雷電過電壓及其保護(hù)教學(xué)課件

1、第八章雷電過電壓及其保護(hù) 熟悉電力系統(tǒng)中雷電過電壓的產(chǎn)生及危害，能正確分析和利用各種防雷保護(hù)措施第八章雷電過電壓及其保護(hù)1.耐雷水平和雷擊跳閘率的概念2.線路感應(yīng)雷過電壓的形成及計(jì)算3.雷擊線路的典型情況及直擊雷過電壓的計(jì)算4.線路的防雷措施5.變電站的直擊雷保護(hù)6.變電站的入侵波保護(hù)7.變壓器的防雷保護(hù)8.旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)第八章雷電過電壓及其保護(hù)1. 線路上直擊雷過電壓的計(jì)算2.進(jìn)線段保護(hù)的作用及接線3.避雷器對(duì)入侵波保護(hù)作用的分析4.變壓器防雷保護(hù)的原理及接線5.旋轉(zhuǎn)電機(jī)防雷保護(hù)的接線及分析第八章雷電過電壓及其保護(hù)一、感應(yīng)雷過電壓形成的物理過程一、感應(yīng)雷過電壓形成的物理過程第八章雷電過電

2、壓及其保護(hù)二、感應(yīng)雷過電壓的計(jì)算二、感應(yīng)雷過電壓的計(jì)算（一）雷擊線路附近地面時(shí)（一）雷擊線路附近地面時(shí) 1導(dǎo)線上方無避雷線 SIhUci25 雷擊點(diǎn)與線路的水平距離 導(dǎo)線懸掛導(dǎo)線懸掛的平均高的平均高度度 雷電流的幅值雷電流的幅值 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 2導(dǎo)線上方掛有避雷線 上式表明上式表明，避雷線使導(dǎo)線上的感應(yīng)雷避雷線使導(dǎo)線上的感應(yīng)雷過電壓下降至過電壓下降至(1 )倍倍。耦合系數(shù)愈大，導(dǎo)線上的感應(yīng)雷過電壓愈低。 )1 (10iig0ig0iikUhhkUUkUU （kV） 0k)1 (10iig0ig0iikUhhkUUkUU （kV） 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 1. 一般高度的線路，無避

3、雷線時(shí)感應(yīng)雷過電壓的最大值 式中 感應(yīng)過電壓系數(shù)，其值等于以kA 計(jì)時(shí)的雷電流陡度值。 ciahUas第八章雷電過電壓及其保護(hù) 2.有避雷線時(shí)，導(dǎo)線上的感應(yīng)雷過電壓將降低為 與直擊雷過電壓相比，感應(yīng)雷過電壓的波形較平緩波形較平緩，波頭由幾微秒到幾十微秒，而波長(zhǎng)可達(dá)數(shù)百微秒。)1 ()1 ()1 (0ccg0ccg0iikahhhkahhhkUU第八章雷電過電壓及其保護(hù)圖 8 2 雷 擊線 路的 典型 情況雷擊桿塔雷擊避雷 線雷繞擊 導(dǎo)線輸電線路遭受直擊雷的三種典型的情況： (1)雷擊桿塔塔頂。(2)雷擊避雷線檔 距中央。(3)(3)雷繞過避雷線擊于導(dǎo)線稱為“繞擊繞擊”。第八章雷電過電壓及其保護(hù)

4、一、一、 雷擊桿塔塔頂雷擊桿塔塔頂 1雷擊塔頂時(shí)雷電流的分布圖 8 3 雷 擊 塔 頂 的 過 成（ a)先 導(dǎo) 放 電 階 段 ； (b)主 放 電 階 段（ a)(b)第八章雷電過電壓及其保護(hù)圖 84 雷擊塔頂?shù)氖疽鈭D和等值電路2LSLSt2Li2iS2iSitllRiiiiStRiLLtS(a)示意圖；(b)等值電路（a)(b)第八章雷電過電壓及其保護(hù) 塔頂?shù)碾娢粸槭街袨槔纂娏鞯牟ㄇ岸付?，則塔頂電位的幅值為ttitopLiRutiLiRtiddddtit topU6.2tiLRI tidd雷電流幅值雷電流幅值 桿塔的沖桿塔的沖擊接地電擊接地電阻阻 桿塔等值電感桿塔等值電感 第八章雷電過電

