讲电气设备发电厂和变电所防雷保护(新)

1、41.4发电厂和变电所的防雷保护 4141 直击雷保护 1. 独立避雷针 适用范围：35kv及以下变电所 为防止避雷针与被保护的配电构架或设备之间空气间隙被击穿而造成反击事故，若取空气的平 均耐压强度为500kv/m,贝V o150Rch 50h Sk 500 Sd 0.3Rch 0.1h 一般情况下：Sk -5m 41.4.2变电所的进线段保护 保护目的：为使变电所内避雷器能可靠地保护电气设备，限制流经避雷器的电压幅值不超过 5kv、限制侵入波陡度a不超过一定的允许值 1进线段首端落雷，流经避雷器电流的计算 计算条件： 进线段1-2公里雷电侵入波最大幅值为线路绝缘50%中击闪络电压 计算方程

2、： 2U 50% - ibZ Ub 山=f (ib) 2. 进入变电所的雷电波陡度 a的计算 :亠二U 从 (0.008u I 0.5 + I 厲丿 陡度化为kv/m单位 ? ? :-= u 300 3. 35kv 及以上变电所的进线段保护 41.4.3避雷器的保护作用 4144变电所防雷的几个具体问题 1. 三绕组变压器的防雷保护 措施：在低压绕组三相出线上加装阀式避雷器 2. 自耦变压器的防雷保护 (1) .高、低压绕组运行，中压开路 线路图 (2) .中、低压绕组运行，高压开路 安装避雷器的自耦变压器 3. 变压器中性点保护 (1) .中性点绝缘水平 60kv及以下 全绝缘 110kv及

3、以上分级绝缘 (2) .不同电压等级的中性点保护 60kv及以下的电网中的变压器一般不需要保护 多雷地区或装有消弧线圈的变压器：宜在中性点加装避雷器 110kv及以上电网中变压器：变压器中性点宜选金属氧化物避雷器 41.4.5旋转电机防雷保护的特点 旋转电机的防雷保护特点 (1) .旋转电机主绝缘的冲击耐压值远低于同级变压器的冲击耐压值 (2) .运行中的旋转电机主绝缘更低于出厂时的核定值 (3) .保护旋转电机用的磁吹避雷器的保护性能与电机绝缘水平的配合裕度很小 (4) .由于电机绕组匝间电容较小，要求来波陡度较小 (5) .电机绕组中性点一般不接地，当侵入波入侵时，会引起中性点电压升高 第

4、42章 电力系统的内部过电压 内部过电压的定义 电力系统中由于断路器操作、故障发生及消失或其它原因，使系统参数发生变化，引起电网内 部电磁能量转化或传递所造成的电压升高 42.1工频过电压 工频过电压的定义 在正常或故障时出现幅值超过最大工作相电压、频率为工频或接近工频的电压升高，或称工频 电压升高 空载长线路的电容效应不对称接地故障负荷突变 42.1.1空载长线的电容效应 当首端的输入阻抗为容性，计及电源内阻抗的影响(感性)时，不仅使线路末端电压高于首端, 而且使线路首、末端电压高于电源电动势 42.1.2 接地故障引起的工频电压升高 不对称接地故障：以单相接地故障最为常见，且引起的工频电压

5、升高也最严重 负荷突变：断路器跳闸前输送负荷的大小、空载长线路的电容效应、发电机励磁系统及电压调 整器的特性、原动机调速器及制动设备的惰性 42.2谐振过电压 主要特点: (1)对于一定的值当都可能产生铁磁谐振0 (2)谐振一旦激发，将发生相位反倾现象，并产生过电压和过电流 (3) 铁芯的饱和会限制过电压的幅值 几种常见的谐振过电压 1、传递过电压 发生于中性点绝缘或经稍弧线圈接地的电网中 通过静电耦合和电磁耦合，在变压器的不同绕组之间或相邻的输电线路之间发生电压的传递 耦合回路在不利参数配合下将出现线性或铁磁谐振过电压 2、断线引起的谐振过电压 由于线路故障断线、断路器的不同期切合和熔断器的

6、不同期熔断时而形成 限制断线过电压可采取以下措施 保证断路器的三相同期动作，不采用熔断器 (2) 加强线路的巡视和检修，预防发生断线 (3) 断路器操作后有异常情况，可立即复原，并进行检查 (4) 在中性点接地电网中，操作中性点不接地的负载变压器时，应将变压器中性点临时接地。 电磁式电压互感器饱和引起的谐振过电压 在接有 Y0 接线的电磁式电压互感器的中性点不接地系统中，当出现某些扰动，使电压互感器各 相电感的饱和程度不同时，有可能出现较高的中性点位移电压而激发起谐振过电压 常见的扰动有：电压互感器的突然合闸、由于雷击或其他原因发生瞬间单相弧光接地、传递过 电压 限制措施： (1) 选用励磁特

7、性较好的电压互感器或改用电容式电压互感器 (2) 在电磁式电压互感器的开口三角绕组中加阻尼电阻 (3) 在母线上加装一定的对地电容 (4) 采取临时的倒闸措施 42.3 操作过电压 操作过电压发生在由于“操作”引起的过渡过程 “操作”：分、合闸空载线路 分、合闸空载变压器、电抗器 各类故障，例如接地故障、断线故障等 系统的运行状况发生突然变化，导致系统内部电感元件和电容元件之间电磁能量的互相转 换，常常是强阻尼的、振荡性的过渡过程 42.3.1 间歇电弧接地过电压 在中心点不接地系统中，当一相发生故障时，故障点的电弧熄灭和重燃(称之为间隙性电弧) 引起电磁暂态的振荡过渡过程而引起的过电压。(称

