变电站过电压与防雷
发电厂和变电站的防雷保护
ud iL Rch
独立避雷针离配电构架的距离
为了防止避雷针与被保护的配电构架或设备之间的空气间隙 Sk被击穿而造成反击事故；为了防止避雷针接地装置和被保 护设备接地装置之间在土壤中的间隙Sd被击穿：
iL
A SK 1
K
要求：
h
2 Sd
L
d
sk>0.3Rch+0.1h sd >0.3Rch
Rch
在一般情况下， sk不应小于5m， sd不应小于3m。
7.2、变电所内避雷器的保护作用
7.2、变电所内避雷器的保护作用
装设避雷器是变电所对入侵雷电过电压波进行防护的主 要措施，它的保护作用主要是限制过电压波的幅值。但 是还需要有“进线段保护”与之配合。 避雷器的保护作用基于三个前提： 它的伏秒特性与被保护绝缘的伏秒特性有良好的配合; 它的伏安特性应保证其残压低于被保护绝缘的冲击电气 强度; 被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。
发电厂和变电所雷电过电压来源及危害
雷直击发电厂和变电所 雷击输电线路产生的过电压沿线路侵入 发电厂和变电所 造成大面积停电。发电机、变压器等主 要电气设备的内绝缘大都没有自恢复的 能力
过电压防护的主要措施
防止直击雷过电压的主要措施是装设专门的避雷针或 悬挂避雷线。
对雷电侵入波过电压防护的主要措施是在发电厂、变 电站内装设避雷器，同时在线路进线段上采取辅助措 施。
是一幅值为避雷器残压
的斜角平顶波。幅值为 5KA时的残压Ub.5.
2.避雷器和保护物之间有一定的距离时的情况
2.避雷器和保护物之间有一定的距离时的情况
斜角平顶波
避雷器动作后，由于波在1、2间
发生折、反射，使得设备绝缘上
过电压与防雷
雷电过电压的Biblioteka 种基本形式：(1)直接雷击：雷电直接击中电气设备或线路，其过电压引起强大的雷电流通 过这些物体放电入地，产生破坏性极大的热效应和机械效应，还有电磁脉冲 和闪络放电。
(2)间接雷击：雷电未直接击中电力系统中的任何部分而是由雷对设备、线或 其他物体的静电感应所产生的过电压。 雷电过电压还有一种是由于架空线路或金属管道遭受直接或间接雷击而引起 的过电压波，沿线路或管道侵入变配电所，这称为雷电波侵入或高电位侵入。据 统计，其事故占整个雷害事故的50％～70％，因此对雷电波侵入的防护应予以足 够的重视。 2、雷电的形成及概念 1）雷电的形成 雷电是带有电荷的“雷云”之间或雷云对大地之间产生急剧放电的一种自然现 象。据观测，在地面上产生雷击的雷云多为负雷云。
第四节 过电压与防雷
一、过电压及雷电
1、过电压
过电压是指在电气线路或电气设备上出现的超过正常工作要求 的电压。可分为内部过电压和雷电过电压两大类。
1）内部过电压 内部过电压是由于电力系统内的开关操作、发生故障或其他原因，使系统的
工作状态突然改变，从而在系统内部出现电磁振荡而引起的过电压。 内部过电压又分操作过电压和谐振过电压等形式。内部过电压一般不会超
当空中的雷云靠近大地时，雷云与大地之间形成一个很大的雷电场。由于静电感 应作用，使地面出现雷云的电荷极性相反的电荷。当两者在某一方位的电场强度达到 25～30kV／cm时，雷云就会开始向这一方位放电，形成一个导电的空气通道，称为雷 电先导。先导相通道中的正、负电荷强烈吸引中和而产生强大的雷电流，并伴有强烈 的雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电阶段，时间一般约50～100μs，图8—26所示。
过系统正常运行时相电压的3～4倍，因此对电力线路和电气设备绝缘的威胁不 是很大。
发电厂防雷接地与过电压保护
发电厂防雷接地与过电压保护一、雷电放电云层受强气流作用，内部剧烈的相对运动使云各部分带有不同极性的电荷，形成雷云。
雷云中的电荷分布不均匀，一般为密集的中心。
当雷云中电荷密集处的场强达到25〜30V/cm时，就会发生放电。
大部分只发生在云间，只有小部分对地放电，对地放电的雷云90%是负极性的。
雷云放电分三个阶段：先导放电、主放电和余光放电。
先导放电延续几毫秒，从雷云开始，以游离方式逐级向下发展，形成一条高温、高电导、高电位的通道（先导通道）伸向大地。
沿先导通道充满密集的电荷，当向下延伸的先导通道与大地接近而将空气间隙击穿短接时，开始主放电，通道产生突发的明亮，并有巨大的雷响，大量电荷对地放电，产生幅值很大的冲击电流（一般几十万安培），时间短，一般不超过0.1毫秒。
然后剩余的电荷沿通道继续放电，亮光很小，称为余光放电，大约再持续几毫秒。
雷过电压又称为大气过电压，分直击雷过电压和感应雷过电压。
二、避雷针与避雷线保护为防止直击雷的破坏，电气设备要采取防雷措施，避雷针和避雷线。
避雷针用于保护发电厂和变电所。
分接闪器（针头）、引下线和接地体。
针头为10mm以上、长1到2m的圆钢制作，引下线不小于10mm的圆钢，接地体2.5m长的钢管或角钢。
避雷线是悬挂线在空中的水平接地导线，也叫架空地线，保护架空线路。
