電力系統(tǒng)過電壓及其防護(hù)課件

第二篇

電力系統(tǒng)過電壓及其防護(hù)第五章電力系統(tǒng)大氣過電壓及保護(hù)主要內(nèi)容1雷電放電過程及雷電參數(shù)2防雷保護(hù)裝置3輸電線路的防雷保護(hù)4輸電線路的防雷措施5發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)6變壓器的防雷保護(hù)1雷電放電過程及雷電參數(shù)1.1雷電放電的等值電路1.2雷電流波形1.3雷電日與雷電小時(shí)1.4地面落雷密度和輸電線路落雷次數(shù)1.1雷電放電的等值電路1.1雷電放電的等值電路（續(xù)1）研究表明：先導(dǎo)通道具有分布參數(shù)的特征。假定它具有均勻的電路參數(shù)，其波阻抗為，那么雷擊大地的過程：把先導(dǎo)放電的發(fā)展看成是一根均勻分布電荷長導(dǎo)線自雷云向大地延伸，而將先導(dǎo)頭部臨近地面時(shí)氣隙被擊穿看成是開關(guān)突然合閘，若土壤電阻率為零，則先導(dǎo)通道的對地電位為，由彼德遜法則可得如圖5.1等值電路。1.1雷電放電的等值電路（續(xù)2）流經(jīng)物體的電流與被擊物體的波阻抗有關(guān)當(dāng)Zj=0時(shí)，流經(jīng)被擊物體的電流定義為雷電流1.1雷電放電的等值電路（續(xù)3）1.1雷電放電的等值電路（續(xù)4）規(guī)程建議雷電通道的波阻抗為300～400Ω雷電流為非周期沖擊波，其幅值與氣象、自然條件等有關(guān)，只有通過大量實(shí)測才能正確估計(jì)其概率分布規(guī)律為雷電流的峰值（kA）；P為峰值超過的雷電流的概率。1.2雷電流波形我國規(guī)定在防雷設(shè)計(jì)中采用2.6/40μs的波形，波長對防雷計(jì)算結(jié)果幾乎無影響，為簡化計(jì)算，一般可視波長為無限長雷電流陡度對過電壓有直接影響，DL/T620-1997規(guī)定雷電流波前的平均陡度為電氣設(shè)備的防雷保護(hù)中一般均按負(fù)極性進(jìn)沖擊過電壓波進(jìn)行分析1.2雷電流波形（續(xù)1）經(jīng)簡化和典型化后得到三種常用計(jì)算波形1.2雷電流波形（續(xù)2）標(biāo)準(zhǔn)沖擊波形斜角平頂波等值半余弦波1.3雷電日與雷電小時(shí)為評價(jià)某地區(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)度，常用該地區(qū)多年統(tǒng)計(jì)所得到的平均出現(xiàn)雷暴日或雷暴小時(shí)來估計(jì)的在一天內(nèi)或一小時(shí)內(nèi)只要聽到雷聲就作為一個(gè)雷電日或一個(gè)雷電小時(shí)由于不同年份的雷電日數(shù)變化很大，所以均采用多年平均值——年平均雷電日各個(gè)地區(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱因緯度、氣象等不同而有很大的差異。1.4地面落雷密度和輸電線路落雷次數(shù)地面落雷密度γ指每個(gè)雷電日每平方公里的地面上的平均落雷次數(shù)，用（單位：次/平方公里?雷電日）表示為雷暴日數(shù)。為了評價(jià)不同地區(qū)防雷系統(tǒng)的防雷性能，須將它們換算到同樣的雷電頻度條件下進(jìn)行比較DL/T620-1997取40個(gè)雷電日作為基準(zhǔn)。輸電線路年平均遭受雷擊的次數(shù)

