高電壓技術(shù)第八章演示文稿

高電壓技術(shù)第八章演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)高電壓技術(shù)第八章當(dāng)前第2頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)主要內(nèi)容

第一節(jié)輸電線路的防雷保護(hù)第二節(jié)發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)第三節(jié)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)（發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、變頻機(jī)、電動(dòng)機(jī)）當(dāng)前第3頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)8.1輸電線路防雷保護(hù)

當(dāng)前第4頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)基本知識(shí)（1）輸電線路雷擊是線路跳閘的主要起因。原因：分布廣，易受雷擊在我國(guó)跳閘率比較高的地區(qū)的高壓線路由雷擊引起的次數(shù)約占40～70％，在多雷、土壤電阻率高、地形復(fù)雜的地區(qū)，雷擊事故率更高在日本50％以上電力系統(tǒng)事故是由于雷擊輸電線路引起的雷擊經(jīng)常引起雙回同時(shí)停電，20－30％的輸電線路故障發(fā)生在雙回輸電線路美國(guó)、前蘇聯(lián)等十二個(gè)國(guó)家，雷害事故占總事故的60％據(jù)275－500kV總長(zhǎng)為32700km輸電線路連續(xù)三年的運(yùn)行資料當(dāng)前第5頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)基本知識(shí)（2）線路雷擊過(guò)電壓分為：感應(yīng)雷過(guò)電壓、直擊雷過(guò)電壓。感應(yīng)雷過(guò)電壓：雷擊線路附近地面,或塔頂?shù)窗l(fā)生反擊，由電磁感應(yīng)引起的過(guò)電壓。直擊雷過(guò)電壓：雷擊于線路引起的過(guò)電壓。雷擊塔桿、避雷線及繞擊反擊－雷擊桿塔或避雷線,造成絕緣子接地端電位比導(dǎo)線高繞擊－繞開避雷線，雷電直接擊中導(dǎo)線直擊雷的危害更為嚴(yán)重。輸電線路耐雷性能和防雷措施效果衡量標(biāo)準(zhǔn)：耐雷水平、雷擊跳閘率。耐雷水平：雷擊線路時(shí)絕緣不發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值耐雷水平越高，防雷性能越好。雷擊跳閘率：折算為統(tǒng)一條件（每年40雷暴日、100km線路）下，因雷擊而引起的線路跳閘次數(shù)。由于雷電放電的復(fù)雜性，相對(duì)于計(jì)算結(jié)果，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)更為重要當(dāng)前第6頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)輸電線路防雷的四道防線

雷擊輸電線路的危害：引起線路跳閘，影響正常供電雷電波侵入變電站，破壞設(shè)備絕緣，造成停電事故。危害更大輸電線路防雷措施又稱為線路防雷的四道防線防止雷直擊導(dǎo)線。措施：避雷線、避雷針，或電纜線路防止雷擊塔頂或避雷線后引起絕緣閃絡(luò)。措施：降低接地電阻、增大耦合系數(shù)、增強(qiáng)線路絕緣、采用線路型避雷器防止閃絡(luò)后轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的工頻電弧，以免跳閘。增加絕緣子片數(shù)、采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地防止線路中斷供電。自動(dòng)重合閘、雙回路、環(huán)網(wǎng)供電應(yīng)用時(shí)須根據(jù)具體情況，選擇合適的保護(hù)措施。如：線路電壓等級(jí)、供電重要程度、雷電活動(dòng)強(qiáng)弱等。

當(dāng)前第7頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)感應(yīng)雷過(guò)電壓的產(chǎn)生（1）感應(yīng)雷過(guò)電壓的產(chǎn)生分為：靜電分量和電磁分量感應(yīng)雷過(guò)電壓的靜電分量。雷云接近線路上空時(shí)，由于靜電感應(yīng)，與雷云異號(hào)的正電荷被吸引到靠近先導(dǎo)通道的一段導(dǎo)線上，形成束縛電荷。而異號(hào)電荷則被排斥到線路遠(yuǎn)方或流入大地先導(dǎo)放電速度較慢，電荷移動(dòng)速度較慢，對(duì)應(yīng)的電壓、電流波可忽略導(dǎo)線仍保持原有電位主放電開始后，先導(dǎo)通道中的負(fù)電荷被快速中和。靜電場(chǎng)突然消失，被束縛的電荷瞬間成了自由電荷，形成電壓波迅速向線路兩側(cè)傳播。感應(yīng)雷過(guò)電壓的電磁分量。主放電時(shí)，雷電流沖擊波產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈沖磁場(chǎng)，其磁通與導(dǎo)線相交時(shí)，即產(chǎn)生一定的感應(yīng)電壓。由于主放電通道與導(dǎo)線基本垂直，故電磁分量較小，通常只考慮靜電分量

