电力系统大气过电压及保护(I)

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1、第二篇电力系统过电压及其防护第五章电力系统大气过电压及保护主要内容1雷电放电过程及雷电参数2防雷保护装置3输电线路的防雷保护4输电线路的防雷措施5发电厂和变电所的防雷保护6变压器的防雷保护1雷电放电过程及雷电参数1.1雷电放电的等值电路1.2雷电流波形1.3雷电日与雷电小时1.4地面落雷密度和输电线路落雷次数1.1雷电放电的等值电路1.1雷电放电的等值电路（续1）研究表明：先导通道具有分布参数的特征。假定它具有均匀的电路参数，其波阻抗为，那么雷击大地的过程：把先导放电的发展看成是一根均匀分布电荷长导线自雷云向大地延伸，而将先导头部临近地面时气隙被击穿看成是开关突然合闸，若土壤电阻率为

2、零，则先导通道的对地电位为，由彼德逊法则可得如图5.1等值电路。1.1雷电放电的等值电路（续2）流经物体的电流与被击物体的波阻抗有关当Zj=0时，流经被击物体的电流定义为雷电流1.1雷电放电的等值电路（续3）1.1雷电放电的等值电路（续4）规程建议雷电通道的波阻抗为300～400Ω雷电流为非周期冲击波，其幅值与气象、自然条件等有关，只有通过大量实测才能正确估计其概率分布规律为雷电流的峰值（kA）；P为峰值超过的雷电流的概率。1.2雷电流波形我国规定在防雷设计中采用2.6/40μs的波形，波长对防雷计算结果几乎无影响，为简化计算，一般可视波长为无限长雷电流陡度对过电压有直接影响，DL/

3、T620-1997规定雷电流波前的平均陡度为电气设备的防雷保护中一般均按负极性进冲击过电压波进行分析1.2雷电流波形（续1）经简化和典型化后得到三种常用计算波形1.2雷电流波形（续2）标准冲击波形斜角平顶波等值半余弦波1.3雷电日与雷电小时为评价某地区雷电活动的强度，常用该地区多年统计所得到的平均出现雷暴日或雷暴小时来估计的在一天内或一小时内只要听到雷声就作为一个雷电日或一个雷电小时由于不同年份的雷电日数变化很大，所以均采用多年平均值——年平均雷电日各个地区雷电活动的强弱因纬度、气象等不同而有很大的差异。1.4地面落雷密度和输电线路落雷次数地面落雷密度γ指每个雷电日每平方公里的地面上

4、的平均落雷次数，用（单位：次/平方公里•雷电日）表示为雷暴日数。为了评价不同地区防雷系统的防雷性能，须将它们换算到同样的雷电频度条件下进行比较DL/T620-1997取40个雷电日作为基准。输电线路年平均遭受雷击的次数单位：次/100公里•年2防雷保护装置2.1避雷针和避雷线2.2避雷器2.3防雷接地2.1避雷针和避雷线避雷针保护原理：当雷云放电时使地面电场畸变，在避雷针顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导放电的发展方向，使雷电对避雷针放电，再经过接地装置将雷电流引入大地从而使被保护物体免遭雷击。保护范围：由模拟试验确定，它只有相对的意义，不能认为在保护范围内的物体就完全不受雷直

5、击，在保护范围外的物体就完全不受保护，它是指具有0.1%左右雷击概率的空间范围。避雷针保护第一要对直击雷屏蔽，第二要防止反击2.1避雷针和避雷线（续1）避雷线作用原理同避雷针，主要用于输电线路的保护，也可用于保护发电厂和变电所保护范围的长度与线路等长，而且两端还有其保护的半个圆锥体空间在架空输电线路上多采用保护角α来表示避雷线的保护程度保护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角，α越小，雷击导线的概率越小，对导线的屏蔽保护越可靠2.2避雷器避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备。对避雷器的基本技术要求过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电，这需要由两者的伏秒特性的配合来保护

6、避雷器应具有一定的熄弧能力，以便可靠地切断在某次过零时的工频续流，使系统恢复正常避雷器的种类：保护间隙：用于限制大气过电压。一般用于配电管型避雷器：系统、线路和发、变电所进线段保护阀型避雷器：发电厂、变电所保护；220kV以下用于限制大气过电压，超高压系统用于限制内过电压或做内过电压后备保护金属氧化物避雷器（MOA）：2.2避雷器（续1）保护间隙当雷电波入侵时：间隙先击穿、工作母线接地过电压消失后：间隙中仍有由工作电压所产生的工频电弧电流——续流缺点：灭弧能力差，造成线路跳闸2.2避雷器（续2）2.阀型避雷器（1）基本元件火花间隙火花间隙的并联电阻阀片（非线性电阻）阀片的作用：限制工

7、频续流，保证火花间隙可靠熄弧；（希望电阻大些）当雷电过电压击穿时，电压不至于突然下降形成截断波（为了降低残压要求电阻小些）2.2避雷器（续3）（2）工作原理当电力系统正常工作时，间隙将阀片与工作母线隔离；当系统中出现过电压时，过电压峰值超过间隙放电电压，冲击电流通过阀片流入大地，由于阀片的非线性特性，故在阀片上产生的压降（残压）将得到限制。当过电压消失后，间隙上流过工频续流，此续流受阀片非线性电阻特性的限制远较冲击电流小，使间隙能在工频续流第一次过零时将电