1避雷针的保护范围单支避雷针：当hx N h/2时，rx=(h-hx)p(m)；当hx<h/2时，rx=(1.5h-2hx)p(m)；式中：h为避雷针高度（m）;P为高度影响系数，当h W30m时，p=1；30<h W120m时，p=5.5/限双支避雷针：两支避雷针的保护范围，按经过两个避雷针顶点连线中间的下方一点的圆弧来确定，该点的高度计算如下：=h-D/7phD为避雷针间的距离(m);p与单支的形容一致。
2避雷线避雷线顶部的保护夹角为25°，比避雷针45°小，计算公式为：当hx N h/2时，rx=0.47(h-hx)p(m)；当hx<h/2时，rx=(h-1.53hx)p(m)；式中：h为避雷针高度(m);P为高度影响系数，当h W30m时，p=1；30<h W120m时，p=5.5/Vh o双避雷线保护：=h-D/4ph三、避雷器限制过电压，保护电气设备的一种装置。
变电站二次系统过电压及防雷保护
雷针或邻近高大构件 时，强大 的泄放 电流引起地网 电位升高 ， 有时会在各接地点产生过大的电位差。而地下敷设的二次 电缆 的屏 蔽 层 ， 分流 泄放 雷 电流 ， 缆 芯 间 以 及 芯 地 间 产 生 干 扰 会 在
电建 专 力 设Ｉ 栏
变 电站二次 系统 过 电压及 防雷保 护
口 宋 道 勋
摘 要： 近年来 ， 随着微机化继电保 护和综 合 自动化技术的 日趋成 熟 ， 综合 自动化的变 电站 已经逐步成为主要 选择。然而， 微机 自动化设备对电磁环境 十分敏 感， 保护它们不受系统操作 电磁冲击和雷 电过 电压的影响 ， 确 保二次设 备的安全运行 ， 就成为这类变电站重要的技术课题。本文根据工程实践为例 ， 对变电站 二次系统过 电 压及防雷保护作初步探讨。 关键词 ： 变电站 ： 二次设备 ； 过电压 ： 防雷： 保护
响。 雷电是一种强烈 的大气过 电压强放 ， 虽然直击站 内设备概 率很低 ， 有可能通过行波侵入或耦合二次回路感生干扰 电压 但 等途径对设备产 生间接 的有害影响。另外 ， 当雷 电击中站 内避
系列 的标准和 规范。其 中 ＩＣ １ １ 《 电电磁脉冲的防护＞ Ｅ ６ ３２ 雷 及 Ｇ ５ ０７ ９４ 建筑 物防雷设计规范 ｝ ０ ０ 分别提 出和规 Ｂ ０ ５ １９ ｛ （ ０ 版） ２
机保护摧毁能量仅 为 ｏ０ １ ， ． Ｊ 比电磁型保护设备低 了两个数量 ０ 级 。 随着 变 电站 综 合 自动 化 和 继 电保 护微 机 化 改造 ， 电子 设 微 备 的 应 用 越 来 越 广 泛 ， 果 不 采 取 有 效 的 防 护 措 施 ， 些 脆 弱 如 这 的控制 自动化设备就无法正常工作 ， 甚至成 为电力系统 的安全 隐 患。 广 东 属 多 雷 区 ， 此 ， 雷 保 护 成 为对 二 次 系 统 防 电 磁 冲 因 防
变电站防雷保护及防雷范围计算
晋煤供电
☆ 第三章 避雷针保护范围计算
变电站防雷装置种类繁多，但是常用的防雷装置主要有避雷针、避雷线、避雷网、 避雷带以及避雷器比较常见。
避雷针主要是对整个变电站的建筑物实施防雷。 避雷线主要是对高压输电线路以及进出变电站的线路实施防雷保护。 避雷网和避雷带也同样是对建筑物防雷。 避雷器主要对电力设备实施防雷保护的。 无论哪种防雷装置，总体上都是由三大部分组成分别称为接闪器、引下线和接地装 置三部分。 接闪器主要是接受雷击的部件，一般突出于建筑物或建筑物的金属屋顶都可做接 闪器，主要是把雷电引向自身，通过自身放电保护周围建筑物的，例如避雷针、避雷 线、避雷网和避雷带突出上面的部分都称为接闪器。引下线主要作用是通过雷电流， 保证雷电流通过时不至于融化引下线，一般用直径不小于 10mm 的圆钢或截面不小于 80mm2 的扁钢制成。接地装置指的是埋在地下的部分，防雷装置的接地装置与一般的 接地装置基本相同，所不同的是防雷装置的接地体更大。
晋煤供电
☆第二章 变电站防雷措施
※具体防护措施: 因为对于下形雷来说，雷电直接击打变电所电气设备上，或者架
空线路上的感应过电压都会以雷电波的形式侵入变电所，所以如何对 直击雷和雷电侵入波的防护称为变电站防雷的关键点。
直击雷的防护，主要采用的措施是避雷针，避雷针把雷电引向自 身，并把雷电流泄漏到大地中，整个变电站的建筑物和整个电力设备 的全部必须在避雷针的保护范围内，对于避雷针的保护范围，在下章 会做整体介绍。
内部防雷则是防止内部过电压对电力设备的危害，是外部防雷系统无法满足对 于内部过电压的危害，为了防止内部过电压的危害，需要对电缆及保护设备进行 等电位连接。因为雷电引起损害的原因也是有巨大电位差的存在，对于防雷的等 电位连接，需要对进出线电缆，信号线，金属管道等都需要与避雷器进行等电位 连接，首先进行局部等电位连接，最后还要进行主等电位连接。
第六 雷电过电压防护
地电阻时，可采用多根放射形接地体，或连续伸 长接地体，或采用某种有效的降阻剂降低接地电
Hale Waihona Puke 阻值土壤电阻 率 Ω.m接地电阻 Ω