當(dāng)前第8頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)感應(yīng)雷過(guò)電壓的產(chǎn)生（2）電荷聚集過(guò)程速度較慢，可忽略對(duì)應(yīng)波過(guò)程電荷釋放過(guò)程速度快，形成明顯的波過(guò)程與先導(dǎo)放電和主放電的速度對(duì)應(yīng)當(dāng)前第9頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)無(wú)避雷線時(shí)的感應(yīng)雷過(guò)電壓（1）當(dāng)雷擊點(diǎn)與電力線路之間的水平距離d>65m時(shí)，感應(yīng)雷過(guò)電壓的最大值可為：

Ui=25Ih/dI——雷電流幅值，h—導(dǎo)線對(duì)地平均高度，d——雷擊點(diǎn)與導(dǎo)線間的水平距離由于雷擊點(diǎn)自然接地電阻較大，I最大可按100kA估算可以推算：感應(yīng)雷過(guò)電壓是直擊雷的1/10左右。當(dāng)d<50m，易擊中線路本身（受線路吸引）當(dāng)d<50m，且未擊中線路本身，感應(yīng)雷過(guò)電壓的最大值為：

Ui=ah=Ih/2.6a—感應(yīng)過(guò)電壓系數(shù)，單位為kV/m。數(shù)值上等于雷電流的時(shí)間陡度平均值，即I/2.6(單位kA/us)。對(duì)公式的理解當(dāng)前第10頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)無(wú)避雷線時(shí)的感應(yīng)雷過(guò)電壓（2）即無(wú)避雷線時(shí)，雷擊點(diǎn)距線路65m以內(nèi)，其感應(yīng)過(guò)電壓不隨距離而變化；距線路65m以上，感應(yīng)過(guò)電壓隨距離線性減小。實(shí)測(cè)表明，感應(yīng)雷過(guò)電壓幅值一般不超過(guò)300~400kV可使35kV及以下水泥桿線路出現(xiàn)閃絡(luò)對(duì)110kV及以上線路，一般不會(huì)構(gòu)成威脅感應(yīng)雷的極性與雷云極性相反，一般為正。不同相導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)雷同極性，故相間不存在電位差，只會(huì)對(duì)地閃絡(luò)

當(dāng)前第11頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)有避雷線時(shí)的感應(yīng)雷過(guò)電壓（1）導(dǎo)線上方掛有避雷線時(shí)，感應(yīng)的束縛電荷和電壓均減小雷電先導(dǎo)電荷產(chǎn)生的電力線部分被避雷線截住或者：避雷線聚集的電荷降低了先導(dǎo)電荷對(duì)導(dǎo)線的電場(chǎng)強(qiáng)度避雷線起到屏蔽線的作用。如果避雷線與導(dǎo)線一樣未接地，其感應(yīng)雷過(guò)電壓與導(dǎo)線的計(jì)算過(guò)程類似。由于聚集電荷間的影響，感應(yīng)電壓適度降低二者過(guò)電壓電荷極性相同但實(shí)際上，避雷線通過(guò)桿塔接地，其電位為零。從行波角度看，僅指到達(dá)桿塔接地點(diǎn)及以后為零。在感應(yīng)電壓波到達(dá)桿塔（接地點(diǎn)）之前，不為零。復(fù)習(xí)：行波傳播的知識(shí)當(dāng)前第12頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)有避雷線時(shí)的感應(yīng)雷過(guò)電壓（2）避雷線感應(yīng)電壓行波Ui(g)到達(dá)桿塔時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)-Ui(g)反射電壓波。行波的折反射反射電壓行波-Ui(g)將在導(dǎo)線上產(chǎn)生一個(gè)耦合電壓-kUi(g)。即，導(dǎo)線的實(shí)際感應(yīng)雷過(guò)電壓為：k為避雷線與導(dǎo)線間的幾何耦合系數(shù)總體而言，由于避雷線的屏蔽作用，導(dǎo)線上感應(yīng)電壓下降。避雷線與導(dǎo)線間距越小，耦合系數(shù)越大，導(dǎo)線上的過(guò)電壓越小

