高电压技术10PPT课件
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高电压技术课件ppt
总结词
高电压技术经历了多个阶段，从最初的直流输 电到现代的特高压交流输电，其技术水平和应用范围 不断得到提升和拓展。未来，随着新能源、智能电网 等领域的快速发展，高电压技术将继续向更高电压等 级、更远距离输电、更高效节能等方向发展。同时， 随着科技的不断进步，高电压技术还将与其他领域的 技术进行交叉融合，产生更多的创新应用。
应急预案制定
制定详细的高电压安全事故应急预案，明确应急组织、救援程序 和救援措施。
应急演练和培训
定期进行应急演练和培训，提高工作人员应对高电压安全事故的能 力和意识。
及时救援和处理
一旦发生高电压安全事故，应迅速启动应急预案，采取有效措施进 行救援和处理，以减少人员伤亡和财产损失。
06 实践案例分析
高电压设备的绝缘测试与维护
绝缘测试
为了确保高电压设备的安全运行，必 须定期进行绝缘测试。常见的绝缘测 试方法包括耐压测试、介质损耗测试 、局部放电测试等。
维护与检修
高电压设备的运行过程中，应定期进 行维护和检修，及时发现和处理设备 存在的隐患和缺陷，保证设备的正常 运行。
高电压的电磁场与电磁屏蔽
高电压技术在电力系统中的作用
总结词
高电压技术在电力系统中的作用
详细描述
高电压技术在电力系统中扮演着至关重要的角色。通过高压输电，可以大幅度提高输电效率，降低线损，减少能 源浪费。同时，高电压也是电力系统稳定运行的重要保障，能够有效地解决电力供需矛盾，保障电力系统的安全 稳定运行。
高电压技术的发展历程与趋势
某地区高电压输电线路的设计与优化
总结词
考虑地理环境、气象条件、线路长度等 因素，采用先进的输电技术，优化设计 高电压输电线路。
VS
详细描述
高电压技术课件优秀PPT完整PPT
Z
arctg XS Z
cos K02 cos('l )
电源容量越小，过电压越大，因此在计算工频过电压时， 应计及系统可能出现的最小运行方式，即XS 可能的最大值。
Ø 不对称短路引起的工频电压升高（A相短路为例）
UB
(a2
1)Z0 Z0
(a2 a)Z2 Z1 Z2
EA
UC
(a 1)Z0 (a2 a)Z2 Z0 Z1 Z2
Xs U1
1
l
•
U2
2
若线路末端开路，即：I2 0
可得线路首末端电压关系为
U 2U 1/cosl
Z：线路波阻抗，约300
相位系数 L0C0
0.060/km
1 4 波长谐振：线路末端电压将趋于无穷大
'l 2 l2w15k0m 0
f3160/5 060k0m 0
电源的容量的影响: 1、无限大容量（Xs=0） 2、有限大容量（Xs>0）加剧电容效应
中性点经消弧线圈接地的35 ~ 60kV系统：在过补偿状态运行时，X0 为很大的正值，单相接地时健全相电压接近线电压。
中性点经消弧线圈接地的35 ~ 60kV系统：在过补偿状态运行时，X0 为很大的正值，单相接地时健全相电压接近线电压。
12.
