第六 雷电过电压防护

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三、架设耦合地线
降低接地电阻困难时采用 在导线下方架设 作用
增加避雷线与导线间的耦合作用以降低绝缘子串上的电 压 增加对雷电流的分流作用。
四、采用不平衡绝缘方式
同杆双回线路采用 作用原理:
二回路的绝缘子串片数有差异,这样雷击时 绝缘子串片数少的回路先闪络,闪络后的导线相当 于地线,增加了与另一回路导线的耦合作用,提高 了另一回路的耐雷水平,使之不发生闪络,以保证 另一回路连续供电。 一般认为,二回路绝缘水平的差异宜为 倍的相电 压
六、装设自动重合闸
由于雷击造成的闪络大多能在跳闸后自行恢复绝缘性能, 所以重合闸成功率较高。
据统计,我国110KV及以上高压线路重合闸成功率为 75%—90%;35KV及以下线路约为50%—80%。
七、加强绝缘
对于输电线路的个别大跨越高杆塔地段,络雷 机会增多,塔高等值电感大,塔顶电位高,感 应过电压也高;绕击时最大雷电流幅值大,绕 击率高。使得线路的雷击跳闸率增加
3
五、采用消弧线圈接地方式
适用条件: 雷电活动强烈、接地电阻又难以降低的地区
作用原理: 单相对地闪络时,消弧线圈使其不至于发展成持
续工频电弧 两相或三相对地闪络时,第一相闪络并不会造成
跳闸,先闪络的导线相当于一根避雷线,增加了分流和对 未闪络相的耦合作用,使未闪络相绝缘上的电压下降,从 而提高了线路的耐雷水平。
混凝土杆的自然接地电阻 在高土壤电阻率的地区,用一般方法很难降低接
地电阻时,可采用多根放射形接地体,或连续伸 长接地体,或采用某种有效的降阻剂降低接地电
阻值
土壤电阻 率 Ω.m
接地电阻 Ω
≤10 100~5 0 00
≤10 ≤15
500~10 00
≤20
1000~20 00
≤25
>200 0
≤30
在装设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至变压器接地线与主接地 网的地下连接点之间,沿接地体的长度不得小于15m。
土壤电阻率>500Ωm时,需独立架设避雷针。
在变压器的门型构架上,一般也不允许装设避雷针(线)
(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
案例二:规划某 新建35kv变电站 的防雷配置。
Autocad图(加 连接)
而产生的过电压
(3)雷击输电线路附近大地 雷击导线水平距离65m以外的大地时,由于空间电磁 场的急剧变化,在导线上感应的过电压,称为感应 雷过电压
直击雷过电压和感应雷过电压产生的危害: (1)引起线路跳闸,影响正常供电 (2)雷电波侵入变电站
工程上衡量输电线路防雷性能优劣的指标
输电线路防雷性能的优劣主要用耐雷水平及雷击跳闸率来 衡量。
这种方法的缺点是,避雷器的试验和维护较困难, 成本高。
6.3 发电厂和变电站的直击雷保护
发电厂、变电站雷害来源: (1)雷直击发电厂和变电站的避雷针后,强大的雷电流
a.在设备上产生感应过电压 b.避雷针电位升高对设备反击 c.产生跨步电压和接触电压 (2)雷击线路后导线上形成雷电波侵入发电厂和变电站
二、对避雷线安装位置的要求
1.为防止反击,避雷线与配电装置带点部分、发电厂和 变电站电气设备接地部分以及构架接地部分间的空气 中距离,应符合下列要求
对一端绝缘另一端接地的避雷线
s R 对两端接a 地的0.避2 雷i线 0.1(h l) 通常不小于5m
sa
S R a 0.2 i0.1(hl)
为降低跳闸率,可在高杆塔上增加绝缘子串的 片数。
标准规定,全高超过40m有避雷线的杆塔,每 增高10m,应增加一片绝缘子。
八、采用排气式避雷器
排气式避雷器仅用作线路上雷电过电压特别大或绝缘薄弱 点的防雷保护。
