交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合

1、 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 本標準起草人：杜澍春、陳維江。 本標準委托電力工業(yè)部電力科學研究院高壓研究所負責解釋。 1 范 圍本標準規(guī)定了標稱電壓為 3kV500kV 交流系統(tǒng)中電氣裝置過電壓保護的方法和要求； 提供了相對地、相間絕緣耐受電壓或平均(50%)放電電壓的選擇程序，并給出了電氣設備通常選用的耐受電壓和架空送電線路與高壓配電裝置的絕緣子、空氣間隙的推薦值。 2 定 義本標準采用下列定義。 2.1 電阻接地系統(tǒng)Resistance grounded system 系統(tǒng)中至少有一根導線或一點(通常是變壓器或發(fā)電機的中性線或中性

2、點)經(jīng)過電阻接 地。注1 高電阻接地的系統(tǒng)設計應符合 0 C0 的準則，以限制由于電弧接地故障產(chǎn)生的瞬態(tài) 過電壓。一般采用接地故障電流小于 10A。 0 是系統(tǒng)等值零序電阻， C0 是系統(tǒng)每相的對地分布容抗。 2 低電阻接地的系統(tǒng)為獲得快速選擇性繼電保護所需的足夠電流，一般采用接地故障 電流為 100A1000A。對于一般系統(tǒng)，限制瞬態(tài)過電壓的準則是( 0 0)2。其中 0 是系統(tǒng)等值零序感抗。 2.2少雷區(qū)less thunderstorm region 平均年雷暴日數(shù)不超過 15 的地區(qū)。2.3中雷區(qū)middle thunderstorm region 平均年雷暴日數(shù)超過 15 但不超過

3、40 的地區(qū)。 2.4多雷區(qū)more thunderstorm region 平均年雷暴日數(shù)超過 40 但不超過 90 的地區(qū)。 2.5雷電活動特殊強烈地區(qū) Thunderstorm activity special strong region 平均年雷暴日數(shù)超過 90 的地區(qū)及根據(jù)運行經(jīng)驗雷害特殊嚴重的地區(qū)。 3 系統(tǒng)接地方式和運行中出現(xiàn)的各種電壓 3.1 系統(tǒng)接地方式 3.1.1 110kV500kV 系統(tǒng)應該采用有效接地方式，即系統(tǒng)在各種條件下應該使零序與正序 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 電抗之比( 0/ 1)為正值并且不大于

4、3，而其零序電阻與正序電抗之比( 0/ 1)為正值并且不大 于 1。 110kV 及 220kV 系統(tǒng)中變壓器中性點直接或經(jīng)低阻抗接地，部分變壓器中性點也可不接 地。330kV 及 500kV 系統(tǒng)中不允許變壓器中性點不接地運行。 3.1.2 3kV10kV 不直接連接發(fā)電機的系統(tǒng)和 35kV、66kV 系統(tǒng)，當單相接地故障電容電流 不超過下列數(shù)值時，應采用不接地方式；當超過下列數(shù)值又需在接地故障條件下運行時，應 采用消弧線圈接地方式： a)3kV10kV 鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構成的系統(tǒng)和所有 35kV、66kV 系統(tǒng)， 10A。 b)3kV10kV 非鋼筋混凝土或非金屬桿塔的架空線

5、路構成的系統(tǒng)，當電壓為： 1)3kV 和 6kV 時，30A；2)10kV 時，20A。c)3kV10kV 電纜線路構成的系統(tǒng)，30A。 3.1.3 3kV20kV 具有發(fā)電機的系統(tǒng)，發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生單相接地故障不要求瞬時切機時， 如單相接地故障電容電流不大于表 1 所示允許值時，應采用不接地方式；大 DL/T 6201997 于該允許值時，應采用消弧線圈接地方式，且故障點殘余電流也不得大于該允許值。消弧線 圈可裝在廠用變壓器中性點上，也可裝在發(fā)電機中性點上。 表 1 發(fā)電機接地故障電流允許值 發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生單相接地故障要求瞬時切機時，宜采用高電阻接地方式。電阻器一般接 在發(fā)電機中性點變壓器的二

6、次繞組上。 3.1.4 6kV35kV 主要由電纜線路構成的送、配電系統(tǒng)，單相接地故障電容電流較大時， 可采用低電阻接地方式，但應考慮供電可靠性要求、故障時瞬態(tài)電壓、瞬態(tài)電流對電氣設備的影響、對通信的影響和繼電保護技術要求以及本地的運行經(jīng)驗等。 3.1.5 6kV 和 10kV 配電系統(tǒng)以及發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)，單相接地故障電容電流較小時，為防 止諧振、間歇性電弧接地過電壓等對設備的損害，可采用高電阻接地方式。 3.1.6 消弧線圈的應用 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 發(fā)電機額定電壓 kV 發(fā)電機額定容量 MW 電流允許值 A 發(fā)電機額定電壓

7、 kV 發(fā)電機額定容量 MW 電流允許值 A 6.3 50 4 13.815.75 125200 2 10.5 50100 3 1820 300 1 注：對額定電壓為 13.8kV15.75kV 的氫冷發(fā)電機為 2.5A。 a)消弧線圈接地系統(tǒng)，在正常運行情況下，中性點的長時間電壓位移不應超過系統(tǒng)標稱 相電壓的 15%。 b)消弧線圈接地系統(tǒng)故障點的殘余電流不宜超過 10A，必要時可將系統(tǒng)分區(qū)運行。消弧 線圈宜采用過補償運行方式。 c)消弧線圈的容量應根據(jù)系統(tǒng) 510 年的發(fā)展規(guī)劃確定，并應按下式計算： U n3W = 1.35I(1)C式中： 消弧線圈的容量，kVA；C接地電容電流，A； n

