《过电压保护》PPT课件
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电力系统过电压保护培训教材
x≥h/2， rx=0.47(h-hx)p ▪ 当hx＜h/2， rx=(h-1.53hx)p
2021/7/1
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▪ 五、两根避雷线保护范围
两避雷线间各横截面的保护范围，由通过两避雷线 顶点1、2及保护范围边缘最低点0的圆弧确定，0点 高度的计算式为
h0=h-D/4P
过电压：电力系统中危及绝缘的电压升高。 危害：造成人员伤亡、线路或设备绝缘击穿损
坏，不仅中断供电，甚至引起火灾等。
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3
二、过电压分类
直接雷击过电压
雷电反击过电压
雷电过电压 感应雷过电压
雷电侵入波过电压
过电压
工频过电压 线性谐振过电压
谐振过电压 非线性谐振过电压
内部过电压
参数谐振过电压
2021/7/1
5
三、雷电过电压 1、雷云形成 雷电是带电荷的云
所引起的放电现象
2、雷电放电
放电分三步：先导放电、主放电、余辉放电。
雷电流可达几千安甚至几十、上百千安,电压可达千 万伏至上亿伏.
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6
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7
3、直接雷击过电压
雷云直接对电器设备或电力线路放电，雷电流流过这些设
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二、两支等高避雷针保护范围
▪ 两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘 最低点的圆弧来确定，点的高度按下式计算：
▪ h0=h-D/7p
▪ 水平面上保护范围的一侧宽度可按下式计算，
2021/7b/1x=1.5(h0-hx)
13
▪ 三、多支避雷针保护范围
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第四节 过电压保护设备
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▪ 五、两根避雷线保护范围
两避雷线间各横截面的保护范围，由通过两避雷线 顶点1、2及保护范围边缘最低点0的圆弧确定，0点 高度的计算式为
h0=h-D/4P
过电压：电力系统中危及绝缘的电压升高。 危害：造成人员伤亡、线路或设备绝缘击穿损
坏，不仅中断供电，甚至引起火灾等。
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二、过电压分类
直接雷击过电压
雷电反击过电压
雷电过电压 感应雷过电压
雷电侵入波过电压
过电压
工频过电压 线性谐振过电压
谐振过电压 非线性谐振过电压
内部过电压
参数谐振过电压
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三、雷电过电压 1、雷云形成 雷电是带电荷的云
所引起的放电现象
2、雷电放电
放电分三步：先导放电、主放电、余辉放电。
雷电流可达几千安甚至几十、上百千安,电压可达千 万伏至上亿伏.
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3、直接雷击过电压
雷云直接对电器设备或电力线路放电，雷电流流过这些设
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二、两支等高避雷针保护范围
▪ 两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘 最低点的圆弧来确定，点的高度按下式计算：
▪ h0=h-D/7p
▪ 水平面上保护范围的一侧宽度可按下式计算，
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▪ 三、多支避雷针保护范围
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第四节 过电压保护设备
过电压保护
一次雷击或者一次云闪所释放出的能量大约在300千瓦 以上，如果把这些能量全部利用起来，可供一个普通家庭 使用两个月以上。由于雷电释放的能量相当大，它所产生 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 给人们带来了 多种危害。雷 电的破坏主要 有直击雷破坏 和感应雷破坏。
雷击破坏的实例4
×年×月×日，荔波县一对夫妻在大树下躲雨，被雷电击中身亡，当
时与他们相伴而行的还有其爱犬。 14时30分许，雷电交加、天空突降暴 雨，夫妇俩在田间一大樟树下躲雨，爱犬依偎在他们中间。忽然，一道高 光划过天空，雷电向树干劈来，夫妻双双被击中不幸身亡。 据村民讲，大家赶到时，丈夫高桂林被打翻在距树干2米的地方，手里 还握着锄头，其妻谢昌芬被打得卷成一团倒在树根下，夫妻俩头发烧焦， 衣裤被烧烂，惨不忍睹。
• 因直接雷击或感应雷击在输电线路导线中形成迅 速流动的电荷 称它为雷电进行波。雷电进行波 对其前进道路上的电气设备构成威胁，因此也 称为雷电侵入波。一般的变电所，如果有架空 进出线，则必须考虑对雷电侵入波的预防。雷电 侵入波对电气设备的严重威胁还在于:当雷电侵 入波前行时，例如遇到处于分闸状态的线路开 关，或者来到变压器线圈尾端中性点处，则 会产生进行波的全反射。这个反射与侵入波迭 加，过电压增高一倍，极容易造成击穿事故。
图５－１雷云中小水滴分裂带上电荷的过程
3.雷电放电