計(jì)及電暈影響后，耦合系數(shù)需要修正。當(dāng)前第13頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)輸電線路直擊雷過(guò)電壓以中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)為例雷擊桿塔桿頂雷擊避雷線位于塔桿擋距之間雷繞過(guò)避雷線擊于導(dǎo)線—繞擊當(dāng)前第14頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)雷擊塔桿桿頂?shù)倪^(guò)程雷電流大部分經(jīng)被擊塔桿及其接地電阻流入大地，小部分經(jīng)相鄰兩塔桿入地從絕緣子串閃絡(luò)的角度看，雷擊塔桿桿頂比雷擊避雷線更最嚴(yán)重，過(guò)電壓更高。由于桿塔不高，接地電阻R較小，接地點(diǎn)反射電流立即達(dá)到塔頂，入射電流加倍。另一方面，避雷線有分流作用流經(jīng)桿塔的電流it<雷電流i。β：桿塔分流系數(shù)，β：一般在0.86~0.92根據(jù)分流系數(shù)可以推算出桿塔接地電阻當(dāng)前第15頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)雷擊桿塔塔頂時(shí)的過(guò)電壓（1）示意圖和等值電路Ri為塔桿沖擊接地電阻，Lt為塔桿電感，Lg為避雷線電感當(dāng)前第16頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)雷擊桿塔塔頂時(shí)的過(guò)電壓（2）塔頂過(guò)電壓可表示為設(shè)雷電流為斜角平頂波，波前時(shí)間為2.6uS，則有則塔頂過(guò)電壓為：如果無(wú)避雷線，則β=1。即避雷線降低了雷擊塔頂?shù)碾妷罕芾拙€上的過(guò)電壓與塔頂相同當(dāng)前第17頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)雷擊桿塔塔頂時(shí)的過(guò)電壓（3）避雷線過(guò)電壓在導(dǎo)線上的耦合電壓為：耦合電壓與雷擊電壓同極性導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓感應(yīng)過(guò)電壓極性與雷擊電壓反極性考慮了避雷線路感應(yīng)過(guò)電壓的耦合電壓導(dǎo)線過(guò)電壓為：耦合電壓與感應(yīng)電壓之和絕緣子串兩端電壓為：塔頂電位與導(dǎo)線電位之差一些假設(shè)條件：如各電壓分量的最大幅值同一時(shí)刻出現(xiàn)，忽略系統(tǒng)工作電壓等當(dāng)前第18頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)雷擊塔頂時(shí)的耐雷水平雷擊塔頂時(shí)的耐雷水平：當(dāng)絕緣子串兩端電壓等于50%沖擊放電電壓時(shí)的雷電流幅值有避雷線的線路耐雷水平較高。提高耐雷水平的方法：加強(qiáng)線路絕緣，增大耦合系數(shù)，降低塔桿接地電阻，降低線路高度，等。工程上更多采用降低塔桿接地電阻和增大耦合系數(shù)的方法增大耦合系數(shù)方法：?jiǎn)伪芾拙€改為雙避雷線，等當(dāng)前第19頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)雷擊擋距中央避雷線時(shí)的過(guò)電壓（1）是雷擊避雷線最嚴(yán)重的情況原因：從兩側(cè)的負(fù)反射波返回的時(shí)間最長(zhǎng)雷擊點(diǎn)的初始電壓（反射波未返回前）：設(shè)兩側(cè)避雷線波阻抗（400R）并聯(lián)值與雷道波阻抗（200R）相同，故無(wú)折反射i(t)為雷電流。等于雷擊入射電流的2倍。則每側(cè)電流為i(t)/4設(shè)入射雷電波為斜角平頂波，I為雷電流最大值，斜率

一般塔距小于2.6uS內(nèi)的行波傳播距離（750m），可認(rèn)為斜角波：當(dāng)前第20頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)雷擊擋距中央避雷線時(shí)的過(guò)電壓（2）雷擊點(diǎn)的最大電壓：為兩側(cè)反射波到達(dá)時(shí)刻的電壓值注意：行波的傳播過(guò)程和線路上的電壓變化雷擊點(diǎn)避雷線與導(dǎo)線間的最大電壓：k為避雷線與導(dǎo)線間的耦合系數(shù)考慮導(dǎo)線感應(yīng)電壓時(shí)如何？負(fù)反射波尚未返回雷擊點(diǎn)時(shí)，雷電流已過(guò)峰值，A點(diǎn)最高電位將如何確定？對(duì)應(yīng)塔距大于2.6uS內(nèi)的行波傳播距離（750m）入射雷電波為斜角平頂波當(dāng)前第21頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)雷擊擋距中央避雷線時(shí)的過(guò)電壓（3）可計(jì)算出避雷線和導(dǎo)線間的最小距離。我國(guó)規(guī)程規(guī)定空氣絕緣較好，一般不會(huì)擊穿

