变电所初步设计外文文献

变电站的浪涌保护实践设备
ENC奥卡福*，直流Idoniboyeobi，IO Akwukwaegbu
电气与电子工程系
技术，奥韦里联邦大学（尼日利亚）
*通讯作者：***********************
摘要
浪涌电压，特别是那些由于雷电具有非常高的程度。

因此，电力系统需要足够的保护，防止直接雷击。

保护对输电线路的自然或雷电过电压和减少雷电过电压是由适当的线进行设计，提供护卫和地线，并使用浪涌分流。

本文讨论了合适的技术来保护传输线和在变电站（开关设备和变压器）装置。

关键词：输电线路，变电站，开关设备，变压器，接地线，地网，驱逐差距，保护管，分流浪涌
1.引言
浪涌因雷击通过长期的越野传输大多注入电力系统线。

变电站设备总是很好的保护防止直接雷击。

传输的保护对直接招行需要一个屏蔽，以防止雷电撞击的电导体。

充足排水设施和足够的绝缘结构必须提供使放电可以排出到地面在不影响导电体。

这可防止任何电弧从线路导体接地。

接地线上面放置传输线的相线屏蔽从雷击相导线。

一个屏蔽约300个角度给出了足够的防雷保护。

2.保护输电线路防雷击
保护输电线路免受自然或雷电过电压和减少雷电过电压是通过适当的线进行设计，提供警卫和地线，并使用浪涌分流。

以上由于雷击电压可通过尽可能避免或减少在实践中
（一）通过使用上面的相线接地线屏蔽架空线路，
（二）使用接地棒和计数器泊线，
（三）包括像驱逐的差距，对线路保护管，并在分流浪涌保护装置。

线路终端和变电站。

2.1使用屏蔽线或接地线防雷保护
接地线是平行于传输线的主要导体的导体段。

它被放置比主导体越高，被支撑在同一塔及接地以相等并定期间隔塔（1，2）。

它的作用有两种方式来保护主导体
接地线有助于提高线路导体和地之间的有效电容，例如这是因为静态云电荷的电压导体和地之间出现降低。

这是由电容等效于图1中所示的云导体系统的图示。

图1.电容的等效云导体系统的
•比地面高线对屏蔽直接招主导体，虽然它增加一个直接的行程本身更概率比将是主要的导体，如果接地线分别为屏蔽从感应电荷，从云以及从雷电传输线导体放电。

的接地线（GW）通过线路导体的布置示于接地线的保护（或屏蔽）角被发现是300为30m以内塔的高度。

该的1和2的接地线的保护区示于图2（a）和（b）所示，而图2（c）示出双回路线由单根导线的保护。

但对于超高压（EHV）的线条，塔的高度（H）可以是可达50m，和雷电有时直接发生到线路导线如示于图2（c）所示。

接地线的最高线路导体上方的高度可以由保护容易地确定区的几何形状。

然而，在固定塔的高度和遮光角目前的趋势是通过考虑闪络率和故障概率。

有效保护或屏蔽的接地线给出依赖于接地线的上面的地面（h）和保护或屏蔽角（通常为300），如图中的高度图2。

通过该线路是被保护的机理可如下进行解释。

如果带正电荷云假设上面的线，它诱导一个负电荷的传输线中的上下方的部分。

同地线现时，无论接地导线和线路导体得到的感应电荷。

但接地线接地以规则的间隔，因此感应电荷被排出到地电位，仅在潜在接地线和云之间以及差异将接地线和传输线之间的线将在其各自的静电电容的倒数比（假设云是一种完美导体和大气介质（空气）电介质）。

为接地线更靠近线丝，在其上的感应电荷会要少得多，因此潜在的上升将是相当小的。

2.2使用接地棒和计数器泊线保护
当一行被屏蔽，在雷击无论是塔或接地线。

对于排水路径充电和闪电电流是指通过塔架接地或通过在对面的接地线路线从引人注目的一点。

因此，接地线降低了回闪络的直接的事件上升冲程到塔，作为瞬时电位到该塔顶部升高降低的事实，一半的浪涌阻抗（Z S = ZG / 2）将接地导线的出现在平行于塔的浪涌阻抗（ZT），作为电流路径是在三个方向上。

