配电系统的防雷保护.doc

摘 要：本文介绍工厂供配电系统的组成及过电压的来源、分类，重点阐述防雷保护装置及工厂供配电系统的防雷保护，详细介绍了架空线路变电所等的防雷措施。 关键词：供配电系统 过电压 雷电防护 1、引言 雷电主要有直击雷、雷电感应、雷电波侵入和地电压反击四种破坏形式。如果供配电系统无雷电防护，一旦遭受雷击，雷电流沿着金属导线，侵入各种设备，将会对工厂的电子电气设备，人员造成极大的危害，还可能造成工厂长时间不能投入正常的生产，使工厂蒙受更大的经济损失。所以，对供配电系统进行正确的系统的雷电防护是非常重要的。 2、供配电系统简介 供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，是电力系统中110千伏及以下电压等级，对某地区或工业进行供配电的系统。它涉及电力系统中分配电能和使用电能两个环节。 电能的使用主要集中在工业用电，商业用电和居民用电。通常将向工业企业供配电系统称为工厂供配电系统；将向商业和居民用电供配电系统称为民用供配电系统。 工厂供配电系统由总降压变电所高压配电线路车间变电所低压配电线路及用电设备组成。 （1）总降压变电所：负责将35至110千伏的外部供电电压变换为6至10千伏的厂区的高配电电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。 （2）车间变电所：在一个生产车间，根据生产规模.用电量大小等情况，可设一个或多个车间变电所，将6至10千伏降为380V/220V，再通过车间低压配电线路，给车间用电设备。 （3）配电线路：分为厂区高压配电线路和车间配电线路。高压配电线路将总降压变电所、车间变电所和高压设备连接起来。低压车间变电所主要用以下低压用电设备供应电能。 3、工厂供配电系统过电压的来源与分类 供配电系统在正常运行时，电气设备或线路上所受电压为其相应的额定电压，由于种种原因，还会受到比工作电压高得多的电压（“过电压”）作用，直接危害到绝缘的正常工作。按过电压产生的原因，可分为内部过电压和外部过电压。 外部过电压是供配电系统的建筑物或设备由于受到大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。包括直击雷过电压和感应雷过电压： 内部过电压是由电力系统本身的开关操作、短路等原因，使系统参数发生变化时电磁场产生振荡，积累而引起的过电压。包括操作过电压和暂态过电压。 4、工厂供配电系统的防雷与接地 4.1架空线路的防雷保护 4.1.1架设避雷线 这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66千伏以上的加宽线路才沿全线架设。35千伏架空线路上只在进出变配电所的一段线路上架设。10千伏以下的架空线路不装避雷线。 4.1.2提高线路本身的绝缘水平 架空线路有可能常遭到雷击，引起冲击闪络，则应加强绝缘以提高耐雷水平。按我国有关标准规定3至10千伏钢筋混凝土杆线路，若采用铁横担，宜采用高一级的绝缘水平的绝缘子。 4.1.3减小建立相间稳定工频电弧的概率 采用瓷横担可增大绝缘距离，减小相间闪络通道上工频电场强度E值，能有效的降低冲击电弧转变为工频电弧的概率。采用不平衡是减小相间闪络的另一有效措施。另外，电网中性点经消弧线圈接地，是消除单相接地电弧的有效措施。雷击闪络大多数从单相发展为相间的。所以，正确整定消弧线圈的运行，可明显减小相间闪络建立工频电弧的概率。 4.1.4个别绝缘薄弱的地点加装避雷器 在原有的3至10千伏的线路上，必须在绝缘弱点加装必要的防雷保护设备。所谓绝缘弱点，主要包括跨越杆、个别金属杆塔、个别,转自星论文网铁横担.带有拉线的个别杆塔和终端杆等处，应装设阀型避雷器和管型避雷器进行保护。 4.1.5装设自动重合闸装置 由于配电线路的绝缘水平较低，遭受雷击时容易引起绝缘子的闪络，造成线路跳闸。为了保证对用户不间断的供电，可以在配电线设路上装设自动重合闸装置（ARD）或者一次重合熔断器，延时0.5秒或稍长一点时间自动重合，恢复供电。 4.2变电所的防雷保护 4.2.1装设避雷针 室外配电装置应装避雷针来防直击雷，如果变电所处在防雷设施的保护范围之内或本身在车间内，则不需考虑直击雷防护。 4.2.2进线段的保护-装设避雷线 对于35至110kV全线无避雷线的线路，在紧靠变电所的12kV进线上架设避雷线，加强防雷保护，这段进线称为进线段。