兩側(cè)塔桿絕緣子串承受的電壓，在忽略塔桿電阻和電感時(shí)，為0。電壓波沿避雷線到塔桿時(shí)，注入大地，電壓為0。在導(dǎo)線上的耦合波也分為正負(fù)兩個(gè)，合并電壓為0。因此，絕緣子串的承受電壓為0。為什么可以忽略塔桿電阻和電感？？即使考慮塔桿電阻和電感時(shí)，其承受的過(guò)電壓也較小，小于雷擊于塔頂時(shí)的過(guò)電壓。因此在計(jì)算雷擊跳閘率時(shí)，不考慮雷擊避雷線的情況

注意：分析雷擊塔頂和避雷線時(shí)的過(guò)電壓大小和分布當(dāng)前第22頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)繞擊導(dǎo)線的過(guò)電壓（1）繞擊：雷繞過(guò)避雷線而擊于導(dǎo)線繞擊率和避雷線對(duì)邊相導(dǎo)線的保護(hù)角、桿塔高度、地形地貌、地質(zhì)條件等有關(guān)示意圖和等值電路設(shè)雷電通道波阻抗Z0為200R，線路波阻抗Z為400R。則雷電在雷擊點(diǎn)無(wú)折反射

當(dāng)前第23頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)繞擊導(dǎo)線的過(guò)電壓（2）設(shè)入射雷電波為斜角平頂波則雷擊點(diǎn)的最大電壓為：

I為雷電流最大值，是原始電流的2倍。雷擊點(diǎn)避雷線和導(dǎo)線間的最大電壓為

避雷線上有耦合波，k為耦合系數(shù)

兩側(cè)塔桿絕緣子串承受的最大電壓等于問題：為何忽略耦合電壓？避雷線上的耦合電壓波到塔桿很小

線路的耐雷水平為：根據(jù)規(guī)程的計(jì)算，雷繞擊的耐雷水平較雷擊塔桿小很多。無(wú)避雷線時(shí)，雷直擊導(dǎo)線的過(guò)電壓和耐雷水平與此類似

當(dāng)前第24頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)輸電線路耐雷水平無(wú)避雷線，雷直擊線路時(shí)的耐雷水平：35、110、220、330、500kV線路電壓等級(jí)3.5、7、12、16、27.4kA耐雷水平91、87、73、66、50%超耐雷水平雷電流概率

有避雷線，反擊時(shí)的耐雷水平：

35、110、220、330、500kV線路電壓20-30、40-75、75-110、100-150、125-175kA耐雷水平可見雷直擊導(dǎo)線會(huì)引起幾乎所有電壓等級(jí)的線路絕緣子閃絡(luò)因此，我國(guó)110kV及以上線路需全線架設(shè)避雷線。當(dāng)前第25頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)輸電線路雷擊跳閘雷擊跳閘過(guò)程：雷電流超過(guò)耐流水平--->沖擊閃絡(luò)--->時(shí)間幾十us，開關(guān)來(lái)不及動(dòng)作--->如果工頻續(xù)流，則跳閘--->如果無(wú)工頻續(xù)流，則不跳閘是否發(fā)生工頻續(xù)流，取決于弧道中的平均電場(chǎng)強(qiáng)度閃絡(luò)瞬間工頻電壓值（相位）去游離條件（氣溫、風(fēng)速等）雷擊跳閘原因：反擊或繞擊反擊跳閘主要是：雷擊桿塔繞擊：繞擊導(dǎo)線。

雷擊避雷線一般不發(fā)生跳閘當(dāng)前第26頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)雷擊桿塔的跳閘率雷擊跳閘率：折算為統(tǒng)一條件（每年40雷暴日、100km線路）下，因雷擊而引起的線路跳閘次數(shù)。每100km有避雷線的線路每年（40個(gè)雷暴日）的落雷次數(shù)：N=2.8hg。hg為避雷線對(duì)地平均高度擊桿率g：雷擊桿塔次數(shù)/雷擊線路總次數(shù)。1/6~1/2。不同條件下的擊桿率見P196表8-2

雷電流幅值超過(guò)雷擊塔頂耐雷水平的概率為

P1可查閱P169圖7-2建弧率η：絕緣擊穿后存在工頻續(xù)流的概率。每100km線路每年雷擊桿塔跳閘次數(shù)

