10.1-2 直击雷防护与避雷器防侵入波保护
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第十章 发电厂和变电所的防雷保护
雷害的来源
• 雷直击发电厂、变电所； • 雷击输电线产生的雷电波侵入发 电厂、变电所；
• 雷击避雷针或地面产生的感应过 电压。
防雷保护是一个系统工程
• 第一道防线 防止雷直击于变电所电力设施 • 第二道防线 进线段保护 • 第三道防线 侵入变电所雷电波降低到电气装置 绝缘强度允许值以下
1）架构避雷针一般装 设在110kV及以上变电 站。但当 ρ >1000Ω .m的地区，宜 装设应装设独立避雷针。
反击
2）35kV及以下变电站 应不能装设架构避雷针， 应采用独立避雷针来保 护。
10.2变电所内阀型避雷器的保护作用
• 第二道防线和第三道防线联合作用限制
侵入波的危害；
• 第二道防线——变电站（所）进线段保
小结：
• 变电站防雷至关重要；
• 变电站的防雷设计应该从系统工程角度来考虑； • 防直击雷采用避雷针、避雷线； • 防侵入波，采用进线段保护和避雷器保护 • 避雷器对电气设备的保护有一定的范围，应合理 降低来波陡度和避雷器残压。
• 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.多雷区的列车电站
1.独立避雷针保护
• 35kV及以下变电所应架设独立避 雷针； • 66kV配电装置，土壤电阻率大于 500Ω·m的地区，宜架设独立避 雷针； • 110kV及以上配电装置，土壤电阻 率大于1000 Ω·m的地区，宜架 设独立避雷针。
l U m U 残压 2 U j v
• 得到变压器最大电气距离lm
v lm (U j U 残压 ) 2
一路进线变电所，避雷器与变压器最大 电气距离与侵入计算陡度的关系曲线
两路进线变电所，避雷器与变压器最大 电气距离与侵入计算陡度的关系曲线
变压器距避雷器的最大电气距离
单位：m
10.1 发电厂、变电所的直击雷保护
保护措施：
• 一般采用避雷针进行防雷保护 独立避雷针 架构避雷针
• 近年一些变电站也采用避雷线保护
发变电所内需要防直击雷的 设施
• 1.屋外配电装置，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； • 3.油处理室、燃油泵房、露天油罐及 其架空管道、装卸油台、大型变压器 修理间、易燃材料仓库等建筑物；
系统额定 进线段长 电压 度（km） （kV）
1 110 1.5 2 220 2
进 线 路 数
1 55 90 125 125 2 85 120 170 195 3 105 145 205 235 4 115 165 230 265
避雷器与主变压器及其他被保护设备的电气 距离，应尽量缩短。如避雷器与主变压器的电气 距离超过允许值，应在主变压器附近增设一组避 雷器。
独立避雷针设计中的注意事项
• 独立避雷针工频接地电阻应该小于 10Ω; • 独立避雷针宜装设独立的接地装置； • 独立避雷针不应设在人经常通行的 地方； • 避雷针与其他物体应保持足够的安 全距离；
避雷针与被保护物的安全距离
Sk
1 Βιβλιοθήκη Baidu 2
A L
d
Sd
Rch
空气中安全距离的确定:
uk S k E1
护；
• 第三道防线——变电站（所）避雷器；
避雷器的基本要求：
• 具有良好的伏秒特性，以易于实现 合理的绝缘配合
Ｕ50% Ｕ50%
t 避雷器伏秒特性 电气设备伏秒特性
t
• 具有一定的通流容量，其残压必 须低于被保护物的冲击耐压；
u
被保护设备冲击耐受电压
残压
t
具应有较强的绝缘强度自恢复
能力，以利于快速切断工频续
流，使系统得以继续运行
当避雷器与变压器分开一定距 离后
at
l
雷电波侵入时变压器上的电压
u
残压
t
1 2 3 4 5 6
u
at
l
t
1 2 3 4 5 6
设备上所受 冲击电压的 最大值必然 要高于避雷 器的残压；
设备上所受冲击电压最大值Um
l U m U 残压 2 v
• Um应该小于变压器多次截波耐压值Uj，
uk：避雷针高度h处的冲击电压峰值（kV） Sk：空气中避雷针距被保护物距离（m） E1：空气间隙的平均击穿场强（kV/m）
土壤中安全距离的确定:
uB Sd E 2
• uB：冲击电压峰值（kV）
• Sd：土壤中避雷针接地极与其它接地
体之间的距离（m）
• E2：土壤间隙的平均击穿场强（kV/m）
电力行业标准推荐安全距离的计 算公式：
• 中国电力行业标准DL/T620-1997： 《交流电气装置的过电压保护和绝 缘配合》 • 空气中安全距离：
Sk 0.2Rch 0.1h
• 土壤中安全距离