• 雷电放电是雷云所引起的放电现象。如果天空中有两块带异号电 荷的雷云，当它们互相接近时，会使两块云之间的空气绝缘击穿， 这就是发生在空中的闪电。如果雷云较低，其附近又没有带异 号电荷的其他雷云，这时，雷云就会对地放电，特别是对地面 上的高大树木或高大建筑放电。 • 据雷电观测资料，雷云对地放电大多数要重复2 - 3次。其中第一次 放电过程是分级发展的（称为先导) ，如图5 -2所示。在经过数 次分级先导发展后，雷云的负电荷和地面的正电荷贯通接 触， 沿先导发展路径开始主放电。第一次主放电电流最大。主放电时 间很短，只有50 ~100µs。第一次主放电结束后，经过0.03~ 0.05s间隔时间后，沿第一次放电通路出现第二次放电。第二次 放电不再分级进行，而是连续发展出现主放电。图5 -2的上半部 阴影部分是主放电之后的余辉放电，电流很小，因此发光微弱， 但时间较长。图5 -2下半部是雷电放电时的雷电流曲线。主放电 时的电流很大，能达几千安甚至几十、上百千安。地面上的物体 被雷击中时，强大的雷电流快速流过被击物体时，产生很高的冲 击电压，冲击电压大小与雷电流大小和被击物体冲击电阻大小有 关。
过电压保护ppt课件
想； 间隙动作后会形成截波； 熄弧能力低
3.阀式避雷器 (1).普通型阀式避雷器
a.结构与元件的作用：
火花间隙：
作用原理：
根据火花间隙的结构，使间隙的放电时间 缩短，由于其伏秒特性曲线平缓，放电分散性 也较小，由于火花间隙由若干个小间隙组合串 联，易于切断工频续流，且不易重燃。
具有分路电阻的火花间隙：
1.保护间隙
作用原理： 当雷电侵入波要危及它所
保护的电气设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工作母线 接地，避免了被保护设备 上的电压升高，从而保 护了设备。
6KV和10KV保护间隙，主间隙分别不小于15mm和25mm 辅助间隙不小于10mm。
优缺点：
优点： 结构简单、制造方便 缺点： 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理
优缺点
熄弧能力比保护间隙要强，但伏秒特 性较陡且放电分散性大，且会形成截波， 并受大气条件影响较大，所只用在线路 保护和变电所进线段保护
5.金属氧化物（氧化锌）避雷器
(1)、工作原理
正常运行时，在工频电压下氧化物 电阻片具有极高阻值，呈绝缘状态；当 出现过电压时，阀片呈低阻状态，泄放 电流，避雷器两端维持较低的残压，保 护电气设备不受损坏。过电压过后，立 即恢复高电阻值，继续保持绝缘。金属 氧化物避雷器不需要设置火花间隙，也 不需要进行灭弧。
第二节 直接雷击过电压
一.避雷针和避雷线
1.保护作用的原理
能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发展沿 着避雷针的方向发展，直击于其上，雷电流通 过避雷针（线）及接地装置泄入大地而防止避 雷针（线）周围的设备受到雷击
独立避雷针
构架避雷针
消雷器
2.保护范围
(1).单支避雷针
hx
h 2
3.阀式避雷器 (1).普通型阀式避雷器
a.结构与元件的作用：
火花间隙：
作用原理：
根据火花间隙的结构，使间隙的放电时间 缩短，由于其伏秒特性曲线平缓，放电分散性 也较小，由于火花间隙由若干个小间隙组合串 联，易于切断工频续流，且不易重燃。
具有分路电阻的火花间隙：
1.保护间隙
作用原理： 当雷电侵入波要危及它所
保护的电气设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工作母线 接地，避免了被保护设备 上的电压升高，从而保 护了设备。
6KV和10KV保护间隙，主间隙分别不小于15mm和25mm 辅助间隙不小于10mm。
优缺点：
优点： 结构简单、制造方便 缺点： 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理
优缺点
熄弧能力比保护间隙要强，但伏秒特 性较陡且放电分散性大，且会形成截波， 并受大气条件影响较大，所只用在线路 保护和变电所进线段保护
5.金属氧化物（氧化锌）避雷器
(1)、工作原理
正常运行时，在工频电压下氧化物 电阻片具有极高阻值，呈绝缘状态；当 出现过电压时，阀片呈低阻状态，泄放 电流，避雷器两端维持较低的残压，保 护电气设备不受损坏。过电压过后，立 即恢复高电阻值，继续保持绝缘。金属 氧化物避雷器不需要设置火花间隙，也 不需要进行灭弧。
第二节 直接雷击过电压
一.避雷针和避雷线
1.保护作用的原理
能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发展沿 着避雷针的方向发展，直击于其上，雷电流通 过避雷针（线）及接地装置泄入大地而防止避 雷针（线）周围的设备受到雷击
独立避雷针
构架避雷针
消雷器
2.保护范围
(1).单支避雷针
hx
h 2
过电压保护
二、过电压的分类 直接雷击过电压 雷电反击过电压 雷电过电压 感应雷过电压 雷侵入波过电压 过电压 工频过电压 谐振过电压 内部过电压 操作过电压
线性谐振 非线性谐振 参数谐振 切、合空载长线路
切、合空载变压器
开断感应电动机 开断关联电容器 弧光接地
三、雷电过电压
1、雷电放电 雷电放电是雷云所引起 的放电现象。如果放电时 附近没有带异号电荷的其 他雷云，这时雷云就会对 地放电，特别是对地面上 的高大树木或建筑物放电。
例如：切除空载线路过电压 （断路器灭弧很强，截流过电压）
在电流波形瞬时值未达到零点之前， 就强行将电流截断，如果分断的又是电 感性负载，如高压电动机、变压器等设 备，则有可能发生截流过电压。因为电 流的突然变化，电感性负载设备磁路中 磁通量跟着发生突变，根据电磁感应原 理，将会产生很高的感应电动势，从而 发生过电压。
例如：切除空载线路过电压（断路器灭弧不
够强时）
切空线操作是常见的一种操作，如检修线路断路器触 头分离后，电弧熄灭，但触头间恢复电压上升速度超过了 介质强度的恢复速度，电弧就可能发生重燃，在线路上出 现过电压。如果断路器灭弧能力越差，重燃概率越大，过 电压幅值就越高（3倍以上）且持续时间很长（0.5－1个周 期）。因此220kV及以下系统绝缘水平考虑过电压时，主要 以切空线过电压为依据。
