发电厂防雷接地与过电压保护
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
防止接地网和过电压事故
用线路避雷器保护。线路杆塔地线宜同期加装接地引下线，并与变电站
内地网可靠连接。
存在问题：
2、防止雷电过电压事故
2.4加强避雷线运行维护工作，定期打开部分线夹检查，保证避雷线与杆 塔接地点可靠连接。对于具有绝缘架空地线的线路，要加强放电间隙的 检查与维护，确保动作可靠。
存在问题：
2.5严禁利用避雷针、变电站构架和带避雷线的杆塔作为低压线、通信线、
2、防止雷电过电压事故
(3)变电站已发生过雷电波侵入造成断路器等设备损坏。
(4)经常处于热备用状态的线路。 存在问题： 2.3架空输电线路的防雷措施应按照输电线路在电网中的重要程度、线路 走廊雷电活动强度、地形地貌及线路结构的不同，进行差异化配置，重 点加强重要线路以及多雷区、强雷区内杆塔和线路的防雷保护。新建和 运行的重要线路，应综合采取减小地线保护角、改善接地装置、适当加 强绝缘等措施降低线路雷害风险。针对雷害风险较高的杆塔和线段宜采
求以外，还应对前期已投运的接地装置进行热稳定容量校核，不满足要
求的必须进行改造。
存在问题：
5
1、防止接地网事故
1.5变压器中性点应有两根与接地网主网格的不同边连接的接地引下线，
并且每根接地引下线均应符合热稳定校核的要求。主设备及设备架构等 宜有两根与主接地网不同干线连接的接地引下线，并且每根接地引下线
均应符合热稳定校核的要求。连接引线应便于定期进行检查测试。（注：
2014版、2009版均有）
存在问题： 1.6施工单位应严格按照设计要求进行施工，预留设备、设施的接地引下 线必须经确认合格，隐蔽工程必须经监理单位和建设单位验收合格，在 此基础上方可回填土。同时，应分别对两个最近的接地引下线之间测量 其回路电阻，测试结果是交接验收资料的必备内容，竣工时应全部交甲 方备存。（注：2014版、2009版均有）
10 发电厂和变电站的防雷保护
变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值： Uch ：避雷器冲击放电电压 Ubm：避雷器残压的最大值，取5kA下的数值
两个峰值Uch和Ubm基本相同
1.避雷器与被保护设备距离为零时的过电压
变压器得到可靠保护条件：变压器冲击放电电压大于避雷 器的冲击放电电压和5kA下的残压 110kV~220kV变电所雷电流不得超过5kA，故5kA下的 残压用Ub.5表示。
§10-3 变电所的进线段保护
进线段：输电线靠近变电站1－2km的线段 进线段保护：加强进线段防雷保护措施（无避雷线的架设
避雷线，有避雷线减小保护角，增加绝缘子片数，加强检查巡 视）；使进线段耐雷水平高于线路其它部分，减小进线段发生 绕击和反击形成侵入波的概率，这样侵入变电站的雷电波主要 来自进线段之外.