• 一般情况下， 空气间隙不小 于5m • 土壤中距离不 小于3m。
Sd 0.3Rch
2. 架构避雷针保护
雷害的来源
• 雷直击发电厂、变电所； • 雷击输电线产生的雷电波侵入发 电厂、变电所；
• 雷击避雷针或地面产生的感应过 电压。
防雷保护是一个系统工程
• 第一道防线 防止雷直击于变电所电力设施 • 第二道防线 进线段保护 • 第三道防线 侵入变电所雷电波降低到电气装置 绝缘强度允许值以下
1）架构避雷针一般装 设在110kV及以上变电 站。但当 ρ >1000Ω .m的地区，宜 装设应装设独立避雷针。
反击
2）35kV及以下变电站 应不能装设架构避雷针， 应采用独立避雷针来保 护。
10.2变电所内阀型避雷器的保护作用
• 第二道防线和第三道防线联合作用限制
侵入波的危害；
• 第二道防线——变电站（所）进线段保
小结：
• 变电站防雷至关重要；
• 变电站的防雷设计应该从系统工程角度来考虑； • 防直击雷采用避雷针、避雷线； • 防侵入波，采用进线段保护和避雷器保护 • 避雷器对电气设备的保护有一定的范围，应合理 降低来波陡度和避雷器残压。
• 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.多雷区的列车电站
1.独立避雷针保护
• 35kV及以下变电所应架设独立避 雷针； • 66kV配电装置，土壤电阻率大于 500Ω·m的地区，宜架设独立避 雷针； • 110kV及以上配电装置，土壤电阻 率大于1000 Ω·m的地区，宜架 设独立避雷针。
l U m U 残压 2 U j v
• 得到变压器最大电气距离lm
v lm (U j U 残压 ) 2
一路进线变电所，避雷器与变压器最大 电气距离与侵入计算陡度的关系曲线
两路进线变电所，避雷器与变压器最大 电气距离与侵入计算陡度的关系曲线
变压器距避雷器的最大电气距离
单位：m
10.1 发电厂、变电所的直击雷保护
保护措施：
• 一般采用避雷针进行防雷保护 独立避雷针 架构避雷针
• 近年一些变电站也采用避雷线保护
发变电所内需要防直击雷的 设施
• 1.屋外配电装置，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； • 3.油处理室、燃油泵房、露天油罐及 其架空管道、装卸油台、大型变压器 修理间、易燃材料仓库等建筑物；
系统额定 进线段长 电压 度（km） （kV）
1 110 1.5 2 220 2
进 线 路 数
1 55 90 125 125 2 85 120 170 195 3 105 145 205 235 4 115 165 230 265
避雷器与主变压器及其他被保护设备的电气 距离，应尽量缩短。如避雷器与主变压器的电气 距离超过允许值，应在主变压器附近增设一组避 雷器。
独立避雷针设计中的注意事项
• 独立避雷针工频接地电阻应该小于 10Ω; • 独立避雷针宜装设独立的接地装置； • 独立避雷针不应设在人经常通行的 地方； • 避雷针与其他物体应保持足够的安 全距离；
避雷针与被保护物的安全距离
Sk
1 Βιβλιοθήκη Baidu 2
A L
d
Sd
Rch
空气中安全距离的确定:
uk S k E1
护；
• 第三道防线——变电站（所）避雷器；
避雷器的基本要求：
• 具有良好的伏秒特性，以易于实现 合理的绝缘配合
Ｕ50% Ｕ50%
t 避雷器伏秒特性 电气设备伏秒特性
t
• 具有一定的通流容量，其残压必 须低于被保护物的冲击耐压；
u
被保护设备冲击耐受电压
残压
t
具应有较强的绝缘强度自恢复
能力，以利于快速切断工频续
流，使系统得以继续运行
当避雷器与变压器分开一定距 离后
at
l
雷电波侵入时变压器上的电压
u
残压
t
1 2 3 4 5 6
u
at
l
t
1 2 3 4 5 6
设备上所受 冲击电压的 最大值必然 要高于避雷 器的残压；
设备上所受冲击电压最大值Um
l U m U 残压 2 v
• Um应该小于变压器多次截波耐压值Uj，
uk：避雷针高度h处的冲击电压峰值（kV） Sk：空气中避雷针距被保护物距离（m） E1：空气间隙的平均击穿场强（kV/m）
土壤中安全距离的确定:
uB Sd E 2
• uB：冲击电压峰值（kV）
• Sd：土壤中避雷针接地极与其它接地
体之间的距离（m）
• E2：土壤间隙的平均击穿场强（kV/m）
电力行业标准推荐安全距离的计 算公式：
• 中国电力行业标准DL/T620-1997： 《交流电气装置的过电压保护和绝 缘配合》 • 空气中安全距离：
Sk 0.2Rch 0.1h
• 土壤中安全距离
• 一般情况下， 空气间隙不小 于5m • 土壤中距离不 小于3m。
Sd 0.3Rch
2. 架构避雷针保护