发变电站直击雷保护
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
发电厂和变电所的防雷保护
分析用图
避雷器上的电压
变压器上的电压波形
变压器承受雷电波能力
U c.5
2
l
Uj
变电所中变压器距避雷器的最大允许电气距离
lm
U j U c.5
2 /
三.变电所的进线段保护
保护目的：
为使变电所内避雷器能可靠地保护电气设 备，限制流经避雷器的电流幅值不超过 5kv、限制侵入波陡度α不超过一定的允 许值
1.进线段首端落雷，流经避雷器电流的计算 计算条件：
进线段1---2公里 雷电侵入波最大幅值为线路绝缘50%冲击 闪络电压
原理接线和等值电路图
3. 35kv及以上变电所的进线段保护
计算方程：
2.进入变电所的雷电波陡度α的计算
u
u
l
0.5
0.008u hd
令v=300m/us,陡度化为kv/m单位
2u
ib
ub z1
z1
ub
ub
ib
z1 2
u
用图解法求解
分析
避雷器电压有两个峰值：
uch
避雷器冲击放电电压，由于阀式避雷
器的伏的特性较平，可认为是一个定
值
uca 避雷器最高的残压，由于流经避雷器
的雷电流一般不超过5kA，因此其值取 为5kA下的残压
(2).变压器和避雷器之间有一定的电器距离 接线图
110kv及以上 可以相连，若ρ>1000Ω·m 应 加集中接地装置
35—60kv 当ρ<=500Ω·m 允许相连，但应 加集 中接地装置
当ρ>500Ω·m 不允许相连
二.变电所的侵入波保护
1.阀式避雷器的保护作用分析
(1).变压器与避雷器之间的距离为零
第七章 发电厂和变电所的防雷保护
2、35kV小容量变电站简化接线
变电站面积小，避雷器与变压器距离在10m以内。
四、旋转电机的防雷保护
（一）旋转电机防雷特点： 1）重要、昂贵、修复困难； 2）绝缘易老化（固体绝缘介质气隙多、易损伤，且运行
条件恶劣，受潮、振动、电动力作用）
3）冲击耐压低（仅为同电压等级变压器的1/2.5-1/4） 4）保护用的避雷器保护裕度低； 5）为降低纵绝缘压降需将来波陡度限制在a≤5kV/μs。 ∴不仅要把避雷器雷电流限制在3kA以下而且需将侵入波 陡度限制在5kV/μs以下。
避雷针
避雷针用于防止雷闪直接击中被 保护物，称为直击雷保护装置。 （一）保护原理 畸变电场 形成局部场强集中 影响先导发展路径 引雷作用 H: 定向高度 针： 线： h≤30m H≈20h H ≈10h h >30m H=600m H=300m
（二）避雷针结构 接闪器：Φ10－12mm长1－2m的镀锌或镀镍钢棒。 接地引下线： Φ6mm圆钢或截面积≮25mm的镀锌钢 绞线, 也可以利用钢筋或铁塔。 接地体：一组满足规定接地电阻值的管状或带状接地 电极。 注意各部分之间的连接（采用烧焊、线夹或螺栓）。 2.保护范围
故需采用避雷器作为变电站内侵入波的保护。 一、避雷器的保护动作过程 避雷器直接并在设备旁
避雷器动作前： ub=u(t) 动作后：
ub ib z1 2 u (t )
ub f (ib )
避雷器电压
（二）避雷器与变压器间的距离对过电压的影响
避雷器和被保护设备并在一起时，被保护设备上的过电压 就是避雷器上的电压，但实际工程中不可能在每台被保护 设备上并一台避雷器，也就是说避雷器与被保护设备存在 一定距离，距离对过电压有影响。
第七章 发电厂和变电所的 防雷保护
发电厂和变电所的防雷保护措施
雷电是一种壮观的自然现象。
但是目前人类尚未掌握它和利用它，处于防范它所造成危害的阶段。
变电所（tansformer substation）担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。
1. 雷电的形成和特点雷电是带有电荷的雷云之间或雷云对大地（或物体）之间产生急剧放电的一种自然现象。
当雷电发生时，放电电流使空气燃烧出一道强烈的火花，并使空气迅速猛烈膨胀，发出巨大响声。
雷电的特点是：时间短，电流强，频率高，感应或冲击电压大。
雷电出现的地方，可能对电气设备、建筑物、构筑物造成破坏，对人畜造成伤害，甚至可能造成爆炸、火灾等事故。