3.阀式避雷器 (1).普通型阀式避雷器
a.结构与元件的作用：
火花间隙：
作用原理：
根据火花间隙的结构，使间隙的放电时间 缩短，由于其伏秒特性曲线平缓，放电分散性 也较小，由于火花间隙由若干个小间隙组合串 联，易于切断工频续流，且不易重燃。
具有分路电阻的火花间隙：
为什么要在间隙两端并联电阻：
过电压保护 PPT
第三节
雷电侵入波防护
• 具体措施： • 对于3kV~ 10kV配电装置其进线防雷保护和母 线防雷保护的接线方式： • 35kV~110kV架空线路，如果未沿全线架设避雷 线，则应在变电所1km~2km的进线段架设避雷 线，其保护角不宜超过200，最大不应超过300。 • 35kV~110kV线路如果有电缆进线段，在电缆与 架空线的连接处应装设阀型避雷器，其接地端 应与电缆的金属外皮连接。
第三节
雷电侵入波防护
四、配电变压器防雷保护 • 3kV~10kV配电变压器装设阀式避雷器保 护。 • 35kV/0.4kV配电变压器其高低压侧均应 装设阀式避雷器保护，以防止低压侧雷 电侵入波击穿高压侧绝缘。
第四节
过电压保护设备
一、保护间隙 • 是由两个金属电极构成的较简单的防雷 设备。固定在绝缘子上的电极一端和带 电部分相连，另一个电极则通过辅助间 隙与接地装置相连接，辅助间隙的作用， 主要是防止主间隙因鸟类、树枝等造成 短路时，不致引起线路接地。 • 按结构的不同分为棒型、球型、角型等。
第五章 过电压保护
第一节
过电压概述
• 过电压及其危害 • 电力系统中这种危及绝缘的电压升高称 为过电压。 • 危害：雷击会造成人员伤亡；会造成电 力线路或电气设备绝缘损坏，中断供电， 甚至引起火灾；由于操作不当引起的内 部过电压会引起电气设备绝缘击穿损坏， 造成电力系统的极大破坏。
雷电 过电压
第一节
• 四、内部过电压
过电压概述
第一节
过电压概述
• 工频过电压的特点是持续时间可能较长， 但工频过电压数值并不很大，对电力系 统的正常绝缘危险不大。但是，如果在 发生其他内部过电压的时候，又存在工 频过电压，则过电压更为严重。
《电力系统过电压》课件
• 加强设备绝缘，防止 过电压产生。
系统规划
• 合理设计电力系统结 构和拓扑，减少电力 系统的脆弱性。
• 良好的接地系统可以 减缓过电压对系统的 影响。
实时监测
• 使用过电压监测技术 和设备，实时监测电 力系统的电压波动。
• 快速响应过电压事件， 采取相应的措施避免 损失。
过电压监测技术
电压测量
通过电压测量装置实时监测电 力系统的电压波动和过电压情 况。
由闪电、雷电或线路故障等外部因素引起的过电 压。
内部过电压
由电力设备故障或操作失误等内部因素引起的过 电压。
过电压的原因
1 自然灾害
闪电、雷击和地震等自然灾害是造成过电压的常见原因。
2 设备故障
电力设备故障或过载可能导致电力系统出现过电压情况。
3 操作失误
不正确的操作或维护程序可能导致电力系统受到过电压的影响。
过电压的危害
1
设备损坏
过电压可能导致设备烧毁、损坏或失效，给企业和个人带来巨大损失。
2
停电
过电压可能导致电力系统中断，造成停电和生产中断。
3
电击危险
过电压可能对人员安全构成威胁，导致电击事故发生。
过电压的防护
设备保护
• 安装保护装置，如避 雷器和过压保护器， 以降低过电压对设备
• 的定期影维响护。和检查设备， 确保其正常运行。
《电力系统过电压》PPT 课件
在这个PPT课件中，我们将深入探讨电力系统过电压的不同方面，包括定义、 类型、原因、危害、防护以及监测技术。让我们一起了解这个重要而有趣的 主题。
电力系统过电压的定义
什么是过电压？
过电压是指电力系统中超过额定电压的瞬时电压波动或持续时间较长的电压峰值。
系统规划
• 合理设计电力系统结 构和拓扑，减少电力 系统的脆弱性。
• 良好的接地系统可以 减缓过电压对系统的 影响。
实时监测
• 使用过电压监测技术 和设备，实时监测电 力系统的电压波动。
• 快速响应过电压事件， 采取相应的措施避免 损失。
过电压监测技术
电压测量
通过电压测量装置实时监测电 力系统的电压波动和过电压情 况。
由闪电、雷电或线路故障等外部因素引起的过电 压。
内部过电压
由电力设备故障或操作失误等内部因素引起的过 电压。
过电压的原因
1 自然灾害
闪电、雷击和地震等自然灾害是造成过电压的常见原因。
2 设备故障
电力设备故障或过载可能导致电力系统出现过电压情况。
3 操作失误
不正确的操作或维护程序可能导致电力系统受到过电压的影响。
过电压的危害
1
设备损坏
过电压可能导致设备烧毁、损坏或失效，给企业和个人带来巨大损失。
2
停电
过电压可能导致电力系统中断，造成停电和生产中断。
3
电击危险
过电压可能对人员安全构成威胁，导致电击事故发生。
过电压的防护
设备保护
• 安装保护装置，如避 雷器和过压保护器， 以降低过电压对设备
• 的定期影维响护。和检查设备， 确保其正常运行。
《电力系统过电压》PPT 课件
在这个PPT课件中，我们将深入探讨电力系统过电压的不同方面，包括定义、 类型、原因、危害、防护以及监测技术。让我们一起了解这个重要而有趣的 主题。
电力系统过电压的定义
什么是过电压？
过电压是指电力系统中超过额定电压的瞬时电压波动或持续时间较长的电压峰值。
电力系统过电压及其保护
操作过电压
在电力系统中进行操作（如开关操作 ）时产生的过电压。
操作过电压通常发生在电力系统的开 关操作过程中，如开关的开合、变压 器分接头的调整等。这些操作可能会 在系统中产生瞬态的电压波动。
工频过电压
由于电力系统的故障或其他原因导致的工频电压异常升高。
工频过电压通常是由于电力系统的故障，如线路短路、变压 器故障等，导致系统的工频电压异常升高。这种过电压可能 对电力设备和系统造成严重损坏。
限制过电压的措施需要根据具体情况进行选择和实施，以达到最佳的保 护效果。
05
案例分析
某地区电力系统过电压案例
案例背景
过电压类型
某地区电力系统在运行过程中多次发生过 电压现象，给电网安全带来严重威胁。
该案例涉及雷电过电压、操作过电压和暂 时过电压等多种类型。
案例经过
案例分析