32
例：220kV线路的冲击绝缘强度U50%=1200kV，线 路波阻400，变电站中氧化锌避雷器的残压520kV
21200 520
Ibm
400
4.7kA
避雷器中的雷电流不超过5kA ，这也是避雷器残
压按照5kA考虑的原因。
33
2. 进入变电站的雷电波陡度a
τ
τ0
(0.5
0.008U hc
2a
l2 v
uT
(t)
2at p
Ub5
2a
l2 v
由于入侵波在变压器与避雷器之间多次反射，作用
在变压器上的电压具有振荡性质，相当于截波的作用。
uT
U b5
变压器上典型的实际电压波形
t
22
3.变压器与避雷器之间允许的最大电气距离
实际中以变压器承受多次截波的能力（多次截波耐压值 uj）表示承受雷电波的能力。
论工厂供电系统的防雷、接地保护及电气安全
１雷 电及其带来 的危害
雷 电对 电力 系统的伤害分 为：直 击，绕击 ，反击 ，感应 ， 侵入等 几类。雷 成的过 电压 具有波峰 陡，波 幅大 的特点，对系 统 中绝缘 最薄弱 的设备 （ 如变 压器 等 ）威胁最大 ，户外 架空线 及开关 闸刀互感器 的绝缘 瓷瓶 都会受到威胁 ，甚至室 内的 电气
有避雷针、避雷带 （ 网）、消雷器 等几种 ，采 用何种 方式应根 接地 ，三是保护接零 ，四是重 复接 地。无论是哪种接地 方式， 据建筑物的造型及避雷效 果而定 目前一般高 层建 筑较多采 用避 最终 的 目的都是为了避免 电气设备在绝缘层出现问题的情况下 ，
雷针、 明装避雷带和 暗装 避雷 网相结合 的方式，接 闪器 的布置 电气设备所露 出的电能能够被大地消耗掉 ，达到 中和的作用 。 应符合下面要求 。建筑物 ３ ０ ｍ 以上部分 ，每两层在外 围用扁钢 总而言之 ，无论是接地 和接零，其 目的不外乎有 以下几个：一 做暗敷水平避雷 带 （ 可兼做 均压环及金属预 埋件 ）；现代 高层 是 电气 设备在任何范 围内，它 的金属 外壳及其靠近它垢金属 结 建筑的 防雷接地 、电气设备 的保 护接地和工作接 地都是合在一 构 都始终保持低 电位 或是在 零 电位的状态下 ，以防触 电危险 ， 起的，组成综合接地系统，接地 电阻通常 要求小于 ４ １ ２ ；高层建 确保工 作人员或是操作人 员的人身安全。二是确保 电气通路 是 筑柱 主筋和梁板钢筋可直接 利用作为 引下线 和均压环 ，但应注 可 靠的，不会 因为短 时的短路 电流引起 电火花 ，从而影 响周围 意意 引下线、接地 装置、均压环和接 闪器间必须 牢固可靠地连 的物质 ， 避免易燃易爆物品被引燃 ， 或是其他的可燃气体被引燃 ， 接楼 顶可利用梁 、板内钢筋相互焊接成尺寸不大于 １ ０ ＊ １ ０ ｍ暗装 避免火灾事故的发生。
电气设备的防雷与过电压保护
电气设备的防雷与过电压保护随着科技的不断发展，电气设备在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
然而，雷击和过电压问题成为我们在使用电气设备时需要面对的挑战之一。
本文将讨论如何有效地进行电气设备的防雷与过电压保护。
一、防雷保护雷击是指由于大气激发电荷不平衡而产生的电流放电现象。
电气设备一旦遭受雷击，会造成严重的损坏甚至失效。
因此，防雷保护是至关重要的。
1. 接地系统接地系统是防雷保护中的关键措施之一。
通过将设备的金属外壳或导体与地下的导体相连接，可以将雷击引流至大地，并减少对设备的损坏。
接地系统应该保持良好的导电性能，确保电流能够有效地通过地下导体流入地面。
2. 避雷针避雷针是传统的防雷保护工具之一。
它通常安装在高架建筑物的顶部，可以吸引雷电，并通过导线将电流引入地下。
避雷针的安装应符合相关的安全规范，并经常进行检查和维护，确保其正常工作。
3. 避雷器避雷器是一种可以吸收和分散过电压的设备。