5、壓及其保護(hù) 3導(dǎo)線電位和線路絕緣子串上的電壓 (1)導(dǎo)線電位等于其耦合電壓與感應(yīng)雷過電壓之和 ，所以 (2)作用在絕緣子串上的電壓為橫擔(dān)高度處的桿塔電位與導(dǎo)線電位之差，即cuktopu)1 (cg0chhkah （kV) cail.uuu (kV) cukcutopukcu （kV) 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 取 ， ，代入上式即得絕緣子串上的電壓幅值為 il.uiRki)1 (kV) ，tiLkhhaddtt)1(cg0chhkah+ il.uiRki)1 (Ii 6 . 2ddItiil.UIhhhkLkhhRk2.612.6)1 (ccg0ttai （kV） 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 雷

6、擊塔頂后絕緣子串的電壓隨著雷電流瞬時(shí)值也隨著時(shí)間而增大，當(dāng)絕緣子串上的電壓超過其50沖擊放電電壓時(shí)，絕緣子串就發(fā)生閃絡(luò)。因?yàn)檫@種閃絡(luò)是接地的桿塔電位(絕對(duì)值)升高所致，所以通常稱為逆閃絡(luò)或反擊。第八章雷電過電壓及其保護(hù)圖 85 雷擊避雷線檔距中央（a)示意圖；(b)等值電路i2AZgsZ0ZgiZZ0g2AuA(a)(b)l第八章雷電過電壓及其保護(hù)22gg00AZZZZiug0g02ZZZZi 由于避雷線與導(dǎo)線間的耦合作用，在導(dǎo)線上將耦合出電壓，所以此時(shí)雷擊點(diǎn)避雷線與導(dǎo)線間的空氣間隙上所承受的最高電壓為)1 ()1 (ASkUkUgvlag0g02ZZZZ 22gg00AZZZZiug0g02

7、ZZZZi22gg00AZZZZiu第八章雷電過電壓及其保護(hù) 、 SUk由此可見， 與耦合系數(shù)l、雷電流陡度檔距長(zhǎng)度 等因素有關(guān)。 對(duì)于大跨越檔距， AUI雷擊點(diǎn)的最高電位由雷電流幅值決定，即AUg0g02ZZZZI第八章雷電過電壓及其保護(hù)圖 86 避雷線的保護(hù)角1繞擊率避雷線的保護(hù)特性一般用保護(hù)角來衡量。所謂保護(hù)角是指避雷線與外側(cè)導(dǎo)線的連線和避雷線對(duì)地鉛垂線之間的夾角. 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 對(duì)平原線路 對(duì)山區(qū)線路 式中 保護(hù)角，度； 桿塔高度，m。9 . 386lgthP 35. 386lgthP th第八章雷電過電壓及其保護(hù)圖 87 雷繞擊導(dǎo)線（a)示意圖；(b)等值電路i2AZZ0

8、ZiZZ02AuA(a)(b)lccc第八章雷電過電壓及其保護(hù) 流經(jīng)雷擊點(diǎn)A的雷電流為 雷擊點(diǎn)電位為 我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，用來估算繞擊導(dǎo)線時(shí)的過電壓的近似公式 c00c00A222ZZZiZZZii c0c0cAA22ZZZZiZiu IU100A 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 雷繞擊導(dǎo)線時(shí)雷擊點(diǎn)過電壓的計(jì)算與雷擊避雷線檔距中央時(shí)的計(jì)算是不同的. 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 繞擊時(shí)自雷擊點(diǎn)向?qū)Ь€兩側(cè)傳播的電壓波到達(dá)桿塔處是不會(huì)發(fā)生折、反射的，因?yàn)閷?dǎo)線的波阻抗未發(fā)生任何變化?！局攸c(diǎn)提示重點(diǎn)提示】 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 雷擊避雷線時(shí)自雷擊點(diǎn)向避雷線線兩側(cè)傳播的電壓波到達(dá)桿塔處會(huì)發(fā)折、反射，這是因?yàn)楸芾拙€