线性谐振条件是等值回路中的自振频率等于或接近电源频率。
采用良导体地线降低输电线路的零序阻抗
Ø 操作过电压与工频电压升高是同时发生的，因此工频电 压的升高直接影响操作过电压的幅值。
Ø 工频电压升高持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有 重大影响。例如，可导致油纸绝缘内部游离，污秽绝缘子的 闪络、铁芯的过热、电晕等。
12.1.2 工频电压升高的原因
Ø 空载长线的电容效应
arctg XS Z
cos K02 cos('l )
电源容量越小，过电压越大，因此在计算工频过电压时， 应计及系统可能出现的最小运行方式，即XS 可能的最大值。
Ø 不对称短路引起的工频电压升高（A相短路为例）
UB
(a2
1)Z0 Z0
(a2 a)Z2 Z1 Z2
EA
UC
(a 1)Z0 (a2 a)Z2 Z0 Z1 Z2
Xs U1
1
l
•
U2
2
若线路末端开路，即：I2 0
可得线路首末端电压关系为
U 2U 1/cosl
Z：线路波阻抗，约300
相位系数 L0C0
0.060/km
1 4 波长谐振：线路末端电压将趋于无穷大
'l 2 l2w15k0m 0
f3160/5 060k0m 0
电源的容量的影响: 1、无限大容量（Xs=0） 2、有限大容量（Xs>0）加剧电容效应
中性点经消弧线圈接地的35 ~ 60kV系统：在过补偿状态运行时，X0 为很大的正值，单相接地时健全相电压接近线电压。
中性点经消弧线圈接地的35 ~ 60kV系统：在过补偿状态运行时，X0 为很大的正值，单相接地时健全相电压接近线电压。
12.
线性谐振条件是等值回路中的自振频率等于或接近电源频率。
采用良导体地线降低输电线路的零序阻抗
Ø 操作过电压与工频电压升高是同时发生的，因此工频电 压的升高直接影响操作过电压的幅值。
Ø 工频电压升高持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有 重大影响。例如，可导致油纸绝缘内部游离，污秽绝缘子的 闪络、铁芯的过热、电晕等。
12.1.2 工频电压升高的原因
Ø 空载长线的电容效应
高电压技术(全套课件)
高电压技术
信息工程学院电气教研室
绪论
一．内容与范畴
高电压技术是电工学科的一个重要分支，它涉及到 数学、物理、化学、材料等基础学科，主要研究高电压 （强电场）下的各种电气物理问题。20世纪60年代以来， 高电压技术一直不断吸收其他学科尤其是新科技领域的 成果，促进自身发展；也促进了电力传输、大功率脉冲 技术、激光技术、核物理等科技领域的发展，显示出强 大的活力。
四.重点和难点
课程的重点包括： 汤逊理论和流注理论等气体放电的基本理论、电场
型式及其与击穿特性的关系、液体和固体电介质的 绝缘特性； 绝缘特性的测量方法、电气设备的高电压试验设备及 原理； 线路和绕组中的波过程、电力系统中的过电压及其防 护、绝缘配合。
课程的难点是：
汤逊、流注气体放电理论的理解； 电介质的极化、电导和损耗的物理概念及其工
当不存在外电场时，电子云的 中心与原子核重合，此时电矩为 零．当外加一电场，在电场力的 作用下发生电子位移极化．当外 电场消失时，原子核对电子云的 引力又使二者重合，感应电矩也 随之消失。
电场中的所有电介质内都存在 电子位移极化。
二、离子位移极化
在由离子结合成的电介质内，外电场的作用除促使
各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而
二 .课程内容
第一篇 各类电介质在高电场下的特性 教学内容：气体放电的基本物理过程；气体介质的 气强度；液体和固体介质的电气特性。
第二篇 电气设备绝缘试验技术 教学内容：电气设备绝缘预防性试验；绝缘的高电压 试验。
第三篇 电力系统过电压与绝缘配合 教学内容：输电线路和绕组中的波过程；雷电放电与 防雷保护装置；电力系统的防雷保护；内部过电压； 电力系统绝缘配合。
信息工程学院电气教研室
绪论
一．内容与范畴