2. 雷电的主要危害2.1雷电放电时产生高温损坏设备带电云对地面物体发生放电时，雷电流可达几十千安，甚至几百千安。
这样大的电流，即使持续时间非常短，也能在通道上产生大量的热，温度最高可达几万度。
显然，这样强烈的弧光若与易燃易爆物质相接触，必然会引起燃烧、爆炸或造成火灾。
如果厂房的屋顶是可燃的，雷击时就可能引起火灾。
3. 雷电的特性3.1直击雷大气中带有电荷的雷云对地电压可高达几十万KV。
当雷云同地面凸起物之间的电场强度达到该空间的击穿强度时所产生的放电现象，就是通常所说的雷击。
此时，雷电直接对建筑物或其他物体放电，产生具有很大破坏性的热效应和机械效应，相伴的还有电磁效应和闪络放电。
线路或设备直接受到雷击，对电气设备危害极大。
架空线路遭雷击，不仅危害线路本身，而且雷电还会沿导线传播到发、变、配电所，从而危害发、变、配电所的正常运行，严重时还会引起火灾、房屋倒塌或损坏电气设备。
3.2感应雷落雷处邻近物体因静电感应或电磁感应产生高电位所引起的放电称为感应雷。
当建筑物、构筑物或架空线路上空有雷云时，在建筑物、构筑物或架空线路上便会感应出与雷云所带电荷性质相反的电荷。
雷云向其他地方放电之后，云与大地之间的电场消失了，但聚集在建筑物、构筑物顶部上或线路上的电荷并不能立刻散去，而是向地面流散或向线路两端流动，此时建筑物、构筑物的顶部上或线路对地面便有很高的电位，形成感应过电压。
发电厂、变电所的直击雷保护
4.1.3 我国规程的相关规定
110kV及以上的配电装置,一般将避雷针装在构架上. 但在土壤电阻率 1000 m 的地区，仍宜装设独立避 雷针，以免发生反击
35kV及以下的配电装置宜采用独立避雷针
iL 150kA diL 30kA / s dt L 1.7 hH
uk 150Rch 50h ud 150Rch
为防止避雷针与被保护的配电构架或设备之 间空气间隙被击穿而造成反击事故，若取空气 和土壤的平均耐压强度为500kV/m，则
S k 500 150Rch 50h S k 0.3Rch 0.1h
S d 500 150Rch S d 0.3Rch
一般情况下：
Sk 5m
Sd 3m
4.1.2 构架避雷针
注意事项：
a.为确保变电站中最重要而绝缘较弱的主变压器 的绝缘免受反击的威胁，要求在装置避雷针的构 架附近埋设辅助集中接地装置，且避雷针与主接 地网的地下连接点到变压器接地线到主接地网的 地下连接点，沿接地体的距离不得小于15米；
60kV的配电装置,在 500 m 地区宜采用独立避 雷针, 500 m 的地区采用构架避雷针
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4.1 发电厂、变电所的直击雷保护
原则： 所有的被保护设备均应处于避雷针的保护范围之
内，以免遭受雷击。
当雷击避雷针时，雷电流通过避雷针入地，使避 雷针对地电位升高，此时应防止避雷针 独立避雷针
4.1.2 构架避雷针
4.1.3 我国规程的相关规定
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4.1.1 独立避雷针
雷击避雷针时,雷电流流 经避雷针及其接地装置。 在避雷针高度h处将和接 地装置处将出现高电位, 有可能使间隙Sk和Sd被 击穿,造成反击。
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。
发电厂和变电站直击雷过电压保护
发电厂和变电站直击雷过电压保护1)发电厂、变电站的直击雷过电压保护可采用避雷针或避雷线。
下列设施应装设直击雷保护装置:屋外配电装置，包括组合导线和母线廓道。
②火力发电厂的烟囱、冷却塔和输火等系统的高建筑物。
③油处理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、装卸油台、易燃材料仓库等建筑物。
④乙炔发生站、制氢站、露天氢气罐、氢气罐储存室、天然气调压站、天然气架空管道及其露天储罐。
多雷区的列车电站。
微波塔机房和大型计算机室。
注:上述直击雷保护装置包括兼作接闪器的设备金属外壳、电缆金属外皮、建筑物金属构件等，其接地可利用发电厂或变电站的主接地网，但应在直击雷保护装置附近装设集中接地装置。
