高电压技术4.3课件

1、 4.3 发电厂、变电所雷闪过电压及其保护发电厂、变电所遭受雷害的两个方面：发电厂、变电所遭受雷害的两个方面：一是一是: :雷直击于发电厂、变电所：雷直击于发电厂、变电所： 防护措施是采用避雷针或避雷线防护措施是采用避雷针或避雷线二是二是: :雷击输电线后产生的雷电波侵入发电厂、变电所：雷击输电线后产生的雷电波侵入发电厂、变电所： 防护措施是装设阀型避雷器或者氧化锌避雷器，以限制流防护措施是装设阀型避雷器或者氧化锌避雷器，以限制流过避雷器的雷电流和限制入侵雷电波的陡度。过避雷器的雷电流和限制入侵雷电波的陡度。 布置的设备贵重，防雷措施需要更加周密。布置的设备贵重，防雷措施需要更加周密。 接地系

2、统包括防雷、工作和保护接地，必须保证良好的接地。接地系统包括防雷、工作和保护接地，必须保证良好的接地。一一. .发电厂、变电所的直击雷保护发电厂、变电所的直击雷保护对于直击雷必须使用避雷针或避雷线进行防护。对于直击雷必须使用避雷针或避雷线进行防护。直击雷防护设计内容：选择避雷针支数、高度、装设位置、验算保直击雷防护设计内容：选择避雷针支数、高度、装设位置、验算保护范围、接地装置设计等。护范围、接地装置设计等。原则：原则：（1）所有的被保护设备均应处于避雷针的保护范围之内，以免遭受）所有的被保护设备均应处于避雷针的保护范围之内，以免遭受雷击雷击。（2）当雷击避雷针时，雷电流通过避雷针入地，使避雷

3、针对地电位）当雷击避雷针时，雷电流通过避雷针入地，使避雷针对地电位升高，此时应防止避雷针对被保护设备发生升高，此时应防止避雷针对被保护设备发生反击反击。1.1.独立避雷针独立避雷针适用范围：适用范围：35kv35kv及以下变电所。及以下变电所。35kv35kv及以下的配电装置，绝缘水及以下的配电装置，绝缘水平较低，为平较低，为避免反击避免反击应架设独立应架设独立避雷针，其接地装置应与主接地避雷针，其接地装置应与主接地网分开埋设。网分开埋设。高为高为h h的避雷针受雷击时出现的电位：的避雷针受雷击时出现的电位：chLLkRidtdiLu避雷针的接地装置上出现的电位：避雷针的接地装置上出现的电位：

4、LchdiRu 取：HhLskAdtdikAiLL7 . 1/30150得出：chdchkRuhRu15051150 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而造成反击反击事故，若取空气的平均耐压强度为事故，若取空气的平均耐压强度为500kv/m500kv/m，则，则hRShRSchKchK1 . 03 . 050050150一般情况下：一般情况下：mSK5 为防止避雷针接地装置和被保护设备接地装置之间土壤中的间为防止避雷针接地装置和被保护设备接地装置之间土壤中的间隙被击穿，取土壤的平均耐电强度为隙被击穿，取土壤的平均耐

5、电强度为300kv/m300kv/m，则，则chdRS3 . 0一般情况下：一般情况下：mSd32.2.构架避雷针构架避雷针适用范围：适用范围：110kv110kv及以上变电所及以上变电所110kv110kv及以上的配电装置，绝缘水平较高，雷击避雷针时，构架及以上的配电装置，绝缘水平较高，雷击避雷针时，构架上出现的高电位不会造成反击事故。上出现的高电位不会造成反击事故。注意事项：注意事项：a.a.为确保变电站中最重要而绝缘较弱的主变压器的绝缘免受反击的为确保变电站中最重要而绝缘较弱的主变压器的绝缘免受反击的威胁，要求在装置避雷针的构架附近埋设辅助集中接地装置，且避威胁，要求在装置避雷针的构架附

6、近埋设辅助集中接地装置，且避雷针与主接地网的地下连接点到变压器接地线到主接地网的地下连雷针与主接地网的地下连接点到变压器接地线到主接地网的地下连接点，沿接地体的距离不得小于接点，沿接地体的距离不得小于1515米；米；b.b.在变压器的门型构架上，不允许装避雷针在变压器的门型构架上，不允许装避雷针线路终端杆塔上的避雷线能否与变电所构架相连的问题：线路终端杆塔上的避雷线能否与变电所构架相连的问题：110kv110kv及以上可以相连，若及以上可以相连，若10001000m m 应加集中接地装置。应加集中接地装置。353560kv 60kv 当当=500500500m m 不允许相连。不允许相连。4.