高电压技术是电工学科的一个重要分支，它涉及到 数学、物理、化学、材料等基础学科，主要研究高电压 （强电场）下的各种电气物理问题。20世纪60年代以来， 高电压技术一直不断吸收其他学科尤其是新科技领域的 成果，促进自身发展；也促进了电力传输、大功率脉冲 技术、激光技术、核物理等科技领域的发展，显示出强 大的活力。
四.重点和难点
课程的重点包括： 汤逊理论和流注理论等气体放电的基本理论、电场
型式及其与击穿特性的关系、液体和固体电介质的 绝缘特性； 绝缘特性的测量方法、电气设备的高电压试验设备及 原理； 线路和绕组中的波过程、电力系统中的过电压及其防 护、绝缘配合。
课程的难点是：
汤逊、流注气体放电理论的理解； 电介质的极化、电导和损耗的物理概念及其工
当不存在外电场时，电子云的 中心与原子核重合，此时电矩为 零．当外加一电场，在电场力的 作用下发生电子位移极化．当外 电场消失时，原子核对电子云的 引力又使二者重合，感应电矩也 随之消失。
电场中的所有电介质内都存在 电子位移极化。
二、离子位移极化
在由离子结合成的电介质内，外电场的作用除促使
各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而
二 .课程内容
第一篇 各类电介质在高电场下的特性 教学内容：气体放电的基本物理过程；气体介质的 气强度；液体和固体介质的电气特性。
第二篇 电气设备绝缘试验技术 教学内容：电气设备绝缘预防性试验；绝缘的高电压 试验。
第三篇 电力系统过电压与绝缘配合 教学内容：输电线路和绕组中的波过程；雷电放电与 防雷保护装置；电力系统的防雷保护；内部过电压； 电力系统绝缘配合。
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6
第一篇 高电压绝缘及实验
第一章 第二章 第三章 第四章
电介质的极化、电导和损耗 气体放电的物理过程 气隙的电气强度 固体液体和组合绝缘的电气强度
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7
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一节 电介质的极化 第二节 电介质的介电常数 第三节 电介质的电导 第四节 电介质中的能量损耗
1.电气设备的绝缘：
①绝缘试验（固、液、气体） ——在电场作用下的电气物
理性能和击穿的理论、规律。 ②高压试验——判断、监视绝
缘质量的主要试验方法。
2.电力系统的过电压：
③过电压及其防护——过电压
的成因与限制措施。
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3
三．中国电力系统电压等级的划分0KV， 包括：10KV，35KV，110KV，220KV
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10
§1.1 电介质的极化
定义：电介质在电场作用下产生的束缚电荷的弹 性位移和偶极子的转向位移现象，称为电 介质的极化。
效果：消弱外电场，使电介质的等值电容增大。 物理量：介电常数 类型：电子位移极化； 离子位移极化；
转向极化； 空间电荷极化。
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11
一、 电子位移极化
E
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8
§1. 电介质的极化、电导和损耗
电介质有气体、固体、液体三种形态，电
介质在电气设备中是作为绝缘材料使用的。一切电介质
在电场的作用下都会出现极化、电导和损耗等电气物理
现象。
电介质的电气特性分别用以下几个参数来
表示：即介电常数εr，电导率γ（或其倒数——电阻率
ρ），介质损耗角正切tgδ，击穿场强 E，它们分别反
映了电介质的极化、电导、损耗、抗电性能。
《高电压工程》课件
绝缘故障与处理
学习如何检测和处理高电压系统中的绝缘故障，以避免设备损坏和事故发生。
绝缘检测技术
介绍常用的绝缘检测技术，如局部放电检测和绝缘电阻测量。