2)雷电活动特别强烈地区的主厂房、主控制室和配电装置室宜设直击雷保护装置。
3)峡谷地区的发电厂和变电站宜用避雷线保护。
4)可不装设直击雷保护装置的设施。
发电厂的主厂房、主控制室和配电装置室。
为保护其他设备而装设的避雷针，不宜装在独立的主控制室和35kV及以下变电站的屋顶上。
但采用钢结构或钢筋混凝土结构等有屏蔽作用的建筑物的车间变电站可不受此限制。
已在相邻高建筑物保护范围内的建筑物或设备。
③露天布置的GIS 的外壳。
④发电厂的煤场。
5)主厂房如装设直击雷保护装置或为保护其他设备而在主厂房上装设避雷针，应采取加强分流、装设集中接地装置、设备的接地点尽量远离避雷针接地引下线的入地点、避雷针接地引下线尽量远离电气设备等防止反击的措施，并宜在靠近避雷针的发电机出口处装设一组旋转电机阀式避雷器。
6) 主控制室、配电装置室和35kV及以下变电站的屋顶上如装设直击雷保护装置时:①若为金属屋顶或屋顶上有金属结构，则将金属部分接地。
②若屋顶为钢筋混凝土结构，则将其焊接成网接地。
③若结构为非导电的屋顶时，则采用避雷带保护，该避雷带的网络为8~10m，每隔10~20m 设引下线接地。
7)有易燃物、可燃物设施的建筑物的保护。
有爆炸危险且爆炸后可能波及发电厂和变电站内主设备或严重影响发供电的建筑物(如制氢站、露天氢气储罐、氢气罐储存室、易燃油泵房、露天易燃油储罐、厂区内的架空易燃油管道、装卸油台和天然气管道以及露天天然气储罐等)，应用独立避雷针保护，并应采取防止雷电感应的措施。
第二节变电所的防雷保护
(三)自耦变压器的防雷保护
QF1的内侧也应装设一组避雷器 中压侧进波时，在高压断路器
（图8-14中的FV1）进行保护。 高压侧进波时，应在中压断路器 QF2的内侧装设一组阀式避雷器（图 8-14中的FV2）进行保护。 当中压侧接有出线时，还应在 AA′之间再跨接一组避雷器（图814中的FV3）。
三、变电所的进线段保护
进线段的作用： 保证在靠近变电所的一段不长(一般为l～2km)的线路 上不出现绕击或反击。对于那些未沿全线架设避雷线 的35kV及以下的线路来说，首先在靠近变电所(l~2km) 的线段上加装避雷线，使之成为进线段；对于全线有 避雷线的110km及以上的线路，将靠近变电所的一段 长2km的线路划为进线段。在进线段上, 加强防雷措 施、提高耐雷水平。 1）雷电过电压波在流过进线段时因冲击电晕而发生 衰减和变形，降低了波前陡度和幅值；
2）限制流过避雷器的冲击电流幅值
(一)从限制进波陡度的要求来确定应有的进线段长度 所需的进线段长度
lp a ( 0 .5 U 0 . 008 U hc )
hc－进线段导线的平均对地高度，m U－行波的初始幅值，kV （二）计算流过避雷器的冲击电流幅值 I
I FV 2U
50 %
FV
nU Z
装设阀式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，但是还需要有“进线段保护”与之配合。 进线段的作用：1）雷电过电压波在流过进线段时因冲 击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值；2） 限制流过避雷器的冲击电流幅值
变电所防雷的具体问题包括：变电所防雷接线、三绕 组变压器的防雷保护、自耦变压器的防雷保护、变压器 中性点的保护等。
按照安装方式的不同，可将避雷针分为独立避雷针和 装设在配电装置构架上的避雷针两类。
发电厂和变电站的防雷保护
➢ 避雷针的设计计算
1. 独立避雷针
uA
Rii
L0h
di dt
uB Rii
i = 100kA，L = 1.55hμH/m，
空气击穿场强500 kV/m， 土壤击穿场强300kV/m， di / dt按斜角波头= 2.6 μs。
s1 0.2Ri 0.1h s2 0.3Ri
➢ 构架避雷针
（1）对于110kV及以上的配电装置，由于绝缘较强，不 易反击，一般可将避雷针装设在构架上。构架避雷针有造价 低廉，便于布置的优点。但因构架离电气设备较近，必须保 证不发生反击的要求。在土壤电阻率 10的00地Ω区 m，仍宜 装设独立避雷针，以免发生反击。