≤10 100~5 0 00
≤10 ≤15
500~10 00
≤20
1000~20 00
≤25
>200 0
≤30
3）尽量缩短避雷器与被保护设备间的电气距 离。
三、变电站避雷器保护配置
（1）配电装置每组母线上应装设避雷器，但是进出 线都装有避雷器的除外。
（2）旁路母线是否装设避雷器视其运行时避雷器到 被保护设备的电气距离是否满足要求而定。
（3）330KV及以上变压器和并联电抗器处必须装设 避雷器，避雷器应尽可能靠近设备本体。
第六章 雷电过电压防护
输电线路上的雷电过电压
1、直击雷过电压：是由雷电直接击中杆塔、避雷 线或导线引起的过电压；一般采用避雷线保护
2、感应雷过电压：是由雷击线路附近大地，由于 电磁感应在导线产生的过电压
运行经验表明，直击雷过电压对电力系统的危害 最大，感应雷过电压只对35KV及以下的线路会造 成雷害。
3
五、采用消弧线圈接地方式
适用条件： 雷电活动强烈、接地电阻又难以降低的地区
作用原理： 单相对地闪络时，消弧线圈使其不至于发展成持
续工频电弧 两相或三相对地闪络时，第一相闪络并不会造成
跳闸，先闪络的导线相当于一根避雷线，增加了分流和对 未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下降，从 而提高了线路的耐雷水平。
与通信线路之间的交叉跨越档、过江大跨越高杆塔、变电 站的进线保护段等处。
九、采用线路型金属氧化物避雷器
变电站电子设备的防雷分析及保护措施
一、概述随着我国现代化建设的不断提高，各类先进的电子设备广泛地运用到了各电压等级的变电站内。
但是一方面由于电子设备内部结构高度集成化，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电（包括感应雷及操作过电压浪涌）的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。
据统计，雷电对电子设备的损坏占设备损坏因素的比例高达26%，例如变电站线路落雷，造成主控地与设备之间的电位差而损坏大量的保护设备；变电站的微波塔落雷，由于感应过电压而造成大量的通讯、远动设备损坏，我们应当对雷电的危害性引起高度重视，加强防雷意识，做好变电站预防工作，将雷害损失降到最低限度。
二、几种主要的雷击方式2.1雷的直击和绕击雷云单体浮在大地上空，其所带电荷拖着地表相反电荷犹如一个影子随风移动。
如果途经变电站的避雷针或地表其他突出物，地电荷会导致突出物顶端电场畸变集中。
闪电开展之前先是雷云底部的始发先导按间歇分级跃进方式向地表发展，当距地面50～100m时，由避雷针等地表电场畸变集中的地方产生垂直向上的迎面先导。
两者相接，进入直击或绕击的主放电阶段。
通常当地面上突出物的高度为h，雷云正下方的平均电场强度大于和等于580h-0.7 kV/m 时，则该突出物将容易受到直击雷。
原因是高为h的避雷针可影响雷云单体向下的始发先导发展方向的半径，用公式表述为：R＝16.3h0.61m。
该式还表明，地表安装独立避雷针后，将会在其附近出现大量的散击，甚至对避雷针进行直击，对受避雷针保护范围内的物体进行绕击。
一次雷击主放电一般为几万安培到十几万安培，释放的能量相当大，瞬间所产生的强大电流、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的生产生活带来多种危害，如引起火灾和大爆炸，金属导体连接部分断裂破损，建筑物倒塌，电气设备损坏等等。
2.2雷击反击直击雷电流通过地表突出物的电阻入地散流。
假如地电阻为10Ω，一个30kA的雷电流将会使地网电位上升至300kV。
防雷与过电压保护技术
防雷与过电压保护技术防雷与过电压保护技术是在现代电气设备和建筑中起到至关重要的作用。
它们的应用可以有效地保护设备免受雷电和过电压的损害，并确保电力系统的正常运行。
本文将介绍防雷与过电压保护技术的原理和应用，旨在让读者对这一领域有更深入的了解。
一、防雷技术防雷技术主要是指在雷暴天气中保护建筑物、设备和人员免受雷电侵害的方法和措施。
雷电能够产生巨大的电压和电流，如果没有有效的防雷措施，将对设备和人员造成严重威胁。
以下是一些常见的防雷技术：1. 避雷针避雷针是最常见和最经典的防雷技术之一。
它通过将锋利的金属导体安装在建筑物的高处，以吸引雷电并将其安全引导到地面上。
避雷针的有效范围主要取决于其高度和尖端的形状。
正确安装和维护避雷针是预防雷电侵害的重要措施之一。
2. 接地系统接地系统是防雷技术中不可或缺的一部分。
通过将建筑物和设备与地面建立良好的接触，可以将雷电或过电压安全地引入地下。
接地系统通常由导体、接地材料以及与地下埋深适当的接地电极组成。
3. 避雷器避雷器是保护电气设备和电力线路免受过电压侵害的重要设备。
它通常由金属氧化物压敏电阻器构成，当电压超过设定阈值时，避雷器的电阻会迅速降低，从而将过电压引导到地面。
避雷器能够有效地保护设备免受过电压的破坏。