它能免除线路绝缘的冲击闪络,并使建弧率降为零 排气式避雷器只能安装在高压线路交叉的地方及高压线路
6.1 输电线路的雷电过电压
架空线地处旷野、纵横交错,极易遭受雷击
雷击输电线路
(1)雷直击导线 无避雷线的线路最易发生,但即使有避雷线,雷电 仍可能绕过避雷线的保护范围而击于导线绕击。 (2)雷击杆塔或避雷线 强大的雷电流通过杆塔的接地电阻,使杆塔和避雷线 的电位突然升高,杆塔与导线的电位差超过线路绝缘 子闪络电压时,绝缘子发生闪络,到线上出现很高的 电压。这种杆塔电位升高,反过来对导线放电,称为 反击。 直击雷过电压:雷直击输电线路杆塔、避雷线或导线
厂、站过电压防护的主要措施
针,线,保护范围 直接雷
防止反击
侵入波
避雷器的保护作用与范围 降低来波陡度
进线保护段 减小通过避雷器的电流的复制
一、对避雷针安装位置的要求
独立避雷针具有独立于变电站地网的接地装置 构成避雷针安装于配电构架上,并于变电站的地网相连
1.独立避雷针
对于35kv及以下的配电装置,由于绝缘水平较 低,为了避免反击的危险,应架设独立避雷针,其 接地装置与主接地网分开埋设。
3)尽量缩短避雷器与被保护设备间的电气距 离。
三、变电站避雷器保护配置
(1)配电装置每组母线上应装设避雷器,但是进出 线都装有避雷器的除外。
(2)旁路母线是否装设避雷器视其运行时避雷器到 被保护设备的电气距离是否满足要求而定。
(3)330KV及以上变压器和并联电抗器处必须装设 避雷器,避雷器应尽可能靠近设备本体。
进线段作用: (1)限制雷电流 (2)降低侵入波陡度
案例分析:典型接线
1、35KV及以上变电站
F3装设原则:冲击绝缘水平特别高的线路, (如瓷木)横担或降压运行的线路,限制侵 入波幅值用
F2装设原则:雷雨季节常有断路器断开、而 线路带电运行方式,防止来波在开路的线路 末端全反射造成闪络,工频短路电流烧坏断 路器或隔离开关,但正常运行时,F2应在F1 的保护范围内
第六章 雷电过电压防护
输电线路上的雷电过电压
1、直击雷过电压:是由雷电直接击中杆塔、避雷 线或导线引起的过电压;一般采用避雷线保护
2、感应雷过电压:是由雷击线路附近大地,由于 电磁感应在导线产生的过电压
运行经验表明,直击雷过电压对电力系统的危害 最大,感应雷过电压只对35KV及以下的线路会造 成雷害。
500Kv:全线架设双避雷线α不大于15度 300Kv:全线架设双避雷线α在20度左右 220Kv:宜全线架设双避雷线α在20度左右 110Kv:一般全线架设避雷线α在20度左右 ≤35Kv:一般不沿全线架设避雷线,α取20到30度之间
二、降百度文库杆塔接地电阻
在土壤电阻率低的地区,应充分利用铁塔、钢筋
动作后 Ub ib Z1 U (t) 2
Ub f (ib)
二、避雷器与设备的距离对过电压的影响
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。
可见为了保证设备的安全,需采用如下措施:
1)限制通过避雷器的雷电流,≥5KA或10KA, 降低残压;
2)限制雷电流陡度a;
(4)220KV及以下变压器到避雷器之间的电气距离 超过允许值时,应在变压器附近增设一组避雷器。
(5)三绕组变压器低压侧的一相上宜装设一台避雷 器。
(6)自耦变压器必须在两个自耦合的绕组出线上装设避雷 器,避雷器装设于变压器与断路器之间。
(7)下了情况变压器中性点应装设避雷器: 中性点直接接地系统,变压器中性点为分级绝缘且装有隔
耐雷水平:雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流 幅值,以KA为单位。 耐雷水平越高,线路发生闪络的概率越小,线路的防雷性 能越好。
雷击跳闸率:每100Km线路每年由雷击引起的跳闸次数。 它是衡量线路防雷性能的综合指标
6.2 输电线路的防雷措施
1.架设避雷线