（2）35kV 及以下配电装置的绝缘较弱，所以其构架或 房顶上不宜装设避雷针，而需要装设独立避雷针。
（3）60kV的配电装置，在 500的Ω地 m区宜装设独立避
雷针，在
的地区50容0Ω许采m用、阀型避雷器保护作用的分析
采用阀型避雷器是变电所对入侵波进行防护的主要措施，其保护售后服
第一节 变电所的直击雷保护
变电站防止直击雷的措施：采用避雷针、避雷线及良好的 接地网。
➢ 装设避雷针（线）的原则
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。
务主要是限制来波的幅值。配合进线段保护，是现代变电所防雷接线的基
本思路
变电所的直击雷保护
变电所的直击雷保护雷害事故在现在电力系统的跳闸停电事故中占有很大的比重除了那些地处寒带和雷暴日数很少的国家和地区之外，其余各国莫不对电力系统的防雷保护给予极大的关注。
变电所的雷害事故就要严重得多，往往导致大面积的停电。
其次，变电设备（其中最重要的是电力变压器）的内绝缘水平往往低于线路绝缘，而且不具有自恢复功能，一旦因雷电过电压而发生击穿，因而也比较容易加强集中保护。
总之，变电所的防雷保护与输电线路相比,要求更严格、措施更严密、可靠。
如果让雷电直接击中变电所设施的导电部分（例如母线），则出现的雷电过电压很高，一般都会引起绝缘的闪络或击穿，所以必须装设避雷针或避雷线对直击雷进行防护，让变电所中需要保护的设备和设施均处于其保护范围之内。
我国大多数变电所采用的是避雷针，但近年来国内外新建的500KV变电所也有一些采用的是避雷线。
按照安装方式的不同，可将避雷针分为独立避雷针和装设在配电装置构架上的避雷针（以后简称构架避雷针）两类。
从经济观点出发，当然希望采用构架避雷针，因为它既能节省支座的钢材，又能省去专用的接地装置，但对绝缘水平不高的35KV以下的配电装置来说，雷击构架避雷针时很容易导致绝缘逆闪络（反击），这显然是不容的。
独立避雷针是指具有自己专用的支座和接地装置的避雷针，其接地电阻一般超过10Ω。
我国规程规定：及以上的配电装置，一般将避雷针装在构架上。
但在(1) 110KV的地区，仍宜装设独立避雷针，以免发生/m1000Ω土壤电阻率大于反击；(2) 35KV及以下的配电装置应采用独立避雷针来保护；的地区宜采Ω/m(3) 60KV的配电装置，在土壤电阻率大于500的地区容许采用构架避雷Ω/m用独立避雷针，在土壤电阻率小于500针。
变电所的直击雷防护设计内容主要是选择避雷针的支数、高度、装设位置、验算它们的保护范围、应有的接地电阻、防雷接地装置设则还有一个验算它对相邻配电装置构价及其计等。
对于独立避雷针，接地装置的空气距离及地下距离的问题，因为雷击于独立避雷针上，但继而仍然反击到配电装置构架或在地下造成土壤击穿而与装置的接地装置连在一起，岂不有违选用独立避雷针的初衷？一、防雷计算则避雷针被保护的物体的高度为(m), 设避雷针的高度为h(m),h x由下r，在h 高度上避雷针保护范围的半径的有效高度为hh?h?x xax式计算：时，当P)(?h??hh/2hr xxx当时，Ph)?(1.5h2hh?/2r?axx是考虑避雷针高度影响的校正系数，称为高度影响系P式子中数。
发变电站直击雷保护
二、 发电厂、变电站的感应雷防护
1、避雷针、避雷线尽量远离35kV及以下电压等级的配电装 臵，包括组合导线、母线廊道等，以降低感应过电压。
2、对发电厂、变电站内各类建筑物的供电，一律采用电缆， 不允许将架空线引入建筑物。电缆的金属铠装在供电端须接 地，而直接进入建筑物的电缆铠装则应接在防感应雷接地网 上。不允许任何用途的架空导线靠近建筑物，其距离不小于 10m。 3、为防止感应雷，应沿建筑物的周围敷设防止感应雷的接 地装臵，接地装臵敷设成环路，其总接地电阻应不大于5～ 10Ω（此接地装臵可利用保护接地的接地装臵）。应将所有 金属物体（钢屋架、钢筋、器械、管道）与防止感应雷的接 地装臵相连。如屋顶为金属结构时，则由屋顶两端起，每隔 10～20m装一根引下线。钢筋混凝土的屋顶则应将钢筋焊接 后再每隔10～20m连接至接地体；非金属材料的屋顶可在上 面装设8～10m格子的金属网，再与防止感应雷的接地装臵 相连。
