电力系统大气过电压防护.doc

第4章 电力系统大气过电压及防护4、1 雷闪过电压一、雷闪放电过程1、先导放电阶段：当云中的电荷达到一定数量时，电场强度达到使空气绝缘破坏（击穿），变成导电通道，即先导放电通道，向地面发展（逐级）。2、主放电阶段：当先导通道头部接近地面时，先导通道头部对大地的极大电位差，使剩余间隙中产生极大的场强，造成强烈的游离，形成高导电通道，将先导通道头部与大地接通，即主放电阶段开始，发生闪电和巨大的雷响。3、余辉放电阶段：主放电完成后，云中的剩余电荷沿雷电流通道继续流向大地，形成余辉放电。 二、雷电特点和参数1、 雷电特点：雷击具有冲击性在很短的时间内（65m有避雷线时，因避雷线的屏蔽作用可使感应过电压下降。2）雷击地面时，线路上的感应过电压：Ug=a hd (1-k)=Il hd (1-k)/ 2.6；一般情况下，Ug500kV，对35 kV及以下线路造成威胁，但110 kV及以上的线路由于绝缘水平较高，一般不会引起闪络事故。二、输电线路的直击雷过电压雷直击有避雷线的线路，有三种情况：雷击避雷线的档距中央；雷绕过避雷线击于导线；雷击杆塔。1）雷击避雷线的档距中央用于选择S，避免Ug的数值超过S的放电电压，引起击穿。2）雷绕过避雷线击于导线绕击时的耐雷水平：Il=U50% / 1003） 雷击杆塔作用在线路绝缘子串上的电压（即塔顶与导线之间的电压）由下列3个分量组成：杆塔对地电位Utd 、避雷线和导线间的耦合作用在导线上具有的电位、感应电位。塔顶电位：Ugt = I( Rch + Lgt /2、6 ) 导线电位：Ud =KUgt - hd(1 K) (包含耦合以及感应)绝缘子串上的电压 Uj：Uj = Ugt - Ud = I ( Rch + Lgt /2、6+ hd/2、6 ) (1 K)绝缘子串的闪络：当 Uj大于绝缘子串的冲击闪络电压时，绝缘子串将发生闪络，称为“反击”。反击耐雷水平：Il=U50% / ( Rch + Lgt /2、6+ hd/2、6 ) (1 K)三、衡量输电线路防雷性能的主要指标1、耐雷水平雷击线路时，线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。2、雷击跳闸率每100km线路每年由雷击引起的线路跳闸次数。四、输电线路的防雷措施1、架设避雷线2、降低杆塔接地电阻3、加强线路绝缘4、采用中性点经消弧线圈接地方式5、装设自动重合闸小结：为了防止输电线路雷害事故，可以从下述几个方面着手： 1、防止线路绝缘闪络。 提高耐雷水平，可减少绝缘闪络的机会。 2、防止线路跳闸。 只有当雷击引起的冲击闪络转变为由工作电压维持的工频电弧，并持续到等于或超过继电保护的整定时间后，才会引起跳闸。 3、防止供电中断。 装自动重合闸装置。4、3 发电厂、变电站雷闪过电压的防护一、发电厂、变电站的防雷保护的特点1、 发电厂、变电所的雷害事故主要来自两方面：直击雷和侵入波。2、 设备设施集中布置，防直击雷主要采用避雷针。3、 防侵人波过电压，采用避雷器。4、 布置的设备贵重，防雷措施需要更加周密。5、 接地系统包括防雷、工作和保护接地，必须保证良好的接地。二、避雷针安放的原则1、被保护设备应在避雷针的保护范围内；2、应防止反击。避雷针与被保护设备的空气距离Sk不小于5米，地中距离Sd不小于3米。根据防止反击的要求和配电装置的布置，决定针的安装位置，即决定了避雷针与被保护设备的水平距离。 由避雷针与被保护设备的水平距离和被保护设备的高度hx确定避雷针针高h。3、35KV及以下配电装置架构上不宜装避雷针，应设独立避雷针及独立的接地装置；4、110KV及以上配电装置，在电阻率不高地区，允许将避雷针装在出线架构上，但应防止反击，并设集中接地装置，其与变电所接地网的连接点离主变与接地网的接地点之间的电气距离应不小于15米；5、变压器门型架上不允许装避雷针；6、土壤电阻率大于1000地区，架构上不宜装避雷针7、照明灯塔作为避雷针的支架时，照明灯塔的电源线必须用铅皮电缆或将电源线穿入铁管埋入地中；8、发、变电所的主控室和35KV及以下的配电装置室一般不设避雷针，只须将其金属结构接地即可；9、独立避雷针不应设在经常通行的地方，距道路不应小于3米。三、变电所侵人波过电压防护1、侵入波过电压的危害：当线路上出现过电压时，将有电磁波沿导线向变电所运动，其幅值为线路绝缘的50%放电电压。2、避雷器的保护作用：限制侵入波幅值、降低陡度。避雷器能可靠保护电气设备的条件是： 侵入的雷电流幅值不超过5kA（35220KV）、10kA（330KV以上） 来波陡度不超过允许值。3、被保护设备上的过电压距离效应距离效应的存在使被保护设备上的电压大于避雷器上的残压，因此避雷器不能离被保护设备太远。4、进线段保护在靠近变电所12km的一段进线上装设避雷线及避雷器。5、35KV及以上变电所的进线段保护接线四、变压器的防雷保护1、三绕组变压器的防雷保护2、自耦变压器的防雷保护3、变压器中性点的防雷保护4、配电变压器的防雷保护五、旋转电机的防雷保护