9、與桿塔連在一起，桿塔的接地電阻比避雷線和桿塔的波阻小的多，近似可認(rèn)為等于零，波到達(dá)桿塔接地處將發(fā)生負(fù)的全發(fā)射，忽略桿塔的長(zhǎng)度，相當(dāng)于在桿塔塔頂發(fā)生負(fù)的全反射?！局攸c(diǎn)提示重點(diǎn)提示】第八章雷電過電壓及其保護(hù) 輸電線路防雷性能的優(yōu)劣主要用耐雷水平及雷擊跳閘率來衡量。雷擊線路時(shí)線路絕緣不發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值稱為“耐雷水平耐雷水平”，以kA為單位。耐雷水平越高，線路發(fā)生閃絡(luò)的概率越小，線路的防雷性能越好；每100km線路每年由雷擊引起的跳閘次數(shù)稱為“雷擊跳閘率雷擊跳閘率”，它是衡量線路防雷性能的綜合指標(biāo)。第八章雷電過電壓及其保護(hù) 1雷擊塔頂時(shí)耐雷水平 注意注意 式中 應(yīng)取絕緣子串為正極性時(shí)的值 2.

10、612.6)1 (ccg0ttai%501hhhkLkhhRkUI %50U第八章雷電過電壓及其保護(hù) 從上式可以看出，雷擊塔頂時(shí)的耐雷水平與耦合系數(shù) （ ）、桿塔分流系數(shù) 、桿塔沖擊接地電阻 、桿塔等值電感 以及絕緣子串的50沖擊放電電壓 等因素有關(guān). 實(shí)際工程中通常以降低桿塔接地電阻和提高耦合系數(shù)作為提高線路耐雷水平的主要手段。將單避雷線改為雙避雷線或增設(shè)耦合地線，不僅可以增強(qiáng)導(dǎo)、地線之間的耦合作用，同時(shí)也可增加地線的分流作用。 0kkiRtL%50U第八章雷電過電壓及其保護(hù) 2繞擊時(shí)的耐雷水平 繞擊時(shí)的耐雷水平可令 來計(jì)算，即 我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)建議近似估算線路繞擊時(shí)的耐雷水平 AU%50U c

11、0c0%5022ZZZZUI 100%502UI第八章雷電過電壓及其保護(hù) 1建弧率 線路沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定工頻電弧的概率，稱為建弧率建弧率（ ）。 建弧率可用下式計(jì)算 275. 010145 . 4E 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 2雷擊桿塔塔頂時(shí)的跳閘率 設(shè) 為每100km線路每年遭受雷擊的次數(shù)， 為 次雷擊中，擊中桿塔塔頂引起線路跳閘的次數(shù)，則 可由下式計(jì)算 NN1n1n11NgPn 擊桿率擊桿率 建弧率建弧率 雷電流幅值超過雷擊桿雷電流幅值超過雷擊桿塔耐雷水平塔耐雷水平 的概率的概率 1I第八章雷電過電壓及其保護(hù) 3雷繞擊導(dǎo)線時(shí)的跳閘率 式中 繞擊率； 雷電流幅值超過繞擊耐雷水平的概率。Nn

12、 2P2P P2PNn 2P2P第八章雷電過電壓及其保護(hù) 4輸電線路總的雷擊跳閘率 線路總的跳閘率為雷擊桿塔跳閘率與繞擊跳閘率之和，即 121(gPNnnnP2P ) 第八章雷電過電壓及其保護(hù)1架設(shè)避雷線2降低桿塔接地電阻3架設(shè)耦合地線4采用不平衡絕緣方式5.采用消弧線圈接地方式6.裝設(shè)自動(dòng)重合閘7.加強(qiáng)絕緣8.采用排氣式避雷器9.采用線路型金屬氧化物避雷器第八章雷電過電壓及其保護(hù) 一、對(duì)避雷針安裝位置的要求一、對(duì)避雷針安裝位置的要求 按安裝方式避雷針可分為獨(dú)立避雷針和構(gòu)架避雷針兩種。獨(dú)立避雷針具有獨(dú)立于變電站地網(wǎng)的接地裝置，而構(gòu)架避雷針安裝于配電構(gòu)架上，并于變電站的地網(wǎng)相連。第八章雷電過電壓

13、及其保護(hù)SeaShL0hA圖 88 獨(dú)立避雷針離配電構(gòu)架的距離對(duì)于35kV及以下的配電裝置，由于絕緣水平較低，為了避免反擊的危險(xiǎn)，應(yīng)架設(shè)獨(dú)立避針，其接地裝置與主接地網(wǎng)分開埋設(shè)。獨(dú)立避雷針與相鄰配電裝置構(gòu)架及其接地裝置在空氣中及地中應(yīng)保持足夠的距離 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 設(shè)避雷針在高度處的電位為 ，接地裝置上的電位為 ，則aueutihLiRudd0iaieiRu避雷針接地裝置的避雷針接地裝置的沖擊接地電阻沖擊接地電阻 避雷針單位高度避雷針單位高度的等值電感的等值電感 避雷針校驗(yàn)點(diǎn)的高度避雷針校驗(yàn)點(diǎn)的高度 流過避雷針的雷流過避雷針的雷電流電流 第八章雷電過電壓及其保護(hù)為防止避雷針對(duì)構(gòu)架發(fā)生反