4、建筑物内所有长的金属管道或电缆，当它们之间距离在 10cm以内时，应相互连接，并每隔20～30m接地。电缆头、 法兰盘等要用截面为16～35mm2的铜或钢导体接成良好的 电气通路。 5、防止感应雷的接地装臵应与防止直击雷的接地装臵分开 设臵，相互间距离不得小于3m。
思考题：8-1
（4）110kV及以上的屋外配电装臵，一般将避雷针装在配电 装臵架构上，但在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，宜装设 独立避雷针。否则，应通过验算，采取降低接地电阻或加强 绝缘等措施。 66kV的配电装臵，可将避雷针装在配电装臵架构上，但在土 壤电阻率大于500Ω·m的地区，宜装设独立避雷针。 35kV及以下的配电装臵，为防止雷击时引起反击闪络的可能 ，一般采用独立避雷针进行保护。 安装在架构上的避雷针应与接地网相连接，并应在其附近装 设辅助的集中接地装臵，其接地电阻应不大于10Ω。避雷针 与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下 连接点，沿接地体的长度不得小于15m。
发电厂和变电所的防雷保护
35kV及以下变电所需独立加设避雷针，并达到不反 击的要求。
(1) 配电构架辅助接地装置与地网连接点
（1） （2）
(2) 变压器接地与地网的连接点
7
二、变电所内避雷器的保护作用
8
装设避雷器
正确选择避雷器的形式、参数 合理确定保护接线方式，如台数、装设位置 尽量少的避雷器保护所有设备
9
1、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压
di L 38.5kA / s dt
避雷针的接地装置上
A SK 1 h
L0=1.55μH/m; h高处L=1.55hμH 空气与土壤的平均击穿场强：
2 Sd
E＝500kV/m
K
L d
Rch
5
1、避雷针的反击
发生反击时: 500Sk=100Rch+60h
500Sd=100Rch
防止反击: Sk>0.2Rch+0.1h 一般5m
19
2、35kV小容量变电所进线段的保护
避雷器距变压器距离小于10m，a允许大一些 进线段可缩短到500～600m 为了限流，FE1、FE2的接地电阻 R 5
<10m
20
旋转电机的防雷保护
一、 旋转电机防雷保护的特点 旋转电机的防雷保护要比变压器困难得多，其雷害
事故也往往大于变压器，这是由它的绝缘结构、运 行条件等方面的特殊性造成的。 1. 在同一电压等级的电气设备中，以旋转电机的冲击 电气强度为最低。 2. 电机绝缘的冲击耐压水平与保护它的避雷器的保护 水平相差不多、裕度很小。 3. 发电机绕组的匝间电容很小和不连续，迫使过电压 进入电机绕组后只能沿着绕组导体传播，而它的每 匝绕组的长度又远较变压器绕组为大。
发电厂和变电所的防雷保护
2U 50% IZ u R uR f (I )
用图解法或解析法求解，可得流过避雷器的最大冲 击电流：
2U 50% u R I Z
如为220kV线路，取U50%＝1200kV，Z＝400Ω，uR＝ 664kV，则
2 1200 664 I kA 4.34 kA 400
如果低压绕组连接有25m及以上的金属铠装电缆段， 则相应地增加了低压侧的对地电容，限制了过电压， 此时低压侧可不装避雷器。 中压绕组不必加装避雷器 双绕组变压器在正常运行时，高压与低压侧断路器都 是闭合的，两侧都有避雷器保护。
2. 自耦变压器的保护 当雷电侵入波从高压端线路袭来： 在中压侧与断路器之间应装设一组避雷器，以便在中 压侧断路器开路时，保护中压侧绕组的绝缘。
2．避雷线 ①110kV及以上的配电装置 可将线路的避雷线引接到 出线门型构架上，但土壤电阻率大于1000Ω·m的地区， 应加装3—5根接地极。 ②35-60kV配电装置 在ρ不大于500Ω·m的地区，允许 将线路的避雷线引接到出线门型构架上，但应装设3—5 根接地极；当ρ ＞500Ω·m时，避雷线应终止于线路终 端杆塔，进变电所一档线路可装设避雷针保护。
不计变压器的入口电容、波到达变压器端部时，将 发生全反射； 避雷器放电后限制电压的效果需经过时间τ才能到达 变压器。在这段时间内，变压器上的电压仍以2α的陡 度继续上升。变压器上最大电压将比避雷器上的电压 l 高出△u： u 2 2
