防雷及过电压保护电力系统

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1、全国注册电气工程师考试——供配电专业部分1了解电力系统过电压的种类和过电压水平；2熟悉交流电气装置过电压保护设计要求及限制措施；3掌握建筑物防雷的分类及措施；4掌握建筑物防雷设计的计算方法和设计要求。13防雷及过电压保护1.系统运行中出现于设备绝缘上的电压（1）系统运行中出现于设备绝缘上的电压有：a)正常运行时的工频电压；b)暂时过电压(工频过电压、谐振过电压)；c)操作过电压；d)雷电过电压。13.1电力系统过电压的种类和过电压水平（2）相对地暂时过电压和操作过电压的标么值如下：a)工频过电压的；b)谐振过电压和操作过电压的。注：Um为系统最高电压。系统最高电压的范围：a)范围Ⅰ，3.

2、6kV≤Um≤252kV；b)范围Ⅱ，Um=＞252kV。电力系统内部的过电压主要有：（1）工频过电压：由于电网运行方式的突然改变，引起某些电网工频电压的升高。（2）操作过电压：由于电网内开关操作引起的过电压。（3）谐振过电压：由系统电感和电容组成的谐振回路引起的过电压。2.电器设备在运行中承受的过电压3.电力系统的过电压水平（1）系统的工频过电压水平线路断路器的变电所侧1.3p.u.线路断路器的线路侧1.4p.u.对110kV及220kV系统，工频过电压一般不超过1.3p.u.；3kV～10kV和35kV～66kV系统，一般分别不超过和。（2）系统的操作过电压水平相对地110kV中性点

3、直接接地：3.0p.u.66kV及以下中性点不接地或低阻抗接地：4.0p.u35kV及以下中性点低阻抗接地：3.2p.u相间3~110kV系统是相对地操作过电压的1.5倍。13.2交流电气装置过电压保护设计要求及限制措施放电开始时，微弱发光通道以107～108cm/s的平均速度以断续脉冲形式向地面伸长，这一阶段称为先导放电。当先导到达地面或与迎面先导会合后，就开始从地面向雷云发展的主放电阶段。在主放电阶段中，雷云与大地之间所聚焦的大量电荷发生强烈“中和”，放出能量，发出强烈的闪光和震耳的雷鸣。主放电持续时间约为50s～100s。雷电放电过程随后进入持续时间为0.05s～0.15s的间

4、歇阶段，雷云中的残余电荷经原先的主放电通道向地面传播，形成余辉阶段。在第一次放电过程完成之后，还可能发生第二次或随后多次的放电，这是因为雷云中存在着多个空间电荷聚焦中心。1．雷电日与雷电小时为了表示不同地区雷电活动的频繁程度，通常利用每年平均雷电日为计量单位。雷电日的定义是在一天内只要听到雷声（一次或一次以上）就算一个雷电日。在不同年份观测到的雷电日数变化较大，一般是取多年的平均值，即年平均雷电日。雷电参数我国把年平均雷电日不超过15的地区叫做少雷区；超过15但不超过40地区叫中雷区；超过40不超过90地区叫多雷区，超过90及根据运行经验雷害特殊重地区的叫强雷区。2．地面落雷密度雷云对地

5、放电的频繁程度，用地面落雷密度表示，其定义是每个雷电日每平方公里上的年平均落雷次数。式中——年平均密度，次/km2a；——年平均雷暴日，d/a。雷电参数对于单极性的雷电流和雷电暂态过电压脉冲波形，通常采用幅值、波头时间和波长时间等三个参数加以描述.对于振荡型波形，还要附加上主振频率这个参数。雷电流与雷电过电压的近似表示1．雷电流幅值的累积概率对于年平均雷电日大于20的地区，我国传统采用以下经验公式来表示雷电流幅值累积概率：式中——雷电流幅值，kA；——表示雷电流幅值超过的概率。雷电流与雷电过电压的近似表示雷电流与雷电过电压的近似表示波头与波长时间定义的作图方法示意2．波头时间先由纵轴上

6、的0.1、0.9和1.0三个刻度分别作三条平行于横轴的平行线，前两条平行线分别与波形曲线的波头部分相交于A、B两点，过A、B两点作一条直线，该直线与第三条平行线和横轴分别交于C、D两点，由C点引横轴的垂线，其垂足E点与D点之间的时间即定义为波头时间，用表示。雷电流与雷电过电压的近似表示为了定义波长时间，再由纵轴上0.5刻度作横轴的平行线，该平行线与波形曲线的波尾部分相交于F点，从F点引横轴的垂线，其垂足G点与D点之间的时间即定义为波长时间，用表示。由于波长时间也是波形曲线衰减到半幅值所需要的时间,它习惯上也被称为半幅值时间。雷电流与雷电过电压的近似表示1．静电感应当线路或设备附近发生雷云

7、放电时，虽然雷电流没有直接击中线路或设备，但在导线上会感应出大量的和雷云极性相反的束缚电荷，当雷云对大地上其他目标放电后，雷云中所带电荷迅速消失，导线上的感应电荷就会失去雷云电荷的束缚而成为自由电荷，并以光速向导线两端急速涌去，从而出现过电压，称为静电感应过电压。感应过电压一般由雷电引起局部地区感应过电压，在架空线路可达300～400kV，在低压架空线路上可达100kV，在通信线路上可达40～60kV。2．电磁感应由于雷电流有极大的