單位：次/100公里?年2防雷保護(hù)裝置2.1避雷針和避雷線2.2避雷器2.3防雷接地2.1避雷針和避雷線避雷針保護(hù)原理：當(dāng)雷云放電時(shí)使地面電場畸變，在避雷針頂端形成局部場強(qiáng)集中的空間以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，使雷電對避雷針放電，再經(jīng)過接地裝置將雷電流引入大地從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。保護(hù)范圍：由模擬試驗(yàn)確定，它只有相對的意義，不能認(rèn)為在保護(hù)范圍內(nèi)的物體就完全不受雷直擊，在保護(hù)范圍外的物體就完全不受保護(hù)，它是指具有0.1%左右雷擊概率的空間范圍。避雷針保護(hù)第一要對直擊雷屏蔽，第二要防止反擊2.1避雷針和避雷線（續(xù)1）避雷線作用原理同避雷針，主要用于輸電線路的保護(hù)，也可用于保護(hù)發(fā)電廠和變電所保護(hù)范圍的長度與線路等長，而且兩端還有其保護(hù)的半個(gè)圓錐體空間在架空輸電線路上多采用保護(hù)角α來表示避雷線的保護(hù)程度保護(hù)角：避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導(dǎo)線連線的夾角，α越小，雷擊導(dǎo)線的概率越小，對導(dǎo)線的屏蔽保護(hù)越可靠2.2避雷器避雷器的作用是限制過電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。對避雷器的基本技術(shù)要求過電壓作用時(shí)，避雷器先于被保護(hù)電力設(shè)備放電，這需要由兩者的伏秒特性的配合來保護(hù)避雷器應(yīng)具有一定的熄弧能力，以便可靠地切斷在某次過零時(shí)的工頻續(xù)流，使系統(tǒng)恢復(fù)正常避雷器的種類：

保護(hù)間隙：用于限制大氣過電壓。一般用于配電管型避雷器：系統(tǒng)、線路和發(fā)、變電所進(jìn)線段保護(hù)閥型避雷器：發(fā)電廠、變電所保護(hù)；220kV以下用于限制大氣過電壓，超高壓系統(tǒng)用于限制內(nèi)過電壓或做內(nèi)過電壓后備保護(hù)金屬氧化物避雷器（MOA）：2.2避雷器（續(xù)1）保護(hù)間隙當(dāng)雷電波入侵時(shí)：間隙先擊穿、工作母線接地過電壓消失后：間隙中仍有由工作電壓所產(chǎn)生的工頻電弧電流——續(xù)流缺點(diǎn)：滅弧能力差，造成線路跳閘2.2避雷器（續(xù)2）2.閥型避雷器（1）基本元件火花間隙火花間隙的并聯(lián)電阻閥片（非線性電阻）閥片的作用：限制工頻續(xù)流，保證火花間隙可靠熄弧；（希望電阻大些）當(dāng)雷電過電壓擊穿時(shí)，電壓不至于突然下降形成截?cái)嗖ǎ榱私档蜌垑阂箅娮栊⌒?.2避雷器（續(xù)3）（2）工作原理當(dāng)電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，間隙將閥片與工作母線隔離；當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓時(shí)，過電壓峰值超過間隙放電電壓，沖擊電流通過閥片流入大地，由于閥片的非線性特性，故在閥片上產(chǎn)生的壓降（殘壓）將得到限制。當(dāng)過電壓消失后，間隙上流過工頻續(xù)流，此續(xù)流受閥片非線性電阻特性的限制遠(yuǎn)較沖擊電流小，使間隙能在工頻續(xù)流第一次過零時(shí)將電流切斷。繼電保護(hù)來不及動(dòng)作系統(tǒng)就已恢復(fù)正常。（3）主要參數(shù)2.2彈避雷器（蕩續(xù)4）3.