变压器上的电压应为:
U T u u u 2 l
5.2 发电厂和变电所的行波保护
防止雷电波侵入变电所的保护措施： 使用阀型避雷器，限制来波的幅值； 在距变电所适当的距离内，装设可靠的进线保护段， 利用高幅值入侵波在导线上产生的冲击电晕，降低入 侵波的陡度和幅值; 利用导线自身的波阻抗限制流过阀型避雷器的冲击电 流幅值。
变电站的防雷保护
变电站的防雷保护
雷电具有很大的危害性，虽然持续时间特别短，但其电压可达数百万伏，电流可达数十万安，当设备患病雷击或在设备四周发生雷击时，会产生过电压，可能危害设备的绝缘，称之为雷电过电压或大气过电压。
雷电过电压又分为直击雷过电压和感应雷过电压。
变电站是电力系统的重要组成部分，假如发生雷击，可能会使变压器及其他电气设备绝缘损伤、寿命缩短甚至直接导致损坏造成停电事故．严峻影响国民经济和人民生活，因此，变电站的防雷爱护必需非常牢靠。
变电站的雷害事故来自于两个方面：一是雷电直击于变电站的导线或设备；二是雷电击中线路后，沿线路向变电站传来的雷电波。
由于线路落雷频繁，而且线路的绝缘强度较高，虽然沿线路入侵的雷电波受到线路绝缘的限制，其值仍旧较高，可能对变压器等绝缘强度较弱的设备造成损害。
为了防护入侵雷电波，通常在变电站的母线上装设金属氧化物避雷器或阀型避雷器，同时设进线段爱护以减小雷电波的陡度并利用进线段的波阻抗来限制通过避雷器的雷电流。
除了雷电过电压，还有由于电力系统内部能量的转化或传递而引起的过电压，称为内部过电压。
例如由于切、合空载线路、切除空载变压器等操作或系统消失事故时的过渡过程引起的持续较短的操作过电压，以及由于操作或故障跳闸后形成的回路，发生谐振而引起的持续时间较长的谐振过电压。
内部过电压的水平与系统最大工作相电压有关，随着电压等级的提高，内部过电压的影响也越来越大，必需采
纳避雷器等设备来防护内部过电压。
浅谈变电站弱电设备的防雷电措施
一、雷电对变电站弱电设备产生的影响雷电不仅会对人类的生活有影响，而且对变电站弱电设备也有一定的影响，它不但影响着弱电设备，还是影响它的安全影响因素，雷电对弱电设备的影响，值得我们注意并加以采取措施去保护。
雷电这一自然现象，造成的损失是无法估计的，所以一定要加强对弱电设备的保护。
破坏弱电设备的直接原因是雷电流以和雷电流上升速度，其主要表现在以下几点:(一)直击雷的影响所谓直击雷就是带电云层与建筑物，其他物体，大地或防雷的装置之间发生的强大放电现象，随之产生电效应，热效应或机械力等的破坏作用。
直击雷主要是指雷电以及雷雨云对基础设施产生放电的过程和现象。
直击雷它有很大的冲击力，由于这种原因可以让建筑物等设备在不长时间就会以很快的速度升高它的温度，产生的后果那就是会有很严重的电磁辐射，进一步会对被击中的装置设备造成严重的破坏。
可以看出直击雷对弱电设备产生的影响是很大的。
(二)感应雷的影响另一方面，感应雷也会对弱电设备产生很大的影响，甚至导致很严重的损坏。
其基本原则在于电磁感应会进入变电站弱电设备，导致线路中的弱电设备受到严重的破坏。
二、变电站电源防雷措施变电站的电源在放电的过程中也起着很主要的作用，变电站电源的防雷是整个变电站防雷的主要因素，对于整个电力系统的正常工作和运行有很大的影响。
(一)低压侧装设避雷器根据调查显示，400v为我国通用变压器的低压，安装低压侧装设避雷器能够有效保护弱电设备，防止雷电波的侵入，要知道雷电波的侵入对弱电设备的影响是很大的，保护它的安全很重要。
对于避雷器的安装，也是有要求的，要一定控制在一定的范围内，不得超过这个限定的范围。
如果要超过这个范围，会带来很大的影响。
(二)加装浪涌保护器雷电波的最大特征是高的峰值和能量，因此就需要在电源进装浪涌保护器来保护整个电力系统的安全性和稳定性。
可见，保护好整个电力系统的安全性和稳定性是很必要的。
(三)装设避雷针我们都知道当有雷电发生的情况下，想到的就是安装避雷针，直击雷防护的主要措施是装设避雷针，避雷针有很多的优点，起到保护电器设备和建筑物的作用，让它们免遭雷击。
007--发电厂和变电所的防雷保护
第七章
发电厂和变电所的
防雷保护
高电压技术
概
