電力系統(tǒng)大氣過電壓及保護

主要內(nèi)容雷電放電過程及雷電參數(shù)防雷保護裝置輸電線路的防雷保護發(fā)電廠和變電所的防雷保護變壓器的防雷保護直配電機的防雷保護25.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)35.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)雷電是自然中最宏偉壯觀的現(xiàn)象也是最普遍的現(xiàn)象之一，它對人類的生活環(huán)境、工作條件等都造成了很大的影響，因此對雷電的研究和防護意義重大。早在18世紀初，富蘭克林等物理學家已經(jīng)揭示了閃電就是電的本質(zhì)，隨著物理學的進一步發(fā)展，人們對雷電這一自然現(xiàn)象有了更深刻的認識。雷電放電實質(zhì)上是一種超長氣隙的火花放電，它所產(chǎn)生的雷電流高達數(shù)十、甚至數(shù)百千安，從而會引起巨大的電磁效應、機械效應和熱效應。5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)從電力工程的角度來看，最值得

注意的兩個方是：

雷電放電在電力系統(tǒng)中引起很高的雷電過電壓，它是造成電力系統(tǒng)絕緣故障和停電事故的主要原因之一

產(chǎn)生巨大電流，使被擊物體炸毀、燃燒、使導體熔斷或通過電動力引起機械損壞。56一、雷電放電的過程二、雷電參數(shù)三、雷擊時計算雷電流的等值電路5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)一、雷電放電的過程水滴

起電理論：大水滴成水珠和細微的水沫，出現(xiàn)電荷分離現(xiàn)象，大水珠帶正電，小水沫帶負電，細微水沫被上升氣流帶往高空，形成大片帶負電的雷云。雷云中的電荷分布7雷電放電就其本質(zhì)而言是一種超長氣隙的火花放電。5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)雷電放電的基本過程81－先導放電通道；2－強電離區(qū)；3－主放電通道5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)l－先導；r－主放電；v－發(fā)展方向9雷電放電類型5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)1011二、雷電參數(shù)5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)1、雷暴日及雷暴小時為評價某地區(qū)雷電活動的強度，常用該地區(qū)多年統(tǒng)計所得到的平均出現(xiàn)雷暴日或雷暴小時來估計的在一天內(nèi)或一小時內(nèi)只要聽到雷聲就作為一個雷電日Td或一個雷電小時Th由于不同年份的雷電日數(shù)變化很大，所以均采用多年平均值——年平均雷電日12雷暴日與該地區(qū)所在緯度、當?shù)貧庀髼l件、地形地貌有關(guān)少雷區(qū)：Td<15多雷區(qū)：Td>40強雷區(qū)：Td>905.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)若一般高度的線路的等值受雷面的寬度為10h(h為線路平均高度(m))，則輸電線路年平均 雷擊的次數(shù)：5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)1000N

10h

100

T單位：次/100公里?年13我國規(guī)程規(guī)定，對Td=40的地區(qū)，取次/平方公里.雷電日2、地面落雷密度和輸電線路落雷次數(shù)地面落雷密度γ：指每個雷電日每平方公里的地面上的平均落雷次數(shù)（單位：次/平方公里?雷電日）

0.0153、雷電通道的波阻抗雷電通道長度數(shù)千米，半徑僅為數(shù)厘米，類似于一條分布參數(shù)線路，具有某一等值波阻抗，稱為雷電通道波阻抗。主放電過程可看作是一個電流波沿著波阻抗為Z0的雷道投射到雷擊點的波過程。我國有關(guān)規(guī)程建議取5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)144、雷電的極性負極性雷擊均占75～90%，對設(shè)備絕緣危害較大，防雷計算中一般均按負極性考慮。5、雷電流的幅值（見雷電流計算的等值電路部分）通常定義雷電流為雷擊于低阻接地電阻(≤30Ω)的物體時流過雷擊點的電流。它近似等于電流入射波I0的兩倍，即5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)15165.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)一般地區(qū)，雷電流幅值超過的概率可按下式計算6、雷電流的波前時間、陡度及波長雷電流的波前時間T1處于1～4μs的范圍內(nèi)，平均為2.6μs。波長T2處于20～100μs的范圍內(nèi)，多數(shù)為40μs左右。我國防雷設(shè)計采用2.6/50μs的波形；在絕緣的沖擊高壓試驗中，標準雷電沖擊電壓的波形定為1.2/50μs5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)雷電流波前的平均陡度為(kA/μs)7、雷電流的計算波形在防雷計算中，按不同要求采用不同的計算波形1、雙指數(shù)波175.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)2、斜角波3、斜角平頂波185.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)半余弦波195.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)三、雷擊時計算雷電流的等值電路iL