當(dāng)前第27頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)繞擊跳閘率每100km線路每年繞擊跳閘次數(shù)：Pa為繞擊率。繞擊次數(shù)/雷擊線路總次數(shù)平原線路繞擊率：山區(qū)線路繞擊率：Α為避雷線保護(hù)角，ht為避雷線平均高度P2為雷電流幅值超過(guò)繞擊耐雷水平的概率?？刹殚哖169圖7-2當(dāng)前第28頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)線路雷擊跳閘率線路雷擊跳閘率：=雷擊桿塔（反擊）跳閘率+繞擊跳閘率

當(dāng)前第29頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)雷擊跳閘率無(wú)避雷線，每100km線路每年40雷暴日的雷擊跳閘率為hc——上導(dǎo)線平均高度，η—建弧率：P1為：雷擊使一相導(dǎo)線與塔桿閃絡(luò)，再向第二相導(dǎo)線反擊且雷電流幅值超過(guò)耐雷水平的概率。單相閃絡(luò)不跳閘。需要兩相同時(shí)閃絡(luò)（接地并短路）才能跳閘。為什么？當(dāng)前第30頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)輸電線路的防雷措施（1）架設(shè)避雷線減少雷直擊導(dǎo)線；分流作用降低塔頂電位；屏蔽作用降低感應(yīng)過(guò)電壓規(guī)程規(guī)定：220kV及以上全線雙避雷線110kV除少雷區(qū)外全線架設(shè)避雷線保護(hù)角。110kV：α＝20o－30o；220kV：α＝20o；500kV：負(fù)角降低桿塔接地電阻。一般高度桿塔特別有效架設(shè)耦合地線。降低接地電阻困難時(shí)用導(dǎo)線下方架設(shè)一條接地線具有分流作用，又加強(qiáng)了避雷線對(duì)導(dǎo)線的耦合。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，可降低雷擊跳閘率50％左右當(dāng)前第31頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)輸電線路的防雷措施（2）加強(qiáng)絕緣針對(duì)個(gè)別大跨越、高桿塔，落雷機(jī)會(huì)多等情況方法：增加絕緣子片數(shù)采用不平衡絕緣方式。同桿雙回線路采用。方法：一回普通絕緣，一回加強(qiáng)絕緣。避免同時(shí)閃絡(luò)，同時(shí)跳閘。裝設(shè)自動(dòng)重合閘我國(guó)110kV及以上線路重合閘成功率達(dá)75～95％采用消弧線圈接地運(yùn)行方式單相雷擊閃絡(luò)電弧被消弧線圈熄滅，不跳閘我國(guó)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，可使雷擊跳閘率降低1/3左右僅適用中壓配電網(wǎng)當(dāng)前第32頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)輸電線路的防雷措施（3）加裝線路型避雷器作用：實(shí)質(zhì)是一種放電器，并聯(lián)連接在被保護(hù)設(shè)備附近，當(dāng)作用電壓超過(guò)避雷器的放電電壓時(shí)，避雷器先放電，限制了過(guò)電壓的發(fā)展基本要求：良好的伏秒特性，實(shí)現(xiàn)合理的絕緣配合很強(qiáng)的絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力，快速切斷工頻續(xù)流硅橡膠護(hù)套氧化鋅線路避雷器已取得良好應(yīng)用效果當(dāng)前第33頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)輸電線路的防雷措施（4）加裝線路型避雷器（續(xù)）線路避雷器的投資較大，難以普遍采用建議優(yōu)先安裝在：山區(qū)線路易擊段、易擊點(diǎn)的桿塔山區(qū)線路接地電阻超過(guò)100Ω且發(fā)生過(guò)閃絡(luò)的桿塔水電站升壓站出口線路接地電阻大的桿塔，大跨越高桿塔多雷區(qū)雙回線路易擊段、易擊點(diǎn)的一回線路上當(dāng)前第34頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)輸電線路的防雷措施（5）當(dāng)前第35頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)輸電線路的防雷措施（6）日本：總結(jié)77kV各種防雷措施的效果，統(tǒng)計(jì)出：增加絕緣，可使雷擊跳閘次數(shù)降至62%架設(shè)耦合地線，可使雷擊跳閘次數(shù)降至56%減少桿塔接地電阻，可使雷擊跳閘次數(shù)降至45%安裝MOA后可消除雷擊跳閘事故美國(guó)：AEP和GE公司1980年開始研制線路防雷用合成絕緣ZnO避雷器，1982年10月有75只在138kV線路上投入試運(yùn)行。運(yùn)行表明在裝有避雷器的被保護(hù)線段沒有出現(xiàn)絕緣子串的閃絡(luò)。法國(guó)：1998年開始在63kV和90kV線路安裝避雷器中國(guó)：1993年，清華大學(xué)研制出110－220kV無(wú)間隙的線路避雷器，1999年，500kV線路避雷器掛網(wǎng)運(yùn)行當(dāng)前第36頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)8.2發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)

