时，可产生过电压，过电压的高低随 接地方式不同而异。一般情况下最大过电压不超过下列数值： 不接地系统3.5p.u. 消弧线圈接地系统3.2p.u. 电阻接地系统2.5p.u. 具有限流电抗器、电动机负荷，且设备参数配合不利的 3kV10kV 某些不接地系统， 发生单相间歇性电弧接地故障时， 可能产生危及设备相间或相对地绝缘的过电压。 对这种系 统根据负荷性质和工程的重要程度，可进行必要的过电压预测，以确定保护方案。 4.2.9采用无间隙金属氧化物避雷器限制各类操作过电压时， 其持续运行电压和额定电压不 应低于表 3 所列数值。避雷器应能承受操作过电压作用

34、的能量。 4.2.10为监测范围系统运行中出现的工频过电压、谐振过电压和操作过电压，宜在变电 所安装过电压波形或幅值的自动记录装置，并妥为收集实测结果。 5雷电过电压和保护装置 5.1雷电过电压 5.1.1设计和运行中应考虑直接雷击、雷电反击和感应雷电过电压对电气装置的危害。 5.1.2架空线路上的雷电过电压。 a)距架空线路S65m 处，雷云对地放电时，线路上产生的感应过电压最大值可按下式 计算： s c 25 Ih i U (2) 式中：Ui雷击大地时感应过电压最大值，kV； I雷电流幅值(一般不超过 100)，kA； hc导线平均高度，m； s雷击点与线路的距离，m。 线路上的感应过电压

35、为随机变量，其最大值可达 300kV400kV，一般仅对 35kV 及以 下线路的绝缘有一定威胁。 b)雷击架空线路导线产生的直击雷过电压，可按下式确定： US100I(3) 式中：US雷击点过电压最大值，kV。 雷直击导线形成的过电压易导致线路绝缘闪络。 架设避雷线可有效地减少雷直击导线的 概率。 c)因雷击架空线路避雷线、杆顶形成作用于线路绝缘的雷电反击过电压，与雷电参数、 杆塔型式、高度和接地电阻等有关。 宜适当选取杆塔接地电阻，以减少雷电反击过电压的危害。 5.1.3发电厂和变压所内的雷电过电压来自雷电对配电装置的直接雷击、 反击和架空进线上 出现的雷电侵入波。 a)应该采用避雷针或避

36、雷线对高压配电装置进行直击雷保护并采取措施防止反击。 b)应该采取措施防止或减少发电厂和变电所近区线路的雷击闪络并在厂、 所内适当配置 阀式避雷器以减少雷电侵入波过电压的危害。 c)按本标准要求对采用的雷电侵入波过电压保护方案校验时， 校验条件为保护接线一般 应该保证 2km 外线路导线上出现雷电侵入波过电压时，不引起发电厂和变电所电气设备绝 缘损坏。 5.2避雷针和避雷线 5.2.1单支避雷针的保护范围(图 2)： a)避雷针在地面上的保护半径，应按下式计算： r1.5hP(4) 式中：r保护半径，m； h避雷针的高度，m； P高度影响系数，h30m，P1；30mh120m， h P 5 .

37、 5 = ；当h120m 时， 取其等于 120m。 b)在被保护物高度hx水平面上的保护半径应按下列方法确定： 1)当hx0.5h时 rx(h-hx)PhaP(5) 式中：rx避雷针在hx水平面上的保护半径，m； hx被保护物的高度，m； ha避雷针的有效高度，m。 2)当hx0.5h时 rx(1.5h-2hx)P(6) 图 2单支避雷针的保护范围 (h30m 时，45) 图 3高度为h的两等高避雷针的保护范围 图 4两等高(h)避雷针间保护范围的一侧最小宽度(bx)与D/haP的关系 (a)D/hai07；(b)D/haP57 5.2.2两支等高避雷针的保护范围(图 3)： a)两针外侧的

38、保护范围应按单支避雷针的计算方法确定。 b)两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点 O 的圆弧确定，圆 弧的半径为RO。O 点为假想避雷针的顶点，其高度应按下式计算： P D hh 7 0 = (7) 式中：hO两针间保护范围上部边缘最低点高度，m； D两避雷针间的距离，m。 两针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度应按图 4 确定。当bxrx时，取bxrx。 求得bx后，可按图 3 绘出两针间的保护范围。 两针间距离与针高之比D/h不宜大于 5。 5.2.3多支等高避雷针的保护范围(图 5)： 图 5三、四支等高避雷针在hx水平面上的保护范围 (a)三支等高避雷针在hx水平