在一次雷雨天气中，该地区电力系统受到 雷电过电压冲击，导致部分设备损坏，电 网运行受到影响。
03
过电压的危害
对设备的危害
设备损坏
过电压可能导致电气设备绝缘层 击穿，造成设备损坏或永久性故 障。
降低设备寿命
频繁的过电压冲击会加速设备老 化，缩短设备使用寿命。
对运行的影响
电力中断
过电压可能引起保护装置动作，导致 大面积停电或电力供应中断。
稳定性问题
过电压可能影响电力系统的稳定性， 增加系统振荡和崩溃的风险。
绝缘配合的目的是提高设备的绝缘水平，降低设备损坏的风险，同时减少维修和更 换设备的成本。
限制过电压的其他措施
除了避雷器和绝缘配合外，还可以采取其他措施来限制过电压，如改善 接地系统、加强设备维护和检修等。
改善接地系统可以降低雷电和操作过电压对设备的影响，提高设备的耐 压能力。加强设备维护和检修可以及时发现和处理设备存在的隐患和缺 陷，避免设备在运行过程中发生故障。
过电压保护
（二）防雷保护常用方法有： 1、利用避雷线 2、装设管型避雷器或间隙 3、加强线路绝缘和利用自动重合闸 4、装设消弧线圈
（二）大气过电压 又叫外部过电压。它是由于雷电放电而引起的过电压，所以又叫雷电过电压。 雷电过电压又分为直击雷过电压和感应雷过电压。
二
雷电日和雷电小时
雷电活动强度在不同地区是不同的，为了便于记录统计，规定了统计表示雷电活动的标 准，常用“雷电日”来表示。
雷电日：在一天24h内，如果发生了雷电现象，不管其雷点击次数为多少都算作一个雷 电日。一年内的雷电日总数就是年雷电日。
雷电小时：在一个雷电日中，可能有不同的雷电此数，故比较确切的指标是雷电小时数， 即在一个小时内，只要听见一次雷声，无论多少次，均算作一个雷电小时。 多雷区和少雷区：雷电日时电力系统及其它设备的防雷设计中，计算年平均遭受雷电侵 扰次数的主要参数。 少雷区：年平均雷电日数不超过15的地区。 多雷区：年平均雷电日数超过40的地区。
（一）内部过电压 内部过电压分为两类。一类在操作或故障时的过渡过程中所产生的过电压。如切、合空 载线路或空载变压器所产生的过电压以及在中性点不接地的电网中，单相弧光接地过电 压。这类过电压叫操作过电压，持续时间较短。另一类是在某些操作或故障后所形成的 回路中由于感应和电容相等而产生的谐振过电压，叫谐振过电压，其架空线路的防雷保护 由于架空线路直接暴露旷野，而且分布很广，最容易遭受雷击，从而使线路绝 缘损坏，产生工频短路电弧，使线路跳闸。因此对架空线路需要从两方面采取保 护措施：一是尽可能地防止或减少在线路上产生雷电过电压；二是当产生雷电过 电压后，尽可能避免引起线路跳闸。前者主要是安装避雷线；后者则采用装设避 雷器、加强线路绝缘等办法，来防止或减少建立工频电弧的机会，并用自动重合 闸作为补救措施。
过电压-继电保护
• 1.用于3～10KV配电变压器防雷保护的避雷器应尽 量靠近变压器设置，避雷器的接地线应与变压器 金属外壳分别单独接地。 • ( × )连在一起，p178 • 2.电气设备附近遭受雷击，在设备的导体上感应 出大量与雷云极性相反的束缚电荷，形成过电压， 称为雷电反击过电压。 • ( × )感应雷过电压 168 • 3.为防止直接雷击电力设备，一般多采用避雷针 和避雷线。 • ( √ )
• • • • • •
5.( )可以作为电气设备的内过电压保护。 A.FS阀型避雷器 B.FZ阀型避雷器 C.磁吹阀型避雷器 D.金属氧化物避雷器 CD 6、内部过电压与( ACD )等多种因素有关。 A. 各项参数 B. 气象条件 C. 电网结构 D. 停送电操作 • ACD
第六章 继电保护与二次回路
类型有：普通阀性避雷器、磁吹避雷器，氧化 物避雷器
变压器中性点防雷保护：直接接地系统变压器中性 点按相电压设计，则应装设避雷器，若是按线电压 设计，就不装避雷器，但是变电所为单进线和单台 变压器，则中性点也应装设避雷器。 不直接接地系统变压器中性点绝缘主要是按线 电压设计的，一般不装避雷器， 35～110KV架空线路，如果未沿全线架设避雷线，则 应在变电所1～2km的进线段架设避雷线。 电缆与架空线连接处应装设避雷器，且三芯电缆金 属外皮应直接接地，单芯电缆末端应经保护间隙接 地。
• 18、 在中性点不接地系统中发生（ ）时， 可能产生电弧接地过电压。 A.单相不稳定电弧接地 B. 单相稳定电弧 接地 C. 单相金属性接地 A 170 • 19、 普通阀型避雷器由于阀片热容量有限， 所以只允许在（ ）下动作。 A.大气过电压 B. 操作过电压 C. 谐振过 电压 A
判断题
• • • • •
• • • • • •
5.( )可以作为电气设备的内过电压保护。 A.FS阀型避雷器 B.FZ阀型避雷器 C.磁吹阀型避雷器 D.金属氧化物避雷器 CD 6、内部过电压与( ACD )等多种因素有关。 A. 各项参数 B. 气象条件 C. 电网结构 D. 停送电操作 • ACD
第六章 继电保护与二次回路
类型有：普通阀性避雷器、磁吹避雷器，氧化 物避雷器
变压器中性点防雷保护：直接接地系统变压器中性 点按相电压设计，则应装设避雷器，若是按线电压 设计，就不装避雷器，但是变电所为单进线和单台 变压器，则中性点也应装设避雷器。 不直接接地系统变压器中性点绝缘主要是按线 电压设计的，一般不装避雷器， 35～110KV架空线路，如果未沿全线架设避雷线，则 应在变电所1～2km的进线段架设避雷线。 电缆与架空线连接处应装设避雷器，且三芯电缆金 属外皮应直接接地，单芯电缆末端应经保护间隙接 地。
• 18、 在中性点不接地系统中发生（ ）时， 可能产生电弧接地过电压。 A.单相不稳定电弧接地 B. 单相稳定电弧 接地 C. 单相金属性接地 A 170 • 19、 普通阀型避雷器由于阀片热容量有限， 所以只允许在（ ）下动作。 A.大气过电压 B. 操作过电压 C. 谐振过 电压 A
判断题
• • • • •
26电力系统过电压PPT课件
（3）由于工频电压升高是不衰减或弱衰减现象，
持续时间很长，对设备绝缘及其运行条件也有很
大影响。
05.04.2020
6
输电线路在长度不很大时的等值电路，由 于空载，就可简化如图所示。
.