二、过电压保护技术过电压保护技术是指在电力系统中保护设备免受过电压引起的损坏的方法和措施。
由于电力系统中存在各种原因引起的过电压，如操作失误、雷电、电网故障等，为了确保设备的正常运行，过电压保护技术变得尤为重要。
以下是几种常见的过电压保护技术：1. 保护器件保护器件是过电压保护技术中使用的一种设备，用于限制和引导过电压。
例如，备受青睐的保护器件之一是可变电阻器，它能够通过改变电阻值来调节电压。
另外，熔断器也是常见的过电压保护器件，当电压超过阈值时便会自动断开电路。
2. 隔离设备隔离设备在电力系统中起到关键作用，特别是在过电压保护方面。
通过使用绝缘材料来隔离设备和电力线路，可以有效地防止过电压通过电路传递到设备中。
特高压变电站的防雷保护
特高压变电站的防雷保护特高压变电站作为电力系统中重要的组成部分，其运行状态直接影响电网的稳定性和可靠性。
特高压变电站面临着来自大气的雷电等自然灾害的威胁，对于特高压变电站的防雷保护非常重要。
本文将就特高压变电站的防雷保护进行详细探讨。
特高压变电站的防雷保护包括对外部雷电过电压的防护和内部雷电过电压的防护两个方面。
对于外部雷电过电压的防护，特高压变电站首先应在建筑物上设置接地装置，将大气静电引到地，通过接地装置排放至地下。
在进行接地装置设计时，需要注意接地电阻的大小以及接地装置与其他设备的连接情况，确保接地装置的性能符合要求。
特高压变电站还需设置避雷设备，如避雷针、避雷网等。
避雷针具有极强的放电能力，可以将雷电引入地下，从而减少对建筑物和设备的冲击。
避雷网则可通过屏蔽作用减少雷电对设备的影响。
在设置避雷设备时，需要根据特高压变电站的具体情况，考虑建筑物的高度、天气情况等因素，合理选择避雷设备的数量和布置。
对于内部雷电过电压的防护，特高压变电站的设备和系统要采取一系列措施进行保护。
特高压变电站应选用具有良好的耐雷性能的设备和材料。
变压器、隔离开关、断路器等设备应选用耐雷击性能好的绝缘材料和导电材料，确保设备在雷电冲击下不受损。
特高压变电站应配备防雷保护装置，如避雷器、避雷器组、避雷器刀闸等。
这些装置可以在雷电过电压出现时及时接收并吸收雷电能量，保护设备不受损坏。
特高压变电站应设立雷电监测系统，及时监测和分析雷电活动的情况，以便提前预警并采取相应的措施。
雷电监测系统通常包括雷电探测器、数据采集系统、信号传输系统等。
特高压变电站人员应具备一定的防雷知识，了解防雷保护的基本原理和方法，并定期进行培训和演练，提高应对雷电等自然灾害的能力。
特高压变电站的防雷保护涉及到外部雷电过电压的防护和内部雷电过电压的防护。
通过合理设置接地装置、避雷设备、防雷保护装置以及建立雷电监测系统等措施，可以有效地保护特高压变电站的设备和系统，提高电网运行的可靠性和稳定性。
高压低压配电柜的防雷与过电压保护
高压低压配电柜的防雷与过电压保护高压低压配电柜是电力系统中重要的设备之一，用于接收高压电能并将其分配到低压网络中。
然而，由于天气原因和其他外界因素的干扰，配电柜可能会遭受雷击或过电压的威胁。
因此，为了确保系统的安全运行，必须采取一系列的防雷和过电压保护措施。
1. 地面接地系统为了防止雷击和过电压对配电柜造成损害，一种重要的措施是建立有效的地面接地系统。
地面接地系统可以将雷电或过电压引导到地下，从而分散和消散它们的能量。
在设计和安装地面接地系统时，应遵循相关标准和规程。
良好的接地系统应该能够提供低阻抗路径，以确保雷电能有效地被引导到地下。
2. 防雷装置为了进一步提高配电柜的防雷能力，可以安装防雷装置。
常见的防雷装置包括避雷针和避雷带。
避雷针通过尖头和接地线将雷电引导到地下，从而减少雷电对配电柜的威胁。
避雷带则通过与配电柜相连，将雷电引导到地下。
在安装防雷装置时，应确保其合理布局，以提供最佳的防雷效果。
3. 过电压保护器除了防雷装置外，还应该考虑配置过电压保护器。
过电压保护器可以检测到电压超过设定阈值的情况，并通过将电压引导到地下来保护配电柜免受过电压的影响。
过电压保护器通常与放电电阻器和击穿器相结合使用，以确保电压得到有效地分散和降低。
在选择和安装过电压保护器时，应根据配电柜的电压等级和需求进行合理配置。
4. 路径优化与分割为了进一步提高配电柜的防雷和过电压保护能力，可以优化电力线路的路径和进行合理的分割。
通过合理规划和设计电力线路的路径，可以最大程度地减少雷电对配电柜的影响。
此外，将电力线路分割成多个独立的部分，可以避免雷击或过电压在整个系统中传播。
5. 定期维护和检测最后，为了确保高压低压配电柜的防雷和过电压保护措施的有效性，应定期进行维护和检测。
维护包括清洁接地系统、检查防雷装置和过电压保护器的工作状态等。
检测则可以通过使用专业设备来测试接地系统的阻抗和过电压保护器的工作情况。
总结起来，高压低压配电柜的防雷与过电压保护是确保电力系统安全运行的关键措施。
电力设备的防雷与过电压保护
电力设备的防雷与过电压保护随着电力设备的广泛应用，防雷与过电压保护成为了保障设备安全稳定运行的关键一环。