7、3.2 4.3.2 变电所的进线段保护变电所的进线段保护保护目的：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流幅值不超过流幅值不超过5kv5kv以限制残压、限制侵入波陡度以限制残压、限制侵入波陡度不超过一定的允许不超过一定的允许值。值。4.3.2 4.3.2 变电所的进线段保护变电所的进线段保护要求在靠近变电站要求在靠近变电站12km12km的一段进线上加强防雷保护措施，即进线段的一段进线上加强防雷保护措施，即进线段保护。当线路全线无避雷线时，这段线路必须架设避雷线；当线路保护。当线路全线无避雷线时，这段线路必

8、须架设避雷线；当线路全线有避雷线时，也将变电站附近全线有避雷线时，也将变电站附近2km2km长的一段进线列为进线保护段，长的一段进线列为进线保护段，进线保护段应具有较高的耐雷水平。进线保护段应具有较高的耐雷水平。35kv及以上变电所的进线段保护1.1.进线段首端落雷，流经避雷器电流的计算进线段首端落雷，流经避雷器电流的计算计算条件：计算条件：进线段进线段1-21-2公里公里雷电侵入波最大幅值为线路绝缘雷电侵入波最大幅值为线路绝缘50%50%冲击闪络电压冲击闪络电压原理接线和等值电路图原理接线和等值电路图计算方程：计算方程：最严重的情况：最严重的情况：进线段首段落雷，雷电波幅值进线段首段落雷，雷

9、电波幅值 = = 线路线路U U50%50%，并具有直角，并具有直角波头。波头。2.2.进入变电所的雷电波陡度进入变电所的雷电波陡度的计算的计算dhuluu008. 05 . 0令波速令波速v=300m/us,v=300m/us,陡度单位化为陡度单位化为kv/mkv/m在线路绝缘水平很高的情况下，为限制入侵雷电波的幅值，可以在进线段的首端处装设一组氧化锌避雷器F1.在雷雨季节，靠近隔离开关或断路器，应装设氧化锌避雷器F2.在断路器闭合运行时，入侵波使放电，产生截波，可能会危及变压器纵绝缘。4.3.3 4.3.3 三绕组变压器和自耦变压器的三绕组变压器和自耦变压器的 雷闪过电压及保护雷闪过电压及

10、保护4.3.3 4.3.3 三绕组变压器和自耦变压器的雷闪过电压及保护三绕组变压器和自耦变压器的雷闪过电压及保护2.2.自耦变压器的防雷保护自耦变压器的防雷保护 (1). (1).高、低压绕组运行，中压开路高、低压绕组运行，中压开路考虑各种运行方式下：如高低绕组运行，中压开路，这时中压侧套管与断路器之间装设一组避雷器。（2 2）高压侧开路时）高压侧开路时，中压侧有入侵过电压波，高压侧感应kU电压，这时高压侧套管与断路器之间也应加装一组避雷器。线路图线路图3. 3. 变压器中性点保护变压器中性点保护三相同时进波时，中性点不接地的变压器中性点电位可能达到绕组端三相同时进波时，中性点不接地的变压器中

11、性点电位可能达到绕组端电压的电压的2 2倍，所以中性点需保护。倍，所以中性点需保护。（一）（一）110KV110KV及以上的中性点有效接地系统及以上的中性点有效接地系统用于这种系统的变压器，中性点对地绝缘的设计方案：用于这种系统的变压器，中性点对地绝缘的设计方案：(1)(1)全绝缘全绝缘中性点处绝缘水平与绕组首端绝缘水平相同。中性点处绝缘水平与绕组首端绝缘水平相同。(2)(2)分级绝缘分级绝缘中性点处绝缘水平低于绕组首端绝缘水平。中性点处绝缘水平低于绕组首端绝缘水平。1.1.中性点全绝缘时，一般不需要专门保护。但在变电所只有一台变压中性点全绝缘时，一般不需要专门保护。但在变电所只有一台变压器且

12、单路进线的情况下，仍需在中性点加装一台与绕组首端相同电压器且单路进线的情况下，仍需在中性点加装一台与绕组首端相同电压等级的避雷器。等级的避雷器。2.2.中性点分级绝缘时，必须选用与中性点绝缘水平相当的避雷器加以中性点分级绝缘时，必须选用与中性点绝缘水平相当的避雷器加以保护，同时注意校核避雷器的灭弧电压。保护，同时注意校核避雷器的灭弧电压。中性点若使用阀型避雷器，应满足下列条件：中性点若使用阀型避雷器，应满足下列条件：其冲击放电电压应小于变压器中性点的冲击耐压；其冲击放电电压应小于变压器中性点的冲击耐压；其灭弧电压应大于因电网一相接地引起的中性点电位升高的稳态其灭弧电压应大于因电网一相接地引起的

