發(fā)電廠(chǎng)和變電站的防雷保護(hù)

發(fā)電廠(chǎng)和變電站的防雷保護(hù)第1頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一發(fā)電廠(chǎng)和變電所雷電過(guò)電壓來(lái)源及危害雷直擊發(fā)電廠(chǎng)和變電所雷擊輸電線(xiàn)路產(chǎn)生的過(guò)電壓沿線(xiàn)路侵入發(fā)電廠(chǎng)和變電所造成大面積停電。發(fā)電機(jī)、變壓器等主要電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣大都沒(méi)有自恢復(fù)的能力第2頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一過(guò)電壓防護(hù)的主要措施防止直擊雷過(guò)電壓的主要措施是裝設(shè)專(zhuān)門(mén)的避雷針或懸掛避雷線(xiàn)。對(duì)雷電侵入波過(guò)電壓防護(hù)的主要措施是在發(fā)電廠(chǎng)、變電站內(nèi)裝設(shè)避雷器，同時(shí)在線(xiàn)路進(jìn)線(xiàn)段上采取輔助措施。第3頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一7.1直擊雷過(guò)電壓的防護(hù)按照安裝方式的不同，可將避雷針?lè)譃楠?dú)立避雷針和裝設(shè)在配電裝置構(gòu)架上的避雷針兩類(lèi)。獨(dú)立避雷針：用于35kV以下系統(tǒng)（因?yàn)樵撾妷旱燃?jí)的設(shè)備絕緣水平較低，易反擊）構(gòu)架避雷針：用于110kV以上系統(tǒng)（因?yàn)樵撾妷旱燃?jí)的設(shè)備絕緣水平較高，不易反擊），但變壓器構(gòu)架上不允許裝設(shè)避雷針。第4頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)于35kV及以下的配電裝置，因絕緣水平低，為避免反擊應(yīng)架設(shè)獨(dú)立避雷針，其接地裝置與主接地網(wǎng)分開(kāi)埋設(shè)。獨(dú)立避雷針AdLSK12RchSdhK獨(dú)立避雷針離配電構(gòu)架的距離第5頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一避雷針支座上高度為h處的對(duì)地電壓：接地裝置上的對(duì)地電壓：獨(dú)立避雷針離配電構(gòu)架的距離AdLSK12RchSdhK第6頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一AdLSK12RchSdhKsk>0.3Rch+0.1hsd>0.3Rch在一般情況下，sk不應(yīng)小于5m，sd不應(yīng)小于3m。要求：為了防止避雷針與被保護(hù)的配電構(gòu)架或設(shè)備之間的空氣間隙Sk被擊穿而造成反擊事故；為了防止避雷針接地裝置和被保護(hù)設(shè)備接地裝置之間在土壤中的間隙Sd被擊穿：第7頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一7.2、變電所內(nèi)避雷器的保護(hù)作用第8頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一7.2、變電所內(nèi)避雷器的保護(hù)作用裝設(shè)避雷器是變電所對(duì)入侵雷電過(guò)電壓波進(jìn)行防護(hù)的主要措施，它的保護(hù)作用主要是限制過(guò)電壓波的幅值。但是還需要有“進(jìn)線(xiàn)段保護(hù)”與之配合。避雷器的保護(hù)作用基于三個(gè)前提：

它的伏秒特性與被保護(hù)絕緣的伏秒特性有良好的配合;它的伏安特性應(yīng)保證其殘壓低于被保護(hù)絕緣的沖擊電氣強(qiáng)度;被保護(hù)絕緣必須處于該避雷器的保護(hù)距離之內(nèi)。第9頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一變壓器在沖擊電壓作用下可等值為一個(gè)電容（稱(chēng)為入口電容），一般可以不計(jì)，認(rèn)為輸電線(xiàn)路在此開(kāi)路。避雷器動(dòng)作前：變壓器（也是避雷器）上電壓：避雷器動(dòng)作后：一、避雷器與被保護(hù)設(shè)備連接一點(diǎn)的情況第10頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一變壓器（也是避雷器）上電壓有兩個(gè)峰值：Uch：避雷器沖擊放電電壓;Ubm：避雷器殘壓的最大值兩個(gè)峰值Uch和Ubm基本相同避雷器的伏安特性u(píng)b=f(ib)和伏秒特性u(píng)f=f(t)為已知，則用作圖法求取變壓器上的電壓。第11頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