高电压安全与防护
1
安全意识与培训
培养对高电压工作的安全意识，学习正确的操作流程和危险防范措施。
2
个人防护装备
了解高电压工作场景中所需的适当个人防护装备，以最大程度保障个人安全。
高电压发生装置
发生装置原理
常用发生装置的介绍
探索高电压发生装置的工作原 理，包括电磁场、电感和放电。
介绍高电压实验中常用的发生 装置，如范德格拉夫发生器和 特斯拉线圈。
自然界中的高电压现象
探索自然界中引起高电压的现 象，如雷电和静电放电。
高电压绝缘技术
绝缘材料与性能
了解不同绝缘材料的特性，如绝缘强度、介电常数和耐热性。措施，学习如何应对不同类型的事故。
《高电压工程》PPT课件
欢迎参加《高电压工程》课程！在本课程中，我们将深入探讨电气领域的重 要性以及高电压工程的概述。
高电压基础知识
1 电压与电流
学习电压与电流之间的关系以及它们在高电压工程中的重要性。
2 电压梯度
了解电压梯度的概念及其在电气设备设计和维护中的应用。
3 高电压的应用领域
探索高电压工程在能源、输电、医疗和航空航天等领域的实际应用。
学习如何检测和处理高电压系统中的绝缘故障，以避免设备损坏和事故发生。
绝缘检测技术
介绍常用的绝缘检测技术，如局部放电检测和绝缘电阻测量。
高电压安全与防护
1
安全意识与培训
培养对高电压工作的安全意识，学习正确的操作流程和危险防范措施。
2
个人防护装备
了解高电压工作场景中所需的适当个人防护装备，以最大程度保障个人安全。
高电压发生装置
发生装置原理
常用发生装置的介绍
探索高电压发生装置的工作原 理，包括电磁场、电感和放电。
介绍高电压实验中常用的发生 装置，如范德格拉夫发生器和 特斯拉线圈。
自然界中的高电压现象
探索自然界中引起高电压的现 象，如雷电和静电放电。
高电压绝缘技术
绝缘材料与性能
了解不同绝缘材料的特性，如绝缘强度、介电常数和耐热性。措施，学习如何应对不同类型的事故。
《高电压工程》PPT课件
欢迎参加《高电压工程》课程！在本课程中，我们将深入探讨电气领域的重 要性以及高电压工程的概述。
高电压基础知识
1 电压与电流
学习电压与电流之间的关系以及它们在高电压工程中的重要性。
2 电压梯度
了解电压梯度的概念及其在电气设备设计和维护中的应用。
3 高电压的应用领域
探索高电压工程在能源、输电、医疗和航空航天等领域的实际应用。
高电压技术(全套课件)
◆电子崩的形成（BC段电流剧增原因）
图1-5 均匀电场中的电子崩计算
电子碰撞电离系数α：代表一个电子沿电场方 向运动1cm的行程中所完成的碰撞电离次数 平均值。
dn ndx
dn dx
n
x
n n0e0 dx
n n0e x
n n0ed
n n n0 n0 (ed 1)
◆影响碰撞电离的因素
● 除了电力工业、电工制造业外，高电压技术 目前还广泛应用于大功率脉冲技术、激光 技术、核物理、等离子体物理、生态与环 境保护、生物学、医学、高压静电工业应 用等领域。
第一篇 电介质的电气强度
第一章 气体放电的基本物理过程
第一节 带电粒子的产生和消失 第二节电子崩 第三节 自持放电条件 第四节 起始电压与气压的关系 第五节 气体放电的流注理论 第六节 不均匀电场中的放电过程 第七节 放电时间和冲击电压下的气隙击穿 第八节 沿面放电和污闪事故
《高电压技术》
绪论
● 高电压技术主要研讨高电压(强电场)下的各种电气物理问题。 ● 高电压技术的发展始终与大功率远距离输电的需求密切相关。 ● 对于电力类专业的学生来说，学习本课程的主要目的是学会正确处理电力系统中过电压与绝 缘这一对矛盾。 ● 为了说明电力系统与高电压技术的密切关系， 以高压架空输电线路的设计为例，在图 0-1中 列出了种种与高电压技术直接相关的工程问题。
在大气压和常温下,电子在空气中的平均自由行程长度的数 量级为10-5cm 。
◆ 带电粒子的运动
● 带电粒子的迁移率：该粒子在单位场强（1V/m) 下沿电场方向的漂移速度。
k v E
电子的迁移率远大于离子的迁移率
● 扩散：在热运动的过程中，粒子会从浓度较大的 区域向浓度较小的区域运动，从而使其浓度分布均 匀化的物理过程。
