《高電壓技術(shù)》課件-第4章 電力系統(tǒng)大氣過電壓及防護(hù)

第4章

電力系統(tǒng)大氣過電壓及防護(hù)研究雷電過電壓的必要性雷電現(xiàn)象極為頻繁，產(chǎn)生的雷電過電壓可達(dá)數(shù)千kV，足以使電氣設(shè)備絕緣發(fā)生閃絡(luò)和損壞，引起停電事故。有必要理解雷電產(chǎn)生的原因、過程及參數(shù)，以理解防雷原理及設(shè)計防雷設(shè)備。有必要對輸電線路、發(fā)電廠和變電所的電氣裝置采取防雷保護(hù)措施。4.1雷閃過電壓4.1雷閃過電壓【學(xué)習(xí)任務(wù)】1.了解雷電放電的發(fā)展過程，2.掌握雷電的有關(guān)參數(shù)，3.理解沖擊電壓下的氣隙擊穿特性。大氣過電壓，也叫雷閃過電壓：是由于雷電引起的電力系統(tǒng)過電壓。直擊雷過電壓：是由于流經(jīng)被擊物很大的雷電流造成的。感應(yīng)雷過電壓：是由于電磁場劇烈改變而產(chǎn)生的過電壓。4.1雷閃過電壓雷電過電壓的幅值取決于雷電參數(shù)和防雷措施，與電網(wǎng)的額定電壓沒有直接關(guān)系。雷電過電壓對電氣設(shè)備的絕緣威脅很大，為了保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行，必須有一定的防雷保護(hù)措施。4.1雷閃過電壓1.雷閃放電雷電放電包括雷云對大地放電和云間放電兩種情況。按其發(fā)展的方向，雷電可分為下行雷和上行雷兩種。下行雷是在雷云中產(chǎn)生并向大地發(fā)展的；上行雷則是由接地物體頂部激發(fā)起，并向雷云方向發(fā)展的。雷電的極性是按照從雷云流入大地的電荷的符號決定的。一、雷閃放電及雷電參數(shù)4.1雷閃過電壓1.雷閃放電下行的負(fù)極性雷對地放電可分為三個主要階段，即先導(dǎo)放電、主放電和余輝放電階段。一、雷閃放電及雷電參數(shù)4.1雷閃過電壓(1)雷電先導(dǎo)放電過程云帶有電荷后，其電荷集中在幾個帶電中心，它們的電荷數(shù)也不完全相等。當(dāng)某一點的電荷較多，且在它附近的電場強(qiáng)度達(dá)到足以使空氣絕緣破壞的強(qiáng)度時，空氣便開始游離。當(dāng)某一段的空氣游離后，這段空氣就是由原來的絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電性的通道。這個導(dǎo)電性的通道為先導(dǎo)放電通道。1.雷閃放電4.1雷閃過電壓(2)雷電的主放電階段當(dāng)先導(dǎo)通道頭部到達(dá)地面或與地面目標(biāo)上發(fā)出的迎面先導(dǎo)相遇時，將先導(dǎo)通道頭部與大地短接，主放電階段的開始。主放電是從地面向云發(fā)展的，發(fā)展速度極大。離地越高，速度越小。主放電通道到達(dá)云端時，主放電結(jié)束。主放電時，通道突發(fā)地明亮，發(fā)生巨大的雷響，沿著雷電流通道流過很大的雷電流，且由于電流突然增加，使被雷擊點周圍的磁場發(fā)生很大變化。1.雷閃放電4.1雷閃過電壓(3)余輝放電階段主放電完成后，云中的剩余電荷沿著雷電流通道繼續(xù)流向大地，形成余輝放電。與余輝放電階段相對應(yīng)的電流是逐漸衰減的。1.雷閃放電4.1雷閃過電壓(1)雷電通道波阻抗主放電時，雷閃通道是一導(dǎo)體，故可看作和普通導(dǎo)線一樣，對電流波呈一定的阻抗，沿閃擊通道運動的電壓波U0與電流波i0的比值就叫雷電通道波阻抗Z0我國規(guī)程建議雷電通道的波阻抗Z0取300-400Ω。2.雷電參數(shù)4.1雷閃過電壓(2)雷電流的波形主放電時的電流波形的波前部分，接近半余弦波有關(guān)規(guī)程建議計算用雷電流波長約為40～50us，波頭長度取為2.6us。一般線路桿塔，用余弦波頭計算雷擊塔頂電位與用更便于計算的斜角波計算的結(jié)果非常接近。只有在設(shè)計特殊高塔時，才用半余弦波來計算。2.雷電參數(shù)4.1雷閃過電壓(3)雷電流iL的幅值雷擊于具有分布參數(shù)特性的避雷針、線路桿塔、地線或?qū)Ь€，流經(jīng)被擊物時的電流與被擊物的波阻有關(guān)。當(dāng)Zj=0時，流經(jīng)被擊物體的電流為雷電流。2.雷電參數(shù)4.1雷閃過電壓雷電流IL為一非周期沖擊波，其幅值與氣象、自然條件有關(guān)，是個隨機(jī)變量，只有通過大量實測，才能正確估計其概率分布規(guī)律。(3)雷電流iL的幅值如圖為我國目前使用的雷電流幅值概率分布曲線，適用于我國平均雷暴日大于20的一般地區(qū)。2.雷電參數(shù)4.1雷閃過電壓(4)雷暴日與雷暴小時雷暴日：每年中有雷電的日數(shù)。一天內(nèi)只要聽到雷聲就作為一個雷暴日。雷暴小時：每年中有雷電的小時數(shù)。在一個小時內(nèi)只要聽到雷聲就作為一個雷暴小時。