vL205.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)Z0Z0

ZjiZ

vL

流經(jīng)物體的電流波與被擊物體的波阻抗有關(guān)當Zj=0時，流經(jīng)被擊物體的電流定義為雷電流21iL

vLiZ

iL

Z0Z0

Zj5.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)225.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)雷電流通道的波阻抗Z0的數(shù)值通常取為300歐。；從雷云對地放電的實質(zhì)是雷云電荷向大地的突然

電源性質(zhì)來看，這相當于一個電流源的作用過程；在雷電放電的過程中，人們能夠測知的電量，是雷擊地面時流過被擊物體的電流i，然后再根據(jù)計算模型反推雷電波的電流。注意理解：235.1

雷電放電過程及雷電參數(shù)若：Z＜＜Z0時，iZ≈iL國際上都

把雷擊于低接地阻抗（Z

≈0或≤30歐姆）物體時，流過該物體的電流稱為雷電流。應特別注意：定義中的雷電流iZ恰好等于沿雷電通道而來的雷電流波iL的兩倍。24主要內(nèi)容雷電放電過程及雷電參數(shù)防雷保護裝置輸電線路的防雷保護發(fā)電廠和變電所的防雷保護變壓器的防雷保護直配電機的防雷保護25265.2防雷保護裝置一、避雷針和避雷線二、避雷器三、防雷接地5.2防雷保護裝置現(xiàn)代電力系統(tǒng)中實際采用的防雷保護裝置主要有：避雷針、避雷線、保護間隙、各種避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容器組、消弧線圈、自動重合閘等等。2728避雷針–保護原理：當雷云放電時使地面電場畸變，在避雷針頂端形成局部場強集中的空間，以影響雷電先導放電的發(fā)展方向，使雷電對避雷針放電，再經(jīng)過接地裝置將雷電流引入大地從而使被保護物體免遭雷擊5.2

防雷保護裝置一、避雷針和避雷線避雷針保護范圍2xrx

(h

hx

)P(h

h)2xrx

(1.5h

2hx

)P(h

h)P

5.5hh≤

30m，

P＝130m

<h≤

120m，h

–避雷針高度P–高度修正系數(shù)hx

-被保護物的高度rx

-保護范圍避雷針保護范圍29保護范圍：由模擬試驗確定，它只有相對的意義，不能認為在保護范圍內(nèi)的物體就完全不受

雷直擊，在保護范圍外的物體就完全不受保護。繞擊率：雷電繞過避雷裝置而擊于被保護物體的現(xiàn)象，規(guī)程的保護范圍是對應0.1%繞擊率而言。避雷針保護第一要對直擊雷，第二要防止反擊。5.2

防雷保護裝置30避雷線–作用原理同避雷針，主要用于輸電線路的保護，也可用于保護發(fā)電廠和變電所–保護范圍的長度與線路等長，而且兩端還有其保護的半個圓錐體空間–在

輸電線

多采用保護角α來表示避雷線的保護程度–保護角：避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導線連線的夾角，α越小，雷擊導線的概率越小，對導線的保護越可靠5.2

防雷保護裝置31避雷線保護范圍因此單根避雷線的保護半徑要比單根避雷針的保護半徑小。避雷線保護范圍2xrx

0.47(h

hx

)P(h

h

)2xrx

(h

1.53hx

)