當(dāng)前第37頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)變電所防雷的要求和雷害來(lái)源發(fā)電廠和變電所防雷保護(hù)的要求更高：線路防雷，可以是部分耐雷。線路絕緣損害主要是絕緣子沿面閃絡(luò)，可恢復(fù)。具體耐雷水平可視線路重要程度而定。發(fā)電廠、變電所，要求是完全耐雷。雷擊造成的停電面積大。發(fā)電廠是電力網(wǎng)的心臟，變電所是樞紐。一些重要設(shè)備不是自恢復(fù)絕緣。一旦閃絡(luò)，不可恢復(fù)。發(fā)電廠和變電所雷害事故的來(lái)源：雷直擊雷電波沿輸電線路侵入對(duì)直接雷的防護(hù)：避雷針、避雷線+良好的接地網(wǎng)對(duì)雷電波侵入的防護(hù)：避雷器（如閥式避雷器）+輔助措施。限制過(guò)電壓幅值；限制雷電流幅值；降低侵入波的陡度。當(dāng)前第38頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)直擊雷保護(hù)方法：避雷針、避雷線+良好的接地網(wǎng)使所有設(shè)備和建筑物處于保護(hù)范圍之內(nèi)復(fù)習(xí)：避雷針和避雷線的保護(hù)范圍。防止反擊（逆閃絡(luò)）發(fā)生。反擊的概念。被保護(hù)物與避雷針（線）在地上和地下均留有足夠的距離。工作接地和防雷接地要分開。避雷針分類：獨(dú)立避雷針、構(gòu)架避雷針當(dāng)前第39頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)獨(dú)立避雷針的過(guò)電壓（1）在避雷針的A點(diǎn)（高度h）和接地裝置B點(diǎn)的電位為：

L0—避雷針單位高度等值電感Ri—接地裝置沖擊接地電阻避雷針與被保護(hù)物體的空間距離（空氣間歇）應(yīng)滿足

E1—空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)一般為500kV/md1d2BRi當(dāng)前第40頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)獨(dú)立避雷針的過(guò)電壓（2）地中距離應(yīng)滿足：E2為大地的擊穿場(chǎng)強(qiáng)一般為300kV/m根據(jù)規(guī)程取：I=100kA，平均陡度di/dt=100/2.6（kA/uS），L0=1.55uH/m，帶入可得d1和d2

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)推薦獨(dú)立避雷針的工頻接地電阻不宜大于10歐姆。接地電阻增大，d1，d2增大，避雷針高度增加，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度權(quán)衡不合理

d1d2BRi當(dāng)前第41頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)構(gòu)架避雷針構(gòu)架避雷針：避雷針架設(shè)在構(gòu)架上構(gòu)架避雷針特點(diǎn)：造價(jià)低廉、便于布置；但離電氣設(shè)備近，易發(fā)生反擊。關(guān)于避雷器的國(guó)家規(guī)程規(guī)定：35kv及以下配電裝置的絕緣較弱，其架構(gòu)或房頂上不宜裝設(shè)避雷針，而應(yīng)裝設(shè)獨(dú)立避雷針。60kv的配電裝置，在大地電阻率ρ<500Ωm的地區(qū)容許采用構(gòu)架避雷針，而在ρ>500Ωm