IR
.
UR
～
.
E
L
.
UL
C
.
UC
05.04.2020
空载长线的简化等值电路
7
一般R要比XL和XC小得多，而空载线路 的工频容抗XC又要大于工频感抗XL， 因此在工频电势 的作用下，线路上流
一、发展过程
电弧
u～
i=iL+iC ≈iL
iL
iC
LT
CT
05.04.2020
切除空载变压器等值电路
19
产生原因：
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为 电场能量而导致电压的升高。
05.04.2020
20
二、影响因素与限制措施
影响因素 （1）断路器性能 灭弧能力越强的断路器，其对应的切 空变过电压最大值也越大。 （2）变压器特性
暂时过电压
内部过电压
谐振过电压
甩负荷引起的工频电压升高 线性谐振过电压 铁磁谐振过电压 参数谐振过电压
操作过电压
切断空载线路过电压 空载线路合闸过电压 切断空载变压器过电压
05.04.2020
断续电弧பைடு நூலகம்地过电压
4
内部过电压
第一节 稳态过电压的电路基础 第二节 谐振过电压 第三节 切断空载线路过电压 第四节 空载线路合闸过电压 第五节 切除空载变压器过电压
05.04.2020
过电压保护
切、合电容器，开断高压电动机等。
切空载变压器：若开关分断能力极强，在 i 未到 零点之前 ，就强行将电流截断，则可能产生过电压，因为i的突变引 起Φ变化，产生很高的感应E，产生截断过电压。 电弧接地过电压：在中性点不接地系统中发生单相不稳定 电弧接地时，接地点的电弧间歇性的熄灭和重燃，则在健 全相和故障相都可能产生过电压。 原因：间歇性电弧作用下电磁能量的转换产生强烈震荡， 引起过电压。 特点：持续t不超过几个工频半波，幅值与电网结构、开关 特性、故障类型等因素有关。
机绝缘的电压升高称为过电压。
2、过电压的危害：
过电压对电力系统的安全运行有极大危害，如雷击会
造成人员伤亡。同样，雷击会造成电力线路或电气设
备绝缘击穿损坏，不仅中断供电，甚至引起火灾。而
且由于电气设备运行操作不当引起的内部过电压，同
样也会引起电气设备绝缘击穿损坏，造成电力系统的 极大破坏。
3、过电压的分类： 直击雷过电压 外部过电压 感应雷过电压
（6）金属氧化物避雷器使用电压 ①避雷器额定电压—指正常运行时避雷器所承受的最大 工频电压有效值。 根据行业标准，无间隙氧化物避雷器额定电压的确定应 考虑系统可能出现的暂时过电压，以及电网中单相接 地时，健全相电压升高等不利因素。因此它的额定电 压要高于系统额定电压。 ②系统额定电压（系统标称电压）和持续运行电压。
7.引下线 引下线是连接防雷装置与接地装置的一段导线，其作用 是将雷电流引入接地装置。一般可用圆钢或扁钢制成。圆钢直径 不小于8 mm；扁钢截面积不小于48 mm2，厚度不小于4 mm。 引下线可以明装，也可以暗装。明装时，必须沿建筑物的 外墙敷设。引下线应在地面上1.7 m和地面下0.3 m的一段线上用 钢管或塑料管加以保护；在1.8 m处设断接卡。暗装时，可以利 用建筑物本身的金属结构，如钢筋混凝土柱子的主筋作为引下线， 但暗装的引下线应比明装时增大一个规格，每根柱子内要焊接两 根主筋，各构件之间必须连成电气通路。屋内接地干线与防感应 雷接地装置的连接不应少于2处。
高电压技术课件 第七章 第二篇 电力系统过电压及保护
2
z2
z1 电压反射系数，1
1
z1 z2
1
以上电压波的折射反射系数也适用于线路末
端接有不同集中负载的情况。
19
当z1
z
时，
2
2z2 1
z1 z2
z2 z1 0
z1 z2
即折射电压波大于 入射电压波，反射 电压波为正。
20
当z1
z
时，
2
2z2 1
z1 z2
z2 z1 0
Z1
U1q
A
Z1
Z1
折射系数=2/3，反射系数=－1/3
相当于线路末端接一波阻抗为“两分支”并联的线 路
28
二、集中参数等值电路（彼得逊法则）
把分布参数的电路用集中参数的电路表示， 这个计算折射波的等值电路法则称为彼得逊法则 。这个电路也称为彼得逊等值电路。
u2q
2Z 2 Z1 Z2
u1q
Z2 Z1 Z2
单根无损线
u
L0 dx
i t
u
u x
dx
i
C0 dx
u t
i
i x
dx
u x
L0
i t
i x
C0
u t
9
单根无损线
采用拉氏变换求解得：
u
uq
(t
x
)
u
f
(t
x
)
i
iq
(t
x
)
i
f
(t
x
)
简化表示为
iq
(tΒιβλιοθήκη x) v1 zuq
(t
x) v
u uq u f i iq i f uq ziq u f zi f
第 9 章 过电压保护和绝缘配合讲解
2)两支不等高避雷针间的保护范围应按单 支避雷针的计算方法，先确定较高避雷针 1 的 保护范围，然后由较低避雷针 2 的顶点，作水 平线与避雷针 1 的保护范围相交于点 3 ，取点 3 为等效避雷针的顶点，再按两支等高避雷针的 计算方法确定避雷针2和3间的保护范围。通过 避雷针2、3顶点及保护范围上部边缘最低点的 圆弧，其弓高应按式(9—2—14)计算，为 f=D//7P (9-2-11) 式中 f——圆弧的弓高，m； D/—— 避雷针 2 和等效避雷针 3 间的距离， m 。
