电气工程基础 电力系统过电压及接地概述.pptVIP

第七章 电力系统过电压及接地 7.1概述 7.2雷电过电压及防雷保护 7.3输电线路的防雷 7.4发电厂、变电站的防雷 7.5电力系统的工频电压升高 7.6电力系统的操作过电压 7.7谐振过电压 7.8电力系统接地 接地：把设备与电位参考点的大地作电气上的连接，使其对地保持一个低的电位。 按接地的目的分： 工作接地 保护接地 防雷接地 静电感应过电压. 7.5 电力系统的工频电压升高 7.7 谐振过电压 7.8 电力系统接地 工作接地：保证系统工作电流或接地故障电流经过接地装置时，对地电位不超过规定值，一般为0.5—5Ω。 保护接地：保证故障电流能使相应的保护装置动作或是设备外壳点位在安全值以下，一般为1---10Ω。 防雷接地：主要由过电压保护的需要决定，一般为4---30Ω。 7.4.2 发电厂和变电所的行波保护 主要防护措施：装设避雷器以限制来波的幅值；在发电厂、变电所进线上设置进线保护段以限制流过避雷器的雷电流和限制入侵波的陡度。 1、避雷器保护：变电站的电气设备绝缘主要采用避雷器保护。变电站中一般只在变电站母线上装设避雷器。 当雷电波入侵变电站时，变电站设备上所受冲击电压的最大值Us用下式表示： 式中：Ur为避雷器上的残压； a为雷电波陡度； l为设备与避雷器间距离； v为雷电波传播速度。 为了保护设备安全运行，应满足下式： Uj为设备承受截波能力的多次截波耐压值。 载波发生在雷电波入侵变电站，若遇线路端管式避雷器动作，或某电器设备绝缘闪络，使入侵波突然截断时。对于变压器，截波作用下的最大电位梯度将比全波作用时大而危及绕组纵绝缘。 常以变压器承受截波的能力来说明在运行中该变压器承受雷电波的能力。 变压器多次截波耐压值Uj，为变压器三次截波冲击试验电压Uj3的l／1.5倍，即Uj＝Uj3／l.5。 为保证设备安全，必须限制避雷器的残压Ur，也就是限制流过避雷器的雷电流。 一般电压为220kV及以下时用5kA下的残压为准； 而在330kV，500kV时，分别用l0kA和15kA下的残压为准。 同时限制入侵波的陡度a和设备离开避雷器的距离l。 在变电站设计时，应使所有设备到避雷器的电气距离都在保护范围内。 2、变电站进线保护 作用：在于限制流过避雷器的电流和限制入侵波的陡度。对于35---110kv无避雷线的线路，在靠近变电站1-2km的进线上必须加装避雷线。该避雷线称为变电站的进线保护段； 对于沿全线有避雷线的线路，距变电站附近2km长的一段线路也称作进线段，线路其余长度的避雷线是为了线路防雷用的，而避雷线的进线段担负着线路防雷和变电站雷电行波保护的双重任务。 进线段应具有较高的耐雷性能以减少反击，同时保护角不超过20o以减少绕击。 对于冲击绝缘水平比较高的线路，如木杆线路、本横担线路或降压运行的线路，入侵波的幅值比较高，流过避雷器的电流可能超过规定值，在进线段首端装设GB1以限制入侵波的幅值。 进线断路器或隔离开关在雷雨季节可能经常处于开断状态，而其线路侧有电压，当沿线路有雷电波侵入时，在开断点将发生全反射使过电压提高一倍，会使断路器或隔离开关发生对地闪络并导致工频电弧，加装GB2是为保护断路器。 但GB2应在断路器合闸运行时处于阀式避雷器的保护范围之内。 工频电压升高（工频过电压）：电力系统中在正常运行或事故发生时可能出现幅值超过最大工作相电压，频率为工频或接近工频的电压升高的现象。 产生工频电压升高的主要原因：空载线路的电容效应，不对称接地故障，发电机突然甩负荷。 7.5.1 空载线路电容效应引起的工频电压升高 线路首末端电压电流的关系 电容效应：LC串联电路，容抗大于感抗时，电流为容性， ，会出现电容电压高于电源电动 势的现象。 式中：Z为线路的波阻抗； α’为相位系数， 通常α’≈0.060/km; l为线路的长度，km。 若系统容量为无穷大，且线路末端开路时， 可得 工频电压升高与电源容量有关。当电源容量有限时，即电源感抗XS＞0，相当于增加了导线的长度，增加了电容效应，且电源容量越小，电容效应越严重。 当α’L＝π／2时，线路末端的电压将上升为无穷大，此时线路长度L＝l500km，线路电感和电容处于串联谐振状态。 对于工频，此线路长度相当1／4波长，因此也称为1／4波长谐振。 7.5.2 不对称短路引起的工频电压升高 电网不同的中性点接地方式对线路发生不对称短路时非故障相电压的升高有不同的影响：（图7-23） （1）中性点不接地系统：在选择避雷器灭弧电压时取110%的线电压，这时避雷器称为110%避雷器。 （2）中性点经消弧线圈接地系统：在选择避雷器灭弧电压时取100%