述
一、发、变电所雷电过电压来源及危害： 发电厂、变电所是电力系统的中心环节，另外变电所是 多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽。 1、雷电直击发电厂和变电所 2、雷击线路产生的雷电过电压沿线路侵入发、变电所 3、雷电直击发电厂和变电所造成大面积停电，影响工 业生产和人民生活。 4、雷击线路产生的雷电过电压沿线路侵入发、变电所电 气设备，发电机、变压器等主要电器设备的内绝缘大都没 有自恢复的能力，一旦受损，直接经济损失严重；同时修 复困难，影响时间较长，间接损失无法估量。
旋转电机的防雷保护要比变压器困难得多，其雷害事故 也往往大于变压器，这是由它的绝缘结构、运行条件等方 面的特殊性造成的。 1、旋转电机主绝缘的冲击耐压值远低于同级变压器的冲 击耐压值。在同一电压等级的电气设备中，以旋转电机的冲 击电气强度为最低。运行中的旋转电机主绝缘更低于出厂时 的核定值。
高电压技术
第一节 发电厂、变电所的直击雷保护
发电厂、变电所防雷保护的措施： 按照安装方式的不同，装设独立避雷针、构架避雷针。
直击雷防护设计内容：
选择避雷针的支数、高度、装设位置、验算它们的保护范 围、应有的接地电阻、防雷接地装置设计等。
高电压技术
一、独立避雷针
适用范围：35kv及以下变电所 1、 避雷针的反击问题： 雷电经引下线入地时，在引下线上产生高电位，会 对被保护对象或与其有联系的物体（母线、电缆、金属 管道等）产生反击。 2、安全距离的确定： 为避免反击发生，就要求避雷针的引下线与被保护物体之 间有一定的安全距离。
设辅助集中接地装置，且避雷针与主接地网的地下连接 点到变压器接地线到主接地网的地下连接点，沿接地体
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安装在架构上的避雷针应与接地网相连接，并应在其附近装 设辅助的集中接地装置，其接地电阻应不大于10Ω。避雷针 与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下 连接点，沿接地体的长度不得小于15m。
在变压器的门型架构上，不宜装设避雷针、避雷线。对于220 kV及以上变压器如需在门型架构上装设避雷针、避雷线，应 通过验算，采取限制反击过电压的措施。
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4、建筑物内所有长的金属管道或电缆，当它们之间距离在 10cm以内时，应相互连接，并每隔20～30m接地。电缆头、 法兰盘等要用截面为16～35mm2的铜或钢导体接成良好的 电气通路。
UA
IRch
hL0
di dt
U G Rchi
为防止避雷针与被保护设备或构
架间空气间隙Sk被击穿发生反击， 要求Sk必须大于一定距离。
Sk≥ 0.2Rch 0.1h
同样，避雷针接地电阻上也会产生较高的电位Ud，若该值超 过土壤耐电强度，土壤也会击穿。因此，地中距离Sd也要求 必须大于一定值，以防在地中出现反击。
土壤电阻率不高地区（ 500 m ）可装；
为保护主变绝缘免遭反击威胁，在避雷针架构附近应加装辅 助集中接地装置，且避雷针与地网连接点与主变和地网连接 地点间电气距离≮15m。
3、避雷针安装原则：
空中、地中均不对临近设备、 线路和架构发生反击。
以独立避雷针为例说明。
雷击独立避雷针时，雷电流i在避雷针电感L及其接地电阻R上 产生很高的电位。避雷针离配电构架最近一点A处对地电压 及接地装置上对地电压分别为：
（3）峡谷地区的发电厂、变电站宜用避雷线作直击雷保护。
（4）110kV及以上的屋外配电装置，一般将避雷针装在配电 装置架构上，但在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，宜装设 独立避雷针。否则，应通过验算，采取降低接地电阻或加强 绝缘等措施。
66kV的配电装置，可将避雷针装在配电装置架构上，但在土 壤电阻率大于500Ω·m的地区，宜装设独立避雷针。
台、大型变压器修理间、易燃材料仓库等建筑物。 ④乙炔发生站、制氢站、露天氢气罐、氢气罐储存室、天