一般情況下，避雷器的沖擊放電電壓與避雷器的殘壓基本相同，所以在防雷保護(hù)分析中可將避雷器上的電壓ub看作是一幅值為避雷器殘壓的斜角平頂波。幅值為5KA時(shí)的殘壓Ub.5.若入侵雷電波為斜角波，即u=at，則避雷器的作用相當(dāng)于在避雷器放電時(shí)刻tp在避雷器安裝處產(chǎn)生一負(fù)電壓波-a(t-tp)第12頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.避雷器和保護(hù)物之間有一定的距離時(shí)的情況第13頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一避雷器動(dòng)作后，由于波在1、2間發(fā)生折、反射，使得設(shè)備絕緣上出現(xiàn)高于避雷器端點(diǎn)的電壓。2.避雷器和保護(hù)物之間有一定的距離時(shí)的情況多次折反射問(wèn)題，網(wǎng)格法分析斜角平頂波第14頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一被保護(hù)絕緣與避雷器間的電氣距離越大、進(jìn)波陡度a越大，電壓差值也就越大。第15頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

避雷器的保護(hù)距離若被保護(hù)設(shè)備上受到的最大沖擊電壓值Uim小于設(shè)備本身的沖擊耐壓值Uj，則設(shè)備不會(huì)發(fā)生雷害事故，即

Uj≥Uim=Ub.5+2al/v

所以避雷器的最大保護(hù)距離為

Ub.5：幅值為5KA時(shí)的殘壓第16頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一避雷器具體安裝點(diǎn)選擇原則：“確保重點(diǎn)、兼顧一般”。在諸多的變電設(shè)備中，需要確保的重點(diǎn)無(wú)疑是主變壓器，應(yīng)盡可能把閥式避雷器裝得離主變壓器近一些。第17頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一7.3變電所的進(jìn)線(xiàn)段保護(hù)進(jìn)線(xiàn)段保護(hù)是指臨近變電所l～2km的一段線(xiàn)路上加強(qiáng)防雷保護(hù)措施。對(duì)于那些未沿全線(xiàn)架設(shè)避雷線(xiàn)的35kV及以下的線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，首先在靠近變電所(l～2km)的線(xiàn)段上加裝避雷線(xiàn)；對(duì)于全線(xiàn)有避雷線(xiàn)的110kV及以上的線(xiàn)路，將靠近變電所的一段長(zhǎng)l～

2km的線(xiàn)路加強(qiáng)防雷措施、提高耐雷水平。目的是減小進(jìn)線(xiàn)段內(nèi)繞擊和反擊形成侵入波的概率，使侵入變電所的雷電波主要來(lái)自進(jìn)線(xiàn)段以外。第18頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一進(jìn)線(xiàn)段保護(hù)的作用：雷電過(guò)電壓波在流過(guò)進(jìn)線(xiàn)段時(shí)因沖擊電暈而發(fā)生衰減和變形，降低了波前陡度和幅值；由于進(jìn)線(xiàn)段波阻抗的作用，減小了流過(guò)避雷器的雷電流。

第19頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一流過(guò)避雷器的沖擊電流Ub閥式避雷器的殘壓，kV第20頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、35KV小容量變電所的簡(jiǎn)化進(jìn)線(xiàn)保護(hù)