雷暴日與該地區(qū)所在緯度、當(dāng)?shù)貧庀髼l件、地形地貌有關(guān)。Td<15，少雷區(qū)；>40，多雷區(qū)。2.雷電參數(shù)4.1雷閃過電壓(5)地面落雷密度和輸電線路落雷次數(shù)地面落雷密度：每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷擊的次數(shù)，以γ表示。有關(guān)規(guī)程建議r為0.015次/(km2·雷暴日)。對于架空線路來說，由于其高出地面有引雷作用，根據(jù)模擬試驗和運行經(jīng)驗，一般高度的線路，其等值受雷面的寬度為10h(h為線路的平均高度，m），即線路兩側(cè)各5h寬的地帶為等值受雷面積。則線路愈長則受雷面積愈大。2.雷電參數(shù)4.1雷閃過電壓(5)地面落雷密度和輸電線路落雷次數(shù)若線路經(jīng)過地區(qū)的平均雷暴日數(shù)為T，則每年每100km一般高度的線路的落雷次數(shù)為:2.雷電參數(shù)4.1雷閃過電壓h---避雷線或?qū)Ь€對地平均高度，mN—落雷次數(shù)，次/（100km·年）若平均雷暴日T取為40，γ=0.015，則N=0.6h雷電沖擊電壓一般是指持續(xù)時間很短，只有約幾個微秒到幾十個微秒的非周期性變化的電壓。由于作用時間短到可以與放電需要的時間相比擬，所以空氣間隙在雷電沖擊電壓作用下呈現(xiàn)的一些主要放電特性。二、雷電沖擊波過電壓和伏秒特性4.1雷閃過電壓1.標(biāo)準(zhǔn)波形標(biāo)準(zhǔn)波形是根據(jù)電力系統(tǒng)中大量實測得到的雷電過電壓波形制訂的。二、雷電沖擊波過電壓和伏秒特性4.1雷閃過電壓1.標(biāo)準(zhǔn)波形二、雷電沖擊波過電壓和伏秒特性4.1雷閃過電壓我國國家規(guī)定的雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形的參數(shù)與國際標(biāo)準(zhǔn)IEC規(guī)定的相同。波頭時間：=(1.230%)μs波長時間

:=(5020%)μs標(biāo)準(zhǔn)波形通常用符號

表示2.放電時延二、雷電沖擊波過電壓和伏秒特性4.1雷閃過電壓(1)間隙擊穿要滿足兩個條件一定的電壓幅值一定的電壓作用時間2.放電時延二、雷電沖擊波過電壓和伏秒特性4.1雷閃過電壓U0靜態(tài)擊穿電壓（直流或工頻擊穿電壓幅值）2.放電時延4.1雷閃過電壓(2)統(tǒng)計時延通常把電壓到達(dá)間隙的靜態(tài)擊穿電壓開始到間隙中出現(xiàn)第一個有效電子為止所需的時間——統(tǒng)計時延。（具有分散性）統(tǒng)計時延ts和外加電壓大小，照射強(qiáng)度等很多因素有關(guān)。ts隨間隙上外施電壓的增加而減小。2.放電時延4.1雷閃過電壓(3)放電形成時延tf從第一個有效電子出現(xiàn)到間隙完成擊穿，還需要一定的放電發(fā)展時間——放電形成時延tf。tf包括從電子崩，流注到主放電的發(fā)展所需的時間，由于受各種偶然因素的影響，tf也具有分散性。2.放電時延4.1雷閃過電壓(4)放電時延tLtL=ts+tf放電時延主要取決于放電形成時延tf，特別當(dāng)間隙距離較大時，tf較長。若增加間隙上的電壓，則電子的運動速度及游離能力都會增大，從而使tf減小。2.放電時延4.1雷閃過電壓氣體間隙在沖擊電壓作用下?lián)舸┧枞繒r間：t=t1+ts+tf其中：ts+tf

就是放電時延tL4.1雷閃過電壓在持續(xù)電壓作用下，當(dāng)氣體狀態(tài)不變時，一定距離的間隙，其擊穿電壓具有確定的數(shù)值，當(dāng)間隙上所加的電壓達(dá)到其擊穿電壓時，其間隙即被擊穿。當(dāng)外施電壓幅值增高到某一定值時，由于放電時延有分散性，對于較短的放電時延，擊穿有可能發(fā)生。3.50%沖擊放電電壓U50%3.50%沖擊放電電壓U50%4.1雷閃過電壓放電概率為50%時的沖擊放電電壓——U50%pu擊u50%50%50%沖擊放電電壓與靜態(tài)放電壓的比值稱為絕緣的沖擊系數(shù)βU0——工頻靜態(tài)擊穿電壓的幅值CompanyLogo4.1雷閃過電壓在均勻電場和稍不均勻電場中，由于放電時延短，擊穿電壓的分散性小，其沖擊系數(shù)實際上等于1，而且在U50%下，擊穿通常發(fā)生在波前峰值附近。在極不均勻電場中，由于放電時延較長，擊穿電壓的分散性也大，則沖擊系數(shù)通常大于1，且在U50%

