第7章 发电厂和变电所的防雷保护.ppt

1、第7章 发电厂和变电所的防雷保护,发电厂和变电所是电力系统的枢纽，设备相对集中，一旦发生雷害事故，往往导致发电机、变压器等重要电气设备的损坏，更换和修复困难，并造成大面积停电，严重影响国民经济和人民生活。 发电厂、变电所遭受雷害的两个方面： 雷直击于发电厂、变电所 雷击输电线后产生的雷电波侵入发电厂、变电所,7.1 发电厂、变电所的直击雷防护 7.2 变电所内阀型避雷器的保护作用 7.3 变电所的进线段保护 7.4 变压器的防雷保护 7.5 旋转电机的防雷保护,本章内容,返回,7.1 发电厂、变电所的直击雷保护,原则： 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。 当雷击避雷针

2、时，雷电流通过避雷针入地，使避雷针对地电位升高，此时应防止避雷针至被保护设备发生反击。,独立避雷针 构架避雷针 我国规程的相关规定,独立避雷针,雷击避雷针时,雷电流流经避雷针及其接地装置。在避雷针高度h处和接地装置处将出现高电位,有可能使间隙Sk和Sd被击穿,造成反击。,一般情况下：,构架避雷针,注意事项：,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威胁，要求在装设避雷针的构架附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接点，沿接地体的距离不得小于15米；,b.由于变压器的绝缘较弱又是变电所中最重要的设备。在变压器的门型构架上，不允

3、许装避雷针。,我国规程的相关规定,110kV及以上的配电装置,一般将避雷针装在构架上.但在土壤电阻率 的地区，仍宜装设独立避雷针，以免发生反击； 35kV及以下的配电装置宜采用独立避雷针； 60kV的配电装置,在 地区宜采用独立避雷针, 的地区采用构架避雷针。,7.2 变电所内的阀型避雷器的保护作用,变压器与避雷器之间距离为零时 变压器与避雷器有一定电气距离,变压器与避雷器之间的距离为零时,分析用避雷器上电压波形,避雷器冲击放电电压与5kA下的残压Ub.5相差不大。 分析时，可认为放电后避雷器上电压一直保持为残压Ub.5,变压器和避雷器之间有一定的电气距离,实际的设备和避雷器之间有一定的距离,

4、造成两者之间有一定的电压差 此电压差与入侵波的陡度成正比，为,绝缘上的电压波形实际由一非周期分量（避雷器上的电压）和一衰减性振荡分量组成，接近于截波,原因: 母线、连接线等都有杂散电感和电容，它们与绝缘的电容将构成某种振荡回路,变压器承受雷电波能力,变电所中变压器距避雷器的最大允许电气距离,Uj:多次截波耐压值,避雷器具体安装点选择原则： “确保重点、兼顾一般”。 在诸多的变电设备中，需要确保的重点无疑是主变压器，应尽可能把阀式避雷器装得离主变压器近一些。,7.3 变电所的进线段保护,7.3.1 变电所进线段的保护作用 7.3.2 雷电波经进线段后陡度和电流的计算,8.3.1 变电所进线段的保

5、护作用,为使变电所内避雷器能可靠地保护电气设备，必须限制流经避雷器的电流幅值不超过5kA（330kV-500kV为10kA)、限制侵入波陡度不超过一定的允许值。 35-110kV无避雷线线路,雷击变电所附近导线时,两者都有可能超过。 进线段保护是指在临近变电所1-2km的一段线路上加强防雷保护措施，从而使避雷器雷电流的幅值和陡度都降低到合理范围内。,35kV及以上变电所的进线段保护,保护角不宜超过20度,a) 进线段首端落雷，流经避雷器电流的计算,沿线路入侵的雷电波最大幅值为线路绝缘50%冲击闪络电压,7.3.2 雷电侵入波经进线段后的电流和陡度计算,经计算, 进线段能够满足限制避雷器中雷电流

6、不超过5kA（10kA)的要求,b) 进入变电所的雷电波陡度的计算,U50%将大大超过导线的临界电晕电压,导线将发生冲击电晕,波在传播过程中将变生变形,避雷器放电以前,陡度不超过一定的数值即可,求陡度时电压为避雷器的残压或冲击放电电压,或,7.4 变压器的防雷保护,7.4.1 三绕组变压器的防雷保护 7.4.2 自耦变压器的防雷保护 7.4.3 变压器中性点保护,7.4.1 三绕组变压器的防雷保护,高压侧有雷电过电压波时，通过绕组间的静电耦合和电磁耦合，低压侧出现一定过电压。 在任一相低压绕组加装阀式避雷器。 中压绕组虽也有开路运行的可能,但其绝缘水平较高,一般不需加避雷器保护,7.4.2 自

7、耦变压器的防雷保护,高压侧进波，中压开路。 中压侧进波，高压开路 中压侧、高压侧接有出线时(相当于经波阻抗接地）,自耦变压器高中压绕组的中性点直接接地，低压绕组为三角形接线的非自耦绕组，以改善电压波形和减小零序阻抗。,7.4.3 变压器中性点保护,a) 中性点绝缘水平,全绝缘：中性点绝缘水平与相线段绝缘水平相等 60kV及以下的电力变压器全绝缘 分级绝缘:中性点绝缘水平低于相线端绝缘水平 110kV及以上的电力变压器分级绝缘,采用全绝缘,且流过雷电流较小,中性点一般不需保护,b) 60kV及以下电压等级变压器的中性点保护,c) 110kV及以上,中性点一般直接接地 为了继电保护的需要,其中部分

8、变压器中性点不接地,若其中性点采用分级绝缘,需在中性点上加装避雷器或保护间隙,7.5 旋转电机的防雷保护,7.5.1 旋转电机的防雷保护特点 7.5.2 直配电机的防雷保护,7.5.1 旋转电机的防雷保护特点,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 运行中的旋转电机主绝缘低于出厂时的核定值 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（主绝缘) 由于电机绕组匝间电容较小，匝间承受电压正比于陡度，要求来波陡度较小(匝间绝缘) 电机绕组中性点一般不接地，三相进波时，中性点电压可达进波电压的两倍(中性点绝缘）,7.5.2 直配电机的防雷措施,(1) 避雷器保护,电机的冲击耐压值与同等级FCD避雷器在3kA下的残压略大，必须使流经避雷器的雷电流小于3kA,需配合进线段保护使用,功能：降低侵入波幅值,(2)电容器保护,功能：限制侵入波陡度和降低感应雷过电压,若每相电容为0.25-0.5uF，可使陡度小于2kV/us，同时感应过电压也得到降低。,(3) 电缆段保护（进线段保护）,功能：限制流经FCD型避雷器中的雷电流使之小于3kA,(4) 电抗器保护,功能：在雷电波侵入时抬高首端冲击电压，使安装在电缆首端的避雷器放电,原因及措施： 由于电缆段波阻抗比架空线小,入侵波到达电缆首端时会发生负反射,降低了