本文将从防雷与过电压的概念入手，分析其对电力设备的重要性，并提出一些常见的防雷与过电压保护方案。
一、防雷与过电压的概念及重要性防雷是指采取各种措施，防止雷电对设备、系统造成破坏；过电压是指电力系统或设备上出现超过正常工作电压的电压波动。
由于雷电和过电压的突发性和破坏性，防雷与过电压保护在电力设备中具有重要作用。
首先，防雷与过电压保护可以保护设备免受雷击和过电压影响。
雷电击中设备可能导致设备损坏，甚至引起火灾等安全事故。
而过电压也会对设备的电气元件造成损害，缩短设备的使用寿命。
其次，防雷与过电压保护可以提高设备的可靠性和稳定性。
通过采取防雷与过电压保护措施，可以降低雷击和过电压事件对设备正常运行造成的干扰，提高设备运行的可靠性。
尤其是对于关键性电力设备，防雷与过电压保护更是必不可少。
二、防雷与过电压保护方案1. 外部防雷措施外部防雷措施主要是通过防雷接地装置和避雷针等设备，将雷电引入地下，避免雷电对设备的直接打击。
合理布置避雷装置，确保其与设备之间的连接良好，可有效减少雷击带来的破坏。
2. 内部过电压保护内部过电压保护主要是通过安装过电压保护装置，对设备进行电气隔离和过电压限制等措施。
过电压保护装置可以及时检测到过电压事件，并通过自动切断电源或限制过电压波形来保护设备免受损害。
3. 接地保护良好的接地系统是防雷与过电压保护的基础。
通过正确设置接地装置，可以将过电压引导到地下，减少其对设备的影响。
同时，接地装置还可提供设备漏电保护、电流分流和防止静电积聚等功能。
4. 绝缘保护借助绝缘材料和绝缘结构，可在设备内部形成电气隔离层，防止过电压波形通过，保护设备内部的电气元件。
绝缘保护在电力设备中具有重要地位，可以防止过电压对设备的侵害。
三、结论电力设备的防雷与过电压保护是确保设备安全、稳定运行的重要手段。
过电压和防雷概述
接闪器是用于拦截闪击的接闪杆（接闪杆）、接闪导线（接闪带、线、接闪网）以及 金属屋面和金属构件等组成的这部分外部防雷装置。
（1）接闪杆 接闪杆的功能实质是引雷作用。当雷电先导临近地面时，它能使雷电场畸变，改
变雷云放电的通道，吸引到接闪杆本身，然后经与接闪杆相连的引下线和接地装置将 雷电流泄放到大地中去，使被保护物免受直接雷击。
正常工作电压下，火花间隙不会被击穿从而隔断工频电流，但在雷电过电 压时，火花间隙被击穿放电。阀片是用碳化硅制成的，具有非线性特征。 在正常工作电压下，阀片电阻值较高，起到绝缘作用，而在雷电过电压下 电阻值较小。 （2）氧化锌避雷器 氧化锌避雷器是目前最先进的过电压保护设备。氧化锌非线性电阻片具有 极高的电阻而呈绝缘状态，有十分优良的非线性特性。在正常工作电压 下，仅有几百微安的电流通过，因而无需采用串联的放电间隙，使其结构 先进合理。 （3）保护间隙 与被保护物绝缘并联的空气火花间隙叫保护间隙（又叫空气间隙）。按结 构形式可分为棒形、球形和角形三种。保护间隙灭弧能力较小，雷击后， 保护间隙很可能切不断工频续流而造成接地短路故障，引起线路开关跳闸 或熔断器熔断，造成停电，所以其只适用于无重要负荷的线路上。
• ①省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆；
• ②预计雷击次数大于或等于0.01次/ a且小于或等于0.05次/a的部、省级办公 建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所；
• ③预计雷击次数大于或等于0.05次/a且小于或等于0. 25次/ a的住宅、办公楼 等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物；
联间隙的金属氧化物避雷器，并尽可能靠近电动机安装。 对于定子绕组中性点能引出的高压电动机，在中性点装设避雷器。 对于定子绕组中性点不能引出的高压电动机，可采用图9-17所示接线，在电 动机前面加一段 100～150m的引入电缆，并在电缆前的电缆头处安装一组管 型或阀型避雷器F1；。在电动机电源端安装一组并联有电容器（0.25～0.5μF） 的FCD型磁吹阀型避雷器。
13 防雷及过电压保护(电力系统)
缘上的电压
（1）系统运行中出现于设备绝 缘上的电压有： a)正常运行时的工频电压； b)暂时过电压(工频过电压、谐 振过电压)； c)操作过电压； d)雷电过电压。
（2）相对地暂时过电压和操作 过电压的标么值如下： a)工频过电压的； b)谐振过电压和操作过电压的。 注：Um为系统最高电压。 系统最高电压的范围： a) 范 围 Ⅰ ， 3.6kV≤Um≤252kV ； b)范围Ⅱ，Um=＞252kV。
2.电器设备在运行中承受的过电压
电力系统内部的过电压主要有： （1）工频过电压：由于电网运 行方式的突然改变，引起某些电网 工频电压的升高。 （2）操作过电压：由于电网内 开关操作引起的过电压。 （3）谐振过电压：由系统电感 和电容组成的谐振回路引起的过电 压。