作用下，擊穿通常發(fā)生在波尾。3.50%沖擊放電電壓U50%4.伏秒特性4.1雷閃過電壓(1)定義同一波形、不同幅值的沖擊電壓下，間隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時間的關(guān)系曲線——伏秒特性曲線。工程上常用伏秒特性曲線來表征間隙在沖擊電壓下的擊穿特性。4.伏秒特性4.1雷閃過電壓(2)曲線求取方法伏秒特性可用實驗方法求取。對于某一間隙施加沖擊電壓，并保持其標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電壓波形不變，逐漸升高沖擊電壓幅值，得到間隙的放電電壓u和放電時間t的關(guān)系，則可繪出伏秒特性。4.伏秒特性4.1雷閃過電壓(3)電場均勻程度對曲線的影響不均勻電場由于平均擊穿電場強(qiáng)度較低,而且流注總是從強(qiáng)場區(qū)向弱場區(qū)發(fā)展,放電速度受到電場分布的影響,所以放電時延長,分散性大,其伏秒特性曲線在放電時間還相當(dāng)大時,便隨時間減小而明顯地上翹,曲線比較陡。4.伏秒特性4.1雷閃過電壓(3)電場均勻程度對曲線的影響均勻或稍不均勻電場則相反,由于擊穿時平均場強(qiáng)較高,放電發(fā)展較快,放電時延較短,其伏秒特性曲線較平坦。分散性小，僅在放電時間極短時，略有上翹。4.伏秒特性4.1雷閃過電壓(4)實際意義S2總是低于S1，說明在同一過電壓作用下，總是保護(hù)設(shè)備的絕緣先擊穿，從而限制了過電壓的幅值，這時保護(hù)設(shè)備就可對被保護(hù)設(shè)備起到可靠的保護(hù)作用。4.伏秒特性4.1雷閃過電壓(4)實際意義若S2與S1相交，雖然在放電時間長的情況下保護(hù)設(shè)備有保護(hù)作用，但在放電時間很短時，保護(hù)設(shè)備絕緣的擊穿電壓已高于被保護(hù)設(shè)備絕緣的擊穿電壓，被保護(hù)設(shè)備就有可能先被擊穿，因而此時保護(hù)設(shè)備起不到保護(hù)作用。4.伏秒特性4.1雷閃過電壓伏秒特性是防雷設(shè)計中實現(xiàn)保護(hù)設(shè)備和被保護(hù)設(shè)備間絕緣配合的依據(jù)。為了使被保護(hù)設(shè)備得到可靠的保護(hù),被保護(hù)設(shè)備絕緣的伏秒特性曲線的下包線必須始終高于保護(hù)設(shè)備的伏秒特性曲線的上包線。4.1雷閃過電壓思考題（1）空氣間隙的伏秒特性是什么？其形狀與何有關(guān)？答：伏秒特性是指同一波形、不同幅值的沖擊電壓下，間隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時間的關(guān)系。間隙的伏秒特性形狀與極間電場分布有關(guān)。4.1雷閃過電壓思考題（2）沖擊電壓下，放電時延由哪幾部分組成？答：放電時延由統(tǒng)計時延ts和放電形成時延tf組成。4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)輸電線路是電力系統(tǒng)的動脈，電力系統(tǒng)的雷害事故多發(fā)生在線路上，對線路的防雷保護(hù)應(yīng)充分重視。輸電線路上出現(xiàn)的大氣過電壓有兩種：雷擊于線路引起的，稱為直擊雷過電壓。雷擊線路附近地面，由于電磁感應(yīng)引起的，稱為感應(yīng)雷擊過電壓。4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)(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。(2)雷擊跳閘率雷擊跳閘率是指每100km的線路每年由雷擊引起的線路跳閘的次數(shù)，這是衡量線路防雷性能的綜合指標(biāo)。衡量輸電線路防雷性能的兩個指標(biāo)4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)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。4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)線路雷害事故發(fā)展過程及防護(hù)措施輸電線路防雷措施：防止雷直擊導(dǎo)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。4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)當(dāng)雷沒有直接擊于線路上，而是擊于線路附近的大地或建筑物時，由于主放電通道周圍電磁場的劇烈變化，在線路上將產(chǎn)生過電壓——感應(yīng)過電壓。一、輸電線路的感應(yīng)雷擊過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)由于雷云對地放電過程中，放電通道周圍空間電磁場的急劇變化，會在附近線路的導(dǎo)線上產(chǎn)生過電壓。在雷云放電的先導(dǎo)階段，先導(dǎo)通道中充滿了電荷，將導(dǎo)線兩端的正電荷吸引到先導(dǎo)通道的一段導(dǎo)線上，成為束縛電荷。