的地區(qū)宜采用獨(dú)立避雷針。110kv及以上的配電裝置，在土壤電阻率ρ<1000Ωm時(shí)，不易反擊，容許裝設(shè)構(gòu)架避雷針。架構(gòu)避雷針的接地裝置與主變接地點(diǎn)之間電氣距離應(yīng)大于15m防止發(fā)生反擊不允許在變壓器門型架上裝設(shè)避雷針。發(fā)電廠廠房一般不裝設(shè)避雷針。以免發(fā)生感應(yīng)或反擊使繼電保護(hù)誤動(dòng)作，或者造成絕緣損壞。當(dāng)前第42頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)避雷線與被保護(hù)設(shè)備的距離兩端接地避雷線與被保護(hù)設(shè)備的地上和地中距離：思考題：為什么分流系數(shù)不是按照波阻抗而是按線路長(zhǎng)度計(jì)算？一端接地、另一端絕緣的避雷線與被保護(hù)設(shè)備的地上和地中距離：規(guī)程規(guī)定：避雷針、避雷線的最小距離：地上距離：d1>5m地下距離：d2>3m—避雷線分流系數(shù)—雷擊點(diǎn)到較近支柱間的距離—雷擊點(diǎn)到另一支柱間的距離當(dāng)前第43頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)發(fā)電廠、變電所雷電侵入波防護(hù)措施主要措施：避雷器。此外需附加：輔助措施。對(duì)帶間歇類避雷器的要求：伏秒特性在被保護(hù)絕緣的伏秒特性之下；滅弧能力強(qiáng)，避免工頻續(xù)流。對(duì)MOA類避雷器的要求：伏秒特性在被保護(hù)絕緣的伏秒特性之下；殘壓低于被保護(hù)絕緣的擊穿強(qiáng)度。如果避雷器與被保護(hù)設(shè)備連接在一點(diǎn)，滿足上述條件即可但實(shí)際應(yīng)用中，保護(hù)效果需要進(jìn)一步研究避雷器一般裝在母線上、以保護(hù)多個(gè)設(shè)備。避雷器與被保護(hù)設(shè)備間有一定距離的電氣引線。一般而言，由于該段線路的波過(guò)程（折射和反射），被保護(hù)設(shè)備上的電壓將在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)高于避雷器的殘壓，使避雷器的保護(hù)效果打折扣或遲延。

當(dāng)前第44頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)閥式避雷器動(dòng)作后變壓器上的過(guò)電壓（1）避雷器和變壓器的電氣距離為l，行波傳播時(shí)間為T=l/v

入射雷電波為斜角平頂波，最大幅值為：UT波前陡度為由于l<<2.6*300=780m，在短時(shí)間內(nèi)，可以設(shè)電壓波為

忽略變壓器入口電容，視其為開路。則可以根據(jù)電壓波在l的折反射分析過(guò)電壓

在0~2T內(nèi)，反射波未返回，避雷器電壓為u1=at變壓器入口電容忽略避雷器當(dāng)前第45頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)閥式避雷器動(dòng)作后變壓器上的過(guò)電壓（2）由于正反射，在T~2T內(nèi)，變壓電壓為:u2=2a(t–T)2T時(shí)刻，反射波返回避雷器，避雷器和變壓器電壓幅值相等，均為2aT

2T以后，二者均可表示為

u1=u2=2a(t–T)二者曲線重合避雷器上的電壓是一個(gè)折線。2T后，整個(gè)電氣連線上的電壓均相等，以2a速率增加tb時(shí)，電壓與避雷器的伏秒特性相交，避雷器放電，殘壓u1近似為一直線。

當(dāng)前第46頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)閥式避雷器動(dòng)作后變壓器上的過(guò)電壓（3）避雷器放電時(shí)，相當(dāng)于產(chǎn)生一個(gè)-2at的反射波。該反射波在經(jīng)歷T后，即時(shí)刻tb+T，才到達(dá)變壓器。[tb,tb+T]時(shí)間內(nèi)變壓器電壓繼續(xù)升高避雷器的保護(hù)作用被減弱，或被延遲變壓器的最大電壓比避雷器的殘壓要高

Δu=2aT=2al/v

，等于實(shí)際上，變壓器有一定的入口電容，波過(guò)程將更為復(fù)雜這種波與沖擊全波相差很大，對(duì)變壓器的作用與截波相近，有較大的損害

當(dāng)前第47頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)變壓器與避雷器之間允許的最大電氣距離（1）Uw(i)—絕緣擊穿值；UR—避雷器殘壓；a為電壓波時(shí)間陡度；為電壓波空間陡度即：最大距離與變壓器的多次截波耐壓值、避雷器殘壓、侵入波的陡度有關(guān)。避雷器殘壓與雷電流幅值有關(guān)侵入波的陡度與雷電流的幅值和波前時(shí)間有關(guān)。不同類型避雷器的殘壓值也不同。在變壓器和避雷器確定的條件下，最大距離主要和雷電流幅值及陡度有關(guān)

確定電氣距離，也可計(jì)算出雷電流波的最大容許空間陡度or當(dāng)前第48頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)變壓器與避雷器之間允許的最大電氣距離（2）其它設(shè)備與避雷器之間允許的最大電氣距離為

其它設(shè)備耐壓性能更好

變壓器離避雷器最近對(duì)于中間變電所或多出線變電所，最大電氣距離比終端變電所時(shí)要長(zhǎng)

k為修正系數(shù)