它通常安装在电气设备的输入端，当遭遇过电压时，避雷器会迅速反应，将电压分散到接地系统中，从而保护设备免受损坏。
二、过电压保护过电压是指系统中超过额定电压的电压波动。
过电压可能是由于雷击、电力系统故障或其他原因引起的。
过电压会对电气设备造成严重的损坏，因此过电压保护也是非常重要的。
1. 过电压保护器过电压保护器是专门用于保护电气设备免受过电压的损害。
它可以迅速检测到过电压，并通过自动切断或分散电压的方式来保护设备。
过电压保护器应根据系统的需求进行适当选择，并定期检查和更换以确保其正常工作。
2. 断路器断路器是一种用于保护电气设备免受过电压的开关装置。
当系统中出现过电压时，断路器会自动切断电流，防止电流超过设备的承受能力。
选择合适的断路器对于过电压保护至关重要，并应根据设备的负载和额定电压进行合理设置。
3. 绝缘保护绝缘保护是通过绝缘材料和绝缘设备来预防过电压。
合适的绝缘材料可以减少电压波动对设备的影响，并保护设备免受过电压的损害。
探究风电机组过电压保护与防雷接地设计
探究风电机组过电压保护与防雷接地设计[摘要]就目前为止，我国风电机组过电压保护与防雷接地设计行业标准及国家标准尚未建立完善。
为了实现风电行业的健康发展，风电系统中风电机组过电压保护体系急需健全，该体系主要针对机组配套升压设备保护、接地装置、感应雷保护、直接雷保护等方面的内容。
在本案，笔者对风电系统中风电机组过电压保护与防雷接地设计方案做了系统地阐释，这对风电场设计及风力发电意义重大。
[关键词]风电机组过电压保护防雷接地中图分类号：tm862 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）10-0061-01一、前言在我国，风力发电为新兴产业，在风力发电系统中，过电压保护与防雷接地问题普遍存在，其主要包括：场内输电线路、风电场升压站、风电机组。
风电机组——接地装置、感应雷保护、直击雷保护、机组配套升压设备保护等；升压站——接地装置、操作过电压、消弧消谐、配电装置侵入雷电波保护、直接雷保护等；场内输电线路——通过架空线路防雷、接地、过电压保护及通过电缆输电方式接地、过电压等。
针对升压站、防雷接地、输电线路过电压保护，我国电力系统已经建立了相关规范要求，但是，由于风电场所处地形条件及风电本身结构存在特殊性，所以，风电场过电压与防雷接地亦表现出某些个性特点。
二、风电机组过电压保护与防雷接地针对风电机组自身特点及功能特点，风电机组安装位置主要选择于草原、高山、滩涂、海岛等空旷地带，理由是该地带风力资源丰富。
但是，这些空旷地带大多为雷击高发地带，风电机塔筒高达60～70米，亦有超过100米的大容量机组。
所以，驱动设备及发电机组均位于高空位置，受雷击损坏率高，风电机出口电压多为690伏。
风电机组过电压保护与防雷接地应对机组配套升压设备、基础接地系统设计、感应雷保护、直击雷保护方面重点考虑。
（一）直击雷保护由于风电机塔筒高，受雷击机率大，所以，必须加强风力发电机防雷击防范措施。
风力发电机组结构主要包括支撑塔筒、叶片、控制装置、液压系统、偏航装置、变桨变速装置、齿轮箱、转子、发电机等。
发电厂防雷措施
发电厂防雷措施1. 介绍在发电厂运营过程中，雷击是一种常见的自然灾害，可能对设备和人员造成不可逆转的损害。
为了降低雷击对发电厂的影响，需要采取有效的防雷措施。
2. 防雷策略为了保护发电厂设备和人员的安全，以下是一些常见和有效的防雷措施：2.1. 接地系统正确安装和维护接地系统是防止雷击的必要步骤。
发电厂应建立可靠的接地系统，确保设备和建筑物能够有效地释放雷击电流。
2.2. 避雷针安装避雷针是一种常见的防雷手段。
避雷针可以吸引和导向雷电，从而减少雷击对设备和建筑物的影响。
发电厂应根据实际情况，合理布置避雷针。