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温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是
主要因素
3.液体和固体电介质的γ与温度的关系：
B/ kT
Ae
温度↑ ａ．热运动加剧→离子迁移率↑→γ↑ ｂ．介质分子或杂质热离解↑→γ↑
高电压技术优秀课件
4. 固体电介质的体积电阻和表面电阻 体积电阻－电介质内部绝缘状态的真实反映 表面电阻－受介质表面吸附的水分和污秽影响 水分起着特别重要作用。 亲水性介质（玻璃、陶瓷）表面电导大 憎水性介质（石蜡、四氟乙烯、聚苯乙烯）
目前常用的主要有变压器油、电容器油、电缆油 等矿物油
二. 液体电介质的击穿理论
电击穿：认为在电场作用下，阴极上由于强场发射或热发 射出来的电子产生碰撞电离形成电子崩，最后导致液体击 穿
高电压技术优秀课件
气泡击穿：认为液体分子由电子碰撞而产生气泡，或在电 场作用下因其它原因产生气泡，由气泡内的气体放 电， 产生电和热而引起液体击穿。
液体中气泡产生的原因： • 油中易挥发的成分； • 阴极的强场发射或热发射的电子电流加热液体介质，分解
出气体； • 溶解于油中的外来气体； • 由电场加速的电子碰撞液体分子，使液体分子解离产生气
体； 1. 电极上尖的或不规则的凸起物上的电晕放电引起液体气化
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表面电导小
高电压技术优秀课件
三.电介质的损耗(dielectric loss) 1. 介质损耗的含义
任何电介质在电场作用下都有能量损耗，包 括由电导引起的损耗和由某些极化过程引起的损 耗。电介质的能量损耗简称介质损耗。
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2. 电介质的三支路等值电路
i i1i2 i3
i1
i2
u C1
无 几乎没有
高电压技术PPT
第1部分 高电压绝缘及其试验 第1章 电介质在强电场下的特性
• 1.1 概述 • 本章讨论电介质在强电场下的特性，其中 主要是气体电介质的放电特性。气体，特 别是空气，是电力系统中最常见的用作绝 缘的介质。架空输电线路以及电气设备的
• • • • •
外部绝缘就是利用大气中的空气作为绝 缘的。 中性的气体分子是不导电的，因此各种气 体在正常情况下是良好的绝缘体。 上面所说的“破坏性放电”或“击穿”也 适用于液体或固体介质。 1.2 气体中带电粒子的产生和消失 电离有下列各种方式： 1)碰撞电离
绪 论
• 高电压技术作为电工技术中的一个独立学 科，是随着大功率远距离输电的发展而发 展的。 • 电气设备的绝缘在运行中可能受到下述各 类电压的作用： • a) 正常运行条件下的工频电压，这是设备 在运行中长期作用在其绝缘上的电压。
• • • •
b)暂时过电压 c)操作过电压 d)雷电过电压 高电压技术作为电工技术的一个分支，它 与电工及物理的基础理论，例如电介质理 论、电磁场理论、电路中的瞬变现象(过渡 过程)等等，有着密切的联系。
图1.16 棒-板空气间隙 的正极性操作冲击击穿 电压和波前时间的关系
击穿电压之间，一般可以引入某个操作冲 击系数把操作过电压折算成等效工频电压 来考虑。 • 为了模拟操作过电压需要规定一定的标准 波形。一种是和雷电冲击波类似的非周期 性指数衰减波，只是波前时间 T1和半峰值 时间T2长得多。
• 1.10 大 气 条 件 对 空 气 间 隙 击 穿 电 压 的 影响 • 空气间隙的击穿电压及绝缘子的闪络电压 和气压、温度、湿度等大气条件有关。在 不同大气条件下的击穿电压必须换算到一 定的参考大气条件下，才能进行比较。
• • • • • • • •
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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
8
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。