問題：為什么？

實(shí)際工程中，變電站雷電侵入波保護(hù)設(shè)計(jì)就是選擇避雷器的布置位置。原則是在任何可能的運(yùn)行方式下，變電站內(nèi)變壓器和其它設(shè)備距避雷器的電氣距離應(yīng)小于最大允許電氣距離當(dāng)前第49頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)變電所的進(jìn)線段保護(hù)（1）對(duì)于確定的變電所，lmax固定。為可靠防雷，須：減小侵入波的陡度，<a’。減小電壓波在往返lmax時(shí)間內(nèi)的上升幅度。減小雷電流幅值。減小避雷器的殘壓，雷電流越大，殘壓越大。避免通流過(guò)大損壞避雷器。如果沒有輔助保護(hù)措施，則不能滿足要求變電所要求完全耐雷變電站入口處發(fā)生反擊，則雷電波陡度為0最大雷電流幅值可達(dá)數(shù)百kA統(tǒng)計(jì)表明：變電站侵入波事故50%是1km內(nèi)線路落雷造成的，71％是3km內(nèi)線路落雷造成的即，如果雷擊變電所附近導(dǎo)線，雷電流幅值和陡度可能超過(guò)限定值，影響保護(hù)效果甚至損壞避雷器一個(gè)可利用的條件：雷電流在線路傳輸時(shí)會(huì)有一定的幅值衰減和陡度延緩當(dāng)前第50頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)變電所的進(jìn)線段保護(hù)（2）進(jìn)線段保護(hù)的含義：在靠近變電所的一段進(jìn)線（1~2km）上，加強(qiáng)防雷措施，使其耐雷水平高于線路其它部分，減小進(jìn)線段繞擊和反擊形成侵入波的概率，使侵入變電站的雷電波主要來(lái)自進(jìn)線段之外。無(wú)避雷線的線路，裝設(shè)避雷線、避雷針或其他防雷裝置全線有避雷線的線路，減小保護(hù)角，增加絕緣子片數(shù)，加避雷針等。一種輔助保護(hù)措施進(jìn)線段沖擊電暈可使波前時(shí)間拉長(zhǎng)

T0為原始波前時(shí)間/uS，hc為線路高度/m，

l為行波行進(jìn)距離/km，U為電壓波幅值/kV最嚴(yán)重的情況：反擊形成的直角波T0=0。根據(jù)電壓波陡度a最大值，求出進(jìn)線段的最小長(zhǎng)度。當(dāng)前第51頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)變電所的進(jìn)線段保護(hù)（3）進(jìn)線段的限流作用雷電波從進(jìn)線段以外傳來(lái)，變電所侵入波的幅值不超過(guò)線路絕緣子的50%放電電壓。線路絕緣子承擔(dān)了第一級(jí)的防雷作用避免避雷器擊穿時(shí)產(chǎn)生的負(fù)行波在雷擊點(diǎn)往返產(chǎn)生的電流增大作用。與反向傳播的負(fù)電壓波對(duì)應(yīng)的，電流波為正，與入射電流波同極性雷擊點(diǎn)的電流反射系數(shù)為正，因此反射波會(huì)增大避雷器電流行波在1~2km線路上往返一次的時(shí)間為6.7~13.3uS，遠(yuǎn)超波前時(shí)間2.6uS，電流反射波到達(dá)避雷器時(shí)，原始入射波的峰值已過(guò)。通過(guò)增大雷電波傳輸距離和時(shí)間，避開折反射造成的峰值疊加保護(hù)機(jī)理：將雷擊點(diǎn)推向遠(yuǎn)處，使雷電波從進(jìn)線段外傳來(lái)，通過(guò)長(zhǎng)距離沖擊電暈的衰減和畸變，降低波前陡度和幅值當(dāng)前第52頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)變電所防雷的幾個(gè)具體問題（1）自耦變壓器和三繞組變壓器保護(hù)在中壓側(cè)與斷路器之間加一組避雷器在高壓斷路器的內(nèi)側(cè)加一組避雷器高中壓繞組間加一組避雷器當(dāng)前第53頁(yè)\共有59頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)變電所防雷的幾個(gè)具體問題（2）一線一變時(shí)，一般在中性點(diǎn)加裝一個(gè)與首段相同電壓等級(jí)的避雷器配電變壓器的保護(hù)高壓側(cè)裝避雷器低壓側(cè)裝一組避雷器油田380V/1140V配變，低壓側(cè)接電動(dòng)機(jī)、輸電線路短，不用裝避雷器變壓器中性點(diǎn)保護(hù)是否需要保護(hù)，應(yīng)視其對(duì)地絕緣而定對(duì)于35kV~60kV