（ 2 ）在被保护物高度 hx 水平面上的保护半径 rx应按下列方法确定： a)当hx≥0.5h时 rx=(h-hx)P (9-2-6) 式中 rx—— 避雷针在 hx 水平面上的保护半 径,m; hx——被保护物的高度，m； ha——避雷针的有效高度，m。 b)当hx0.5h时 rx=(1.5h-2hx)P (9-2-7)
9.2.2.4 雷电过电压的保护设计 (1)高压架空线路的雷电过电压保护见9.5.1。 (2)发电厂和变电所的雷电过电压保护见9.5.2。 (3)配电系统的雷电过电压保护见9.5.3。 (4)旋转电机的雷电过电压保护见9.5.4。
9.2.3 雷电过电压保护装置的选择
9.2.3.1 避雷针和避雷线。 (1)单支避雷针的保护范围(见图9—2—1)。 1)避雷针在地面上的保护半径，应按式(9—2— 1)计算，保护半径r为 r=1.5hP (9-2-5) 式中 r——保护半径，m； h——避雷针的高度，m； P—— 高 度 影 响 系 数 ， h≤30m ， P=1; 30mh≤120m ， P=5.5/(h)0.5; 当 h120m 时，取其等 于120m。
电力系统过电压及其保护 PPT
例2：t=0时刻，A点有 一个幅值为50kV的
无限长直角波沿线 路传播， B点有一 个幅值为50kV、持 续时间1us的截断波 沿线路传播，A点、 B点距离O点都为 300米，问：1~4us， A、B、O三点的电 压分别是多少？
例3：t=0时刻，A点有一个 u=50t的无限长斜角波沿 线路传播， A点、B点距 离O点都为300米，问： 1~4us，A、B、O三点的 电压分别是多少？
例题
例1：两平行导线系统，若雷击于 避雷线（导线1），导线2对地绝 缘，则雷击时相当于有一很大的 电流注入导线1，此电流将引起电 压波u1自雷击点沿导线1向两侧运 动，试求导线2上的电压u2。
解：此系统可列出下列方程
u1=z11i1+z12i2
u2=z21i1+z22i2
因为导线2对地是绝缘的，故i2=0,于是得：
§4.2行波的折、反射
电力系统中常会遇到具有分布参数的长线与另一条具有不同波阻 抗的长线或集中阻抗相连的情况。例如在一条架空线与一条电缆 相连接的情况下，波从一条线路向另一条线路传播时，在节点处 会产生波的折射和反射。
设U1q，i1q是沿线路1传播的前行电压波设和电流波；U2q，i2q是前行波 到达节点发生折射后传到线路2上的前行电压波和电流波；U1f，i1f是前 行波在节点处发生反射后沿线路1返回的反行电压波和反行电流波。
解：因为3、4、5是对地绝缘 的，故i3=i4=i5=0,可得方程
u1=z11i1+z12i2 u2=z21i1+z22i2 u3=z31i1+z32i2 u4=z41i1+z42i2 u5=z51i1+z52i2 由于两根避雷线是对称的，故u1=u2,i1=i2,z11=z22, 于是导线3与避雷线之间的耦合系数是
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特点:过电压持续时间较长，频率低 . 会引起电压互感器损坏和阀型避雷器爆炸。 防止措施 :电压互感器组采用V/V接线
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8
3．操作过电压
操作过电压是指电力系统中由于操作或事 故，使设备运行状态发生改变,引起振荡， 从而产生过电压。
例: 切、合高压空载长线路 （空载变压器、 电容器、高压电动机）
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20
1.掌握继电保护基本要求。
2.掌握变压器（线路、高压电动机、电力电 容器）保护的配置及作用、保护原理。
3.掌握自动重合闸的作用、装置及要求。
4.掌握备用电源自动投入装置的作用、及基 本要求。
5.掌握变电站的操作电源（直流、交流）。
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21
第一节 继电保护任务及基本要求
雷电过电压
内部过电压
工频过电压和谐振过电压 称为暂时过电压
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4
三.雷电过电压
1． 形成： 雷电是带电荷的云所引起的放电现象。（一般情 况负电荷的雷云较多）
2. 雷云对地放电大多数要重复2-3次 第一次主放电电流最大，时间很短，只有 50-100μS 余 辉放电电流很小，时间较长。
3. 直接雷击过电压
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9
开关设备的灭弧能力特别强 引发截流过电 压。开断空载变压器和开断高压电动机都 有可能出现强制灭弧（截流）过电压。
在中性点不接地系统中发生单相不稳定电 弧接地时，可能产生过电压，一般把这种 过电压称为电弧接地过电压。
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10
第二节 直接雷击过电压保护
为防止直接雷击电力设备，一般采用避雷 针或避雷线。 一.单支避雷针的保护范围 例：某避雷针高20m，则该避雷针在8m的高 度的保护半径为（ ）
第五章 过电压保护
电力系统运行中,出现危及电气设备
绝缘的电压称为过电压.
