第二節(jié)變電所的防雷保護

第二節(jié)變電所的防雷保護第1頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一變電所是多條輸電線路的交匯點和電力系統(tǒng)的樞紐。1)雷電直擊變電所；2)沿輸電線入侵的雷電過電壓波。變電所中出現(xiàn)的雷電過電壓的兩個來源：第2頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一一、變電所的直擊雷保護

雷電直接擊中變電所設施的導電部分，則出現(xiàn)的雷電過電壓很高，一般都會引起絕緣的閃絡或擊穿，所以必須裝設避雷針或避雷線對直擊雷進行防護。按照安裝方式的不同，可將避雷針分為獨立避雷針和裝設在配電裝置構架上的避雷針兩類。第3頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一注意對絕緣水平不高的35kV以下的配電裝置，構架避雷針容易導致絕緣逆閃絡(反擊)。變電所的直擊雷防護設計內容主要是選擇避雷針的支數、高度、裝設位置、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架及其接地裝置的空氣間距及地下距離的問題。第4頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一為了防止避雷針對構架發(fā)生反擊，其空氣間距S1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之間因土壤擊穿而連在一起，地下距離S2亦應滿足下式要求用下面兩個公式校核獨立避雷針的空氣間距和地中距離分別為空氣間隙平均沖擊擊穿場強和土壤平均沖擊擊穿場強。

第5頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一二、閥式避雷器保護作用的分析裝設閥式避雷器是變電所對入侵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。閥式避雷器的保護作用基于三個前提：1)它的伏秒特性與被保護絕緣的伏秒特性有良好的配合2)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。3)被保護絕緣必須處于該避雷器的保護距離之內。第6頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一被保護絕緣與避雷器之間的電壓差，可以利用圖8-7中的接線圖來確定。被保護絕緣與避雷器間的電氣距離越大、進波陡度a或a′越大，電壓差值也就越大。

閥式避雷器動作以后有一個不大的電壓降，然后保持殘壓水平，由于被保護設備與避雷器間有距離，致使電壓波產生振蕩，接近沖擊截波，因此對于變壓器類電力設備來說，往往采用2us截波沖擊耐壓值作為他們的絕緣沖擊耐壓水平。第7頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一

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。第8頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一三、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)的線路上不出現(xiàn)繞擊或反擊。對于那些未沿全線架設避雷線的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110km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。進線段的作用：1）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；2）限制流過避雷器的沖擊電流幅值第9頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一(一)從限制進波陡度的要求來確定應有的進線段長度所需的進線段長度U－行波的初始幅值，kVhc－進線段導線的平均對地高度，m（二）計算流過避雷器的沖擊電流幅值UR－閥式避雷器的殘壓，kVn－變電所母線上接的線路總條數第10頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一四、變電所防雷的幾個具體問題(一)變電所防雷接線進線段提高耐雷性能的保護措施：1)在進線保護段內，避雷線的保護角不宜超過20°。2)采取措施以保證進線段的耐雷水平。(二)三相繞組變壓器的防雷保護高壓側有雷電過電壓波時，通過繞組間的靜電耦合和電磁耦合，低壓側出現(xiàn)一定過電壓。在任一相低壓繞組加裝閥式避雷器。第11頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一

(三)自耦變壓器的防雷保護高壓側進波時，應在中壓斷路器QF2的內側裝設一組閥式避雷器（圖8-14中的FV2）進行保護。中壓側進波時，在高壓斷路器QF1的內側也應裝設一組避雷器（圖8-14中的FV1）進行保護。當中壓側接有出線時，還應在AA′之間再跨接一組避雷器（圖8-14中的FV3）。第12頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一

(四)變壓器中性點的保護

110kV及以上的中性點有效接地系統(tǒng)1、中性點為全絕緣時，一般不需采用專門的保護。但在變電所只有一臺變壓器且為單路進線的情況下，仍需在中性點加裝一臺與繞組首端同樣電壓等級的避雷器。2、當中性點為降級絕緣時，則必須選用與中性點絕緣等級相當的避雷器加以保護，同時注意校核避雷器的滅弧電壓35kV及一下的中性點非有效接地系統(tǒng)變壓器的中性點都采用全絕緣，一般不設保護裝置。第13頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一1)GIS絕緣的伏秒特性很平坦，其絕緣水平主要取決于雷電沖擊水平。采用氧化鋅避雷器；2)GIS結構緊湊，被保護設備與避雷器相距較近，比常規(guī)變電所有利；3)GIS的同軸母線筒的波阻抗小，過電壓幅值和陡度都顯著變小，對變電所的進行波防護有利；4)GIS內絕緣電場結構不均勻，易擊穿，要求防雷保護措施更加可靠、在絕緣配合中留有足夠的裕度。

(五)氣體絕緣變電所防雷保護的特點

全封閉SF6氣體絕緣變電所(GIS)的特點：第14頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一小結變電所的直擊雷防護設計內容主要是選擇避雷針的支數、高度、裝設位置、驗算它們的保護范圍、防雷接地裝置設計等。對于獨立避雷針，則還有一個驗算它對相鄰配電裝置構架及其接地裝置的空氣間距及地下距離的問題。裝設閥式避雷器是變電所對入侵雷電過電壓波進行防護的主要措施，但是還需要有“進線段保護”與之配合。進線段的作用：1）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