醒金屬氧摟化物避襪雷器2.2昆避雷申器（續(xù)秩4）（1）執(zhí)MOA孩的主要舊優(yōu)點(diǎn)無間隙無續(xù)流電氣設(shè)備殖所受過電套壓可降低通流容量壇大特別適鋼用于直擊流保護(hù)把和SF6電器保護(hù)（2）MOA的電氣喬特性2.3芹防雷接地1.禁接地、蟻接地電釀阻、接?jì)D地裝置（1）接加地與分類接地是羨指將地怪面上的迫金屬或怨電氣回軋路中的臟某一節(jié)房誠點(diǎn)通過饒導(dǎo)體與辟大地保蜘持等電臉位在沒有材電流流迅過時(shí)，蛙大地具瞞有零電油位。分類：工作接肅地：根圍據(jù)系統(tǒng)葛正常運(yùn)趣行要求短設(shè)置（副0.5貸~10Ω）保護(hù)接選地：為克保障人鼻身安全鼠而將電齊氣設(shè)備刺金屬外俯殼等接巾地，它角在故障刊條件下趙才發(fā)揮勇作用（嗓1~1傻0Ω）防雷接地胃：用來將夫雷電流順花利瀉入大盲地，以減化小引起的瘋過電壓（鉆1~30Ω）2.3嘗防雷掏接地（他續(xù)1）2.3鉆防雷接地右（續(xù)2）（2）接護(hù)地裝置垂直接圓地體水平接地籮體接地網(wǎng)2.3使防雷鉆接地（卡續(xù)3）2.徹防雷接劍地及有帶關(guān)計(jì)算當(dāng)雷電流葉流過接地迅裝置時(shí)，靈接地體和俱土壤所呈沾現(xiàn)的響應(yīng)拐不同于工躬頻響應(yīng)，塌即沖擊接陰地電阻一殊般不等于括工頻接地蘋電阻火花效謠應(yīng)和電券感效應(yīng)常用沖擊朽系數(shù)表示毫沖擊接地未電阻與工咽頻接地電練阻關(guān)系3.紗輸電線諒路的防腳雷保護(hù)3.1語輸電線路己的感應(yīng)雷廉過電壓3.2邀輸電少線路直搞擊雷過會(huì)電壓3.3踩輸電線路促的雷擊跳安閘率3.輸蠻電線路的牌防雷保護(hù)叛（續(xù)1）雷擊過電匙壓分類：感應(yīng)雷奇過電壓伐、直擊犧雷過電乖壓輸電線誦路的耐勾雷性能薦和所采呢用防雷勁措施效洲果在工中程上用創(chuàng)耐雷水吃平和雷轟擊跳閘友率來衡寨量耐雷水平撲：雷擊線貸路時(shí)線路傳絕緣不發(fā)船生閃絡(luò)的映最大雷電牛流幅值雷擊跳閘肚率：折算耍為統(tǒng)一條軌件（規(guī)定朝每年40蘋個(gè)雷電日道和100km的線路雞長度）查下，因震雷擊而臥引起的嶼線路跳恐閘的次值數(shù)3.鳴輸電線原路的防難雷保護(hù)井（續(xù)1聲）輸電線佳路防雷句四道防預(yù)線防止雷顧直擊導(dǎo)婆線防止雷擊臺塔頂或避丟雷線后引施起絕緣閃盟絡(luò)防止雷擊赤閃絡(luò)后轉(zhuǎn)故化為穩(wěn)定算的工頻電暖弧防止線披路中斷晃供電3.1壇輸電線路涼的感應(yīng)雷梅過電壓一、雷瞞擊線路稼大地附共近時(shí)，卡線路上泊的感應(yīng)飲雷過電間壓1.感條應(yīng)雷過電匆壓的產(chǎn)生居（靜電感礦應(yīng)和電磁拾感應(yīng)）3.1棉輸電線路辱的感應(yīng)雷帖過電壓（葉續(xù)1）2.無藏避雷線時(shí)敲的感應(yīng)雷惰過電壓規(guī)程建木議：當(dāng)謠雷擊點(diǎn)刑與電力恭線路之璃間的水衛(wèi)平距離d>6奪5m時(shí)，導(dǎo)線鴿上的感應(yīng)彩雷過電壓陽的最大值卻為雷擊點(diǎn)接練地電阻較踏大，最大腸雷電流幅俘值可采用I<1蠶00k精A進(jìn)行估算感應(yīng)雷訪過電壓腦極性與畝雷云的陷極性相壓反相鄰導(dǎo)鄰線同時(shí)鳴產(chǎn)生相隨同極性塵的感應(yīng)柄雷過電趙壓，因近此相間億不存在參電位差歸，只存接在對地媽閃絡(luò)的期可能，越但如果猶兩相或毯三相同琴時(shí)對地籠閃絡(luò)，腹就會(huì)轉(zhuǎn)鋪化為相摔間閃絡(luò)蛇事故在d<50央m以內(nèi)雷將章被線路吸噸引而擊中報(bào)線路本身3.1鳥輸電躲線路的己感應(yīng)雷雁過電壓永（續(xù)2賀）3.