2.3. 雷电监测系统安装雷电监测系统可以提前预警雷电活动的发生，并采取相应的防护措施。
雷电监测系统可以监测雷电活动的频率、强度和位置，为发电厂的防雷工作提供重要参考。
2.4. 绝缘设备和保护装置使用绝缘设备和保护装置可以预防雷电对设备的直接影响。
发电厂应确保设备的绝缘良好，并安装合适的保护装置，如避雷器和过电压保护器。
2.5. 员工培训和意识提高发电厂的员工应接受相关的防雷培训，了解防雷知识和应急处理措施。
员工的防雷意识提高可以有效减少雷击事故的发生，并及时做出正确的应对。
3. 周期性检测和维护定期对防雷设施进行检测和维护是确保其有效性的重要步骤。
发电厂应制定详细的检测计划，并及时修复或更换存在问题的设备和装置。
结论综上所述，发电厂需要采取一系列防雷措施来保护设备和人员的安全。
建立可靠的接地系统，安装避雷针，使用雷电监测系统和保护装置，以及提高员工的防雷意识，都是有效的防雷策略。
同时，定期检测和维护防雷设施也是确保其有效性的重要措施。
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。
母线架的防雷和过电压保护措施
母线架的防雷和过电压保护措施母线架是电力系统中重要的组成部分，用于传输电能，连接不同的电力设备。
然而，由于天气和其他外界因素的影响，母线架常常面临着雷击和过电压等电力故障的风险。
为了确保电力系统的安全稳定运行，必须采取相应的防雷和过电压保护措施。
第一，合理的接地系统是保护母线架的关键。
良好的接地系统可以提供低阻抗路径，将雷电和过电压迅速导入地下。
接地电阻应控制在规定范围内，以确保母线架的防雷能力。
通常，采用接地网来实现接地，接地网应具备足够的导电能力，且排列合理，确保均匀接地。
第二，安装雷电感应器和避雷针是常见的防雷措施。
雷电感应器可以通过接地，吸收和放散雷电能量，降低雷击风险。
避雷针则可以分散雷电的集中能量，减少雷击的可能性。
在母线架周围设置足够数量的雷电感应器和避雷针，可以有效地保护母线架免受雷击的影响。
第三，过电压保护器也是必不可少的保护措施之一。
母线架在电力系统中承担了重要的电能传输任务，因此需要保护器来保护其免受过电压的损害。
过电压保护器可以根据电力系统的运行情况，在过电压发生时迅速引导和放散过电压，以保护母线架和其他电力设备。
常见的过电压保护器包括避雷器、过电压限制器和过电压释放器等。
第四，合理的绝缘设计对于防止过电压损害也非常重要。
绝缘设计应考虑到电力系统中可能出现的各种过电压情况，采用适当的绝缘材料和结构，确保母线架和其他设备之间的绝缘性能达到要求。
此外，绝缘检测和维护工作也应定期进行，确保绝缘材料的完好性和可靠性。
第五，监测和维护工作对于保护母线架的防雷和过电压能力也至关重要。
监测系统可以实时监测母线架的运行状态和电气参数，及时发现故障和异常情况。
维护工作包括定期的检查和维护，例如清洁绝缘子、检查接地电阻和更换老化的保护器等，以确保母线架始终处于良好的运行状态。
总之，母线架的防雷和过电压保护措施是确保电力系统安全稳定运行的重要环节。
合理的接地系统、雷电感应器和避雷针的设置、过电压保护器的应用、合理的绝缘设计以及监测和维护工作的进行都是保护母线架的关键措施。
6_发电厂和变电所的防雷保护
20
20
b. 限制侵入波陡度
U U 1 0.5 0.008 (0.5 0.008U )l ( )l0 0 hdp U hdp
变电所侵入波计算陡度
侵入波计算陡度(kV/m) 额定电 压(kV) 35 60 1km进线 段 1.0 1.1 2km进线段 或全线有避 雷线 0.5 0.55 额定电 压(kV) 220 330
装设的避雷针（线）应该使所有设备均处于避雷针及避 雷线的保护范围之内。
