电力设备过电压防护与接地

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1、发电厂及变电站电气部分三峡大学电气与新能源学院CollegeofElectricalEngineering&NewEnergy第7章过电压防护与接地第一节过电压防护过电压：雷击或电力系统中的操作、事故等原因，会使某些电气设备和线路承受的电压短时间内大大超过正常运行电压，这种危及绝缘的电压升高称为过电压。过电压的产生有内部和外部的原因，内部过电压：由电力系统内部原因引起的过电压，如断路器投切引起的操作过电压等。外部过电压：由电力系统外部的雷电引起的过电压，也称为雷电过电压。1.内部过电压及其防护1.1工频过电压及其防护工频过电压：正常送电状态下突然失去负荷和在线路受端有接地故障情况下突

2、然失去负荷时，可能产生幅值较高的过电压。工频过电压对220kV以上系统的影响很大，主要有：①工频暂态过电压是操作过电压的强制分量，它的幅值愈高，对应的操作过电压也愈高；②工频暂态过电压决定了避雷器的灭弧电压或额定电压；③工频暂态过电压会提高断路器开断时的恢复电压，恶化开断条件；④工频暂态过电压持续时间较长，对电力设备绝缘及运行性能有影响。220kV及以下系统中，一般不采取特殊措施限制工频过电压。330kV及以上系统一般采用在线路上安装并联电抗器的措施限制工频过电压。1.2谐振过电压谐振过电压产生的原因：消弧线圈补偿网络和传递过电压的线性谐振；线路断线和电磁式电容器饱和引起的铁磁谐振及

3、发电机同步或异步自励磁引起的参数谐振。防止谐振过电压的措施：对消弧线圈采用过补偿方式，超高压线路并联电抗器的中性点串小电抗，选用不发生非全相拒动的断路器，电磁式电压互感器中性点接阻尼电阻或防谐装置等。同时可通过安排合理的运行方式和操作程序来减少谐振过电压。1.3操作过电压操作过电压：在发生操作或故障时，电网中的电容、电感等储能元件由于工作状态发生突变，将产生充电再充电或能量转换的过渡过程，电压的强制分量叠加以暂态分量形成的过电压。操作过电压的原因：开断电容器组、空载长线路、空载变压器、并联电抗器和高压电动机等，在解列过程中也可能产生过电压，同时间歇电弧也会产生。空载线路分闸过电压是控

4、制220kV及以下系统操作过电压绝缘水平的主要依据。220kV及以下系统中，由于绝缘水平较高，能承受可能出现的操作过电压，一般不采取限制措施。线路合闸和重合闸过电压是控制220kV以上系统操作过电压绝缘水平的主要依据。220kV以上系统中，应采用限制操作过电压的措施。限制合闸和重合闸过电压的措施有：采用金属氧化物避雷器保护，安装在出线断路器线路侧的避雷器称为线路避雷器，安装在电站侧的避雷器称为电站避雷器。2.雷电过电压及其防护2.1直击雷过电压防护为防止直接雷击电厂或变电站的电力设备，宜采用采用避雷针(线、网、带)进行保护。利用避雷针(线)可实现直击雷保护。当雷击发电厂避雷针、避雷线

5、或建筑物、构筑物时，将引起接地网冲击电位增高，会造成对电力设备的反击，产生反击过电压。防止反击的措施有：设备的接地点尽量远离避雷针接地引下线的入地点；避雷针接地引下线尽量远离电力设备；为了防止引下线向发电机回路发生反击而可能危及发电机绝缘，宜在靠近避雷针引下线的发电机出口处装设一组避雷器。2.2雷电波过电压防护产生：输电线路受到雷击，雷电波沿导线侵入到发电厂变电所的电力设备上，产生高于绝缘水平的侵入雷电波过电压。变电所对侵入波的限制，第一道防线是变电所进线保护段，第二道防线是变电所母线上安装的避雷器。2.3感应雷过电压防护产生：雷击附近物体或地面，由于空间电磁场发生剧烈变化，在线路的

6、导线上或其他金属导体上产生感应过电压。防护措施：独立避雷针(线)尽量远离35kV及以下电压等级的配电装置，包括组合导线，母线廊道等，以降低感应过电压。对房顶上的设备金属外壳、电缆金属外皮和金属构件均应接地。在重要设备附近装设避雷器或电容器。第二节发电厂、变电站的地人工接地极：是埋入大地并直接与大地相接触的金属导体。自然接地极：直接与大地相接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建(构)筑物的基础、金属管道和设备等。发电厂和变电站中的地，通常是预先埋设在地下，由垂直和水平接地极组成的大型水平地网(称为接地网或复合接地极)，其主要作用是电力设备的泄流和均压。地就是零电位参考点。实际的地5

7、0×5扁钢接地网干线50×50×5角钢接地极600060002500800图7‑1典型的多接地极接地网防雷接地装置可采用垂直接地极，作为避雷针、避雷线和避雷器附近加强集中接地和散泄雷电流之用，一般敷设3～5根垂直接地极。在土壤电阻率较高的地区，则敷设3～5根放射形水平接地极。水平接地极垂直接地极图7‑2接地网的结构为加强对雷电流的散流作用、降低对地电位，发电厂和变电站中还装设集中接地装置。第三节接地接地：用接地线将发电厂变电站的电力设备的某些部分与接地极或