3.电力系统的过电压水平 （1）系统的工频过电压水平 线路断路器的变电所侧 1.3p.u. 线路断路器的线路侧 1.4p.u. 对110kV及220kV系统，工频过电压 一般不超过1.3p.u.；3kV～10kV和 35kV～66kV系统，一般分别不超过 和 。
雷电流与雷电过电压的近似表示
为了定义波长时间，再由纵轴上0.5 刻度作横轴的平行线，该平行线与波形 曲线的波尾部分相交于F点，从F点引横 轴的垂线，其垂足G点与D点之间的时间 即定义为波长时间，用 t 表示。由于波 长时间也是波形曲线衰减到半幅值所需 要的时间,它习惯上也被称为半幅值时间。
感应过电压
随 后 进 入 持 续 时 间 为 0.05s ～ 0.15s的间歇阶段，雷云中的残余电 荷经原先的主放电通道向地面传播， 形成余辉阶段。 在第一次放电过程完成之后， 还可能发生第二次或随后多次的放 电，这是因为雷云中存在着多个空 间电荷聚焦中心。
雷电参数
变电站防雷措施
变电站防雷措施随着电力系统的快速发展,使得电能这一清洁能源在人民生产、生活中得到了普遍使用。
但当高压输电网在为人们提供动力和照明时,不能忽视自然界产生的雷电对高压输变电设备产生的大量危害。
变电站是电力系统防雷的重要保护设施，如果发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响社会生产和人民生活，因此要求变电站的防雷措施必须十分可靠。
一、变电站遭受雷击的主要原因供电系统在正常运行时,电气设备的绝缘处于电网的额定电压作用之下,但是由于雷击的原因,供配电系统中某些部分的电压会大大超过正常状态下的数值,通常情况下变电站雷击有两种情况:一是雷直击于变电站的设备上；二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。
其具体表现形式如下:1、直击雷过电压。
雷云直接击中电力装置时,形成强大的雷电流,雷电流在电力装置上产生较高的电压,雷电流通过物体时,将产生有破坏作用的热效应和机械效应。
2、感应过电压。
当雷云在架空导线上方,由于静电感应,在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷,在雷云对大地放电时,线路上的电荷被释放,形成的自由电荷流向线路的两端,产生很高的过电压,此过电压会对电力网络造成危害。
因此,架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站,是导致变电站雷害的主要原因,若不采取防护措施,势必造成变电站电气设备绝缘损坏,引发事故。
二、变电站防雷的原则针对变电站的特点,其总的防雷原则是将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散(外部保护)；阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波(内部保护及过电压保护)；限制被保护设备上浪涌过压幅值(过电压保护)。
这三道防线,相互配合,各行其责,缺一不可。
应从单纯一维防护(避雷针引雷入地———无源保护)转为三维防护(有源和无源防护),包括:防直击雷,防感应雷电波侵入,防雷电电磁感应等多方面系统加以分析。
1、外部防雷和内部防雷避雷针或避雷带、避雷网引下线和接地系统构成外部防雷系统,主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故;而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏,这是外部防雷系统无法保证的。
雷电过电压及防护
雷电过电压及防护雷电放电涉及气象、地形地质等许多自然因素，有很大的随机性，因而表征雷电特性的各种参数也就带有统计的性质。
许多国家地区都选择典型地区地点建立雷电观测站，并在输电线路和变电站中附设观测装置，进行长期而系统的雷电观测，将观测的数据进行系统的分析，得到相应的雷电参数，为研究和防雷提供依据，从而进行保护。
一、雷电参数雷暴日：每年中有雷电的天数。
雷暴小时：每年中有雷电的小时数。
年平均雷暴日不超过15 的地区为少雷区；超过40 的为多雷区；超过90 的地区及根据运行经验雷害特别严重的地区为强雷区地面落雷密度γ：每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数。
电力行业标准DL/T620-1997建议取γ= 0.07次／平方公里. 雷电日。
雷电通道波阻抗：雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，对电流波呈现一定的阻抗，该阻抗叫做雷电通道波阻抗（规程建议取300 ~ 400Ω）雷电流的极性：国内外实测结果表明，负极性雷占绝大多数，约占75 ~ 90 %。
雷电流幅值雷电流：雷击具有一定参数的物体时，若被击物阻抗为零，流过被击物的电流规程规定，雷电流是指雷击于的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。