14、擊，避雷針與構(gòu)架間的空氣間隙距離應(yīng)滿足下式要求為了防止避雷針接地裝置與被保護(hù)設(shè)備接地裝置之間因土壤擊穿造成反擊，兩者之間地中距離也應(yīng)滿足下式要求 aaEUaS eeEUeSaaEUaS第八章雷電過電壓及其保護(hù)2.構(gòu)架避雷針對(duì)于110kV及以上的配電裝置，可以將避雷針架設(shè)在配電裝置的構(gòu)架上，因?yàn)榇祟愲妷旱燃?jí)的配電裝置的絕緣水平較高，雷擊避雷針時(shí)在配電構(gòu)架上出現(xiàn)的高電位一般不會(huì)造成反擊事故，并且可以節(jié)約投資、便于布置。 第八章雷電過電壓及其保護(hù)1為防止反擊，避雷線與配電裝置帶電部分、發(fā)電廠和變電站電氣設(shè)備接地部分以及構(gòu)架接地部分間的空氣中距離，應(yīng)符合下列要求對(duì)一端絕緣另一端接地的避雷線對(duì)兩端接地的

15、避雷線 )( 1 . 02 . 0ialhRS )( 1 . 02 . 0ialhRS 第八章雷電過電壓及其保護(hù)2避雷線的接地裝置與發(fā)電廠或變電站接地網(wǎng)間的地中距離應(yīng)符合下列要求對(duì)一端絕緣另一端接地的避雷線 對(duì)兩端接地的避雷線按下式校驗(yàn) eSi3 . 0 R ie3 . 0RS 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 變電站中限制雷電入侵波過電壓的主要措施是裝設(shè)避雷器。變壓器及其他高壓電氣設(shè)備的絕緣水平就是依據(jù)閥式避雷器的特性而確定的。 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 1變壓器和避雷器之間距離為零時(shí)的情況u圖 89 避雷器直接裝在變壓器旁邊uaZ2uAi2uZAAuZFZ（a)(b)(c)(a)接線圖；(b)動(dòng)作

16、前的等值電路；(c)動(dòng)作后的等值電路第八章雷電過電壓及其保護(hù) 當(dāng)入侵波到達(dá)A點(diǎn)但避雷器動(dòng)作前，A點(diǎn)相當(dāng)于開路， A點(diǎn)電壓等于2 。 避雷器動(dòng)作后，根據(jù)圖89（c）可得: 可用圖解法求解。 ZiuuaA2 Auu第八章雷電過電壓及其保護(hù)uuuuUuUuaA+ i ZA= f (i )aai Zit2RbAS= f (t)圖 810 避雷器上電壓的圖解法tbm第八章雷電過電壓及其保護(hù) 在以后分析中可以將避雷器上的電壓近似地視為斜角平頂波，其幅值等于避雷器的殘壓最大值，而波頭長(zhǎng)度等于避雷器的放電時(shí)間 ， 取決于入 侵波陡度。若入侵雷電波為斜角波，即 = ，則避雷器的動(dòng)作相當(dāng)于 在 時(shí)刻，在避雷器安裝

17、處產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)電壓波，該負(fù)電壓波的陡度與避雷器動(dòng)作前其上的電壓陡度相同，在時(shí)間上落后。btbtuattbt第八章雷電過電壓及其保護(hù)at2a(t-tb)tbUR52圖 811 分析用避雷器上電壓波形由于避雷器直接接在變壓器旁，故變壓器上的電壓波形與避雷器上的相同，若變壓器的沖擊耐壓大于避雷器的沖擊放電電壓和5kA下的殘壓，則變壓器將得到可靠的保護(hù)。第八章雷電過電壓及其保護(hù)latATF圖 812 避雷器與變壓器分開一定距離避雷器與各個(gè)電氣設(shè)備之間沿連接線分開一定的距離，稱為電氣距離。 第八章雷電過電壓及其保護(hù)2tbtb+tuUbTU= atuAuT 2a(t）uA 2a(t）mb)(Stfu圖 8