一、輸電線路的感應(yīng)雷擊過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)當(dāng)先導(dǎo)到達(dá)附近地面時，主放電開始，先導(dǎo)通道中的負(fù)電荷被迅速中和，與之相應(yīng)的導(dǎo)線上的束縛電荷得到釋放，以波的形式向?qū)Ь€兩側(cè)運動，形成感應(yīng)雷過電壓。一、輸電線路的感應(yīng)雷擊過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)線路上感應(yīng)過電壓有以下特點：感應(yīng)過電壓與直擊雷過電壓極性相反，由于雷云中大多數(shù)帶有負(fù)電荷，所以感應(yīng)過電壓大多數(shù)是正極性的。三相導(dǎo)線會同時產(chǎn)生過電壓，其值相差很小。感應(yīng)過電壓有較長的持續(xù)時間(可達(dá)數(shù)百微秒)，而波頭較緩。一、輸電線路的感應(yīng)雷擊過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)(1)導(dǎo)線上方無避雷線當(dāng)雷擊點離開線路的距離S（垂直距離）大于65米時，導(dǎo)線上的感應(yīng)雷過電壓最大值按下式計算：1.感應(yīng)過電壓的計算4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)S:雷擊點與線路的距離，m:雷電流幅值kA：感應(yīng)過電壓最大值，kV:導(dǎo)線懸掛的平均高度m(1)導(dǎo)線上方無避雷線由于雷擊地面雷擊點的自然接地電阻較大，雷電流幅值I一般不超過100kA進(jìn)行估算。感應(yīng)過電壓一般不超過500kV，對35kV及其以下的水泥桿線路可能會引起閃絡(luò)事故，對110kV及其以上線路，由于線路絕緣水平較高，所以一般不會引起閃絡(luò)事故。1.感應(yīng)過電壓的計算4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)(1)導(dǎo)線上方無避雷線感應(yīng)雷過電壓極性與雷云的極性相反。相鄰導(dǎo)線同時產(chǎn)生相同極性的感應(yīng)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。1.感應(yīng)過電壓的計算4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)(2)導(dǎo)線上方掛有避雷線當(dāng)導(dǎo)線上方掛有接地的避雷線時，由于先導(dǎo)電荷產(chǎn)生的電力線有一部分被避雷線截住，即避雷線的屏蔽作用，因而導(dǎo)線上的感應(yīng)束縛電荷減少，相應(yīng)的感應(yīng)電壓也減少。1.感應(yīng)過電壓的計算4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)K為避雷線與導(dǎo)線間的耦合系數(shù)，K的數(shù)值主要決定于導(dǎo)線間的相互位置與幾何尺寸，線間距離愈近，耦合系數(shù)K就愈大。由于避雷線的屏蔽作用，可使導(dǎo)線上的感應(yīng)電壓降低。(3)雷擊線路桿塔雷擊線路桿塔時，由于雷電通道所產(chǎn)生的電磁場迅速變化，將在導(dǎo)線上感應(yīng)出與雷電流極性相反的過電壓。目前，規(guī)程建議對一般高度(約40m以下)的線路1.感應(yīng)過電壓的計算4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)無避雷線：:感應(yīng)過電壓系數(shù)有避雷線：輸電電路遭受直擊雷一般有三種情況：雷擊桿塔塔頂；雷擊避雷線或檔距中央；雷擊導(dǎo)線或繞過避雷線繞擊于導(dǎo)線。二、輸電線路的直擊雷過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)1.雷直擊導(dǎo)線時的過電壓雷直擊導(dǎo)線后，雷電流將沿被擊導(dǎo)線向兩側(cè)分流。則雷直擊架空線時的電流一般認(rèn)為是雷電流的一半，即IL/2.二、輸電線路的直擊雷過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)作用于線路絕緣上的電壓最大值Ug=100IL。用絕緣的50%沖擊閃絡(luò)電壓U50%代替Ug，那么IL就能代表引起絕緣閃絡(luò)的雷電流幅值，通常稱為線路在這情況下的耐雷水平：