39、面上的保护范围； (b)四支等高避雷针在hx水平面上的保护范围 a)三支等高避雷针所形成的三角形的外侧保护范围应分别按两支等高避雷针的计算方 法确定。如在三角形内被保护物最大高度hx水平面上，各相邻避雷针间保护范围的一侧最 小宽度bx0 时，则全部面积受到保护。 图 6单根避雷线的保护范围 (h30m 时，25) b)四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形，可先将其分成两个或数个三角形， 然后分别按三支等高避雷针的方法计算。如各边的保护范围一侧最小宽度bx0，则全部面 积即受到保护。 5.2.4单根避雷线在hx水平面上每侧保护范围的宽度(图 6)： a)当 2 x h h 时 rx0.47

40、(h-hx)P(8) 式中：rx每侧保护范围的宽度，m。 b)当 2 x h h 时 rx(h-1.53hx)P(9) 5.2.5两根等高平行避雷线的保护范围(图 7)： a) 两避雷线外侧的保护范围应按单根避雷线的计算方法确定。 b) 两避雷线间各横截面的保护范围应由通过两避雷线 1、 2 点及保护范围边缘最低点 O 的圆弧确定。O 点的高度应按下式计算： P D hh 4 O = (10) 图 7两根平行避雷线的保护范围 式中：hO两避雷线间保护范围上部边缘最低点的高度，m； D两避雷线间的距离，m； h避雷线的高度，m。 c)两避雷线端部的两侧保护范围仍按单根避雷线保护范围计算。两线间保

41、护最小宽度 (参见图 3)按下列方法确定： 1)当 2 x h h 时 bx0.47(hO-hx)P(11) 2)当 2 x h h 时 bx(hO1.53hx)P(12) 5.2.6不等高避雷针、避雷线的保护范围(图 8)： 图 8两支不等高避雷针的保护范围 a)两支不等高避雷针外侧的保护范围应分别按单支避雷针的计算方法确定。 b)两支不等高避雷针间的保护范围应按单支避雷针的计算方法， 先确定较高避雷针 1 的 保护范围，然后由较低避雷针 2 的顶点，作水平线与避雷针 1 的保护范围相交于点 3，取点 3 为等效避雷针的顶点，再按两支等高避雷针的计算方法确定避雷针 2 和 3 间的保护范围。

42、 通过避雷针 2、3 顶点及保护范围上部边缘最低点的圆弧，其弓高应按下式计算： P D f 7 = (13) 式中：f圆弧的弓高，m； D避雷针 2 和等效避雷针 3 间的距离，m。 c)对多支不等高避雷针所形成的多角形， 各相邻两避雷针的外侧保护范围按两支不等高 避雷针的计算方法确定；三支不等高避雷针，如在三角形内被保护物最大高度hx水平面上， 各相邻避雷针间保护范围一侧最小宽度bx0，则全部面积即受到保护；四支及以上不等高 避雷针所形成的多角形，其内侧保护范围可仿照等高避雷针的方法确定。 d)两根不等高避雷线各横截面的保护范围，应仿照两支不等高避雷针的方法，按式(10) 计算。 5.2.7

43、山地和坡地上的避雷针，由于地形、地质、气象及雷电活动的复杂性，避雷针的保护 范围应有所减小。避雷针的保护范围可按式(4)式(6)的计算结果和依图 4 确定的bx等乘以 系数 0.75 求得；式(7)可修改为 P D hh 5 O = ；式(13)可修改为 P D f 5 = 。 利用山势设立的远离被保护物的避雷针不得作为主要保护装置。 5.2.8相互靠近的避雷针和避雷线的联合保护范围可近似按下列方法确定(图 9)： 避雷针、线外侧保护范围分别按单针、线的保护范围确定。内侧首先将不等高针、线划 为等高针、线，然后将等高针、线视为等高避雷线计算其保护范围。 图 9避雷针和避雷线的联合保护范围 5.