P(h

h

)3233避雷器的作用是限制過電壓。避雷器的類型主要有保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。對避雷器的基本技術(shù)要求過電壓作用時，避雷器先于被保護電力設(shè)備放電，這需要由兩者的伏秒特性的配合來保護。避雷器應具有一定的熄弧能力，以便可靠地切斷在某次過零時的工頻續(xù)流，使系統(tǒng)恢復正常。5.2

防雷保護裝置二、避雷器5.2

防雷保護裝置二、避雷器避雷器的相關(guān)參數(shù)和術(shù)語–殘壓：雷電流流過避雷器產(chǎn)生的電壓峰值。我國規(guī)定流過避雷器的雷電流大小為5kA（330kV及以上為10kA）的殘壓作為設(shè)計依據(jù)。后，由工作電壓產(chǎn)生的工頻電弧電工頻續(xù)流：過電壓流；通流容量：避雷器耐受通過電流的能力；起始動作電壓；額定電壓。345.2

防雷保護裝置1.

保護間隙與管型避雷器

保護間隙與被保護絕緣并聯(lián)，它的擊穿電壓比后者低，使過電壓波被限制到保護間隙F的擊穿電壓Ub。缺點：伏秒特性很陡；保護間隙沒有專門的滅弧裝置產(chǎn)生大幅值的截波的場合35應用范圍：僅用于不重要和單相接地不會導致嚴重。5.2

防雷保護裝置元在1.

保護間隙與管型避雷器管型避雷器實質(zhì)上是一只具有較強滅弧能力的保護間隙，其基本件為裝在消弧管內(nèi)的火花間隙，安裝時再串接一只外火花間隙。缺點：工頻續(xù)流太小時不能滅弧，太大時產(chǎn)氣過多，使管子爆裂；伏秒特性和產(chǎn)生截波方面與保護間隙相似，

較麻煩；應用范圍：僅安裝在輸電線

絕緣比較薄弱的地方和用于變電所、發(fā)電廠的進線段保護中。365.2防雷保護裝置2.

閥型避雷器37變電所的防雷保護主要依靠閥型避雷器，它在電力系統(tǒng)過電壓保護和絕緣配合中都起著重要的作用，它的保護特性是選擇高電壓電力設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)：主要由火花間隙1及與之串聯(lián)的工作電阻2（閥片）兩大部分組成。5.2

防雷保護裝置382.

閥型避雷器395.2防雷保護裝置火花間隙：結(jié)構(gòu)特點；電壓分布（并聯(lián)電阻）；作用工作電壓，避免電阻閥片長期流過電流；伏秒特性平坦，易與被保護設(shè)備伏秒特性配合；工頻續(xù)流電弧被分割成許多短弧，使電弧容易熄滅。電阻閥片：閥片電阻的伏安特性u=Ciα

；（α

：非線性系數(shù)）作用避免出現(xiàn)對絕緣不利的截波；限制工頻續(xù)流以利于熄?。幌拗谱饔糜诒槐Ｗo設(shè)備上的沖擊電壓。5.2防雷保護裝置特點：對工作電阻（閥片）的首位要求是它應具有良好的非線性伏安特性，即在沖擊大電流下，阻值應很小，讓沖擊電流順利泄入，且殘壓不高；在工頻電流下，阻值要變大，以利于滅弧。40415.2防雷保護裝置主要電氣參數(shù)額定電壓沖擊放電電壓工頻放電電壓滅弧電壓殘壓保護比3.

金屬氧化物避雷器5.2防雷保護裝置氧化鋅(ZnO)，具有極其優(yōu)異的非線性特性。435.2防雷保護裝置特點：取消了火花間隙，結(jié)構(gòu)非常簡單；伏安特性平坦，保護性能好；（α

：0.01～0.04）無續(xù)流，動作負載輕，重復動作能力強；通流容量大；耐污性能好441.