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1
1.了解过电压的概念、危害、分类。
2.熟悉内部过电压（工频、操作过、谐振）。
3.熟悉雷电过电压（雷电成因及放电特点、 直击雷、感应雷、雷电反击过电压）。
4.掌握避雷器的作用、分类及工作原理，熟 悉避雷针的作用及保护范围。
特点：非线性伏安特性，过电压时呈低电阻
正常工频电压下呈高电阻,流过不超过1mA(一般为 几十微安)的对地泄漏电流.
金属氧化物避雷器动作迅速、通流量大、残压低、 无续流、结构简单，保护特性好 。
避雷器的持续运行电压实际上略大于系统的最高相 电压
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19
第六章 继电保护与二次回路
一次系统发生故障或出现异常时，依靠继电 保护和自动装置将故障迅速切除
4.
雷云直接对电器设备或电力线路放电，雷电流流过
这些设备时，在雷电流流通路径的阻抗（包括接地电阻）
上产生冲击电压，引起过电压。这种过电压称为直接雷
击过电压。
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5
4. 雷电反击过电压
雷云对电力架空线路的杆塔顶部放电，线路绝缘子有可能 产生击穿，对导线放电，这种情况称为雷电反击过电压。
5.感应雷过电压
感应雷过电压是指在电气设备（例如架空电力线路）的附 近不远处发生闪电，虽然雷电没有直接击中线路，但在导 线上会感应出大量的和雷云极性相反的束膊电荷，形成雷 电过电压。
6．雷电侵入波
因直接雷击或感应雷击在输电线路导线中形成迅速流动
的电荷称它为雷电进行波。雷电进行波对其前进道路上的
电气设备构成威胁，因此精也选课称件pp为t 雷电侵入波。
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13
一.变电所进线段保护
35kV ~110kV 三芯电缆,其末端(靠近母线 侧)的金属外皮应直接接地;对单芯电缆,其末 端应经保护器或保护间隙接地.
二.变电所母线保护
3kV~10kV变电所应在每组母线和架空进线 上都装设阀型避雷器.
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14
配电变压器防雷保护
3kV~10kV配电变压器应装设阀式避雷器保护
普通碳化硅阀型避雷器常用的有FZ和FS型
FZ为站用避雷器:有并联均压电阻、残压低。
FS为配电避雷器：结构简单、体积较小。
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17
2．磁吹阀型避雷器
磁吹阀型避雷器常用的有FCD和FCZ型
FCD：保护旋转电机
FCZ：发电厂和变电所作保护之用
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18
3. 金属氧化物避雷器 （大气、内部）
一、继电保护任务
当电气设备发生短路故障时，能自动迅速 地将故障设备从电力系统切除，将事故尽 可能限制在最小范围内 。
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22
二、继电保护基本要求
短路故障：电网电压下降，电气设备过热烧 坏，甚至着火，严重时电力系统运行被破 坏，发电机被迫解列，甚至可能引起电网 瓦解。
保护方式：电流过负荷、过电流、电流速 断、电流方向、低电压、过电压、电流闭 锁电压速断、差动、距离、高频等保护， 此外还有反映非电气量的瓦斯保护等。
A:12 m B:14m C:16m 半径=1.5×20 m－ 2×8m
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11
二.两支避雷针的保护范围 两针间距离D与针高h之间比D/h不宜大于5。
三.多支避雷针的保护范围
各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度 bｘ≥０则全部面积受到保护。
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12
ห้องสมุดไป่ตู้
第三节雷电侵入波防护
防止感应雷过电压和雷电侵入波对变电所 设备绝缘造成击穿损坏，应采取措施减少 近区雷击闪络，避免出现过分强烈的感应 雷多电压。
6
四. 内部过电压
1．工频过电压 电力系统中的工频过电压一般由线路空载、 单相接地或三相系统中发生不对称故障时 引起。 高压长线路空载运行时，末端电压高 .
特点: 持续时间可能较长 .
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7
2．谐振过电压 当谐振过电压发生在铁磁电感与电容组成 的电路中时，称为铁磁谐振电路，有可能 出现过电压事故。
接地线与变压器低压侧中性点以及金属外壳 连在一起.
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15
第四节 过电压保护设备
一.保护间隙
保护间隙是由两个金属电极构成的较简单的 防雷设备。
主要是防止主间隙因鸟类、树枝等造成短路 时，不致引起线路接地。
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16
二.阀型避雷器
1.普通阀型避雷器（适用大气过电压保护）
在雷电流通过以后,工频电流也跟着通过阀 型避雷器的火花间隙和阀片电阻,这个电流 称为工频续流.
5.掌握变电所的防雷保护（进线、母线、变 压器中性点、配变）。
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2
第一节 过电压概述
一. 过电压及其危害
为了考核电气设备的绝缘，我国规定：10KV 最高工作电压为12KV
引起：雷击或电力系统中的操作、事故。
危害：设备绝缘击穿损坏，供电中断，火灾。
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3
二. 过电压分类
过电压
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8
3．操作过电压
操作过电压是指电力系统中由于操作或事 故，使设备运行状态发生改变,引起振荡， 从而产生过电压。
例: 切、合高压空载长线路 （空载变压器、 电容器、高压电动机）
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20
1.掌握继电保护基本要求。
2.掌握变压器（线路、高压电动机、电力电 容器）保护的配置及作用、保护原理。
3.掌握自动重合闸的作用、装置及要求。
4.掌握备用电源自动投入装置的作用、及基 本要求。
5.掌握变电站的操作电源（直流、交流）。
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21
第一节 继电保护任务及基本要求
雷电过电压
内部过电压
工频过电压和谐振过电压 称为暂时过电压
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4
三.雷电过电压
1． 形成： 雷电是带电荷的云所引起的放电现象。（一般情 况负电荷的雷云较多）
2. 雷云对地放电大多数要重复2-3次 第一次主放电电流最大，时间很短，只有 50-100μS 余 辉放电电流很小，时间较长。
3. 直接雷击过电压
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9
开关设备的灭弧能力特别强 引发截流过电 压。开断空载变压器和开断高压电动机都 有可能出现强制灭弧（截流）过电压。
在中性点不接地系统中发生单相不稳定电 弧接地时，可能产生过电压，一般把这种 过电压称为电弧接地过电压。
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10
第二节 直接雷击过电压保护
为防止直接雷击电力设备，一般采用避雷 针或避雷线。 一.单支避雷针的保护范围 例：某避雷针高20m，则该避雷针在8m的高 度的保护半径为（ ）
第五章 过电压保护
电力系统运行中,出现危及电气设备
绝缘的电压称为过电压.