防止雷直击于导线 对雷电流有分流作用,使塔顶电位下降 对导线有耦合作用,降低雷击杆塔时绝缘子串上电压 对导线有屏蔽作用,可降低导线上感应电压。
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 其他部分,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。
侵入波经过在进线段上传播时,由于冲击电晕陡度会降低, 进线段的波阻抗也起着限制流过避雷器的雷电流作用
2.避雷线的接地装置与发电厂变电站接地网间的地中距离, 应符合下列要求
Se R 0.3 i
通常不宜小于3m
Se
6.4变电站的侵入波防护
沿导线传播的侵入波幅值远远高于变电站内设备绝缘水平 故需采用避雷器作为变电站内侵入波的防护 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)
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
6-6 过电压综合防护 案例分析
《高电压技术》课题组
案例一:规划某新建110KV变电站的防雷配置。 已知:地形图如下,110KV构架高11米,综合 楼高10.8米,35KV构架高7.8米,其他设备高 度较低。
Autocad图纸(加链接)
离开关时; 中性点直接接地系统,变压器中性点为全绝缘,但是变电
站为单进线且为单台变压器运行时; 中性点不接地或经消弧线圈接地系统,多雷区单进线变压
器中性点。
6.5 变电站的进线段保护
进线段:输电线靠近变电站1—2Km的线段 统计表明:变电站侵入波事故50%是1Km线路落雷造 成的,71%是3Km线路落雷造成的。
避雷针在高度h处的电位
ua iRi L0h di dt
接地装置上的电位
ue iRi
为防止避雷针对构架发生反击,避雷针与构架间的空气间隙距
s 离 通常不宜小于a5m
为了防止避雷针接地装置与被保护设备接地装置之间因土壤击
穿造成反击,两者之间地中距离 通常不宜小于
s 3m e
2、构成避雷针
对于110kv及以上的配电装置,因为绝缘水平较高,可 以将避雷针架设在配电装置的构架上,以可以节约投资、 便于布置。
与通信线路之间的交叉跨越档、过江大跨越高杆塔、变电 站的进线保护段等处。
九、采用线路型金属氧化物避雷器
在雷电活动特别频繁和土壤电阻率较大的地区, 可采用线路型金属氧化物避雷器进行防雷。
这种避雷器采用复合绝缘外套,重量轻,便于安 装。它并接于线路绝缘子串两端,当绝缘子串上 的电压达到一定值时动作,从而避免了绝缘子串 发生闪络,降低了线路的雷击跳闸率。
发电厂、变电站的雷电过电压
1、雷直击于发电厂、变电站而形成的直击雷过电 压,一般采用避雷针保护。
2、雷击输电线路后产生的向发电厂、变电站入侵 波过电压。一般采用避雷针保护和进线段保护。
根据我国运行经验,凡装设符合标准要求的避雷 针(线)的发电厂和变电站绕击和反击事故率是 非常低的,故沿线路入侵的雷电波是造成发电厂、 变电站雷害事故的主要原因。
说明: 本站设置2根构架避雷针、2根独立避雷针作为全站的直
击雷保护。 避雷针的高度均为25m。 本站110KV构架高度11m,综合楼高度10.8m,35kv构架
高度7.3m,其他设施高度较低,保护校验高度分别选择为 12m和8m。
计算结果表明,全站处于所设置避雷针的保护范围内。 独立避雷针与带电部分在空气中的距离不应小于5m,其 集中接地装置与主地网的地户距离不应小于3m。 构架避雷针与带电部分在空气中的距离不得小于绝缘子 串的长度,装设在构架上的避雷针与主地网地下连接点至变 压器接地线与主地网的地下连接点之间,沿接地体的长度不 得小于15m。
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