雷电流波头：1 ~ 5 μs 范围内变化，多为2.5 ~ 2.6 μs，规程规定取2.6 μs；雷电流波长：20 ~ 100 μs ，多数为50 μs 左右。
为简化计算，视为无限长；雷电流陡度：陡度α与幅值I 有线性的关系，即幅值愈大，陡度也愈大。
一般认为陡度超过50 kA/μs 的雷电流出现的概率已经很小（约为0.04）波形：二、防雷的基本措施1、避雷针和避雷线避雷针（线）的保护原理当雷云的先导向下发展，高出地面的避雷针（线）顶端形成局部电场强度集中的空间，以至有可能影响下行先导的发展方向，使其仅对避雷针（线）放电，从而使得避雷针（线）附近的物体免遭雷击。
对避雷针（线）的要求（1）为了使雷电流顺利地泄入大地，故要求避雷针（线）应有良好的接地装置。
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第三节 过电压防护
三、避雷线 当hx≥h/2时，rx=0.47（h-hx）P（m） 当hx＜h/2时，rx=（h-1.53hx）P（m） 四、避雷器 氧化锌避雷器是将一定数量的金属氧化锌阀片电阻密封在瓷 套内组合而成，其氧化锌阀片电阻包括：氧化锌、氧化铋、 氧化钴等金属氧化物组成，氧化锌占90%以上。 氧化锌避雷器的优点： （1）无续流 （2）保护性能优越 （3）通流容量大 （4）降低电气设备上的过电压值
U g 25 Ihd （kV） S
第二节大气过电压
三、反击雷过电压
当避雷针落雷后，避雷针及引下线的电压将
会很高，如果避雷针和引下线与其周围电气 设备之间的空间距离太小，便会由于避雷针 及引下线的高电压将周围绝缘介质击穿，造 成其周围电气设备过电压，这种雷击称为反 击或反击雷。
第三节 过电压防护
第四节变电站防雷
三、避雷器的保护作用
1.变电站母线安装避雷器，限制入侵雷电波造成的 过电压；
2.变压器三侧：安装避雷器限制入侵雷电波的陡度；
四、变电站进线段保护
1.35kV及其以上变电站的进线保护 35~110kV线路进线1~2km段装设避雷线 2.35kV小容量变电站简化进线保护 进线段装设500~600m避雷线保护。
第四节变电站防雷
一、直击雷保护 站内设备处在避雷针的保护范围之内，架空线的最 后一档处于避雷线的保护范围之内。 二、反击雷保护 （1）独立避雷针与配电装置带电部分、架构接地、 设备接地部分之间空气中的距离满足 Sk≥0.3Rch+0.1h（m），且不小于5m。 （2）为防止独立避雷针的接地与被保护设备接地 之间，在土壤中击穿二造成过电压，要求避雷针的 接地与其他设备的接地之间地中距离满足Sd≥0.3Rch （m），且不小于3m。
一、避雷针和避雷线 二、避雷针及其保护范围 1.单支避雷针的保护范围 （1）避雷针在地面上的保护半径r=1.5h（m） （2）被保护物高度hx水平面上的保护半径 1）当hx ≥h/2时， rx =（h- hx ）P=h0P（m） P—高度影响系数，h≤30m时，P=1；30 ≤h ≤120m 时，P=5.5/√h; 2）当当hx ＜h/2时. rx =（1.5h- 2hx ）P
第一节 过电压的基本概念
1.接地装置 由接地体和接地线组成，接地体是埋入土壤中的一 个或一组相互连接，并与大地直接接触的金属导体； 垂直接地体一般用长2.5~3m、直径35mm的镀锌钢 管或长2.5~3m的35mm× 35mm德镀锌角钢垂直打 入土壤中。接地线采用扁铁或防腐铜导体，接地线 与接地体连接采用焊接方式。 2.接地电阻 当接地装置有电流通过时，加至接地装置上的电压 与通过电流之比称为接地装置的接地电阻；接地电 阻包括：接地线电阻、接地体电阻、接地体对地电 阻和接地电流由接地体流入土壤时土壤呈现的电阻。
第一节 过电压的基本概念
二、行波、波速和波阻抗
1.行波：沿导线传播的电压波、电流波统称
为行波，其实质是电磁能量沿导线传播。 2.波速：电压波和电流波在导线上传播的速 度称为波速，用υ表示
v 1 L0 C0
3.波阻抗：把单方向的电压波与电流波之比
定义为波阻抗Z，即
Z
L0 C0
在电网运行过程中，空载线路、不对称接地、
消弧线圈补偿等。谐振的条件ωL=1/ωC 2.铁磁谐振过电压 3.参数谐振过电压
第五节内部过电压
二、空载线路的合闸过电压 1.计划性合闸引起的过电压 空载合闸时，电源电压通过等值电感对空载线路的等值电容充电，回路
中将发生高频振荡过程，产生过电压，其值可达2Em（振荡回路电源电 动势）。 2.自动重合闸引起的过电压 在单相故障时三相跳闸后重合较严重，一般过电压值可达3Em。 3.影响过电压的因素及限制措施 影响因素： （1）合闸相位 （2）线路损耗：一是线路存在电阻，二是当过电压较高时，线路上出 现电晕 （3）线路残余电压的变化 限制措施： （1）装设并联合闸电阻 （2）单相重合闸的采用 （3）同电位合闸：就是自动选择断路器触头两端电位极性相同时、甚 至电位也相等的瞬间完成合闸操作； （4）利用避雷器保护
