高电压工程基础(施围)课件第11章 发电厂和变电所的防雷保护讲解

高电压工程基础
11.2 发电厂和变电所的行波保护
a. 阀型避雷器（限制来波的幅值） b. 进线保护（冲击电晕降低入侵波的陡度和幅值；导线波阻 抗限制流过避雷器的冲击电流幅值）
避雷器的保护作用
1. 避雷器保护的动作过程
避雷器上的电压可以 看作斜角平顶波
u z1 2 ( a)
ub 1
2u
z1
ub
1200~1400 1645 2060~2300
180
425
585
835
1175
1540
线路的冲击耐压比变电所设备的冲击耐压要高得多，若 无避雷线，靠近变电所线路上受到雷击时，不但流过避雷器 的雷电流幅值可能超过规定值，而且陡度也会高于允许值。 因此，在进线段装设避雷针（线）可以减少线路雷击概 率，进而减小站内雷害事故。
高电压工程基础 1. 进线保护概念 （1）对 35~110kV 线路，并不要求全线架设避雷线进行保护， 但在靠近变电所的 1 ~ 2km 范围内应装设避雷线、避雷针或 其它防雷装置，通常称此线段为进线段。 （2）对全线有避雷线的线路来说，把靠近变电站附近 2km 长的一段线路也叫进线段。它除了线路防雷外，还担负着避 免或减少变电所雷电行波事故的作用。
（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）发电厂厂房一般不装设避雷针，以免发生感应或反 击使继电保护误动作，甚至造成绝缘损坏。
高电压工程基础 2. 避雷线
我国有关规程规定：
① 110kV 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。 ② 35 ~ 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。
ib (kA)
发电厂、变电所防止直击雷的措施：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。
高电压工程基础 2. 架空避雷线 ① 一端绝缘另一端接地的避雷线
sk 0.3Rch 0.16(h l ) m sd 0.3Rch m
② 两端接地的避雷线
sk '[0.3Rch 0.16(h l )] m ' (l2 h) /(l2 l 2h) sd 0.3 ' kch
l u 2 2 v
uT u u uR 2
l v
lm (uj uR ) /(2 / v)
变压器与避雷器之间允许的最大电气距离：
lm (uj uR ) / 2 '
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高电压工程基础
变电所的进线保护
不同额定电压的线路与变压器的冲击强度
额定电压(kV) 线路绝缘的冲击 放电电压 1.2/50μs、负极 性(kV) 运行中变压器可 耐受的冲击电压 1.2/50μs(kV) 35 350 110 700 154 1000 220 330 500
高电压工程基础
避雷针（线）的设计计算
1. 独立避雷针
di uA L iRch dt
uB iRch
I = 140 ~ 150 kA，L = 1.7 hμH/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。
sk 0.3Rch 0.1h m sd 0.3Rch m
2u
z1
ub ib
(b)
(c )
U bm ub
2u
U ch
u
ub ib Z1 ub f ( ib )
uf
t
I bm ib Z1
i
放电后，
u－来波 uf－避雷器伏秒特性 ub－避雷器上的电压 ub＝f（ib）－避雷器的伏安特性
9
避雷器电压Ub的图解法
2u ub ib Z1
高电压工程基础 2. 被保护设备上的过电压
（3）在上述两种情况下，进线段的耐雷水平要达到有关规 程规定值，以减少反击；同时保护角不超过20°，以减少这 段线路的绕击。
高电压工程基础 2. 进线保护的作用 a. 限制流过避雷器的雷电流幅值
2U 50% IZ uR uR f ( I )
I
2U 50% uR Z
例如，对于220kV 线路，取U50% = 1200kV，Z = 400 Ω，uR= 664kV，则：
I 2 1200 664 4.34 400 kA
高电压工程基础
计算流经避雷器的冲击电流最大值
额定电压(kV)
35 110 220 330 500
避雷器型号
FZ-35 FZ-110J FZ-220J FCZ-330J FCZ-500J
线路绝缘的U50% (kV)
350 700 1200~1400 1645 2060~2310
避雷针、避雷线的Sk一般不宜小于5m，Sd一般不宜小于 3m，在可能的情况下，应适当地加大。
高电压工程基础
几个具体问题
1. 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。
《高电压工程基础》
华南理工大学电力学院
高电压工程基础
第11章 发电厂和变电所的防雷保护
11.1 发电厂和变电所的直击雷防护 11.2 发电厂和变电所的行波保护 11.3 变电所防雷的几个具体问题 11.4 气体绝缘变电所的防雷保护 11.5 旋转电机的防雷
高电压工程基础
11.1 发电厂和变电所的直击雷保护