它遵循从图3的电位瞬时到塔顶可以上升或只是塔顶电压
是注入到塔中的冲击电流。

很容易看出是Z克（尽可能低）降低
图3.使用保护接地棒
如果塔的浪涌阻抗，这是有效的塔基电阻，减小，塔顶部开发了浪涌电压也大大减少。

塔是通过提供驱动接地棒和接地砝码线（3）连接到塔腿在它的基础。

接地棒是一个数字约5mm的直径和2.5至3米长的打入地下杆。

在手土壤中，杆可以是更长的时间，并且可以被驱动到，比方说，50M的深度。

它们通常由镀锌铁或铜轴承钢。

杆的间距，杆的数目和深度，以它们驱动取决于所需的塔基电阻。

与10杆长4米，并间隔4米余，连接到所述塔架的腿，动态或有效电阻可以降低到10欧姆。

这个电阻的标准值是大约10欧姆的66KV线路，并与操作增加电压。

为400KV，它是约80欧姆。

在塔基电阻为基础的电阻值当在测量50H它是由低至经济合理的。

上述效果是通过使用反泊线交替地实现。

埋在柜台泊线地面上的深度为0.5至1米，平行于传输线的导线和连接到所述塔腿。

这些导线可以是50至100米长。

这些被发现比驱动杆和浪涌有效塔的阻抗可以降低到低至25欧姆。

深度不会有重大影响的阻力反泊，它仅需要将它埋到足以防止小偷深度。

理想的是使用平行导线较大数量比单丝。

但它是很难制定反泊
电线相比地面或从动杆。

2.3。

保护装置
尽管上述输电线路的保护，有足够强烈的浪涌电压可以达到变电站，并可能损坏设备。

在变电站，如开关柜和变压器的设备是非常昂贵和中断能够被延长，并且因此必须以几乎100％的保护提供针对浪涌。

在一些区域雷击是密集或重，架空线路与这些区域是配有分流器保护装置。

上线本身，两个设备被称为驱逐差距和保护管被使用。

线路终端，线结，和变电站通常配有浪涌分流。

一个两双管齐下其次是在对设备的保护方案。

浪涌他们到达变电站是前改性以降低其波前的斜率。

在到达变电站，浪涌超过某一峰值被转移到一个分流路径，以履行其能量。

作为一个结果，浪涌，最后到达设备如此修改，降低强度是完全无害的。

对于浪涌分流放电路径必须是自动清算以免构成线路上的故障。

·浪涌修饰符是浪涌电容，一个浪涌电抗器和浪涌吸收器：
浪涌修改也不过是一个小并联电容器连接线与地之间，或一系列空芯电感。

这意味着连接在同一个设备并联一个电容提供一定程度的保护前的浪涌可以打动一个高电压设备上的电涌，它必须充电电容器。

在他们的临时能量储存，修饰符减少浪涌波前陡度，否则会损坏设备，因为整个设备的电压可以上升只能以最快的速度。

该电容器可以通过线进行充电。

电容是针对短时间的浪涌特别有效。

这些浪涌的能量是这样的，它可以由电容器来吸收。

然而，对于高能量潮中，大小电容和成本变得高昂。

一个电容器和一个避雷器的组合是非常有用的因为它们是相辅相成的。

该电容降低了波的陡度。

串联连接的设备的反应器也提供相同的目的。

当浪涌到达反应器，它最初只通过反应器时，反应器中提供高阻抗的高频电流。

浪涌能量中的电流在电抗器的磁场最初吸收。

它的存储能力精力是有限的，但它可以利用低能量潮的照顾。

图4.朗迪浪涌吸收器（a）建设，（b）等效电路
在图4中给出一个费伦蒂浪涌吸收器，电感器被封闭在屏蔽接地的金属。

该阻尼是由于涡电流引起的屏蔽。

线圈之间的电容的充电接地屏蔽层也降低了波的能量。

吸收器是有效地减少的陡度，不仅波，但有对振幅一定的效果也可以作为一些能量被金属的电阻耗散屏蔽层（4）。

•浪涌分流器（避雷器）