第五节内部过电压
五、工频电压升高
1.空载长线电容效应引起的工频过电压 2.不对称短路引起的工频过电压
六、谐振过电压
谐振：是指振荡回路的固有自振频率与外加
电源的频率相等或接近时出现的一种周期性 或准周期性的运行状态，其特征是某一个或 几个谐波幅值急剧上升。
第五节内部过电压
1.线性谐振过电压
第五节内部过电压
三、切除空载变压器过电压
1.原因：是流过电感的电流在到达自然零值
之前就被断路器强行切断，从而迫使储存在 电感中的磁场能量转化为电场能量而导致电 压的升高； 2.限制措施：在变压器附近安装氧化锌避雷 器
第五节内部过电压
四、电弧接地过电压 1.原因：中性点不接地系统中发生单相接地时，经 过故障点的电容电流，在6~10kV电网中超过30A， 在20~60kV电网中超过10A时电弧就难以自动熄灭， 又不会形成稳定持续的电弧，这种间歇性电弧将导 致系统中电感—电容回路的电磁振荡过程，产生间 歇性电弧接地过电压。 2.限制措施 （1）采用中性点直接接地方式 （2）采用中性点经消弧线圈接地方式
变电站过电压与防雷
宁夏电力公司教育培训中心 电网技术培训室 马全福
过电压与防雷
第一节 过电压的基本概念
第二节 大气过电压 第三节 内部过电压
第四节 过电压防护
第一节 过电压的基本概念
定义：电力系统运行中，出现危及电气设备
绝缘的电压称之为过电压。 分类：大气过电压和内部过电压 大气过电压：是由雷电放电引起的，是由于 电力系统之外的原因而产生的，也称为外部 过电压。 内部过电压：是电力系统内部能量的传递或 转化而引起的。
第二节大气过电压
一、直击雷过电压
雷云直接对电气设备放电所引起的过电压称为直击 雷过电压；当直击雷直接打到避雷针上时，避雷针 顶端的电压为 di U iR L h
ch 0
dt
可见，过电压值与接地电阻、电感有关，还与雷电 流的大小和雷电流的波形有关。
二、感应雷过电压
感应雷过电压是由于电气设备附近发生雷击，因感 应而产生的过电压。输电线上感应过电压最大值为
第一节 过电压的基本概念
四、接地装置
工作接地：是指为了保证电力系统正常情况和事故 情况下能可靠工作，而将电力系统中的某一点接地；
接地电阻为0.5~10Ω，如变压器中性点 保护接地：是为了保护人身安全，防止人身触电， 而将电气设备外壳或金属结构接地；接地电阻为 1~10Ω.
防雷接地：是针对防雷保护需要而设置的接 3.跨步电压、接触电压
当人站在距离接地设备0.8m、手触到距地面
1.8m之处时，人体的手与脚之间的电压称为 接触电压； 人在接地体的地表面附近行走，行走的方向 为沿地中电流的散流方向，步距为0.8m时， 两脚之间的电压称为跨步电压。
第一节 过电压的基本概念
4.高压设备接地电阻的要求 （1）大接地电流系统：当接地电流大于4000A时， 接地电阻不应超过0.5Ω，在土壤为高电阻率的地区 接地电阻应小于5Ω. （2）小接地电流系统： 对于高、低压设备共用接地装置时，要求接地电压 小于120V，其电阻R≤120/I（Ω）； 对于高压设备单独接地时，要求接地电压小于250V， 其电阻R≤250/I（Ω）； 但最大不应超过10 Ω.
第三节 过电压防护
2.两支避雷针的保护范围 两针外侧保护范围按单针计算，两针之间顶端连线 的圆弧处的高度h0=h-D/7P（m）,两针之间hx水平 面上保护范围的一侧最小宽度bx为bx=1.5（h0-hx） 3.多只等高避雷针保护范围 （1）三支计算：外侧按两支计算，在三支形成的 三角形内被保护物最大高度hx水平面上，各针外侧 最小宽度bx≥0时，全部面积受到保护； （2）四支计算：把四支分成两个三角形，按三支 计算。
第一节 过电压的基本概念
一、过电压的危害 1.大气过电压 （1）雷击时产生很高的电压，危害电气设备和电 力系统安全； （2）雷击时产生很大的雷电流，在放电通道上产 生弧光与高温，损坏设备或造成火灾； （3）雷击时造成人员或牲畜伤亡。 2.内部过电压 （1）操作过电压：投切空载线路或空载变压器 （2）谐振过电压：电压互感器合闸时，铁心饱和
第一节 过电压的基本概念
三、行波的折射与反射 两条线路的连接点称为节点，用A表示；若雷电波 u1、i1沿线路1向线路2传播，称u1、i1为入射波，， 当入射波到达A点时，通过A点之后在线路2上的行 波u2、i2是入射波经A点折射产生的，称为折射波； 而在线路1上的反行波uf、if是入射波经A点反射产 生的，称为反射波。 折射系数：0 ≤α ≤2；反射系数： -1 ≤β ≤1 α =1+ β
第五节内部过电压
一、空载线路的分闸过电压 1.切除空载线路时，断路器切断的是较小的容性电流，容易
造成电弧重燃，引起电磁谐振，出现过电压。 2.影响分闸过电压的因素 （1）断路器的灭弧性能 （2）电网中性点接地方式 （3）母线上的出线数 （4）线路的电晕损失及电磁式电压互感器 3.限制分闸过电压的措施 （1）提高断路器的灭弧能力 （2）加装并联电阻 （3）利用避雷器保护