IL=U50%/100根據(jù)我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，35、110、220、330kV線路的繞擊耐雷水平分別為3.5、7、12kA和16kA，其值較雷擊桿塔的耐雷水平小得多。1.雷直擊導(dǎo)線時的過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)1.雷直擊導(dǎo)線時的過電壓雷直擊導(dǎo)線多發(fā)生在無架空避雷線的線路；但對有架空避雷線的輸電線路，避雷線的保護(hù)作用不是絕對的，仍有一定的繞擊概率。二、輸電線路的直擊雷過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)雷閃繞過避雷線直接擊中導(dǎo)線的概率——繞擊率Pa。Pa之值與避雷線對外側(cè)導(dǎo)線的保護(hù)角α、桿塔高度h及線路通過地區(qū)的地形、地貌、地質(zhì)條件等因素有關(guān)。1.雷直擊導(dǎo)線時的過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)對平原地區(qū)：對山區(qū)地區(qū)：山區(qū)的繞擊率為平原的3倍，或保護(hù)角增大8度。減少繞擊率：減小保護(hù)角，降低桿塔高度雷電流的分布雷直擊桿塔頂時，雷電流大部分經(jīng)過被擊桿塔入地，小部分ib則經(jīng)過避雷線由相鄰桿塔入地。2.雷擊桿塔頂時的過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)由于避雷線的分流作用，流經(jīng)桿塔的電流，2.雷擊桿塔頂時的過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)β：分流系數(shù)則塔頂電位的幅值2.雷擊桿塔頂時的過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)雷擊桿塔頂時，桿塔頂電位為：提高輸電線路耐雷水平的主要途徑：①降低接地電阻，可以減少桿塔頂電位，提高耐雷水平；②增加耦合系數(shù)k，可以減少雷擊桿塔頂時作用在絕緣子串的電壓，也可減少感應(yīng)過電壓。2.雷擊桿塔頂時的過電壓4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)雷擊桿塔頂時線路的耐雷水平IL為：CompanyLogo①架設(shè)避雷線作用：防止雷直擊于導(dǎo)線。對雷電流有分流作用，使塔頂電位下降。對導(dǎo)線有耦合作用，降低雷擊桿塔時絕緣子串上的電壓。對導(dǎo)線有屏蔽作用，可降低導(dǎo)線上的感應(yīng)電壓。三、輸電線路的防雷措施4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)①架設(shè)避雷線我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：330kV及以上：應(yīng)全線架設(shè)雙避雷線。220kV：宜全線架設(shè)雙避雷線。110kV：一般全線架設(shè)避雷線，但在少雷區(qū)或雷電活動輕微地區(qū)可不沿全線架設(shè)避雷線。35kV及以下：一般不沿全線架設(shè)避雷器，保護(hù)角α一般取20到30度之間，330kV及220kV雙避雷線線路，一般采用20度作用。三、輸電線路的防雷措施4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)②降低桿塔接地電阻③架設(shè)耦合地線作用：增加避雷線與導(dǎo)線間的耦合以降低絕緣子串上的電壓。耦合地線還可增加對雷電流的分流作用。三、輸電線路的防雷措施4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)④采用不平衡絕緣方式在現(xiàn)代高壓及超高壓線路中，同桿架設(shè)的雙回路線路日益增多，可采用不平衡絕緣方式來降低雙回路雷擊同時跳閘率。不平衡絕緣的原則是使二回路的絕緣子串片數(shù)有差異，則雷擊時絕緣子串片少的回路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于地線，增加了對另一回路導(dǎo)線的耦合作用，提高了另一回路的耐雷水平。三、輸電線路的防雷措施4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)⑤采用消弧線圈接地方式對于35kV及以下的線路，一般不采用全線架設(shè)避雷線的方式，而采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。作用：可使雷擊引起的大多數(shù)單相接地故障能夠自動消除，而在兩相或三相著雷，雷擊引起第一相導(dǎo)線閃絡(luò)相當(dāng)與地線，增加了耦合作用。