第20讲 电力系统防雷保护(三).pptVIP

高电压技术 高电压工程系 何正浩 hzh@hust.edu.cn 在t＝2? 时，A点电压为： 三、最大电气距离 被保护设备离避雷器越远，设备上电压高出避雷器电压就越多。 规定一个最大电气距离。超过最大电气距离后，设备上的承受的冲击电压Us将超过冲击耐压值（多次截波耐压值）Uj。 最大电气距离 最大电气距离与侵入波陡度的关系 图中显示了变电站避雷器与主变压器、电压互感器之间的最大电气距离与侵入波陡度的关系。 一路进线 两路进线 横坐标：空间梯度 采用保护性能更好的氧化锌避雷器，保护距离可增大 普通阀型避雷器至主变之间的最大电气距离(m) 额定电压（kV） 进线段长度（km） 进线路数 1 2 3 ≥4 35 1 1.5 2 25 40 50 40 55 75 50 65 90 55 75 105 66 1 1.5 2 45 60 80 65 85 105 80 105 130 90 115 145 110 1 1.5 2 45 70 100 70 95 135 80 115 160 90 130 180 220 2 105 165 195 220 金属氧化物避雷器至主变之间的最大电气距离(m) 额定电压（kV） 进线段长度（km） 进线路数 1 2 3 4 110 1 1.5 2 55 90 125 85 120 170 105 145 205 115 165 230 220 2 125（90） 195（140） 235（170） 265（190） 一般变电站对于雷电波的侵入波保护设计主要是采用避雷器，重点在于选择避雷器的安装位置。 原则就是在任何运行方式下，均不能超过最大电气 距离。 避雷器一般装设在母线上，一组或者多组。 10.2.3 变电站的进线段保护 大部分变电站发生的雷电侵入波事故都是由于雷击到变电站附近3km以内的线路引起的。 进线段保护：在临近变电站1－2km以内的一段线路上加强雷电防护。 对于35－110kV全线无避雷器的线路，进线段须架设避雷器，保护角取20? ； 对全线架设避雷线的线路，在进线段内应使保护角减小，并使线路有比其他段更高的耐雷水平。 这样，可认为雷电波都是从进线段以外传过来。 前面的最大电气距离就是按照进线段以外落雷求得的。 35kV及以上变电站的进线段保护典型接线图 进线段首端的GB1为管型避雷器用以限制入侵雷电波的幅值 管型避雷器GB2防止在隔离开关或者断路器在热备用状态时，发生侵入波的全反射，使得隔离开关或者断路器闪络并烧毁。 GB2必须在FZ的保护范围之内，否则可能发生截波，危及变压器的纵绝缘与相间绝缘。 如果找不到合适参数的GB2，可用阀型避雷器或者保护间隙代替。 一、进线段保护的作用 1）雷电波流过进线段时，将因冲击电晕而发生衰减和变形，降低波的幅值与陡度。 2）进线段可限制流过避雷器的冲击电流幅值 假设最严重的情况：进线段首端落雷，线路上只接有一个避雷器，求此时流过避雷器的电流 (1) 进线段首端落雷， 流经避雷器的电流 雷电侵入波的最大幅值为线路绝缘的冲击闪络U50%。雷电波在1－2km内往返一次的时间为： 因此避雷器动作产生的负波到首端，发生反射后又回到避雷器处时，已经过了雷电波的峰值，因此可不考虑它的影响。 回路方程： 避雷器伏安特性： 用图解法，可求出流经避雷器的最大电流 由回路方程可得： 例子：220kV线路的冲击绝缘强度U50%=1200kV，线路波阻=400?，变电站中FZ－220J型避雷器的Ub-5＝664kV，由上式可得单进线运行时避雷器上最大电流： 可见，避雷器中的雷电流不超过5kA ，这也是避雷器残压按照5kA考虑的原因。 变电站外落雷，流经单路进线的变电站避雷器雷电流幅值计算的结果 (2) 进入变电站的雷电波的陡度 从最严重情况出发，设侵入波为直角波，幅值为U50%，则侵入波会发生电晕，导致波形变形与衰减。 按照第八章内容，电晕对波形的衰减与变形中的内容，波形的延迟时间为： 因此，进入变电站的雷电波时间陡度为： kV/?s 空间陡度为： kV/m 二、35kV小容量变电站的简化进线保护 由于变电站尺寸小，避雷器与变压器的电气距离一般在10m以内，所以允许侵入波陡度增加，进线段长度缩短到500－600m 简化接线：用电抗器代替进线段保护 在进线段装设避雷器有困难，或者进线段杆塔接地电阻难以降到耐雷水平的要求时，可用一组1mH左右的电抗器代替进线段保护，以限制流过避雷器的雷电流幅值和陡度 10.2.4 变电站防雷的几个具体问题 （一） 三绕组变压器的保护 当变压器高压侧有雷电波侵入时