對(duì)于35KV小容量變電所，可根據(jù)變電所的重要性和雷電活動(dòng)強(qiáng)度等情況來(lái)采取簡(jiǎn)化的進(jìn)線(xiàn)保護(hù)。35KV小容量變電所范圍小，避雷器距變壓器的距離一般在10m以?xún)?nèi)，侵入波陡度允許增加，故進(jìn)線(xiàn)長(zhǎng)度可以縮短到500～600m，為了限制流入變電所閥型避雷器的雷電流，在進(jìn)線(xiàn)首端可裝設(shè)一組管型避雷器或保護(hù)間隙。第21頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一35～110KV變電所，若進(jìn)線(xiàn)裝設(shè)避雷線(xiàn)有困難或進(jìn)線(xiàn)段桿塔接地電阻難于下降，不能達(dá)到要求的耐雷水平，可在進(jìn)線(xiàn)的終端桿上安裝一組左右的電抗線(xiàn)圈來(lái)代替進(jìn)線(xiàn)段，此電抗線(xiàn)圈既能限制流過(guò)避雷器的雷電流又能限制入侵波陡度。第22頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一變壓器的防雷保護(hù)一、三繞組變壓器的防雷保護(hù)高壓側(cè)有雷電過(guò)電壓波時(shí)，通過(guò)繞組間的靜電耦合和電磁耦合，低壓側(cè)出現(xiàn)一定過(guò)電壓。在任一相低壓繞組加裝閥式避雷器。第23頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、自耦變壓器的防雷保護(hù)高壓側(cè)進(jìn)波時(shí)，應(yīng)在中壓斷路器QF2的內(nèi)側(cè)裝設(shè)一組閥式避雷器（圖中的FV2）進(jìn)行保護(hù)，中壓側(cè)進(jìn)波時(shí)，在高壓斷路器QF1的內(nèi)側(cè)也應(yīng)裝設(shè)一組避雷器（圖中的F1）進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)中壓側(cè)接有出線(xiàn)時(shí)，還應(yīng)在A(yíng)A′之間再跨接一組避雷器（圖中的FV3）。

自耦變壓器典型的保護(hù)接線(xiàn)第24頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、變壓器中性點(diǎn)的保護(hù)110kV及以上的中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)1、中性點(diǎn)為全絕緣時(shí)，一般不需采用專(zhuān)門(mén)的保護(hù)。但在變電所只有一臺(tái)變壓器且為單路進(jìn)線(xiàn)的情況下，仍需在中性點(diǎn)加裝一臺(tái)與繞組首端同樣電壓等級(jí)的避雷器。2、當(dāng)中性點(diǎn)為降級(jí)絕緣時(shí)，則必須選用與中性點(diǎn)絕緣等級(jí)相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù)，同時(shí)注意校核避雷器的滅弧電壓

35kV及以下的中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)變壓器的中性點(diǎn)都采用全絕緣，一般不設(shè)保護(hù)裝置。第25頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一7.5直配電機(jī)的防雷保護(hù)從防雷的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，發(fā)電機(jī)可分為兩大類(lèi)經(jīng)過(guò)變壓器再接到架空線(xiàn)上去的電機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)非直配電機(jī)?直接與架空線(xiàn)相連(包括經(jīng)過(guò)電纜段、電抗器等元件與架空線(xiàn)相連)的電機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)直配電機(jī)第26頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一直接與架空線(xiàn)相連的旋轉(zhuǎn)電機(jī)（包括發(fā)電機(jī)、同期調(diào)相機(jī)、大型電動(dòng)機(jī)等）稱(chēng)為直配電機(jī)，因線(xiàn)路上的雷電波可以直接傳入電機(jī)，故其防雷保護(hù)顯得特別突出。直配電機(jī)的防雷保護(hù)包括電機(jī)主絕緣、匝間絕緣和中性點(diǎn)絕緣的保護(hù)。直配電機(jī)防雷保護(hù)的特點(diǎn)：電機(jī)主絕緣的沖擊耐壓數(shù)值低；保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用的磁吹避雷器的保護(hù)性能與電機(jī)絕緣水平的配合裕度很小第27頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期一直配電機(jī)的防雷措施：避雷器保護(hù)：限制侵入波幅值電容器保護(hù)：限制侵入波幅值a和降低感應(yīng)過(guò)電壓電纜段保護(hù)（進(jìn)線(xiàn)段保護(hù)）：限制流經(jīng)避雷器中的雷電流小于3kA（對(duì)直配電機(jī)以3kA下的殘壓作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）電抗器保護(hù)：使F2可靠動(dòng)作電機(jī)母線(xiàn)上裝設(shè)電容C