44、3阀式避雷器 5.3.1采用阀式避雷器进行雷电过电压保护时，除旋转电机外，对不同电压范围、不同系统 接地方式的避雷器选型如下： a)有效接地系统， 范围应该选用金属氧化物避雷器； 范围宜采用金属氧化物避雷器。 b)气体绝缘全封闭组合电器(GIS)和低电阻接地系统应该选用金属氧化物避雷器。 c)不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统，根据系统中谐振过电压和间歇性电弧接地 过电压等发生的可能性及其严重程度，可任选金属氧化物避雷器或碳化硅普通阀式避雷器。 5.3.2旋转电机的雷电侵入波过电压保护， 宜采用旋转电机金属氧化物避雷器或旋转电机磁 吹阀式避雷器。 5.3.3有串联间隙金属氧化物避雷器和碳化硅

45、阀式避雷器的额定电压， 在一般情况下应符合 下列要求： a)110kV 及 220kV 有效接地系统不低于 0.8Um。 b)3kV10kV 和 35kV、66kV 系统分别不低于 1.1Um和Um；3kV 及以上具有发电机的 系统不低于 1.1Umg。 注：Umg为发电机最高运行电压。 c)中性点避雷器的额定电压，对 3kV20kV 和 35kV、66kV 系统，分别不低于 0.64Um 和 0.58Um；对 3kV20kV 发电机，不低于 0.64Umg。 5.3.4采用无间隙金属氧化物避雷器作为雷电过电压保护装置时，应符合下列要求： a)避雷器的持续运行电压和额定电压应不低于表 3 所列

46、数值。 b)避雷器能承受所在系统作用的暂时过电压和操作过电压能量。 5.3.5阀式避雷器标称放电电流下的残压，不应大于被保护电气设备(旋转电机除外)标准雷 电冲击全波耐受电压的 71%。 5.3.6发电厂和变电所内35kV及以上避雷器应装设简单可靠的多次动作记录器或磁钢记录 器。 5.4排气式避雷器 5.4.1在选择排气式避雷器时，开断续流的上限，考虑非周期分量，不得小于安装处短路电 流的最大有效值；开断续流的下限，不考虑非周期分量，不得大于安装处短路电流的可能最 小值。 5.4.2如按开断续流的范围选择排气式避雷器， 最大短路电流应按雷季电力系统最大运行方 式计算，并包括非周期分量的第一个半

47、周短路电流有效值。如计算困难，对发电厂附近， 可 将周期分量第一个半周的有效值乘以 1.5；距发电厂较远的地点，乘以 1.3。最小短路电流应 按雷季电力系统最小运行方式计算，且不包括非周期分量。 5.4.3排气式避雷器外间隙的距离，在符合保护要求的条件下，应采用较大的数值。排气式 避雷器外间隙的距离一般采用表 4 所列数值。 表 3无间隙金属氧化物避雷器持续运行电压和额定电压 系统接地方式 持续运行电压 kV 额定电压 kV 相地中性点相地中性点 有 效 接 地 110kV 3/ m U 0.45Um0.75Um0.57Um 220kV3/ m U0.13Um(0.45Um)0.75Um 0.

48、17Um(0.57 Um) 330kV、 500kV )59.0( 3 m m U U 0.13Um 0.75Um(0.8 Um) 0.17Um 不 接 地 3kV 20kV 1.1Um;Umg3/;64 . 0 gmm UU 1.38Um;1.25 Umg 0.8Um;0.72 Umg 35kV、 66kV Um 3/ m U 1.25Um0.72Um 消弧线圈Um;Umg3/ m U ; 3/ gm U 1.25Um;1.25 Umg 0.72Um； 0.72 Umg 低电阻0.8UmUm 高电阻1.1Um;Umg3/1 . 1 m U ； 1.38Um； 1.25 Umg 0.8Um;0

49、.72 Umg 3/ gm U 注 1220kV 括号外、内数据分别对应变压器中性点经接地电抗器接地和不接地。 2330kV、500kV 括号外、内数据分别与工频过电压 1.3p.u.和 1.4p.u.对应。 3220kV 变压器中性点经接地电抗器接地和 330kV、500kV 变压器或高压并联电抗器中 性点经接地电抗器接地时， 接地电抗器的电抗与变压器或高压并联电抗器的零序电抗之比小 于等于 1/3。 4110kV、220kV 变压器中性点不接地且绝缘水平低于表 21 所列数值时，避雷器的参数 需另行研究确定。 表 4排气式避雷器外间隙的距离 系统标称电压 kV 36102035 最小距离 mm 8101560100 最大距离 mm 150200250300 为减少排气式避雷器在反击时动作， 应降低与避雷线的总接地电阻， 并增大外间隙距离， 一般可增大到表 4 所列的外间隙最大距离。 5.4