接地電工中“地”是指地中不受入地電流的影響而保持著零電位的土地。電氣設(shè)備導電部分和非導電部分與大地的人為連接稱為接地。電力系統(tǒng)的接地分為三類：工作接地：根據(jù)系統(tǒng)正常運行要求設(shè)置（0.5-10Ω）保護接地：為保障人身安全而將電氣設(shè)備金屬外殼等接地，它在故障條件下才發(fā)揮作用（1-10Ω）防雷接地：用來將雷電流順利瀉入大地，以減小引起的過三、防雷接地5.2防雷保護裝置電壓（1-30Ω）2、接地電阻接地電阻Re等于從接地體到

遠處零位面之間的電壓Ue與流過的工頻或直流電流Ie之比。5.2防雷保護裝置沖擊接地電阻，工頻或直流下的接地電阻，二者之比稱為沖擊系數(shù)。4546當雷電流流過接地裝置時，接地體和土壤所呈現(xiàn)的響應不同于工頻響應，即沖擊接地電阻一般不等于工頻接地電阻火花效應和電感效應αi的值一般小于1，但在接地體很長時也有可能大于1。5.2防雷保護裝置5.2

防雷保護裝置接觸電壓：站立點與接地設(shè)備之間的電壓（1.8m高，0.8m水平距離）；跨步電壓：人的兩腳之間的電位差（

0.8m水平距離）。流過

電流

值（10mA）47483、接地裝置垂直接地體水平接地體接地網(wǎng)eR

8l2l

(ln

d

1)l

2Re

2l

(ln

h

d

A)Se)1L

nlR

(

B

5.2

防雷保護裝置49小結(jié)電力系統(tǒng)中廣泛采用避雷針和避雷線作為直接雷擊防護裝置。保護間隙與被保護絕緣并聯(lián)，它的擊穿電壓比后者低，使過電壓波被限制到保護間隙F的擊穿電壓Ub。變電所的防雷保護主要依靠閥式避雷器。ZnO具有一系列優(yōu)點，是避雷器發(fā)展的主要方向，正在逐步取代普通閥式避雷器和磁吹避雷器。防雷接地裝置可以是單獨的，也可以與變電所、發(fā)電廠的總接地網(wǎng)連成一體。防雷接地所泄放的電流是沖擊大電流。主要內(nèi)容雷電放電過程及雷電參數(shù)防雷保護裝置輸電線路的防雷保護發(fā)電廠和變電所的防雷保護變壓器的防雷保護直配電機的防雷保護505.3輸電線路的防雷保護電力系統(tǒng)的防雷保護包括了線路、變電所、發(fā)電廠等各個環(huán)節(jié)。51525.3輸電線路的防雷保護一、輸電線路耐雷性能的若干指標二、輸電線路的感應雷過電壓三、輸電線路直擊雷過電壓[次/(100km.年)5]35.3輸電線路的防雷保護輸電線路的耐雷性能和所采用防雷措施效果在工程上用耐雷水平和雷擊跳閘率來衡量。每100km線路的年落雷次數(shù)N[次/(100km.年)]γ為地面落雷密度；b

為兩根避雷線之間的距離；h

g為避雷線的平均對地高度；Td

為雷暴日數(shù)一、輸電線路耐雷性能的若干指標1000N

b

4hg

100TN

0.28(b

4hg

)Td

40

0.075.3輸電線路的防雷保護（1）耐雷水平耐雷水平是指雷擊線路時，其絕緣尚不至于發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值，單位為kA。我國標準規(guī)定的各級電壓線路應有的耐雷水平值見下表：545.3