另外，要注意防止反击。即雷击于避雷针及避雷线后， 它们的地电位可能提高，如果它们与被保护设备的距离不够 大，则有可能在避雷针、避雷线与被保护设备之间发生放电， 或叫做逆闪络。此类放电现象不但会在空气中发生，而且还 会在地下接地装置间发生，一旦出现，高电位就将加到电力 设备上，有可能导致电力设备的绝缘损坏。
电气绝缘
6
6
第二节 发电厂和变电所的雷电侵入波保护
a. 阀型避雷器（限制来波的幅值） b. 进线保护（冲击电晕降低入侵波的陡度和幅值；导线波阻 抗限制流过避雷器的冲击电流幅值）
一 避雷器的保护作用
1. 避雷器保护的动作过程
避雷器上的电压可以 看作斜角平顶波
电气绝缘
7
7
二.变压器与避雷器之间允许的最大电气距离
第六章 发电厂和变电所的防雷保护
第一节 发电厂和变电所的直击雷防护 第二节 发电厂和变电所的雷电侵入波保护 第三节 变电所防雷的进线段保护 第四节 旋转电机的防雷保护
电气绝缘
1
1
第一节 发电厂和变电所的直击雷防护
发电厂、变电所防止直击雷的措施：采用避雷针、避雷线 及良好的接地网。
装设避雷针（线）的原则
电气绝缘
电力行业防止接地网和过电压事故的重点要求
电力行业防止接地网和过电压事故的重点要求1 防止接地网事故1.1 在新建变电站工程设计中，应掌握工程地点的地形地貌、土壤的种类和分层状况，并提高土壤电阻率的测试深度，当采用四极法时，测试电极极间距离一般不小于拟建接地装置的最大对角线，测试条件不满足时至少应达到最大对角线的2/3。
1.2 在新建工程设计中，校验接地引下线热稳定所用电流应不小于远期可能出现的最大值，有条件地区可按照断路器额定开断电流考核；接地装置接地体的截面积不小于连接至该接地装置接地引下线截面积的75%。
并提供接地装置的热稳定容量计算报告。
在扩建工程设计中，应对前期已投运的接地装置进行热稳定容量校核，不满足要求的必须进行改造。
1.3 在接地网设计时，应考虑分流系数的影响，计算确定流过设备外壳接地导体（线）和经接地网入地的最大接地故障不对称电流有效值。
1.4 对于110kV（66kV）及以上新建、改建变电站，在中性或酸性土壤地区，接地装置选用热镀锌钢为宜，在强碱性土壤地区或者其站址土壤和地下水条件会引起钢质材料严重腐蚀的中性土壤地区，宜采用铜质、铜覆钢（铜层厚度不小于0.25mm）或者其它具有防腐性能材质的接地网。
对于室内变电站及地下变电站应采用紫铜材料的接地网。
铜材料间或铜材料与其他金属间的连接，须采用放热焊接，不得采用电弧焊接或压接。
1.5 施工单位应严格按照设计要求进行施工，预留设备、设施的接地引下线必须经确认合格，隐蔽工程必须经监理单位和建设单位验收合格，在此基础上方可回填土。
同时，应分别对两个最近的接地引下线之间测量其回路电阻，测试结果是交接验收资料的必备内容，竣工时应全部交甲方备存。
隐蔽工程应留存施工过程资料和验收资料。
1.6 接地装置的焊接质量必须符合有关规定要求，各设备与主接地网的连接必须可靠，扩建接地网与原接地网间应为多点连接。
接地线与主接地网的连接应用焊接，接地线与电气设备的连接宜用螺栓，且设置防松螺帽或防松垫片。
发电厂电气部分7
第一节 过电压保护概述 一、外部过电压 雷电；雷击；雷电流； 雷电流峰值符合概率分布曲线
I 108lg p,........7( 1) I 雷电流峰值，kA;
p 峰值等于或大于1的雷电流出现的概率。
1.直击雷 雷云向发电厂的电气设备直接放电，称为直击雷。 2.感应雷 感应雷由静电感应引起。
（7）单元连接的发电机与变压器之间的母线桥（或组合 母线）无屏蔽部分长度大于50m，应在发电机侧每相装设 0.15uf的电容器或磁吹避雷器。保护高压旋转电机用的避 雷器，应具有较低的冲击放电电压和残压，通常采用FCD 型磁吹阀型避雷器。