在变电站终端设备进行保护，防止浪涌分流器，也叫避雷器或避雷器。

甲转向器并联连接或并联使用在变电站所要保护的设备线与地之间。

理想情况下，它应该•成为指挥电压高于额定值分流
•限制在其端子处的电压的设计值;
•成为非再次进行时，线对中性点电压变比设计值低。

在
换句话说，它不应该允许任何权力后续电流;
•不进行任何电流在正常或略高于正常工频电压。

三种类型的浪涌分流器在原理，结构及应用介绍如下。

（1）棒间隙避雷器
这是构成之间的两个正方形杆的纯空气间隙（1平方厘米）弯曲成直角，并连接如图所示为在图5的变压器套管的情况下，线和大地之间。

该间隙也可以是在形式的喇叭或电弧环。

图5.钓竿上套管绝缘子差距
当浪涌电压达到间隙设计值，电弧出现在间隙提供了一个电离接地路径，基本上是一个短路。

从之后的激增已履行缺陷的差距受到影响，工频电流继续流过的离子化路径和弧必须通过开口被熄灭造成停运断路器。

因此，棒间隙通常用作后备保护。

对于一个给定的间隙，的时间来分解与所施加的电压成反比。

它通常建议在棒间隙应可以这样设置，它分解为电压不小于30％的低于耐压的电平被保护设备。

（2）驱逐型避雷器（保护管）：
这是改进过杆的差距，通常用于对系统的电压高达33KV运行。

图6.开除型避雷器
串联间隙设置为圆弧超过在指定的电压高于设备的耐受电压到低被保护为如图6所示。

后续的电流被限制在相对较小的纤维管内的空间。

管材料的一部分蒸发，并从而形成高压的气体通过排气口在排出该管的下端，从而导致功率的后续在电弧被熄灭的装置，因此，具有所需要的自清除属性。

因为管材料的汽化和风化作用，保护管的需要频繁更换适当的保养和缺乏可能会导致偶尔的停电。

还没有，因此，蒙恩的应用，几乎是停止使用了。

（3）值类型（非线性）arreste
图7.价值型避雷器（a）图（b）简化表示法
价值型避雷器由两个组件，即一系列火花间隙和非线性电阻光碟系列。

价值型避雷器（制作材料，如砂砾特压敏电阻或metrosil的）由非线性电阻的串联与火花隙，如示于图7。

火花隙装配作为一个快速开关，它被电离（导通）在指定的电压。

这两个组件被安置在狭小的瓷器容器。

火花间隙是一个多组件组成的一个数的序列的相同的火花间隙。

每个间隙由两个电极与固定的间隙的间距。

跨越间隙的电压分布由线性化方法附加电阻元件（称为分级电阻）跨越的差距的串联间隙的间距是这样的它将承受正常的电路电压。

然而一个过电压将导致间隙击穿，造成浪涌电流通过非线性电阻接地。

非线性电阻盘被由无机化合物如砂砾特压敏电阻或metrosil的。

这些光盘是串联连接。

非线性电阻器具有提供高的耐电流流动的属性时
正常系统施加电压，但对高浪涌电流流动的低电阻。

换句话说，这些非线性dements的电阻随电流的增加，通过他们，反之亦然减少（5）。

在正常条件下,正常的系统电压不足以使空气间隙装配的破裂。

上过电压的发生,该系列火花隙的击穿发生和浪涌电流通过非线性电阻进行接地。

因为浪涌电流的大小非常大，非线性元素将提供一个非常低的抗浪涌的通道。

其结果是，激增将迅速进入地球而不是被送回过线。

当浪涌结束时，非线性电阻承担较高的耐停止电流的流动。

价值型避雷器的优点是：
ⅰ.它们提供了非常有效的保护（尤其是变压器和电缆）针对浪涌。

ⅱ.他们工作非常迅速服用不到一秒钟
ⅲ.冲动比例几乎是团结。

价值型避雷器的限制是：
ⅰ.他们可能无法检查很陡波前到达终端设备的激增。

这就要求
额外的步骤来检查陡峭的主音波。