然气调压站、天然气架空管道及其露天贮罐。 ⑤微波塔机房和大型计算机房； ⑥雷电活动特殊强烈地区的主厂房、主控制室和高压屋内
配电装置； ⑦无钢筋的砖木结构的主厂房；
避雷针不宜装在独立的主控制室和35kV及以下的高压屋内 配电装置的顶上。
（2）主控制室（楼）或网络控制楼及屋内配电装置应装置 直击雷保护的措施：
①若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地； ②若屋顶为钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地； ③若结构为非导电的屋顶时，采用避雷带保护。该避雷带的
网格为8～10m，每隔10～20m设引下线接地。
上述的接地可与主接地网连接，并在连接处加装集中接地装 置，其工频接地电阻应不大于10Ω。
按照安装方式可分独立避雷针和装在配电装置构架上的架构 避雷针。
（1）独立针： 有专用支座和接地装置，接地电阻一般≤10Ω
对绝缘水平不高的35kV及以下变电站宜装设独立针，因为 雷击架构避雷针时很容易导致绝缘逆闪络（反击）。
（2）架构避雷针： 无独立支座，采用其他配电装置作为支座。
110KV及以上配电装置可装；
（6）在选择独立避雷针的装设地点时，应尽量利用照明灯 塔，在其上装设避雷针。装有独立避雷针的照明灯塔上的照 明灯电源线、装有避雷针和避雷线的架构上的照明灯电源线， 均需采用直接埋入地下的带金属外皮的电缆或穿入金属管的 导线。电缆外皮或金属管埋入地中长度在10m以上，然后才 允许与35kV及以下配电装置的接地网及低压配电装置相连 接。严禁在装有避雷针（线）的构筑物上架设未采取保护措 施的通信线、广播线和低压线。
2、发电厂、变电站雷害来源： 直击雷；侵入波；感应过电压
3、发电厂、变电站防雷保护内容： 直击雷防护; 侵入波防护; 重要设备的保护。
一、发电厂、变电站的直击雷保护
1、直击雷保护原则： （1）装设避雷针或BLX，使被保护物处于其保护范围内； （2）雷击避雷针或BLX时不对被保护物发生反击。 2、避雷针的类型：
Sd≥ 0.3Rch
除满足以上计算外，在任何情况下都应满足：
空气间隙距离≮5m；地中距离≮3m
4、直击雷防护措施：
（1）发电厂、变电站的直击雷过电压保护可采用避雷针、避 雷线、避雷带和钢筋焊接成网等。
下列设施应装设直击雷保护装置：
① 户外配电装置，包括组合导线和母线廊道； ②烟囱、冷却塔和输煤系统的高建筑物（如煤粉分离器）； ③油处理室、燃油泵房。露天油罐及其架空管道、装卸油
（5）110kV及以上屋外配电装置，可将保护线路的避雷线连 到出线门型架构上，土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，应装 设集中接地装置。
35～66kV屋外配电装置，在土壤电阻率不大于500Ω·m的地 区，允许将线路的避雷线连接到出线门型架构上，但应装设 集中接地装置。在土壤电阻率大于500Ω·m的地区，避雷线应 架设到线路终端杆塔为止。从线路终端杆塔到配电装置的一档 线路的保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔上装设 避雷针。
二、 发电厂、变电站的感应雷防护
1、避雷针、避雷线尽量远离35kV及以下电压等级的配电装 置，包括组合导线、母线廊道等，以降低感应过电压。
2、对发电厂、变电站内各类建筑物的供电，一律采用电缆， 不允许将架空线引入建筑物。电缆的金属铠装在供电端须接 地，而直接进入建筑物的电缆铠装则应接在防感应雷接地网 上。不允许任何用途的架空导线靠近建筑物，其距离不小于 10m。
3、为防止感应雷，应沿建筑物的周围敷设防止感应雷的接 地装置，接地装置敷设成环路，其总接地电阻应不大于5～ 10Ω（此接地装置可利用保护接地的接地装置）。应将所有 金属物体（钢屋架、钢筋、器械、管道）与防止感应雷的接 地装置相连。如屋顶为金属结构时，则由屋顶两端起，每隔 10～20m装一根引下线。钢筋混凝土的屋顶则应将钢筋焊接 后再每隔10～20m连接至接地体；非金属材料的屋顶可在上 面装设8～10m格子的金属网，再与防止感应雷的接地装置 相连。