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North China Electric Power University,第十章 发电厂和变电所的防雷保护,发电厂和变电所雷电过电压来源,雷直击发电厂和变电所,雷击输电线路产生的过电压沿线路侵入发电厂和变电所,变电所雷电过电压的危害,发电机、变压器等主要电气设备的内绝缘大都没有自恢复的能力,220kV,线路,50%,放电电压,1200kV,，而相应的变压器全波冲击试验电压,850kV,，全波多次冲击耐压只有,850/1.1=773kV,造成大面积停电,过电压防护的主要措施,降低来波陡度,减小通过避雷器的电流,进线保护段,避雷器的保护作用与范围,侵入波,避雷针、避雷线,防止反击,直击,1,、避雷针的反击,A,d,L,S,K,1,2,R,ch,S,d,h,K,避雷针与配电构架同高处,避雷针的接地装置上,一般直击雷电流,i,L,=100kA;,L,0,=1.55,H/m;h,高处,L=1.55h,H,空气与土壤的平均击穿场强：,E,500kV/m,10-1,直击雷防护,1,、避雷针的反击,A,d,L,S,K,1,2,R,ch,S,d,h,K,发生反击时,:500S,k,=100R,ch,+60h,500S,d,=100R,ch,防止反击,:,S,k,0.2R,ch,+0.1h,一般,5m,S,d,0.3R,ch,一般,3m,2,、避雷针的安装方式,（,1,）,（,2,）,(1),配电构架辅助接地装置与地网连接点,(2),变压器接地与地网的连接点,一般,110kV,及以上变电所，允许装配电构架避雷针，配电构架需装设辅助接地装置，与地网的连接处距变压器接地与地网连接处的距离不小于,15m,。土壤电阻率,500,m,时,需独立架设避雷针。,变压器门型构架上不得加装避雷针。,35kV,及以下变电所需独立加设避雷针，并达到不反击的要求。,10-2,变电所内避雷器的保护作用,装设避雷器,正确选择避雷器的形式、参数,合理确定保护接线方式，如台数、装设位置,尽量少的避雷器保护所有设备,1,、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压,避雷器动作前,避雷器动作后,1,、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压,变压器在冲击电压作用下可等值为一个电容（称为入口电容），一般可以不计，认为输电线路在此开路。,避雷器动作前：,变压器（也是避雷器）上电压：,避雷器动作后：,变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值：,U,ch,：避雷器冲击放电电压,U,bm,：避雷器残压的最大值，取,5kA,下的数值,两个峰值,U,ch,和,U,bm,基本相同,1,、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压,变压器得到可靠保护条件：,变压器冲击放电电压大于避雷器的冲击放电电压和,5kA,下的残压,110kV220kV,变电所雷电流不得超过,5kA,，故,5kA,下的残压用,U,b.5,表示。,2,、避雷器与被保护设备有一定距离时的过电压,入侵波,at(,到,B,点时,t=0),在变压器入口处,T,发生全反射,:,1),、当,T,点的反射波到达,B,点之前,U,B,(t)=at,2),、当,T,点的反射波到达,B,后和避雷器动作之前,T,B,at,2,、避雷器与被保护设备有一定距离时的过电压,3),、避雷器动作时刻,t=t,p,K,为设备电容修正系数,U,b.5,避雷器伏秒特性曲线,at,变压器上电压,U,T,(,t,),：,具有振荡性质,截波,3,、变压器与避雷器之间允许的最大电气距离,由于入侵波在变压器与避雷器之间多次反射，作用在变压器上的电压具有振荡性质，相当于截波的作用。,变压器承受截波的能力为多次,(,一般指,3,次,),截波耐压值,:,因此变压器承受的最大耐压值,变压器与避雷器间允许的最大电气距离,确保变压器安全的主要措施,限制避雷器残压,限制入侵波陡度,减小变压器距避雷器的电气距离,由变电站进线段保护完成,三,.,变电所的侵入波过电压防护,一定长度的导线可以起到下列作用：,自身阻抗可限制雷电流的幅值,冲击电晕可降低入侵波陡度,1,、,35kV,及以上变电所进线段保护,F3,的作用：限制入侵雷电波幅值,F2,的作用：隔离开关或断路器断开时防止入侵波在此发生全反射造成对地闪络。断路器闭合运行时，管型避雷器在避雷器的保护范围内不动作，避免截断波的产生,35kV,及以上电缆进线段的保护,在进线段内雷绕击或反击而产生入侵波的机会很小,但变电所的雷害事故,50%,是由雷击,1km,以内的线路引起的,71%,是由雷击,3km,以内的线路引起的,进线段耐雷水平,额定电压,kV,35,66,110,220,330,500,耐雷水平,kA,30,60,75,110,150,175,流经避雷器电流的计算,进线段可以限制避雷器中电流,进线段首端落雷且最大幅值为绝缘子,50,冲击闪络电压,U,50%,，,行波在进线段来回一次的时间为,计算不同电压等级的 后，可求出变电站电气设备离避雷器的最大允许电气距离,l,m,进入变电所的雷电流陡度的计算,首端落雷且幅值为,U,50%,的直角波，,冲击电晕将使直角波波头变缓：,2,、,35kV,小容量变电所进线段的保护,10m,避雷器距变压器距离小于,10m,，,a,允许大一些,进线段可缩短到,500,600m,为了限流，,FE1,、,FE2,的接地电阻,变电所侵入波的保护接线,220kV,变电所保护接线,500kV,变电所保护接线,变电所侵入波的保护接线,
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