具有正常防雷接线的110kV～220kV变电所， 流经避雷器的雷电流一般不超过5kA（对330kV 变电所为10kA ），故残压的最大值取为5kA下的 数值，用Ub.5表示。
阀式避雷器的保护作用基于三个前提： ⑴它的伏秒特性与被保护绝缘的伏秒特性有良好的 配合，在一切电压波形下，前者均处于后者之下。 ⑵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。 ⑶被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。
6
1、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压
7
变压器在冲击电压作用下可等值为一个电容（称为入口 电容），一般可以不计，认为输电线路在此开路。 避雷器动作前： 变压器（也是避雷器）上电压： ub 2u 避雷器动作后：
1
❖ 过电压防护的主要措施：
避雷针，避雷线，保护范围 直击 防止反击
避雷器的保护作用与范围
侵入波
降低来波陡度
进线保护段 减小通过避雷器的电流
2
§10-1 发电厂、变电所的直击雷保护
1、避雷针的反击：
uk
h
L di L dt
ud iLRch
避雷针与配电构架同高处 避雷针的接地装置上
一般直击雷电流iL=100kA;
11
2、避雷器与被保护设备有一定距离时的过电压
入侵波 at (到B点时t=0)在变压器入口处 T发生全反射: 1)、当T点的反射波到达B点之前
UB(t) = at
2)、当T点的反射波到达B后和避雷器动 作之前
UB(t)
ata(t
2l2 v
)
2a(t
l2) v
＝2a(-t)
l2
v
图10-2-4 雷电波at入侵时 变电所各点电压的分析
diL 38.5kA/s
dt
h
L0=1.55μH/m; h高处L=1.55hμH 空气、土壤的平均击穿场强分别为：
E空气＝500kV/m， E土壤＝300kV/m
A SK 1
2 Sd
K
L d
Rch
3
1、避雷针的反击：
发生反击时: 500Sk=100Rch+60h
300Sd=100Rch
防止反击: Sk>0.2Rch+0.1h
变压器门型构架上不得加装避雷针。
35kV及以下变电所需独立架设避雷针，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 (2) 变压器接地与地网的连接点
（1） （2）
5
§10-2 变电所内阀型避雷器的保护作用
变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的 过电压，这是变电所防雷保护的基本措施之一。
tp
4l2 v
uT(t)2aptUb52alv2
具有振荡性质 ——截波
18
入侵波陡度a为某一值时，变压器与避雷器之间的距离有一 极限值，超过此值，变压器上受到的冲击电压将超过其冲击 耐压，避雷器对变压器将无法保护，此值称为避雷器的最大 保护距离(或称保护范围)。在变电所设计时，应使所有设备 到避雷器的电气距离都在保护范围内。
表10—2—2 进线隔离开关上的电压
图10—2—5(b)进线隔离开关上的电压
17
3、变压器上电压UT( t )：
t t p uT(t)2at
t tp
uT(t)2aptUb52alv2
t
tp
2l2 v
uT(t)2a(tp
2vl2)4a(tp
2l2 v
tp)
2a(tp
2vl2)Ub5
2al2 v
t
其值为2a(t p－l2 /v)，应等于避雷器残压，现取其最大值为
5kA下的残压Ub5
，故当t
>
t
时有
p
uB(t) = 2a(t p－l2 /v)＝ Ub5
(10-2-2)
15
uB的波形见表10－2－1和图10－2－5(a).
表 10-2-1
图10－2－5(a)
16
2、进线隔离开关上的电压 uL
当雷电波入侵变电所时，变电所设备上所受冲击电压的最
大值Us可用下式表示
Us
Ub.5
(120a-l2-5) v
式中： l为设备与避雷器之间的电气距离.