8、之为间隙电弧接地过电压) 影响因素 ( 1)电弧熄灭与重燃时的相位 ( 2)系统的相关参数 ( 3)中性点接地方式 限制措施：中性点安装消弧线圈 消弧线圈及其对限制电弧接地过电压的作用 消弧线圈是一个铁芯有气隙的消弧线圈，它接在中性点与地之间 作用当故障相接地，非故障相电流应包括原先通过的电容电流加上流过消弧线圈上电流，两者 相位反向，使接地点电流（称经消弧线圈补偿后的残流）减少到足够少，使接地电弧很快熄灭且不 易重燃。 消弧线圈的补偿度是消弧线圈电感电流补偿系统对地电容电流的百分数 有三种运行状态： 欠补偿 全补偿 过补偿 42.3.2 空载线路的合闸过电压 1、产生原因 在计划性合闸或自动

9、重合闸时，由于系统中储能元件存在，状态的改变将引起振荡型的过渡过 程。 2、产生的物理过程 （ 1）计划性合闸 （ 2）自动重合闸 3、影响因素 （ 1）合闸相位 （ 2）线路残余电压的大小与极性 4、限制措施 （ 1）采用带并联电阻的 （2） 消除和削弱线路残余电压 （ 3）同步合闸 （ 4）安装避雷器 42.3.3 切除空载线路的过电压 产生原因：在切除空载线路时，断路器触头间的电弧重燃 影响因素（ 1）断路器的性能；（ 2）母线出线数；（ 3）线路负载及电磁式电压互感器；（4） 中性点接地方式 限制措施：（ 1）提高断路器灭弧性能（ 2）采用带并联电阻的断路器 42.3.4 切除空载变压

10、器的过电压 空载变压器切除前流过空载变压器的电流很小，当断路器在切除相对很小的空载励磁电流时， 使空载电流未到零之前就发生熄弧（称为空载电流的突然“截断”），由于这一“载断”，使载断 前的磁场能量全部转变为电场能量，从而产生空载变压器过电压 影响因素 与空载电流截断值以及变压器自振频率有关 与断路器灭弧性能有关 与变压器引线电容大小有关 限压措施 主要采用阀型避雷器 42.4 GIS 中的快速暂态过电压 第 43 章 电力系统绝缘配合 根据设备在电力系统中可能承受的各种电压，并考虑过电压的限制措施和设备的绝缘耐受强 度，把作用于电气设备上的各种电压所引起的绝缘损坏降低到经济上和运行上所能接受的

11、水平 43.1 绝缘配合的原则 考虑所采用的过电压保护措施后，决定设备上可能的作用电压，并根据设备的绝缘特性及可能 影响绝缘特性的因素，从安全运行和技术经济合理性两方面确定设备的绝缘水平。 在所有情况下，进行绝缘配合时应考虑：设备安装点的预期过电压值、系统与设备的电气特 性、类似的系统的运行经验以及所有装置的限压效果。 43.2 绝缘配合的方法 43.2.1 惯用法 确定性法：首先确定设备绝缘上可能出现的各类过电压的最高值，然后选取一个适宜的考虑各 种因素影响并有一定裕度的配合系数，相乘后得到绝缘耐受电压值并在标准值中选取。这种方法要 求绝缘具有一定的耐受电压作用的能力，在一定波形和幅值的过电

12、压作用下，不发生闪络或击穿事 故。因此这种方法对设备的内、外绝缘均可选用，在我国，各种电压等级的线路和输配电设备的绝 缘配合均采用这种方法。 确定性法对自恢复绝缘（如外绝缘、空气间隙）和非自恢复绝缘（如内绝缘、油纸绝缘 等）都是适用的。在该种方法中所采用的最大雷电过电压是按避雷器通过标称放电电流时的残压来 决定的。最大操作过电压是根据统计实测的结果而来的。 43.2.2 统计法 利用统计袪进行绝缘配合时，绝缘裕度不是选定的某牛固定数而是与绝缴故障的一 定槪率相对应. 利用统il法进行故障率计算时可以不必检验过电压幅值的槪率属于什么分布，而直 接利用習态网络分析仪（TNA上得到的槪率分布进行计算

13、 统计法的主要用难在于随机因素较多而且某些随机因素的统计规律还有持于资料 累积与认识口型如象条件的彫响：过电压波瑶中只垮虑了堀值最大的埠値其余峰值均 未考虑絶緣的特性是在标准操作波殛下得到的；尊等因此，按式8-4-3算岀的故障率 逋常比宴际值大许多倍口所统计法还有待逬一步完善尽辔如此用它来作设计方案 的相对比较比惯用法有明显的优点。 4323简化统计法 43.3电气设备绝缘水平的确定 指该设备可以承受（不发生闪络、击穿或其他损坏）的实验电压标准 它是由长期最大工作电压、大气过电压、内过电压三因素中最严格的一个来决定 220kv及以下系统：主要由大气过电压来决定 一般用1min工频耐压实验代替雷电冲击和操作冲击耐压实验 超高压系统： 虽然内过电压成为主要矛盾，但通过内过电压保护措施已限制到一定水平，所以仍由大气过电 压来决定 对超高压电气设备规定了操作波实验电压 43.4架空线路绝缘水平的确定 主要确定线路绝缘子串的长度和确定线间及导线与杆塔之间的空气间隙 43.4.1绝缘子片数的确定 线路绝缘子串