有血避雷線時(shí)蜜的感應(yīng)雷義過電壓當(dāng)導(dǎo)線上洪方掛有接曬地的避雷乘線時(shí)，由柿于先導(dǎo)電戶荷產(chǎn)生的繩電力線有矩一部分被還避雷線截醒住，即避拾雷線的屏雷蔽作用，仍因而導(dǎo)線環(huán)上的感應(yīng)倡束縛電荷宵減少，相往應(yīng)的感應(yīng)漆電壓也減膽少。導(dǎo)線上栽的實(shí)際識感應(yīng)雷截過電壓絞為3.1權(quán)輸電線路歌的感應(yīng)雷虧過電壓（丹續(xù)3）二、雷的擊線路揉桿塔時(shí)午，導(dǎo)線撐上的感遼應(yīng)過電范壓雷擊桿胞塔時(shí)，英由于雷號電通道束所產(chǎn)生稀的電磁殊場的迅蠅速變化散，將在娛導(dǎo)線上鋤感應(yīng)出振與雷電滴流極性重相反的成過電壓運(yùn)。規(guī)程（DL/基T62權(quán)0-1愚997伐)建議：勉當(dāng)無避贈(zèng)雷線時(shí)爆，對一績般高度茂（約4像0m以下）西的線路蜜可用下陶式計(jì)算喪感應(yīng)雷蜻過電壓灘最大值禮：a為感應(yīng)過科電壓系數(shù)途（kV/參m），數(shù)值上學(xué)等于雷督電流的蜓時(shí)間陡利度平均欣值，即a＝I腫/2.夜6（k疫V/μs）有避雷劣線時(shí)，江由于屏旁蔽作用趨，感應(yīng)等雷過電備壓應(yīng)為夕：3.2遺輸電愉線路直踐擊雷過領(lǐng)電壓3.2傻輸電線路傾直擊雷過晶電壓（續(xù)抄1）1.雷遍擊桿塔塔僚頂時(shí)的過之電壓和耐諸雷水平3.2強(qiáng)輸電線路雜直擊雷過屋電壓（續(xù)晴2）塔頂電捏位幅值倒：導(dǎo)線電位帳幅值：由兩部億分組成狀：耦合指電壓（競避雷線航與導(dǎo)線酒之間的決耦合，與雷電漿流同極足性）感應(yīng)電壓竄（雷電通幻玉道電磁場則的作用，與雷電凱流異極挖性，即輛雷擊有避雷右線的桿擇塔時(shí)的步感應(yīng)過眠電壓）3.2免輸電線路頌直擊雷過劇電壓（續(xù)勺3）線路絕確緣子串拖上兩端鉛電壓耐雷水迎平有避雷線無避雷設(shè)線3.2良輸電線路裂直擊雷過壞電壓（續(xù)持3）線路絕迫緣上電厲壓的幅歪值隨雷肯電流增景大而增陜大，當(dāng)晨大于絕后緣子串投的沖擊段閃絡(luò)電紡壓時(shí)，匆絕緣子水串將發(fā)稼生閃絡(luò)榮，由于敘此時(shí)桿渴塔電位灑較導(dǎo)線融電位高短，故稱字為“反擊”。工程實(shí)用凝中往往以降低Ri和提高k（將單避解雷線改賄為雙避煎雷線，啞或在導(dǎo)份線下方巧增設(shè)架密空地線正稱耦合篇地線）禾值作為副提高輸疑電線路瘦耐雷水岔平的主斬要途徑白。距避雷線寧最遠(yuǎn)的導(dǎo)筑線，其耦猛合系數(shù)最書小，一般旋較易發(fā)生患反擊。3.2捎輸電旗線路直沃擊雷過哭電壓（歐續(xù)4）2.雷亮擊避雷線仰檔距中央步時(shí)的過電陽壓3.2墊輸電線路樹直擊雷過變電壓（續(xù)美5）流入雷裁擊點(diǎn)的領(lǐng)雷電流范波為雷擊點(diǎn)的業(yè)電壓取雷電流榮為斜角波患頭：iL=at雷擊處抖避雷線書與導(dǎo)線興間的空陡氣間隙廚上所承附受的最璃大電壓3.2菌輸電線路席直擊雷過吵電壓（續(xù)宣6）雷擊避州雷線檔具距中央鴿時(shí)，雷捧擊處避披雷線與閣導(dǎo)線之象間的空牽氣間隙逆上的電帆壓與耦蛋合系數(shù)鼓、雷電旋流陡度婚以及檔總距長度低有關(guān)，劈燕當(dāng)此電倆壓超過摔空氣間舉隙的放綢電電壓備時(shí)，間跑隙將被囑擊穿造書成短路隔事故。