三、輸電線路的防雷措施4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)⑥裝設(shè)自動重合閘由于雷擊造成的閃絡(luò)大多能在跳閘后自行恢復(fù)絕緣性能，則自動重合閘成功率較高。⑦裝設(shè)避雷器⑧加強(qiáng)絕緣規(guī)程規(guī)定，全高超過40m有避雷線的桿塔，每增高10m應(yīng)增加一片絕緣子，全高超過100m的桿塔，絕緣子數(shù)量應(yīng)結(jié)合運行經(jīng)驗通過計算確定。絕緣裕度三、輸電線路的防雷措施4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)4.2輸電線路的雷閃過電壓及其防護(hù)思考題（1）提高線路的耐雷水平可采取哪些措施？答：1)架設(shè)避雷線；2)降低桿塔接地電阻；3)架設(shè)耦合地線；4

)采用不平衡絕緣方式

；5

)采用消弧線圈接地方式；6

)裝設(shè)自動重合閘；7

)裝設(shè)避雷器；8

)加強(qiáng)絕緣。4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)線路的雷害事故往往只導(dǎo)致電網(wǎng)工況的短時惡化，變電所的雷害事故就要嚴(yán)重得多，往往導(dǎo)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(fù)功能，一旦發(fā)生擊穿，后果十分嚴(yán)重。變電所的防雷保護(hù)與輸電線路相比，要求更嚴(yán)格、措施更嚴(yán)密、可靠。4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)發(fā)電廠、變電所遭受雷害的兩個方面：①雷直擊于發(fā)電廠、變電所的導(dǎo)線或設(shè)備防護(hù)措施是采用避雷針或避雷線。②雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波侵入發(fā)電廠、變電所防護(hù)措施是在變電所內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器或氧化鋅避雷器，同時限制流過避雷器的雷電流和限制入侵雷電波的陡度。4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)為了防止雷直擊發(fā)電廠、變電所可以裝設(shè)避雷針。裝設(shè)避雷針的原則：①所有的被保護(hù)設(shè)備均應(yīng)處于避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)，以免遭受雷擊。對于發(fā)電廠、變電所進(jìn)線的最后一檔線路，也應(yīng)包括在避雷針的保護(hù)范圍內(nèi)。對于35kV及以下變電所，因其絕緣水平較低，故不需裝避雷針，只需將其金屬構(gòu)件接地即可，并應(yīng)滿足不發(fā)生反擊的要求。一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)為了防止雷直擊發(fā)電廠、變電所可以裝設(shè)避雷針。裝設(shè)避雷針的原則：②當(dāng)雷擊避雷針時，雷電流通過避雷針入地，使避雷針對地電位升高，此時應(yīng)防止避雷針至被保護(hù)設(shè)備發(fā)生反擊。一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)發(fā)電廠、變電所必須裝設(shè)避雷針或避雷線對直擊雷進(jìn)行保護(hù)。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(dǎo)致絕緣閃絡(luò)(反擊)。一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo當(dāng)防雷裝置接受雷擊時，雷電流沿著接閃器、引下線和接地體流入大地，并且在它們上面產(chǎn)生很高的電位。如果防雷裝置與建筑物內(nèi)外電氣設(shè)備、電線或其他金屬管線的絕緣距離不夠，它們之間就會產(chǎn)生放電現(xiàn)象——反擊。反擊的發(fā)生，可引起電氣設(shè)備絕緣被破壞，金屬管道被燒穿，甚至引起火災(zāi)、爆炸及人身事故。一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo1.獨立避雷針——引雷適用范圍：35kV及以下變電所。一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo1.獨立避雷針高為h的避雷針受雷擊時出現(xiàn)的電位一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)避雷針的接地裝置上出現(xiàn)的電位Rch——避雷針的沖擊接地電阻CompanyLogo1.