輸電線路的防雷保護（2）雷擊跳閘率雷擊跳閘率是指折算為條件（規(guī)定每年40

個雷電日和100km的線路長度）下，因雷擊而引起的線路跳閘的次數(shù)。單位為“次/(100km·40雷暴日)”。雷電流超過了線路的耐雷水平，就會引起沖擊閃絡(luò)，只有沖擊閃絡(luò)之后并轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧，才會引起線路跳閘。由沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定工頻電弧的概率為建弧率(η),它與沿絕緣子串或空氣間隙的平均運動電壓梯度有關(guān)?？捎上率角蟮?55.3輸電線路的防雷保護線路雷害事故發(fā)展過程及防護措施只要能設(shè)法制止上述發(fā)展過程中任一環(huán)節(jié)的實現(xiàn)，就可避免雷擊引起長時間停電事故。56575.3輸電線路的防雷保護輸電線路防雷措施防止雷直擊導線防止雷擊塔頂或避雷線后引起絕緣閃絡(luò)防止雷擊閃絡(luò)后轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧防止線路中斷供電585.3輸電線路的防雷保護雷擊輸電線路過電壓分類：感應雷過電壓、直擊雷過電壓5.3

輸電線路的防雷保護（1）感應雷過電壓的產(chǎn)生（靜電感應和電磁感應）二、輸電線路的感應雷過電壓595.3輸電線路的防雷保護（2）無避雷線時的感應雷過電壓規(guī)程建議：當雷擊點與電力線路之間的水平距離S>65m時，導線上的感應雷過電壓的最大值為：IL為雷電流幅值(kA)，hc為導線平均高度(m)，S為雷擊點離導線水平距離。感應雷過電壓極性與雷云的極性相反。相鄰導線同時產(chǎn)生相同極性的感應雷過電壓，因此相間不存在電位差，只存在對地閃絡(luò)的可能，但如果兩相或三相同時對地閃絡(luò)，就會轉(zhuǎn)化為相間閃絡(luò)事故。在S<50m以內(nèi)雷將被線路吸引而線路本身。iSu

25

IL

hc605.3輸電線路的防雷保護（3）有避雷線時的感應雷過電壓當導線上方掛有接地的避雷線時，由于先導電荷產(chǎn)生的電力線有一部分被避雷線截住，即避雷線的作用，因而導線上的感應電荷減少，相應的感應電壓也減少。導線上的實際感應雷過電壓為i

(

c

)i

(c)cu'

u

k

u

ui

(

g

)

i

(c

)(1

k

hg

)h615.3

輸電線路的防雷保護(4)

雷擊線路桿塔時的感應過電壓雷擊線路桿塔，當無避雷線時，對一般高度的線路可用下式計算感應雷過電壓最大值：a為感應過電壓系數(shù)（kV/m），數(shù)值上等于雷電流的時間陡度平均值，即a＝I/2.6（kV/μs）當有避雷線時，由于其

效應，則：k為耦合系數(shù)ui(c)

a

hcui(c)

hc

(1

k)625.3

輸電線路的防雷保護三、輸電線路直擊雷過電壓635.3輸電線路的防雷保護（1）雷擊桿塔塔頂時的過電壓和耐雷水擊645.3輸電線路的防雷保護塔頂電位幅值)2.6titopLu

I

(R

uc

k

utop

a

hc

(1

k)線路絕緣子串上兩端電壓)(1

k)

hc2.6

2.6uL

I

(

Ri

Lti感應雷過電壓導線電位幅值避雷線在導線上耦合電壓iuL

utop

uc655.3輸電線路的防雷保護耐雷水平有避雷線無避雷線工程實用中往往以降低Ri和提高k值作為提高輸電線路耐雷水平的主要途徑2.6

2.61

t

iu50%

c

)

h

]I

(1

k)[

(R

L1ct2.6

2.6u50%L

hRi

I

'665.3輸電線路的防雷保護擊桿率g：雷擊桿塔次數(shù)與雷擊線路總數(shù)的比值。避雷線根數(shù)地形012平原1/21/41/6山區(qū)11/31/4675.3輸電線路的防雷保護(2)

雷擊避雷線檔距時的過電壓68695.3輸電線路的防雷保護流入雷擊點的雷電流波為雷擊點的電壓取雷電流為斜角波頭：iL=at雷擊處避雷線與導線間的空氣間隙上所承受的最大電壓Zi

iL1

Zg

/2Z0A

Z0

gZ0Zgu

i

Zg

i2

L

2Z

ZS

AbZ0Zgu

u

(1k)

a

l

(1k)v

2Z0

Zg705.3輸電線路的防雷保護(3)