18、 13 避 雷 器 和 被 保 護(hù)設(shè) 備 上 的 電 壓第八章雷電過電壓及其保護(hù) (1) 設(shè)入侵波為斜角波 ，以入侵波剛到達(dá)避雷器的安裝點(diǎn)A的瞬間作為時(shí)間的起點(diǎn)，則A點(diǎn)的電壓為 (2)經(jīng)時(shí)間 后，波到達(dá)變壓器安裝點(diǎn)T點(diǎn)并發(fā)生正的全反射，T點(diǎn)的電壓表達(dá)式為atatuAvl)(2Ttau第八章雷電過電壓及其保護(hù) (3) T點(diǎn)的反射波再經(jīng) 的時(shí)間后返回到A點(diǎn)且與入射的入侵波疊加，疊加后A點(diǎn)的電壓為 (4) 當(dāng)避雷器上的電壓上升到與避雷器的伏秒特性相交的瞬間即在 時(shí)刻，避雷器動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)的電壓也就是避雷器的沖擊放電電壓，其大小為)2(AtaatuT)(2utabtt 5Rbb)(2UtaU第八章雷電過

19、電壓及其保護(hù) (5) 避雷器動(dòng)作后，其上的電壓不再升高。動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的負(fù)反射波的表達(dá)式為 ，該負(fù)反射波經(jīng) 的時(shí)間后即在 時(shí)刻才能到達(dá)T點(diǎn)，它到達(dá)T點(diǎn)后，T點(diǎn)的電壓將開始下降。故T點(diǎn)的電壓最高為 )(2bttabttTUbb2)(2attaUataatUU2)(22bbbT第八章雷電過電壓及其保護(hù)即 為了保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，必須限制流過避雷器的雷電流，使其不超過5kA，這樣避雷器的殘壓也就不超過 ；同時(shí)還必須限制入侵波陡度 和設(shè)備離開避雷器的電氣距離 ，保證作用在電氣設(shè)備上的沖擊電壓小于其沖擊耐壓。 vlaUUUU25RbT 5RUal第八章雷電過電壓及其保護(hù) 避雷器最大保護(hù)距離與入侵波陡度等

20、的基本關(guān)系為 取 m/s，且令 ，則上式改寫為式中 入侵波在空間上的陡度， kV/m。 vaUUl25Rpm 300vvaa 5Rpm2aUUla第八章雷電過電壓及其保護(hù)圖 8 15 500kV敞 開 式 變 電 站 的 典 型 保 護(hù) 接 線第八章雷電過電壓及其保護(hù) (1) 500kV敞開式變電站防雷保護(hù)接線的重要特點(diǎn)是電氣距離長(zhǎng)，無論哪種主接線方式，每組避雷器一般只能保護(hù)與它靠近的某些電氣設(shè)備。 (2) 一般500kV敞開式變電站的保護(hù)接線是，在每回線路入口的出線斷路器的線路側(cè)裝一組線路型避雷器，在每臺(tái)變壓器的出口裝設(shè)一組電站型避雷器；如果線路入口有并聯(lián)電抗器并且通過斷路器進(jìn)行操作，則在電

21、抗器側(cè)增設(shè)一組避雷器 .第八章雷電過電壓及其保護(hù) 1GIS變電站防雷保護(hù)的特點(diǎn)變電站防雷保護(hù)的特點(diǎn) (1) GIS變電站絕緣水平主要決定于雷電沖擊電壓水平，特別是負(fù)極性的雷電沖擊水平。 (2)CIS變電站的波阻抗遠(yuǎn)比架空線路的波阻抗低，進(jìn)入GIS內(nèi)的折射波的幅值和陡度比到達(dá)GIS入口的入侵波的要小得多 .第八章雷電過電壓及其保護(hù) (3)GIS變電站結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備之間的電氣距離小，避雷器離被保護(hù)設(shè)備較近，防雷保護(hù)措施比敞開式變電站容易實(shí)現(xiàn)。 (4)要求包括母線在內(nèi)的整套GIS裝置的過電壓保護(hù)應(yīng)有較高的可靠性，在設(shè)備絕緣配合上留有足夠的裕度。第八章雷電過電壓及其保護(hù)（1）與架空線路直接相連的GIS