獨立避雷針取一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)于是CompanyLogo1.獨立避雷針為了防止避雷針與被保護(hù)設(shè)備或架之間的空氣間隙Sk被擊穿而造成反擊事故，取空氣的沖擊放電電壓為500kV/m，則空氣間隙Sk應(yīng)滿足：一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)一般情況下：CompanyLogo1.獨立避雷針為防止避雷針接地裝置和被保護(hù)設(shè)備接地裝置之間土壤中的間隙被擊穿，取土壤的平均耐電強(qiáng)度為500kV/m，則土壤間隙Sd應(yīng)滿足：一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)一般情況下：CompanyLogo2.構(gòu)架避雷針適用范圍：110kV及以上變電所一、發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo注意事項：①為確保變電站中最重要而絕緣較弱的主變壓器的絕緣免受反擊的威脅，要求在裝置避雷針的構(gòu)架附近埋設(shè)輔助集中接地裝置，且避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點到變壓器接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點，沿接地體的距離不得小于15米；②在變壓器的門型構(gòu)架上，不允許裝避雷針。2.構(gòu)架避雷針4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo裝設(shè)避雷器是變電所對入侵雷電過電壓波進(jìn)行防護(hù)的主要措施，它的保護(hù)作用主要是限制過電壓波的幅值。但是還需要有“進(jìn)線段保護(hù)”與之配合。二、變電所的進(jìn)線保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo避雷器的保護(hù)作用基于三個前提：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。U=IR被保護(hù)絕緣必須處于該避雷器的保護(hù)距離之內(nèi)。二、變電所的進(jìn)線保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo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(yīng)盡可能把閥式避雷器裝得離主變壓器近一些。

二、變電所的進(jìn)線保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo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。對于未沿全線架設(shè)避雷線的35kV及以下的線路，首先在靠近變電所(l～2km)的線段上加裝避雷線，使之成為進(jìn)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(jìn)線段。在進(jìn)線段上,加強(qiáng)防雷措施、提高耐雷水平。二、變電所的進(jìn)線保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo進(jìn)線段的作用：雷電過電壓波在流過進(jìn)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。二、變電所的進(jìn)線保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo1.三繞組變壓器的防雷保護(hù)措施：只有高、中壓繞組工作而低壓繞組開路情況，當(dāng)高壓或中壓側(cè)有雷電波作用時，低壓繞組上的靜電感應(yīng)分量可達(dá)很高的數(shù)值，將危及低壓繞組的絕緣。在低壓繞組任一相加裝閥式避雷器。當(dāng)中壓繞組開路運行時，但因其絕緣水平較高，一般可以不裝設(shè)避雷器。三、三繞組變壓器和自耦變壓器的雷閃過電壓及保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo2.自耦變壓器的防雷保護(hù)高壓側(cè)進(jìn)波時，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，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FV1）進(jìn)行保護(hù)。