电力工程第23次课（电力系统过电压及接地保护）.ppt

第一节 雷闪过电压 一、雷电放电 二、雷闪过电压 电力系统内电气设备由于遭受直接雷击或雷电感应而引起的过电压，称为雷闪过电压或大气过电压，又称为外部过电压。大气过电压的幅值，取决于雷电流的大小，雷击点的距离、电气设备高度、有无屏蔽等因素。 雷电过电压的基本形式： 1、直击雷过电压 带电的雷云与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，称作直击雷。当雷云通过线路或电气设备放电时，放电瞬间线路或电气设备将流过数十万安的巨大雷电流，此电流以光速向线路两端涌去，大量电荷将使线路发生很高的过电压，势必将绝缘薄弱处击穿而将雷电流导入大地，这种过电压为直击雷过电压。 2、感应雷过电压 （1）静电感应 当线路或设备附近发生雷云放电时，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。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峰值和陡度，在它周围有强大的变化电磁场，处在此电磁场中的导体会感应出极大的电动势，使有气隙的导体之间放电，产生火花，引起火灾。 3、雷电波的侵入 雷电波的侵入主要是指直击雷或感应雷从输电线路、通信光缆、无线天线等金属的引入线引入建筑物内，发生闪击和雷击事故。 由于直击雷在建筑物或建筑物附近入地，通过接地网入地时，接地网上会有数十千伏到数百千伏的高电位，这些高电位可以通过系统中的N线、保护接地线或通信系统的地线，以波的形式传入室内，沿着导线的传播方向扩大范围。 雷电的平均电流是30kA,最大电流可达300kA；雷电的电压约为一亿伏至十亿伏。雷电流通过金属导体，当导体截面不够大时，甚至可使其熔化，遇到易燃物质，可能引起火灾；雷击点产生的热能足以熔化直径4／u6mm的钢球，可以击穿厚度小于4mm的钢板。在全世界范围内，每秒钟的雷击次数约为600次。一次雷击或者一次云闪所释放出的能量大约在300千瓦以上，如果把这些能 量全部利用起来，可供一个普通家庭使用2个月以上。由于雷电释放的能量相当大，它所产生的强大电流、灼热的高温、猛烈的冲击波、剧变的静电场 和强烈的电磁辐射等物理效应给人们带来了多种危害。 感应雷过电压的幅值一般在500kV以下，因而在35kV或运行电压更高的输电线上，由静电感应导致闪络是不大可能。但若此感应产生的电流在线路上流动时，会产生很大的热量，使导体熔化；会产生强大的机械效应，损坏线路的横担或杆塔。对送电线路造成很大的破坏。若这个电压冲击波沿导线侵入变电所的变压器绕组或侵入厂房内高压电动机定子绕组，将造成严重的绝缘性破坏。 三、防雷措施 （一）、防雷保护装置 防止直击雷、感应雷过电压的防雷保护装置有避雷针、避雷线、避雷器。 1、避雷针 防止雷直击于建筑物和电气设备上的基本措施是装设避雷针和避雷线。避雷针用于厂房、变电所等的保护。 当发生雷云放电时，一个良好接地的避雷针，能将雷电吸引到自身并安全地将雷电流引入大地，从而保护了避雷针附近较低高度的设备和建筑物。所以避雷针要起到保护作用，必须具备两个条件：一个是要有足够的高度；另一个是要有良好的接地，两者缺一不可。 单支避雷针的保护范围如图7-1所示。图中避雷针的高度为h，被保护物高度为hx ，水平面上的保护半径为rx 。 2、避雷线 避雷线，又称架空地线，主要用来保护线路，也可用来保护发电厂和变电所，其保护原理同避雷针。 工程实际中常用保护角表示避雷线对输电线的保护程度。保护角指避雷线与外侧导线之间的夹角，如图7-2中的角。越小，导线就愈处在保护范围之内，保护也就愈可靠。在设计输电线的杆塔时，一般取=20°~30°就认为导线已得到可靠保护。 3、避雷器 避雷器是用来限制作用于电气设备上的过电压的一种防雷保护设备。当线路落雷后，雷电波沿线路入侵到变电所或其他用电设备，将造成变压器、电压互感器或大型电动机绝缘的损坏，因而必须设置避雷器进行保护。 四、发电厂和变电所防雷保护 1、发电厂和变电所直击雷防护 发电厂和变电所