22、變電站的防雷保護(hù)接線FMO2FMO1l圖 816 無電纜段進(jìn)線的GIS變電站保護(hù)接線p第八章雷電過電壓及其保護(hù)（2）經(jīng)電纜段進(jìn)線的GIS變電站的防雷接線方式FM O2FM O1l圖 8 17 有 電 纜 段 進(jìn) 線 的 GIS變 電 站 保 護(hù) 接 線（ a)三 芯 電 纜 進(jìn) 線 的 GIS變 電 站 保 護(hù) 接 線 ； （ b)單 芯 電 纜 進(jìn) 線 的 GIS變 電 站 保 護(hù) 接 線pcl三 芯 電 纜（ a)FM O2FClpFM O1l單 芯 電 纜c（ b)第八章雷電過電壓及其保護(hù) (1)對(duì)三芯電纜，因三相工頻電流產(chǎn)生的交鏈于電纜金屬外皮的合成磁通很小，在電纜金屬外皮上產(chǎn)生的感應(yīng)

23、電勢(shì)也很小，電纜兩端的金屬外皮直接接地時(shí)流過金屬外皮的電流不大，故電纜兩端的金屬外皮應(yīng)直接接地； (2)對(duì)單芯電纜，應(yīng)將電纜一端的金屬外皮接地，另一端的的金屬外皮經(jīng)氧化鋅電纜護(hù)層保護(hù)器（FC）或保護(hù)間隙（FG）接地. 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 輸電線路上靠近變電站12km的線段稱為進(jìn)線段進(jìn)線段。 進(jìn)線段具體的保護(hù)方法是：對(duì)未沿全線架設(shè)避雷線的35110kV線路，在進(jìn)線段內(nèi)架設(shè)避雷線；對(duì)全線裝有避雷線的線路，也將靠近變電站12km的線段列為進(jìn)線保護(hù)段。 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 為防止或減少在進(jìn)線段內(nèi)形成入侵波，進(jìn)線保護(hù)段應(yīng)具有較高的耐雷水平，避雷線的保護(hù)角一般不宜超過避雷線的保護(hù)角一般不宜超過

24、20。這樣，雷擊進(jìn)線段線路時(shí)發(fā)生反擊和繞擊的概率將大大減小。 第八章雷電過電壓及其保護(hù)FPE12km12kmPEF(a)(b)圖 818 35kV及以上變電站的進(jìn)線段保護(hù)接線（a)未沿全線架設(shè)避雷線時(shí)的進(jìn)線段保護(hù)接線；（b)全線有避雷線時(shí)的進(jìn)線段保護(hù)接線第八章雷電過電壓及其保護(hù)uZF2uZuaia(b)(a)圖 819 計(jì)算流過避雷器雷電流的等值電路(a)接線圖；(b)等值電路第八章雷電過電壓及其保護(hù)式中 線路的波阻抗；避雷器閥片的非線性伏安特性?？捎脠D解法求出通過避雷器的雷電流幅值 )(2aaaaifuuZiuZ)(aaifu 第八章雷電過電壓及其保護(hù)uuuuUaa+ i Za= f (i

25、)aai Zit2圖 8 20 用 圖 解 法 求 流 過 避雷 器 的 雷 電 流2Ia50第八章雷電過電壓及其保護(hù)設(shè)進(jìn)線段首端入侵波為斜角平頂波，因電暈效應(yīng)變形后的波頭長(zhǎng)度，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)推薦可以用以下公式計(jì)算式中 進(jìn)線段末端變形后的斜角波頭長(zhǎng)度， 進(jìn)線段首端斜角波波頭的長(zhǎng)度，。 進(jìn)線段長(zhǎng)度，km；入侵波的幅值，kV。pcm0008.05.0lhU0plmUss第八章雷電過電壓及其保護(hù)當(dāng)雷在進(jìn)線端外首端發(fā)生反擊時(shí)，0，入侵波經(jīng)過進(jìn)線段長(zhǎng)度后，相應(yīng)的雷電波陡度為0plpcmmm008. 05 . 0lhUUUa第八章雷電過電壓及其保護(hù)FF(a)(b)圖 821 具有35kV及以上電纜段的變電站進(jìn)線