13、中性点电位升高的稳态值，以免避雷器爆炸。值，以免避雷器爆炸。3. 3. 变压器中性点保护变压器中性点保护（二）（二）35KV35KV及以下的中性点非有效接地系统及以下的中性点非有效接地系统变压器的中性点为全绝缘，所以变压器的中性点一般不需装设变压器的中性点为全绝缘，所以变压器的中性点一般不需装设防雷保护装置；防雷保护装置；多雷区单进线变电所且中性点引出时，应在中性点装设防雷保多雷区单进线变电所且中性点引出时，应在中性点装设防雷保护装置。护装置。4.3.3.4 配电变压器的防雷保护配电变压器的防雷保护三点共同接地：避雷器的接地引下线、配变外壳、低压绕组的中性三点共同接地：避雷器的接地引下线、配变

14、外壳、低压绕组的中性点连接在一起。点连接在一起。工频接地电阻值对于工频接地电阻值对于100kVA100kVA及以上的变压器应不大于及以上的变压器应不大于44，对小于，对小于100kVA100kVA的变压器应不大于的变压器应不大于1010。4.3.4 4.3.4 旋转电机的防雷保护旋转电机的防雷保护4.3.4.1 4.3.4.1 旋转电机的防雷保护特点旋转电机的防雷保护特点(1).(1).旋转电机由于结构和工艺特点，其主绝缘的冲击耐压值远低于旋转电机由于结构和工艺特点，其主绝缘的冲击耐压值远低于同级变压器的冲击耐压值同级变压器的冲击耐压值4.3.4 4.3.4 旋转电机的防雷保护旋转电机的防雷保

15、护4.3.4.1 4.3.4.1 旋转电机的防雷保护特点旋转电机的防雷保护特点(2).(2).电机绝缘的运行条件较恶劣，受到热、机械、空气中潮气、污电机绝缘的运行条件较恶劣，受到热、机械、空气中潮气、污秽物、电场等因素联合作用，绝缘容易老化；运行中的旋转电机主秽物、电场等因素联合作用，绝缘容易老化；运行中的旋转电机主绝缘更低于出厂时的核定值，与避雷器配合水平小。绝缘更低于出厂时的核定值，与避雷器配合水平小。(3).(3).保护旋转电机用的磁吹避雷器的保护水平与电机冲击耐压水平保护旋转电机用的磁吹避雷器的保护水平与电机冲击耐压水平相差不多，配合裕度很小；相差不多，配合裕度很小；4.3.4 4.3

16、.4 旋转电机的防雷保护旋转电机的防雷保护4.3.4.1 4.3.4.1 旋转电机的防雷保护特点旋转电机的防雷保护特点(4).(4).由于电机绕组匝间电容较小，不能起到改善冲击电压分布的作由于电机绕组匝间电容较小，不能起到改善冲击电压分布的作用；当有冲击波作用于电机绕组时，绕组匝间绝缘上所受电压与侵用；当有冲击波作用于电机绕组时，绕组匝间绝缘上所受电压与侵入波陡度成正比，故要求来波陡度较小。入波陡度成正比，故要求来波陡度较小。(5).(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，需要对中性点采取保护措施。电压升高，

17、需要对中性点采取保护措施。由此特点，旋转电机（直配电机）的防雷保护应包括：由此特点，旋转电机（直配电机）的防雷保护应包括：主绝缘、匝间绝缘主绝缘、匝间绝缘和和中性点绝缘中性点绝缘的保护。的保护。有关规程规定：有关规程规定：60000kW60000kW以上的发电机不允许与架空线直接相连。以上的发电机不允许与架空线直接相连。从防雷观点看，发电机可分为两大类：从防雷观点看，发电机可分为两大类：(1)(1)经过变压器与架空线连接的电机经过变压器与架空线连接的电机-非直配电机；非直配电机；(2)(2)直接与架空线相连（包括经过电缆段、电抗器等原件与架空线直接与架空线相连（包括经过电缆段、电抗器等原件与架

18、空线相连）的电机相连）的电机-直配电机。直配电机。对于直配电机，当雷击线路或附近大地时产生的过电压波会对于直配电机，当雷击线路或附近大地时产生的过电压波会沿着线路直接侵入发电机，此时过电压幅值大、陡度大，对电机绝沿着线路直接侵入发电机，此时过电压幅值大、陡度大，对电机绝缘的危害大，故要求其具有可靠的防雷保护措施。缘的危害大，故要求其具有可靠的防雷保护措施。4.3.4.2 4.3.4.2 直配电机的防雷措施直配电机的防雷措施(1).(1).避雷器保护避雷器保护在电机出线的母线处装设氧化锌避雷器，以降低侵入波幅值，保在电机出线的母线处装设氧化锌避雷器，以降低侵入波幅值，保护电机主绝缘。护电机主绝缘。(2).(2).电容器保护电容器保护在发电机母线上装设一组并联电容器限制雷电侵入波的陡度，以在发电机母线上装设一组并