（8）容量为25MW及以上有直配线的发电机，应在每台发 电机出线处装一组避雷器。25MW以下有直配线的发电机应 尽量将母线上的避雷器靠近发电机装设或装在电机出线上。 如果发电机出口处靠近避雷线引下线，则也应装一组避雷 器一防止反击。
FCZ:电站用；
FCD:旋转电机用。
三、氧化锌避雷器
无串联放电间隙，主要由 氧化锌非线性电阻片组装而 成。
动作迅速、残压低、通流 容量大、实际上无续流、结 构简单、可靠性高、维护简 便，零部件减少、40-50%、 性能稳定、重量减轻50-60% 保护性能改善10-15%、放电 容量增大30-40%，有防爆装 置，可防止瓷套损坏。
2.操作过电压
电力回路中存在着的电阻、电感、电容，当断路器进行线 路的投入或设备的投入、切除操作时，过渡过程往往产生 振荡过电压。
3.谐振过电压
线路中的元件组成的自振振荡回路，当操作开关或故障 时，某些振荡元件与电源产生振荡，出现谐振过电压。
谐振元件的不同：线性谐振（单一频率电源作用下的无 铁芯电感元件的谐振，不含谐波）、铁磁谐振（铁磁谐振 的本质是有铁芯电感元件出现了饱和，导致等值电感变小， 进而导致等效的LC参数上出现谐振 ，单一频率电源作用 下有高次谐波）、参数谐振（由电感参数作周期性变化的 电感元件(如凸极发电机的同步电抗在Xd～Xq间周期变化) 和系统电容元件(如空载线路)组成回路,当参数配合时,通 过电感的周期性变化,不断向谐振系统输送能量,造成参数 谐振过电压。）
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。
工厂供电系统的防雷和接地
力系统的导线或电气设备受到直接雷击或雷电感应而引起的 过电压。
二、雷电的基本知识
1. 雷电现象：雷云放电的过程称为雷电现象。
雷云→雷电先导→迎雷（回击）先导 →主放电阶段 →余辉阶段
2. 雷电流的特性
雷电流波形
➢波头：指雷电流从零上升到最大幅值这一部分，一般只有 1～4μs； ➢波尾：指雷电流从最大幅值 开始，下降到二分之一幅值所 经历的时间，约数十微妙。
雷电流的陡度：指雷电流在 波头部分上升的速度，即
di dt
雷电流波形图
3. 雷电过电压的基本形式
➢直击雷：雷电直接击中电气设备、线路、建筑物等物体。
➢感应雷：由雷电对线路、设备或其他物体的静电感应或电 磁感应而引起的过电压。
感应雷的形成过程如图所示。
➢雷电波侵入：架空线路 遭到直接雷击或感应雷而 产生的高电位雷电波，沿 架空线侵入变电所或其他 建筑物而造成危险。
1) 避雷针 避雷针通常采用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。
针长1m以下时，圆钢直径不小于12 mm，钢管直径不小于20 mm； 针长1～2m时，圆钢直径不小于16mm，钢管直径不小于25mm。
单支避雷针的保护范围
建筑物防雷类别 第一类防雷建筑物 第二类防雷建筑物 第三类防雷建筑物
滚球半径hr（m）
30 45 60
A
(a)
（2）两相触电（相间触电）
C B A C
(b)
A B C
Байду номын сангаас
（3）跨步电压触电
A B C
Ⅰ U
Ⅱ
跨步 电压
20 m
S
（4）接触电压触电
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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/7p
h
D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/4p
h
三、避雷器
限制过电压，保护电气设备的一种装置。
主要有三种：保护间隙、阀式避雷器和氧化锌避雷器。
保护间隙：限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。