26、段保護(hù)接線（a)三芯電纜段的變電站進(jìn)線保護(hù)接線；（b)單芯電纜段的變電站進(jìn)線保護(hù)接線12FFF三芯電纜單芯電纜21CGF)(第八章雷電過電壓及其保護(hù) 對(duì)于變電站35kV及以上電纜進(jìn)線段，在電纜與架空線的連接處，由于波的多次折、反射，可能形成很高的過電壓，因而一般都需裝設(shè)避雷器保護(hù)；避雷器的接地端應(yīng)與電纜金屬外皮連接。對(duì)三芯電纜，電纜兩端的金屬外皮應(yīng)直接接地；對(duì)單芯電纜，應(yīng)將電纜一端的金屬外皮接地，另一端的金屬外皮經(jīng)氧化鋅電纜護(hù)層保護(hù)器（FC）或保護(hù)間隙（FG）接地.第八章雷電過電壓及其保護(hù)FPE2500600m圖 822 3150kVA5000kVA、35kV變電站的簡(jiǎn)化保護(hù)接線R10R5PE

27、1第八章雷電過電壓及其保護(hù)一、三繞組變壓器的防雷保護(hù)一、三繞組變壓器的防雷保護(hù)三繞組變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)只有高、中壓繞組工作而低壓繞組開路的情況。這時(shí)，當(dāng)高壓或中壓側(cè)有雷電波作用時(shí)，因處于開路狀態(tài)的低壓側(cè)對(duì)地電容較小，低壓繞組上的靜電分量可達(dá)很高的數(shù)值以致危及低壓繞組的絕緣。因此為了限制這種過電壓，需在低壓繞組出線端加裝一組避雷器注意：若變壓器低壓繞組接有25m以上金屬外皮電纜時(shí)，因?qū)Φ仉娙菰龃?，足以限制靜電感應(yīng)過電壓，故可不必再裝避雷器。第八章雷電過電壓及其保護(hù)uU0k1Uk230Ux0AAo112323UUUU0 xA0Ao000k2u(a)(b)圖 823 雷電波入侵自耦變壓器時(shí)

28、的過電壓（a)高壓側(cè)進(jìn)波、中壓側(cè)開路1初始電壓分布；2穩(wěn)態(tài)電壓分布；3最大電位包絡(luò)線第八章雷電過電壓及其保護(hù)Q F 1F 1Q F 2F 2圖 8 2 4 自 耦 變 壓 器的 防 雷 保 護(hù) 接 線第八章雷電過電壓及其保護(hù) 在110220kV的中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)中，其中性點(diǎn)絕緣水平有兩種情況：全絕緣全絕緣 分級(jí)絕緣分級(jí)絕緣對(duì)110kV及以上的變壓器，由于經(jīng)濟(jì)的原因，一般采用分級(jí)絕緣。第八章雷電過電壓及其保護(hù)當(dāng)變壓器中性點(diǎn)采用分級(jí)絕緣且未裝保護(hù)間隙時(shí)，應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)雷電過電壓保護(hù)裝置，且宜選變壓器中性點(diǎn)金屬氧化物避雷器，并應(yīng)符合下列要求（1）標(biāo)稱放電電流下的殘壓低于中性點(diǎn)沖擊耐壓；（2）避雷器

29、的持續(xù)運(yùn)行電壓和額定電壓不低于規(guī)定值 .（3）避雷器能承受所在系統(tǒng)的暫時(shí)過電壓和操作過電壓能量。 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定中性點(diǎn)金屬氧化物避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓為0.45 ，額定電壓為0.75 。 當(dāng)變壓器中性點(diǎn)為全絕緣時(shí)，一般不需要采取專門的保護(hù)。但在變電站只有一臺(tái)變壓器且為單路進(jìn)線的情況下，仍需在中性點(diǎn)裝設(shè)雷電過電壓保護(hù)裝置。 35kV及以下的中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點(diǎn)采用全絕緣，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明不加保護(hù)時(shí)的故障率很低，故一般不需保護(hù)。mUmU第八章雷電過電壓及其保護(hù)4103 10kV380/220V外 殼圖 8 25 配 電 變 壓 器 的 防 雷 保