雷繞過避雷線擊于導線時的過電壓-繞擊I2iz715.3輸電線路的防雷保護流經(jīng)雷擊點的雷電流波為導線上電壓為幅值繞擊時耐雷水平ZiLZ

/2Z0i

10Z0Zu

i

Z

id

Z

2L

2Z

Z0dZ0ZU

IL

2Z

Z250%0Z

Z2Z0

ZI

Uzi725.3輸電線路的防雷保護雷閃繞過避雷線直接

導線的概率，稱為繞擊率Pα。

Pα之值與避雷線對邊相導線的保護角α、桿塔高度ht及線路通過地區(qū)的地形、地貌等因素有關(guān)。平原線路山區(qū)線路735.3輸電線路的防雷保護有避雷線線路雷擊跳閘率的計算（1）雷擊桿塔時的跳閘率（反擊率）（2）繞擊跳閘率（繞擊率）（3）線路的雷擊跳閘率n1

0.28(b

4hg)

g

P1n2

0.28(b

4hg

)

P

P2n

n1

n2

0.28(b

4hg

)

(g

P1

P

P2

)P1雷電流超過反擊耐壓水平的雷電流P2雷電流超過繞擊耐壓水平的雷電流5.3輸電線路的防雷保護四、輸電線路的防雷措施(一)避雷線（

地線）110kV及以上

輸電線路防雷措施是沿全線架設(shè)避雷線；35kV及以下的線路主要依靠架設(shè)消弧線圈和自動重合閘來進行防雷保護。（二）降低桿塔接地電阻提高線路耐雷水平和減少反擊概率的主要措施。桿塔的工頻接地電阻一般為10～30Ω。74755.3輸電線路的防雷保護（三）加強線路絕緣增加絕緣子串中的片數(shù)、改用大爬距懸式絕緣子、增大塔頭空氣間距等等，但有相當大的局限性。一般優(yōu)先采用降低桿塔接地電阻的辦法來提高線路耐雷水平。（四）耦合地線作為一種補救措施，具有一定的分流作用和增大導地線之間的耦合系數(shù)，因而能提高線路的耐雷水平和降低雷擊跳閘率。765.3

輸電線路的防雷保護(五)消弧線圈能使雷電過電壓所引起來的一相對地沖擊閃絡(luò)不轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的工頻電弧，即大大減小建弧率和斷路器的跳閘次數(shù)。(六)線路型避雷器僅用作線

雷電過電壓特別大或絕緣薄弱點的防雷保護。它能免除線路絕緣的沖擊閃絡(luò)，并使建弧率降為零。(七)不平衡絕緣一回路的三相絕緣子片數(shù)少于另一路的三相。(八)自動重合閘

線路絕緣不會發(fā)生性的損壞或劣化。主要內(nèi)容雷電放電過程及雷電參數(shù)防雷保護裝置輸電線路的防雷保護發(fā)電廠和變電所的防雷保護變壓器的防雷保護直配電機的防雷保護775.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護線路的雷害事故往往只導致電網(wǎng)工況的短時

；變電所的雷害事故就要嚴重得多，往往導致大面積停電。變電設(shè)備的內(nèi)絕緣水平往往低于線路絕緣，而且不具有自恢復功能，一旦發(fā)生擊穿，十分嚴重。變電所的防雷保護與輸電線路相比，要求更嚴格、措施更嚴密、可靠。變電所中出現(xiàn)的雷電過電壓的兩個來源：雷電直擊變電所；沿輸電線

