第 9 章 过电压保护和绝缘配合

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1、第9章过电压保护和绝缘配合9.1电力系统过电压种类和过电压水9.1.1系统运行中出现于设备绝缘上的电压9.1.1.1系统运行中出现于设备绝缘上的电压有：(1)正常运行时的工频电压。(2)暂时过电压(工频过电压,谐振过电压)。(3)操作过电压。(4)雷电过电压。9.1.1.2设备上的作用电压，按波形的分类。设备在运行中可能受到的作用电压，按照作用电压的幅值、波形及持续时间，可分为：(1)持续工频电压(其值不超过设备最高电压Um)，持续时间等于设备设计的运行寿命。(2)暂时过电压(包括工频电压升高、谐振过电压)。(3)缓波前(操作)过电压。(4)快

2、波前(雷电)过电压。(5)陡波前过电压。9.1.1.4相对地暂时过电压和操作过电压的标么值如下：(1)工频过电压的1.0p.u.=Um／1.732；(2)谐振过电压和操作过电压的1.0p.u.=Um(1.414/1.732),Um为系统最高电压。9.1.1.5系统最高电压的范围。(1)范围I：3.6kVUm252kV;1kVUm252kV;(2)范围II：Um252kV。9.1.2电力系统过电压水平9.1.2.1工频过电压的允许水平。系统的工频过电压水平一般不宜超过下列数值:330-500kV线路断路器的变电所侧1.3p.u.线路断路器的

3、线路侧1.4p.u.110—220kV1.3p.u.35-66kV1.732p.u.3-10kV(1.1*1.732)p.u.9.1.2.2操作过电压的允许水平。(1)相对地：500kV(直接接地系统)2.0p.u.330kV(直接接地系统)2.2p.u.110-220kV(直接接地系统)3.0p.u.66kV及以下(非直接接地系统)4.0p.u.35kV及以下(低电阻接地系统)3.2p.u.(2)相间:330—500kV(取相对地过电压的倍数)1.31.43—220kV(取相对地过电压的倍数)1.59．2雷电过电压的特点及相应的限制和保护设计9

4、.2.1雷电过电压特点9.2.1.1雷电参数。(1)雷电流幅值的概率。1)除2)所述地区以外的我国一般地区雷电流幅值超过I的概率可按式(9－2－1)求得，即lgP=-(I/88)(9-2-1)式中P——雷电流幅值概率；I——雷电流幅值，kA。2)陕南以外的西北地区、内蒙古自治区的部分地区(这类地区的平均年雷暴日数在20及以下)雷电流幅值较小，可由式(9-2-2)求得，即lgP=-(I/44)(9-2-2)(2)平均年雷暴日数宜根据当地气象台多年资料获得或参照全国平均年雷暴日数分布图确定。1)少雷区，平均年雷暴日数不超过15的地区；2)中雷区，平均年

5、雷暴日数超过15但不超过40的地区；3)多雷区，平均年雷暴日数超过40但不超过90的地区；4)雷电活动特殊强烈地区，平均年雷暴日数超过90的地区及根据运行经验雷害特殊严重的地区。(3)在线路防雷设计中，雷电流波头长度一般取2．6／Is，波头形状取斜角形；在设计特殊高塔时，可取半余弦波形，其最大陡度与平均陡度之比为／2。(4)地面落雷密度为每一雷电日每平方公里对地平均落雷次数，一般40雷电日地区为0．07。9.2.1.2线路雷电过电压(1)当雷击线路杆塔或避雷线时，可能造成绝缘子串、塔头空气间隙和避雷线与导线间空气间隙闪络，形成对导线的反击产生过电

6、压。设计时要求塔头空气间隙和档距中央空气间隙的绝缘水平高于绝缘子串的绝缘水平。绝缘子串上承受的雷电过电压与杆塔自身电感、接地电阻、避雷线分流系统以及雷电流幅值有关，通常以耐雷水平(线路能承受该雷电流幅值而绝缘子串不致发生闪络)作为线路的耐雷指标。(2)雷直击(无避雷线线路)和绕击(有避雷线线路)导线将随着电压等级的增高,线路绕击的事故率增加，故电压等级的增高绕击事故率占总事故率的比重增大。9.2.1.3发电厂、变电所雷电过电压(1)雷直接击在发电厂、变电所电气设备上产生直击雷过电压，由于过电压幅值很高，会造成设备的损坏，应对直击雷采取防护措施。当雷

7、击发电厂避雷针、线或其他建、构筑物，将引起接地网冲击电位增高，会造成对电气设备的反击，产生反击过电压。反击过电压的幅值取决于雷电流幅值、地网冲击电阻、引流点位置和设备充电回路的时间常数。(2)雷击附近物体或地面，由于空间电磁场发生剧烈变化，在线路的导线上或其他金属导体上产生感应过电压。一般感应过电压仅对35kV及以下线路和电气设备绝缘有危害。当雷击点与导线的距离大于65m时，导线上感应过电压可按式(9—2—3)计算。(3)输电线路受到雷击，雷电波沿导线侵入到发电厂电气设备上，产生侵入雷电波过电压。过电压幅值与发电厂进线保护段耐雷水平，雷击点距发电厂

8、的距离，导线电晕衰减与发电厂接线、运行方式有关。9.2.2雷电过电压的限制和保护设计9.2.2.1设计和运行中应考虑直接雷