30、 護(hù) 接 線第八章雷電過電壓及其保護(hù)一、旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)防雷保護(hù)的特點(diǎn)一、旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)防雷保護(hù)的特點(diǎn)(1) 絕緣水平最低。(2)絕緣容易老化。(3)旋轉(zhuǎn)電機(jī)保護(hù)性能與電機(jī)絕緣水平的配合裕度小。 (4)匝間電容很小(5)必須對(duì)中性點(diǎn)采取保護(hù)措施。 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 直配電機(jī)的防雷保護(hù)設(shè)備主要有避雷避雷器、電容器、電纜段器、電容器、電纜段等。利用這些設(shè)備可以限制流經(jīng)避雷器的雷電流，使其小于3kA，還可以限制入侵波陡度和降低雷擊線路的直擊雷過電壓和雷擊鄰近線路附近物體產(chǎn)生的感應(yīng)雷過電壓。 第八章雷電過電壓及其保護(hù) 它加裝于發(fā)電機(jī)母線上，主要功能是降低入侵波幅值以保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主絕緣。 第八章雷電過電

31、壓及其保護(hù) 通常采用在發(fā)電機(jī)母線上裝設(shè)電容器的辦法來限制入侵波陡度，以保護(hù)電機(jī)的匝間絕緣和中性點(diǎn)絕緣 . 此外，電容器還可以降低電機(jī)母線上的感應(yīng)雷過電壓。 第八章雷電過電壓及其保護(hù)U0CFZ2CZ2Z1Z12U0圖 826 用電容器來限制母線上雷電波的陡度(a)接線圖；(b)等值電路圖；（c)電容器上的電壓(a)(b)U02uct0(c)G第八章雷電過電壓及其保護(hù)圖 827 有電纜段的進(jìn)線保護(hù)接線(a)原理接線圖；(b)等值電路圖(b)LL1234LLR1ii12iURMU0CFGLL1(a)2L34LR2R1ii2FEFEAA170m第八章雷電過電壓及其保護(hù) FE動(dòng)作后，電纜芯線與金屬外皮短

32、接，此時(shí)電壓降同時(shí)作用在電纜芯線和外皮上。電纜外皮流過電流時(shí)，電纜芯線中就會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì) 此反電動(dòng)勢(shì)阻止沿芯線流向電機(jī)的電流，使絕大部分雷電流都從電纜外皮流走，流過避雷器的雷電流當(dāng)然也就減小了。 tiLtiMdddd222第八章雷電過電壓及其保護(hù) 注意注意 電纜段的限流作用必須以排氣式避雷器的動(dòng)作為前提。 FEl的接地端應(yīng)與電纜首端外皮的接地裝置相連，其連接線懸掛在導(dǎo)線下面23m處，其目的是為了增加兩線耦增加兩線耦合，增大導(dǎo)線上的感應(yīng)電勢(shì)以合，增大導(dǎo)線上的感應(yīng)電勢(shì)以限限制制流經(jīng)導(dǎo)線中的電流流經(jīng)導(dǎo)線中的電流 .第八章雷電過電壓及其保護(hù)圖 8 28 25 60M W 直 配 電 機(jī) 的 保 護(hù) 接

33、 線(a)進(jìn) 線 采 用 耦 合 地 線 的 保 護(hù) 接 線 ； (b)進(jìn) 線 采 用 避 雷 線 的 保 護(hù) 接 線(a)CFGFE 2FE 1 70m 150mFF321LR 5(b)CFGF1F1 150m 150mFF321LR 5RR第八章雷電過電壓及其保護(hù) F1為配電閥式避雷器，F(xiàn)2為旋轉(zhuǎn)電機(jī)閥式避雷器，F(xiàn)3為旋轉(zhuǎn)電機(jī)中性點(diǎn)閥式避雷器，F(xiàn)E1和FE2為排氣式避雷器。L是為限制短路電流而加的電抗器，其前面應(yīng)加裝一組配電型避雷器FS以保護(hù)電抗器和電纜端部。FS的動(dòng)作還可以進(jìn)一步限制流過避雷器F的雷電流。 當(dāng)電纜首端的短路電流較大，將避雷器前移約150m，并將這段架空線用避雷線保護(hù)，利用避雷線與導(dǎo)線間的耦合來增加限流作用。 第八章雷電過電壓及其保護(hù)對(duì)經(jīng)變壓器與架空線路相連的非直配電機(jī)，一般不需要裝設(shè)避雷器和電容器進(jìn)行保護(hù)。但發(fā)電機(jī)與變壓器間的架空母線橋或軟連線長(zhǎng)度超過50m時(shí)，除應(yīng)有直擊雷保護(hù)外，還應(yīng)防止雷擊附近的避雷針時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。此時(shí)應(yīng)在發(fā)電機(jī)回路或母線的每相導(dǎo)線上裝設(shè)不小于0