的雷電過電壓波。78795.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護二、發(fā)電廠、變電所的雷電侵入波保護5.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護發(fā)電廠、變電所必須裝設(shè)避雷針或避雷線對直擊雷進行保護。按安裝方式的不同，避雷針分為獨立避雷針和構(gòu)架避雷針兩類。注意對絕緣水平不高的35kV以下的配電裝置，構(gòu)架避雷針容易導致絕緣閃絡(luò)(反擊)。5.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護變電所的直擊雷防護設(shè)計內(nèi)容主要是選擇避雷針的支數(shù)、高度、裝設(shè)位置、驗算它們的保護范圍、應有的接地電阻、防雷接地裝置設(shè)計等。對于獨立避雷針，則還有一個驗算它對相鄰配電裝置構(gòu)架及其接地裝置的空氣間距及距離的問題。815.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護k

0L

chdtu

L

h

diL

i

R在避雷針h高度處和避雷針的接地裝置上，將出現(xiàn)高電位uk和ud：ud

iL

RchL0－－避雷針單位高度的等值電感；Rch－－避雷針的沖擊接地電阻；iL和diL/dt－－分別為流經(jīng)避雷針的雷電流和雷電流的平均上升速度825.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護為了防止避雷針對構(gòu)架發(fā)生反k擊，其空氣間距S

應滿足下式要求：為了防止避雷針接地裝置與變電所接地網(wǎng)之間因土壤擊穿而連在一起，距離Sd亦應滿足下式要求k1sukEch

0.3R

0.1hdch2Es

ud

0.3R取雷電流幅值為

150kA

，平均上升速度30kA/μs

，避雷針電感1.7 μH/m，E1、E2為空氣間隙平均沖擊擊穿場強和土壤平均沖擊擊穿場強(

取500kV/m)。83裝設(shè)避雷器是變電所對 雷電過電壓波進行防護的主要措施，它的保護作用主要是限制過電壓波的幅值。但是還需要有“進線段保護”與之配合。避雷器的保護作用基于三個前提：它的伏秒特性與被保護絕緣的伏秒特性有良好的配合它的伏安特性應保證其殘壓低于被保護絕緣的沖擊電氣強度被保護絕緣必須處于該避雷器的保護距離之內(nèi)。845.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護二、發(fā)電廠、變電所的雷電侵入波保護5.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護（1）避雷器與被保護設(shè)備連接一點t

i2u

z1ib

ub

ub

f

(ib

)855.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護（2）避雷器與被保護設(shè)備不在一點u(t

T1)

at865.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護v被保護絕緣與避雷器間的電氣距離越大、進波陡度a越大，電壓差值U也就越大。U

u2

(tb

T

)

u2

(tb)

2a(tb

T

T

)

2a(tb

T

)

2aT

2a

l875.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護絕緣沖擊耐壓水平應滿足：閥式避雷器的保護距離：K為變電所出線修正系數(shù)避雷器具體安裝點選擇原則：“確保重點、兼顧一般”。在諸多的變電設(shè)備中，需要確保的重點無疑是主變壓器，應盡可能把閥式避雷器裝得離主變壓器近一些。885.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護（3）變電所的進線段保護保證在靠近變電所的一段不長(一般為l～2km)的線不出現(xiàn)繞擊或反擊。對于那些未沿全線架設(shè)避雷線的35kV及以下的線路來說，首先在靠近變電所(l

～2km)的線段上加裝避雷線，使之成為進線段；對于全線有避雷線的110kV及以上的線路，將靠近變電所的一段長2km的線路劃為進線段。在進線段上,加強防雷措施、提高耐雷水平。89905.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護進線段的作用：雷電過電壓波在流過進線段時因沖擊電暈而發(fā)生衰減和變形，降低了波前陡度和幅值；限制流過避雷器的沖擊電流幅值5.4

發(fā)電廠和變電所的防雷保護bI

2U50%

UbZ流過避雷器的沖擊電流91Ub閥式避雷器的殘壓，kV925.5

變壓器的防雷保護一、三繞組變壓器的防雷保護二、自耦變壓器的防雷保護

三、變壓器中性點的保護935.5

變壓器的防雷保護一、三繞組變壓器的防雷保護高壓側(cè)有雷電過電壓波時，通過繞組間的靜電耦合和電磁耦合，低壓側(cè)出現(xiàn)一定過電壓。在任一相低壓繞組加裝閥式避雷器。5.5