三、三繞組變壓器和自耦變壓器的雷閃過電壓及保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)自耦變壓器典型的保護(hù)接線CompanyLogo2.自耦變壓器的防雷保護(hù)當(dāng)中壓側(cè)接有出線時，還應(yīng)在AA′之間再跨接一組避雷器（圖中的FV3）。三、三繞組變壓器和自耦變壓器的雷閃過電壓及保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)自耦變壓器典型的保護(hù)接線CompanyLogo3.變壓器中性點保護(hù)三相同時進(jìn)波時，中性點不接地的變壓器中性點電位可能達(dá)到繞組端電壓的2倍，所以中性點需要保護(hù)。中性點絕緣水平可分為全絕緣和分級絕緣。中性點絕緣與相線端的絕緣水平相等——全絕緣。中性點絕緣低于相線端的絕緣水平——分級絕緣。三、三繞組變壓器和自耦變壓器的雷閃過電壓及保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo110kV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(hù)。但在變電所只有一臺變壓器且為單路進(jìn)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(dāng)中性點為降級絕緣時，則必須選用與中性點絕緣等級相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù)，同時注意校核避雷器的滅弧電壓。3.變壓器中性點保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo3.變壓器中性點保護(hù)60kV及以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(shè)保護(hù)裝置。三、三繞組變壓器和自耦變壓器的雷閃過電壓及保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo(1)中性點絕緣水平60kV及以下全絕緣110kV及以上分級絕緣3.變壓器中性點保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo(2)不同電壓等級的中性點保護(hù)60kV及以下的電網(wǎng)中的變壓器：一般不需要保護(hù)多雷地區(qū)或裝有消弧線圈的變壓器：宜在中性點加裝避雷器110kV及以上電網(wǎng)中的變壓器：變壓器中性點宜加裝Y1W或Y1.5W系列的氧化鋅避雷器保護(hù)中性點絕緣。3.變壓器中性點保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo三點共同接地：避雷器的接地引下線、配變外殼、低壓繞組的中性點連接在一起。在多雷區(qū)的3-10kV，Y，yn0或Y,y的配電變壓器，宜在低壓側(cè)裝設(shè)一組氧化鋅避雷器，作用是限制低壓繞組的過電壓，從而限制了感應(yīng)在高壓繞組的正、逆變換過電壓。4.配電變壓器的防雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo1.旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)特點旋轉(zhuǎn)電機(jī)主絕緣的沖擊耐壓值遠(yuǎn)低于同級變壓器的沖擊耐壓值。運行中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)主絕緣更低于出廠時的核定值。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由于電機(jī)繞組匝間電容較小，要求來波陡度較小電機(jī)繞組中性點一般不接地，當(dāng)侵入波入侵時，會引起中性點電壓升高。四、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo1.旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)特點作用在直配電機(jī)上的大氣過電壓有兩種：①與電機(jī)相連的架空線路上的感應(yīng)雷過電壓；②雷直擊于與電機(jī)相連的架空線路而引起的過電壓，其中感應(yīng)過電壓出現(xiàn)的機(jī)會較多。四、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)4.3發(fā)電廠、變電所雷閃過電壓及其保護(hù)CompanyLogo2.直配電機(jī)的防雷措施雷直擊于電機(jī)相連的線路，雷電波會沿線路浸入電機(jī)，這是直配電機(jī)防雷保護(hù)的主要方面。其主要措施如下