重庆大学高电压5电力系统大气过电压及保护概念.ppt

第二篇电力系统过电压及其防护;主要内容;5.1 雷电放电过程及雷电参数;5.1 雷电放电过程及雷电参数;雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。;5.1.1 雷电放电的过程;雷电放电就其本质而言是一种超长气隙的火花放电;l－先导；r－主放电；v－发展方向;流经物体的电流波与被击 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;雷云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释放；从电源性质来看，这相当于一个电流源的作用过程； 雷电放电的物理过程虽然很复杂，但从地面感受到的实际效果和防雷保护实际工程角度，可以把它看成是一个沿者固定波阻抗的雷电通道向地面传播电磁波的过程。可依据此建立计算模型。 在雷电放电的过程中，人们能够测知的电量，是雷击地面时流过被击物体的电流i，然后再根据计算模型反推雷电波的电流。;;研究表明：雷电放电的先导通道具有分布参数的特性，可认为它是一个具有电感、电容等均匀分布参数的导电通道，称为雷电通道，其波阻抗为Z0 雷电流波：;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Td或一个雷电小时Th 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;单位：次/100公里?年;主放电过程可看作是一个电流波沿着波阻抗为Z0的雷电通道传播到雷击点的波过程。;4、雷电的极性 雷电的极性由雷云电荷的极性决定，负极性雷击均占75～90%，对设备绝缘危害较大，防雷计算中一般均按负极性考虑。;一般地区，雷电流幅值超过 I的概率可按下式计算;雷电流波前的平均陡度为 ;2、斜角波;5.1 雷电放电过程及雷电参数 5.2 防雷保护装置 5.3 输电线路的防雷保护 5.4 发电厂和变电所的防雷保护 5.5 变压器的防雷保护 5.6 直配电机的防雷保护;5.2 防雷保护装置;现代电力系统中实际采用的防雷保护装置主要有：避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器、防雷接地、电抗线圈、电容器组、消弧线圈、自动重合闸等等。;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;避雷针保护范围;保护范围：由模拟试验确定。保护范围是按保护概率99.9%确定的。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击，在保护范围外的物体就完全不受保护。 避雷针保护第一要对直击雷屏蔽，第二要防止反击。;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;避雷线保护范围;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。 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。;1. 保护间隙与管型避雷器;应用范围：仅安装在输电线路上绝缘比较薄弱的地方和用于变电所、发电厂的进线段保护中。;变电所的防雷保护主要依靠阀式避雷器，它在电力系统过电压保护和绝缘配合中都起着重要的作用，它的保护特性是选择高电压电力设备绝缘水平的基础。 ;火花间隙： 结构特点； 电压分布(并联电阻并联在火花间隙上，起均压作用) 作用 隔离工作电压，避免电阻阀片长期流过电流； 伏秒特性平坦，易与被保护设备伏秒特性配合； 工频续流电弧被分割成许多短弧，使电弧容易熄灭。;特点： 对工作电阻(阀片)的首位要求是它应具有良好的非线性伏安特性，即在冲击大电流下，阻值应很小，让冲击电流顺利泄入地下，且残压不高；在工频电流下，阻值要变大，限制工频续流，以利于电弧熄灭。 ;避雷器的相关参数和术语 额定电压：指正常工作时加在避雷器上的工频工作电压 灭弧电压：指保证避雷器能够在工频续流第一次经过零值时灭弧条件下，允许加在避雷器上的最高工频电压。 残压：雷电流流过避雷器时在阀片电阻上产生的电压降。我国规定流过避雷器的雷电流大小为5kA(330kV及以上为10kA)的残压作为设计依据。 工频续流：过电压消失后，由工作电压产生的工频电弧电流； 通流容量：避雷器耐受通过电流的能力；;氧化锌(ZnO)，具有极其优异的非线性特性。;特点： 取消了火花间隙，结构非常简单； 伏安特性平坦，保护性能好；(α ：0.01～0.04) 无续流，作动作