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1
1.了解过电压的概念、危害、分类。
2.熟悉内部过电压（工频、操作过、谐振）。
3.熟悉雷电过电压（雷电成因及放电特点、 直击雷、感应雷、雷电反击过电压）。
4.掌握避雷器的作用、分类及工作原理，熟 悉避雷针的作用及保护范围。
特点：非线性伏安特性，过电压时呈低电阻
正常工频电压下呈高电阻,流过不超过1mA(一般为 几十微安)的对地泄漏电流.
金属氧化物避雷器动作迅速、通流量大、残压低、 无续流、结构简单，保护特性好 。
避雷器的持续运行电压实际上略大于系统的最高相 电压
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第六章 继电保护与二次回路
一次系统发生故障或出现异常时，依靠继电 保护和自动装置将故障迅速切除
4.
雷云直接对电器设备或电力线路放电，雷电流流过
这些设备时，在雷电流流通路径的阻抗（包括接地电阻）
上产生冲击电压，引起过电压。这种过电压称为直接雷
击过电压。
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4. 雷电反击过电压
雷云对电力架空线路的杆塔顶部放电，线路绝缘子有可能 产生击穿，对导线放电，这种情况称为雷电反击过电压。
5.感应雷过电压
感应雷过电压是指在电气设备（例如架空电力线路）的附 近不远处发生闪电，虽然雷电没有直接击中线路，但在导 线上会感应出大量的和雷云极性相反的束膊电荷，形成雷 电过电压。
6．雷电侵入波
因直接雷击或感应雷击在输电线路导线中形成迅速流动
的电荷称它为雷电进行波。雷电进行波对其前进道路上的
电气设备构成威胁，因此精也选课称件pp为t 雷电侵入波。
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一.变电所进线段保护
35kV ~110kV 三芯电缆,其末端(靠近母线 侧)的金属外皮应直接接地;对单芯电缆,其末 端应经保护器或保护间隙接地.
二.变电所母线保护
3kV~10kV变电所应在每组母线和架空进线 上都装设阀型避雷器.
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配电变压器防雷保护
3kV~10kV配电变压器应装设阀式避雷器保护
普通碳化硅阀型避雷器常用的有FZ和FS型
FZ为站用避雷器:有并联均压电阻、残压低。
FS为配电避雷器：结构简单、体积较小。
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2．磁吹阀型避雷器
磁吹阀型避雷器常用的有FCD和FCZ型
FCD：保护旋转电机
FCZ：发电厂和变电所作保护之用
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3. 金属氧化物避雷器 （大气、内部）
一、继电保护任务
当电气设备发生短路故障时，能自动迅速 地将故障设备从电力系统切除，将事故尽 可能限制在最小范围内 。
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22
二、继电保护基本要求
短路故障：电网电压下降，电气设备过热烧 坏，甚至着火，严重时电力系统运行被破 坏，发电机被迫解列，甚至可能引起电网 瓦解。
保护方式：电流过负荷、过电流、电流速 断、电流方向、低电压、过电压、电流闭 锁电压速断、差动、距离、高频等保护， 此外还有反映非电气量的瓦斯保护等。
A:12 m B:14m C:16m 半径=1.5×20 m－ 2×8m
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二.两支避雷针的保护范围 两针间距离D与针高h之间比D/h不宜大于5。
三.多支避雷针的保护范围
各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度 bｘ≥０则全部面积受到保护。
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12
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第三节雷电侵入波防护
防止感应雷过电压和雷电侵入波对变电所 设备绝缘造成击穿损坏，应采取措施减少 近区雷击闪络，避免出现过分强烈的感应 雷多电压。
6
四. 内部过电压
1．工频过电压 电力系统中的工频过电压一般由线路空载、 单相接地或三相系统中发生不对称故障时 引起。 高压长线路空载运行时，末端电压高 .
特点: 持续时间可能较长 .
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7
2．谐振过电压 当谐振过电压发生在铁磁电感与电容组成 的电路中时，称为铁磁谐振电路，有可能 出现过电压事故。
接地线与变压器低压侧中性点以及金属外壳 连在一起.
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15
第四节 过电压保护设备
一.保护间隙
保护间隙是由两个金属电极构成的较简单的 防雷设备。
主要是防止主间隙因鸟类、树枝等造成短路 时，不致引起线路接地。
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二.阀型避雷器
1.普通阀型避雷器（适用大气过电压保护）
在雷电流通过以后,工频电流也跟着通过阀 型避雷器的火花间隙和阀片电阻,这个电流 称为工频续流.
5.掌握变电所的防雷保护（进线、母线、变 压器中性点、配变）。
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2
第一节 过电压概述
一. 过电压及其危害
为了考核电气设备的绝缘，我国规定：10KV 最高工作电压为12KV
引起：雷击或电力系统中的操作、事故。
危害：设备绝缘击穿损坏，供电中断，火灾。
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二. 过电压分类
过电压