ⅱ.它们的性能是通过水分进入外壳的不利影响。

这就需要
外壳在任何时候都有效的密封。

根据他们的应用程序中，值类型的避雷器被列为站型和线型。

该
站型避雷器一般用于在经营上的发电站重要设备的保护电压高达220千伏或更高。

线类型的避雷器也可用于站处理电压高达66千伏。

3。

转向器的非线性特性
对于非线性电阻元件的理想特性
R1 =常数 (2)
非线性电阻器是由松散的碳化硅。

现代趋势是使用氧化锌，氧化这给更多需
要的特性。

由于碳化硅颗粒，传导松散包装通过它的过程主要是由短弧装置，因而非线性电阻特性。

静特点是凭经验表示为
其中1 =放电电流
ν=横跨元件电压
A =的指数比团结（近4）
K =常数。

K和一个取决于材料，填料和元件的尺寸。

因为指数的（a）是接近如图4所示，电流通过该元件更迅速地与上升的施加的电压比在直线的情况下哪，换句话说，意味着该元件提供低得多的阻力位在较高的电流。

转向器（串联几个元素）的激增动态特性电流（上升然后下降的）示于图8。

图.8浪涌分流器动态伏安特性
V=浪涌电流峰值放电过程中穿过分流=最大电压=工频后续电流在系从图8，d
统电压8V
因为非线性分流特性，功率后续电流在系统电压是如此之小该间隙装配的冷却和deionising效果能熄灭电弧。

这使自清财产的分流，这是必不可少的浪涌电流后，其操作已经排到地面。

图9.浪涌分流手术
如图9乘搭线所示的浪涌电压达到浪涌分流器，它打破了在
指定电压跨越分流电压瞬间骤降，然后作为浪涌电流显示
放电通过它，的值Vr一个几乎恒定的电压，称为剩余电压维持穿过它。

之后浪涌电流已经出院，电源后续电流由间隙打断装配。

氧化锌转向器维持在很宽的电流几乎恒定的残余电压是如此小，这是不必须使用一系列的空气间隙，以限制该电流。

电涌分流的重要评级
•额定系统电压（它应能承受5％的过电压）。

•击穿电压。

•剩余电压。

•峰值放电电流
图10.VI特性非线性电阻
图10示出了非线性电阻的VI特性。

的最大残余电压e1的比值，的最大功率电压e2被称为保护性比率。

在数学上，保护性比率被给定为
保护性比率= e1 (4)
e2
保护口粮可能取决于浪涌的幅度4.5之间3和而不同。

4.结论
在电力线路和设备在变电站因雷击浪涌电压是避免或通过最小化在实践中•屏蔽架空线路用上面的相线接地线，以及约一遮光角300提供了充足的防雷保护，
•使用接地棒和地网线，并
•包括像驱逐的差距，对线路保护管，并在浪涌分流保护器
线路终端和变电站。

对于分布和高电压电源电路，保护的主要类型是由随机提供火花间隙或金属氧化物避雷器。

火花隙是避雷器的第一种类型。

火花间隙电涌避雷器是比较慢的演技和具有较高的允通电压比金属氧化物避雷器。

出于这个原因，用于电源电路浪涌保护目前设计有金属氧化物避雷器。

唯一的地方，火花隙避雷器均采用的是高压输电线路。

参考
1。

Nagrath，IJ和科塔里，DP，电站系统工程，第12届EDN，塔塔麦格劳-希尔，N-约克，Pp.587-597，2002。

2。

杜女士，MS和Kamaraju，五，高电压技术，第三版，塔塔麦格劳-希尔，N-约克，Pp.223-228，1987。

3。

输配电参考书，西屋电气公司，东匹兹堡，宾夕法尼亚大学，1964。

4。

古普塔，BR，电力系统分析与设计，第四版，S.昌德，新德里，Pp.391-392，401 -402，2006。

5。

梅塔，VK和罗希特·梅塔，电力系统，S.昌德，Pp.565-566，2006。