避雷器：用于变电所和发电厂的保护，在220KV及以下系统是用来限制大气过电压，在超高压系统中，还用于限制内过电压或做内过电压的后备保护。
1保护间隙
由两个相距一定距离的、敞露于大气的电极构成，与被保护设备并联。
缺点是熄弧能力差，不能自行熄灭，而引起断路器跳闸。
2阀式避雷器
装在密封瓷套中的间隙（火花间隙）和非线性电阻（阀片）串联构成。
正常情况下，火花间隙将带电部分与阀片隔开，雷电波幅值超过避雷器冲击放电电压时，火花间隙被击穿，冲击电流经阀片流入大地，阀片上出现电压降（残压）。
只要使避雷器的冲击放电电压和残压低于被保护设备的冲击耐压值，设备就可被保护。
避雷器的灭弧电压必须高于所在系统的最高工作电压，才能保证雷电波过后顺利熄灭工频续流电弧。
阀式避雷器分普通型和磁吹型。
普通型火花间隙是由多个单个间隙串联而成，
由黄铜板冲压成，用云母垫隔开，间隙在1mm以下，工频续流电弧被分成多段短
弧，容易熄灭。
同时，阀片电阻是非线性的，电压大，电阻小，工频下电阻变大，也限制了工频续流。
磁吹型避雷器火花间隙与阀式类似，结构更复杂，利用磁场的每个电弧产生运动（旋转或拉长）来加强去游离，提高灭弧能力。
磁场由间隙串联的线圈产生。
辅助间隙是为消除磁吹线圈在冲击电流P
通过时产生过大的压降而使保护性能变坏。
，耳
冲击电压作用下，主间隙被击穿，放电电流『
通过磁吹线圈，其上的压降使辅助间隙击穿L
放电电流通过辅助间隙、主间隙和电阻阀片二
流入大地，使避雷器的压降不致增大。
当工频续流通过时，磁吹线圈压降减小，又迫使辅助间隙中的电弧熄灭，工频续流就很快转入磁吹线圈，产生磁场的吹弧作用。
阀式避雷器的阀片均由金刚砂（SIC碳化硅）和结合剂烧结而成。
普通型的阀片为低温烧结成，非线性系数小，通流容量小，不能承受持续时间较长的内过电压冲击电流；磁吹型的阀片，为高温烧结成，非线性系数较高，通流容量大，可用于限制内部过电压。
国产普通型避雷器有FS和FZ型两种型号，FS型通流容量小，只用于小容量
的10KV以下配电装置中；FZ型性能较好，通流容量大，用于大中型变电所中。
国产磁吹型避雷器主要有FCZ电站型保护旋转电机的FCD型。
高压避雷器顶部装有均压环，用以减少对地电容引起的电压不均匀现象。
3、氧化锌避雷器
实际也是一种阀式避雷器，其阀片以氧化锌为主料，加少量金属氧化物，高温
烧结成。
氧化锌阀片伏安特性远好于金刚砂阀片，是普通型和磁吹型避雷器的替代产品。
三、发电厂的接地
电气设备接地有四种：
工作接地：是为了保证电力系统正常运行所需要的接地。
防雷接地：是针对防雷保护的需要而设置的接地。
保护接地：是为了人身安全而设置的接地，也叫安全接地。
把电气设备外壳接地。
仪控接地：热力控制系统、数据采集系统、计算机监控系统、微机保护系统和远动通讯等系统中，为稳定电位、防止干扰而设置的接地，也叫电子系统接地。
1接触电压和跨步电压
电流经接地体进入大地并向周围扩散所遇到的电阻叫接地电阻。
正常情况下，大地看为零电位，但大地具有一定的电阻率，当电流流过，大地各处就具有不同的电位，以电流场的形式向四处扩散，离电流注入点越远，散流面积越大，电位越小，一般15米外即可看为零电位。
一设备发生接地，那么接地点的最大接地电压Um=IR,I为接地电流，R为接地电阻，电流一定时，接地电阻越小，接地电压越小。
一般人体通过50mA以上的电流就有生命危险，人体电阻从几十千欧到1000欧姆，人的接触电压只要达到0.05A*1000Q=50V,就有致命的危险。
2发电厂的接地装置
根据安全和工作接地要求设置一个统一的接地网，避雷器和避雷针下增加接地体以满足防雷接地的要求。
发电厂的接地装置除利用自然接地体外，还装设水平敷设的人工接地网，围绕设备接地区域形成闭合形状，并在其中敷设若干均压带或敷设成网格，应注意的是，入口处应设置帽檐式均压带。