第十章 发电厂和变电所的防雷保护
❖ 发电厂和变电所雷电过电压来源：
（1）雷直击发电厂和变电所；
（2）雷击输电线路产生的过电压沿线路侵入发电厂和变 电所。
❖ 变电所雷电过电压的危害：
（1）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； （2）220kV线路50%放电电压1200kV，而相应的变压 器全波冲击试验电压850kV，全波多次冲击耐压只有 850/1.1=773kV； （3）造成大面积停电。
9
若入侵雷电波为斜角波u=at，则避雷器的作用相当于在避 雷器放电时刻tp在避雷器安装处产生一负电压波－a(t－tp)， 如图10-2-3所示。
10
避雷器离开变压器和各电气设备有一段长度不等的 距离．当雷电波入侵时，变压器和各电气设备上的 电压将与避雷器上电压不相同，二者相差多少?避 雷器对变电所所有设备是否都能起到保护作用?下 面以一简例来分析。
（一般Sk不应小于5m ）
Sd>0.3Rch
h
（一般Sd不应小于3m ）
A SK K 1
L
2 Sd
d Rch
4
2、避雷针的安装方式
一般110kV及以上变电所，允许装配电构架避雷针， 配电构架需装设辅助接地装置，与地网的连接处距 变压器接地与地网连接处的距离不小于15m。土壤 电阻率>500Ωm时,需独立架设避雷针。
式中，v为波速。
3)避雷器动作时刻 t = tp
相当于在 t = t p时刻在点B处加上一负电压波 -2a(t－t p).
14
当t > t p时 ，有
uB(t) = 2a(t －l2 /v)－ 2a(t － t p）＝ 2a(t p－l2 /v) (10-2-1)
上式表明，当t > t p时避雷器动作后电压uB保持为一定值，
12
10-2-4 (b) 计算L、B、T各点电压的行波网格图
13
以下分析时不取统一的时间起点，而以各点开始出现电压 时为各点的时间起点。 1、避雷器上的电压uB
1)点T的反射波到达B点前有 uB(t)=at 2)点T的反射波到达B点后和避雷器动作前有
uB(t)= at+a(t－2l2 /v) = 2a(t－l2 /v) (假定避雷器的动作时间 t p > 2l2 /v)
两个峰值Uch和Ubm基本相同
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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。
具有正常防雷接线的110kV～220kV变电所， 流经避雷器的雷电流一般不超过5kA（对330kV 变电所为10kA ），故残压的最大值取为5kA下的 数值，用Ub.5表示。
阀式避雷器的保护作用基于三个前提： ⑴它的伏秒特性与被保护绝缘的伏秒特性有良好的 配合，在一切电压波形下，前者均处于后者之下。 ⑵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。 ⑶被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。
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1、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压
7
变压器在冲击电压作用下可等值为一个电容（称为入口 电容），一般可以不计，认为输电线路在此开路。 避雷器动作前： 变压器（也是避雷器）上电压： ub 2u 避雷器动作后：
1
❖ 过电压防护的主要措施：
避雷针，避雷线，保护范围 直击 防止反击
避雷器的保护作用与范围
侵入波
降低来波陡度
进线保护段 减小通过避雷器的电流
2
§10-1 发电厂、变电所的直击雷保护
1、避雷针的反击：
uk
h
L di L dt
ud iLRch
避雷针与配电构架同高处 避雷针的接地装置上
一般直击雷电流iL=100kA;
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2、避雷器与被保护设备有一定距离时的过电压
入侵波 at (到B点时t=0)在变压器入口处 T发生全反射: 1)、当T点的反射波到达B点之前
UB(t) = at
2)、当T点的反射波到达B后和避雷器动 作之前
UB(t)
ata(t
2l2 v
)
2a(t
l2) v
＝2a(-t)
l2
v
图10-2-4 雷电波at入侵时 变电所各点电压的分析
diL 38.5kA/s
dt
h
L0=1.55μH/m; h高处L=1.55hμH 空气、土壤的平均击穿场强分别为：
E空气＝500kV/m， E土壤＝300kV/m
A SK 1
2 Sd
K
L d
Rch
3
1、避雷针的反击：
发生反击时: 500Sk=100Rch+60h
300Sd=100Rch
防止反击: Sk>0.2Rch+0.1h
变压器门型构架上不得加装避雷针。