进线段的保护接线如下 A.35kV以上变电所的进线保护接线 根据DL/T6201997，未沿全线架设避雷线的35110kV线路，其变电所的进线应采用图1所示的保护接线。进线段的杆塔工频接地电阻宜不大于10欧，进线段避线的保护角一般不应大于20度，最大不应超过30度。 在雷季，若进线的隔离开关或断路器QF可能经常断路运行，同时线路侧又带电，必须在靠近隔离开关或断路器DF处装设一组排气式避雷器FE，FE外间隙距离的整定，应使其在断路器运行时，能可靠的保护隔离开关或断路器。而在闭路运行时不动作。如FE整定有困难，或无适当参数的排气式避雷器，则可用阀式避雷器代替3。 图1 35至110kV及以上变电所的进线保护接线 B.35kV及以上电缆段的变电所进线保护接线 具有35kV及以上电缆段的变电所进线保护接地如图2示。在电缆与架空的连接处应装设阀式避雷器。对三芯电缆末段的金属外皮应直接接地如图2（A）所示；对单芯电缆如图6（B），应经金属氧化物电缆层保护器FC或保护间隙FG接地3。 如电缆长度不超过50m或虽超过50m，但经校验，装一组阀式避雷器即能综合保护要求，图6可只装F1或F2。 如电缆长度超过50米，且断路器在雨季可能经常断路运行，应在电缆末段装设阀式避雷器或排气式避雷器。 连接电缆段的1km架空线路应架设避雷线。 图2 35KV及以上电缆段的变电所进线保护接线 4.2.3行波保护 限制沿线路袭入变电所的进行波幅值的主要措施装设阀式避雷器，它接在变电所母线上，与被保护设备并联，并使所有设备受到可靠的保护。 避雷器与被保护设备之间的最大允许电气距离可用下式计算为 Imax（uch-u5）/2a 式中：uch-设备绝缘的雷电冲击多次截波耐压值，kV u5-阀式避雷器5kV时的残压值，kV a-侵入波的陡度 4.3配电变压器的防雷保护 在供配电系统中，常常在变压器的高压一侧装设阀型避雷器作为的防雷保护，对于Y/Yn0接线的变压器，一般把外壳.中性点与避雷器共同接地，如图3所示 图3 配电变压器的防雷接地 为防止雷电流流过时，接地电阻上的压降与避雷器的残压叠加后作用在变压器绝缘上，应将避雷器的接地与变压器的外壳共同接地，使得变压器高压侧主绝缘上只有阀型避雷器的残压。因此必须将变压器低压侧中性点与外壳共同接地，这样中性点与外壳等电位，就不会发生闪络放电1。 在多雷区，为防止配电变压器的二次侧落雷，应在二次侧出口处加装低压避雷器或压敏电阻，其接地可以与一次侧的避雷器共同接地。 4.4高压电动机的防雷保护 高压电动机的防雷保护接线如图4所示，其工作原理如下：当从线路侵入的雷电波达到FE2的动作电压，FE2动作，并将电缆芯与外皮短接，由于集映效应，流过电缆芯的雷电流甚小，可减轻避雷器的负担。为保证FE2可靠动作，在距FE2的70米处加装一组排气式避雷器FE1。F2是用来限制雷电波幅值的，可用磁吹阀式避雷器或金属氧化物避雷器；电容器C是用来限制侵入雷电波陡度的，对感应过电压也有一定的限制作用，可取为0.250.5F。对中性点不能引出的电动机应取为1.52F。对中性点能引出且未直接接地的高压电动机设磁吹阀式避雷器或金属氧化物避雷器F33。 图4 高压电动机的防雷保护接线 4.5电气装置的接地 4.5.1工作接地保护接地和重复接地 （1）工作接地是为了保证电力系统和设备达到正常工作要求而进行的一种接地。 （2）保护接地是为了保障人身安全防止间接触电而将设备的外露可导电部分接地。 （3）重复接地：为进一步提高安全可靠性，除系统中性点进行工作接地外，还必须在以下地点重复接地： A架空线路末端及沿线每隔1km处； B电缆和架空线引入车间和大型建筑物处 4.5.2接地电阻及其要求 我国有关规程规定的部分电力装置所要求的工作接地电阻值如下表1，供参考2 4.5.3接地装置的布置 变电所中通常用扁钢将若干接地体连接成一个整体的构成接地网，接地网有外引式图5（B）和回路式图5（A）.由于外引式存在地面电位分布不均，跨步电压较大等弊端，因此，变电所中常采用回路式接地装置，它使地面电位分布均匀，减小跨步电压，同时抬高了地面电位，减小接触电压1。 图5 接地装置的布置 5、结束语 随着社会的进步，工厂先进的电子电气设备的应用，要求有一个稳定连续的供配电环境。同时，在运行过程中应定期对工厂供配电系统的防雷系统进行检查、测试、维护，加强预防。 参考文献：