規(guī)程DL/T萌620-走1997認(rèn)為對于據(jù)一般檔距鬧的線路，株如果檔距槳中央導(dǎo)、長地線間的摔空氣距離草滿足下列蒙經(jīng)驗(yàn)公式汪，則一般造不會(huì)發(fā)生席擊穿事故3.2鬧輸電線路遮直擊雷過廈電壓（續(xù)碑6）3.贏雷繞過昂避雷線柔擊于導(dǎo)塔線時(shí)的足過電壓3.2班輸電蘭線路直樂擊雷過慌電壓（槍續(xù)7）流經(jīng)雷竹擊點(diǎn)的跟雷電流壞波為導(dǎo)線上插電壓為幅值繞擊時(shí)耐預(yù)雷水平3.2柳輸電棒線路直伸擊雷過塊電壓（莖續(xù)8）DL/T之620-燒1997研認(rèn)為犬故根據(jù)DL滋/T62拜0-19腫97的計(jì)疲算方法，走35、1屠10、2塵20、3騙30kV支線路的饒看擊耐雷水灣平分別是柿3.5、憶7、12塘和16k州A左右，局其值較雷限擊桿塔時(shí)辰耐雷水平減小得多。3.3現(xiàn)輸電線路五的雷擊跳屑閘率輸電線路頓著雷時(shí)，牽什么情況您下才會(huì)引仙起線路跳自閘停電呢?fù)?？雷電流必桐須超過線新路耐雷水璃平，才能己引起線路始絕緣發(fā)生珠閃絡(luò)雷電流沿高閃絡(luò)通道純?nèi)氲?，并居且工頻短躲路電流的許電弧持續(xù)碼燃燒線路才會(huì)弊跳閘停電3.3跨輸電線路棕的雷擊跳撐閘率1.建弧率2.爸有避雷協(xié)線線路敗雷擊跳斜閘率的內(nèi)計(jì)算（1）雷羽擊桿塔時(shí)駕的跳閘率（2）志繞擊跳跳閘率（3）詳線路的痰雷擊跳器閘率次/1核00k膊m年4輸翁電線路交的防雷促措施1.陪架設(shè)避需雷線2.降翻低桿塔接箱地電阻3.架譜設(shè)耦合地供線4.艘采用不用平衡絕粥緣的方仿式5.自挺動(dòng)重合閘6.江采用消淹弧線圈尺接地方陶式7.皺架設(shè)線紅路避雷運(yùn)器8.服加強(qiáng)絕扯緣小結(jié)注意：不同的沉雷擊方零式對線姨路絕緣苦的影響竄不同感應(yīng)雷裙引起導(dǎo)少線對地歉的閃絡(luò)可；反擊和極繞擊引械起絕緣秤子串的風(fēng)閃絡(luò)；雷擊避俊雷線檔煎距中央虎引起相踐間空氣薪間隙的訓(xùn)擊穿。5發(fā)電養(yǎng)廠和變電肯所的防雷慢保護(hù)5.1個(gè)發(fā)電廠、很變電所的低直擊雷保索護(hù)5.2刷發(fā)電合廠、變磨電所的誘雷電侵沸入波保律護(hù)發(fā)電廠扛和變電昏所是電鹽力系統(tǒng)妹的中心諷環(huán)節(jié)，澆它們的芹防雷保釋護(hù)必須傍是十分當(dāng)可靠的喚。5.1惕發(fā)電訴廠、變期電所的陳直擊雷葬保護(hù)為了防臥止雷直骨擊于發(fā)蠅電廠、變電所魂，可以裝績設(shè)避雷針，斧使所有澆的設(shè)備爭都處于避雷鹿針的保護(hù)果范圍，此外，還它應(yīng)采取措意施，雷擊避雷斷針時(shí)的反藝擊事故。5.2恰發(fā)電廠、慚變電所的共雷電侵入購波保護(hù)（1）竊避雷器由與被保哨護(hù)設(shè)備爆連接一供點(diǎn)避雷器上抖的兩個(gè)峰桌值電壓：最大殘他壓值避雷器的躍沖擊放電穩(wěn)電壓5.2急發(fā)電睜廠、變訓(xùn)電所的前雷電侵道入波保怕護(hù)分析用避膚雷器上電淋壓波形5.2胳發(fā)電今廠、變奔電所的蹦雷電侵繼入波保詳護(hù)（2）樸避雷器稻與被保奇護(hù)設(shè)備螞不在一瘦點(diǎn)5.2蛋發(fā)電廠、些變電所的趨雷電侵入府波保護(hù)（3）變露電所的進(jìn)饒線段保護(hù)5.2嫂發(fā)電廠、院變電所的瘋