高电压技术讲义第六章

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1、第六章发电厂和变电所的防雷保护内容提要：1、发电厂和变电所的直击雷防护2、避雷器的保护作用3、变电所的进线保护4、配电变压器的防雷保护5、直配电机的防雷前言发电厂、变电所是电力系统的重要组成部分，如发生雷击事故，可能会使变压器及其他电器等主要设备发生损坏，造成大面积停电，严重影响国民经济和人民生活，因此，对发电厂、变电所的防雷保护，必须十分可靠。发电厂和变电所的雷害来源于两方面：一是雷电直击，另一是雷击线路后沿线路向发电厂、变电所传来的入侵波。发电厂、变电所直击雷防护的措施常采用避雷针（线），入侵波的防护采用阀型避雷器，同时辅之以相应的措施，以限制流过避雷器的雷电流和降低入侵

2、波的陡度。据统计，我国35kV和110-220kV变电所由于入侵波而引起的事故率分别为0.67次/百所·年和0.5次/百所·年，直配电机的雷击损坏率约为1.25次/百所·年。§6.1发电厂、变电所直击雷保护1、所有被保护设备均应处于避雷针的保护范围之内。2、为了防止反击，避雷针距离被保护设备空气中距离不小于5米；避雷针的接地装置与被保护物的接地装置在土壤中距离不小于3米。分析发电厂、变电所架设避雷针的原则：分析Ud=iLRch设雷电流的幅值为150kA，雷电流陡度，避雷针的电感L0=1.7uH/m，则：若取空气和土壤的冲击放电电压均为每米500kV，则避雷针在空气中与被保护物

3、之间应保持避雷针的接地装置与被保护物的接地装置之间应保持一般情况下，避雷针接地电阻为10欧，高度要在几十米，所以空气中距离取5米，土壤中取3米。反击被认为是避雷针的主要缺点之一。在《建筑物防雷设计规范》（GB50057-1994）中给出了不同类建筑物与避雷针之间为防反击所需的距离的求解公式。在电力系统，空气中避雷针与被保护物之间的距离要求不小于5m，土壤中，避雷针的接地装置与被保护物的接地装置之间的距离要求不小于3m。当受现场条件限制满足不了安全净距的要求时，可以将避雷针的接地装置与被保护物的接地装置进行等电位联结。3、对于35kV及以下的变电所，因其绝缘水平较低，故不允许将

4、避雷针装在配电构架上，以免发生反击，需架设独立避雷针并满足不发生反击的要求。4、发电厂厂房上一般不设避雷针，以免发生反击事故和引起继电保护误动作。110kV及以上的变电所可以将避雷针装设在配电装置的构架上。但避雷针的配电构架应装设辅助接地装置，此接地装置与变电所接地网的连接点距主变压器接地装置与变电所接地网的连接点之间的距离不小于15米。我的构架上不能设避雷针！如图一陡度为30kV/us的无限长斜角波从一条波阻抗Z=300欧的半无限长架空线路上传来，A、B两点间距300米，B点开路，A点管型避雷器的放电电压为120kV，求FT动作时B点电压及A、B两点最大电压。TAB=1us

5、，2us后有反行波从B点返回。反行波与前行波极性和波形相同。所以有：2×30+2t×30=120得到t=1us,即3us时避雷器动作，此时B点电压为120kV，B点最大电压为2×90=180kV，A点最大电压为120kV。§6.2发电厂和变电所对侵入波的防护对避雷器的基本要求是：先于被保护物放电，并能可靠灭弧。避雷器与被保护物之间最好零距离，但从成本上考虑，变电所中是在母线上加装一组避雷器，此时避雷器是有保护范围的。t=τ=l/v时刻uA=aτ,uB=0；前行波到达B点发生全反射；t=2τ时刻uA=2aτ,uB=2aτ；反行波回到A点,A点电压按UA=at+a(t-2τ)=2

6、a(t-τ)变化；设变压器入口电容很小，相当于开路所以、变压器上承担的最大电压2at0等于避雷器的残压2a(t0-τ)与2aτ的和，即：t=t0时刻避雷器放电，A点电压为2a(t0-τ),令它等于5kA下避雷器的残压Ub5。前行波在A点电压是at0,此电压到达B点后发生全反射，是变压器上出现的最大电压，等于2at0。实际上由于变电所具体接线的复杂性以及各设备具有对地电容存在，避雷器与变压器之间的连线也有电感，使避雷器动作后在避雷器与变压器之间的波过程复杂化。这是由于避雷器放电时产生的的负电压波在避雷器与变压器之间多次反射所引起的。此时，变压器上的波形与全波相差很大，对变压器绝

7、缘的作用接近于截断波。因此常以变压器绝缘承受截断波的能力来说明变压器承受雷电的能力，变压器承受截断波的能力称为多次截波耐受电压uj。变压器要得到保护，其多次截波耐受电压应该高于此电压，即：额定电压变压器三次波耐受电压变压器多次波耐受电压FZ型避雷器ub5FCZ型避雷器ub535110220330225550109013001964789491130134332664108260515820分析为了保证设备安全，必须限制避雷器的残压，也就是限制流过避雷器的雷电流不超过5kA，同时也必须限制入侵波的陡度和设