35kV及以下变电所需独立架设避雷针，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 (2) 变压器接地与地网的连接点
（1） （2）
5
§10-2 变电所内阀型避雷器的保护作用
变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的 过电压，这是变电所防雷保护的基本措施之一。
tp
4l2 v
uT(t)2aptUb52alv2
具有振荡性质 ——截波
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入侵波陡度a为某一值时，变压器与避雷器之间的距离有一 极限值，超过此值，变压器上受到的冲击电压将超过其冲击 耐压，避雷器对变压器将无法保护，此值称为避雷器的最大 保护距离(或称保护范围)。在变电所设计时，应使所有设备 到避雷器的电气距离都在保护范围内。
表10—2—2 进线隔离开关上的电压
图10—2—5(b)进线隔离开关上的电压
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3、变压器上电压UT( t )：
t t p uT(t)2at
t tp
uT(t)2aptUb52alv2
t
tp
2l2 v
uT(t)2a(tp
2vl2)4a(tp
2l2 v
tp)
2a(tp
2vl2)Ub5
2al2 v
t
其值为2a(t p－l2 /v)，应等于避雷器残压，现取其最大值为
5kA下的残压Ub5
，故当t
>
t
时有
p
uB(t) = 2a(t p－l2 /v)＝ Ub5
(10-2-2)
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uB的波形见表10－2－1和图10－2－5(a).
表 10-2-1
图10－2－5(a)
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2、进线隔离开关上的电压 uL
当雷电波入侵变电所时，变电所设备上所受冲击电压的最
大值Us可用下式表示
Us
Ub.5
(120a-l2-5) v
式中： l为设备与避雷器之间的电气距离.
第十章 发电厂和变电所的防雷保护
❖ 发电厂和变电所雷电过电压来源：
（1）雷直击发电厂和变电所；
（2）雷击输电线路产生的过电压沿线路侵入发电厂和变 电所。
❖ 变电所雷电过电压的危害：
（1）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； （2）220kV线路50%放电电压1200kV，而相应的变压 器全波冲击试验电压850kV，全波多次冲击耐压只有 850/1.1=773kV； （3）造成大面积停电。
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若入侵雷电波为斜角波u=at，则避雷器的作用相当于在避 雷器放电时刻tp在避雷器安装处产生一负电压波－a(t－tp)， 如图10-2-3所示。
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避雷器离开变压器和各电气设备有一段长度不等的 距离．当雷电波入侵时，变压器和各电气设备上的 电压将与避雷器上电压不相同，二者相差多少?避 雷器对变电所所有设备是否都能起到保护作用?下 面以一简例来分析。
（一般Sk不应小于5m ）
Sd>0.3Rch
h
（一般Sd不应小于3m ）
A SK K 1
L
2 Sd
d Rch
4
2、避雷针的安装方式
一般110kV及以上变电所，允许装配电构架避雷针， 配电构架需装设辅助接地装置，与地网的连接处距 变压器接地与地网连接处的距离不小于15m。土壤 电阻率>500Ωm时,需独立架设避雷针。
式中，v为波速。
3)避雷器动作时刻 t = tp
相当于在 t = t p时刻在点B处加上一负电压波 -2a(t－t p).
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当t > t p时 ，有
uB(t) = 2a(t －l2 /v)－ 2a(t － t p）＝ 2a(t p－l2 /v) (10-2-1)
上式表明，当t > t p时避雷器动作后电压uB保持为一定值，
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10-2-4 (b) 计算L、B、T各点电压的行波网格图
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以下分析时不取统一的时间起点，而以各点开始出现电压 时为各点的时间起点。 1、避雷器上的电压uB
1)点T的反射波到达B点前有 uB(t)=at 2)点T的反射波到达B点后和避雷器动作前有
uB(t)= at+a(t－2l2 /v) = 2a(t－l2 /v) (假定避雷器的动作时间 t p > 2l2 /v)