8、系統(tǒng)標稱電壓，kV。 d)系統(tǒng)中消弧線圈裝設地點應符合下列要求： 1)應保證系統(tǒng)在任何運行方式下，斷開一、二回線路時，大部分不致失去補償。 2)不宜將多臺消弧線圈集中安裝在系統(tǒng)中的一處。 3)消弧線圈宜接于 YN，d 或 YN，yn，d 接線的變壓器中性點上，也可接在 ZN，yn 接線 的變壓器中性點上。 接于 YN，d 接線的雙繞組或 YN，yn,d 接線的三繞組變壓器中性點上的消弧線圈容量， 不應超過變壓器三相總?cè)萘康?50%，并不得大于三繞組變壓器的任一繞組的容量。 如需將消弧線圈接于 YN,yn 接線的變壓器中性點，消弧線圈的容量不應超過變壓器三相 總?cè)萘康?20%，但不應將消弧圈接于

9、零序磁通經(jīng)鐵芯閉路的 YN，yn 接線的變壓器，如外鐵型變壓器或三臺單相變壓器組成的變壓器組。 4)如變壓器無中性點或中性點未引出，應裝設專用接地變壓器，其容量應與消弧線圈的 容量相配合。 3.2 系統(tǒng)運行中出現(xiàn)于設備絕緣上的電壓 3.2.1 系統(tǒng)運行中出現(xiàn)于設備絕緣上的電壓有： a)正常運行時的工頻電壓； b)暫時過電壓(工頻過電壓、諧振過電壓)； c)操作過電壓； d)雷電過電壓。 3.2.2 相對地暫時過電壓和操作過電壓的標么值如下： a)工頻過電壓的1.0p.u. = U m / 3 ； b)諧振過電壓和操作過電壓的1.0p.u. = 2U m / 3 。 PDF 文件使用 pdfFa

10、ctory 試用版本創(chuàng)建 注： m 為系統(tǒng)最高電壓。3.2.3 系統(tǒng)最高電壓的范圍： a)范圍，3.6kV m252kV；b)范圍， m=252kV。4 暫時過電壓、操作過電壓及保護 4.1 暫時過電壓(工頻過電壓、諧振過電壓)及保護 4.1.1 工頻過電壓、諧振過電壓與系統(tǒng)結構、容量、參數(shù)、運行方式以及各種安全自動裝置的特性有關。工頻過電壓、諧振過電壓除增大絕緣承受電壓外，還對選擇過電壓保護裝置 有重要影響。 a)系統(tǒng)中的工頻過電壓一般由線路空載、接地故障和甩負荷等引起。對范圍的工頻過 電壓，在設計時應結合實際條件加以預測。根據(jù)這類系統(tǒng)的特點，有時需綜合考慮

11、這幾種因 素的影響。 通?？扇≌Ｋ碗姞顟B(tài)下甩負荷和在線路受端有單相接地故障情況下甩負荷作為確定 系統(tǒng)工頻過電壓的條件。 對工頻過電壓應采取措施加以降低。一般主要采用在線路上安裝并聯(lián)電抗器的措施限制工頻過電壓。在線路上架設良導體避雷線降低工頻過電壓時，宜通過技術經(jīng)濟比較加以確定。 系統(tǒng)的工頻過電壓水平一般不宜超過下列數(shù)值： 線路斷路器的變電所側(cè) 1.3p.u.線路斷路器的線路側(cè) 1.4p.u.b)對范圍中的 110kV 及 220kV 系統(tǒng)，工頻過電壓一般不超過 1.3p.u.；3kV10kV 和 35kV66kV 系統(tǒng)，一般分別不超過1.1 3p.u.和 3p.u.。 應避免在 110kV

12、及 220kV 有效接地系統(tǒng)中偶然形成局部不接地系統(tǒng)，并產(chǎn)生較高的工頻過電壓。對可能形成這種局部系統(tǒng)、低壓側(cè)有電源的 110kV 及 220kV 變壓器不接地的中性點應裝設間隙。因接地故障形成局部不接地系統(tǒng)時該間隙應動作；系統(tǒng)以有效接地方式運行發(fā) 生單相接地故障時間隙不應動作。間隙距離的選擇除應滿足這兩項要求外，還應兼顧雷電過 電壓下保護變壓器中性點標準分級絕緣的要求(參見 7.3.5)。 4.1.2 諧振過電壓包括線性諧振和非線性(鐵磁)諧振過電壓，一般因操作或故障引起系統(tǒng) 元件參數(shù)出現(xiàn)不利組合而產(chǎn)生。應采取防止措施，避免出現(xiàn)諧振過電壓的條件；或用保護裝 置限制其幅值和持續(xù)時間。 a)為防止

13、發(fā)電機電感參數(shù)周期性變化引起的發(fā)電機自勵磁(參數(shù)諧振)過電壓，一般可采 取下列防止措施： 1)使發(fā)電機的容量大于被投入空載線路的充電功率； 2)避免發(fā)電機帶空載線路啟動或避免以全電壓向空載線路合閘； PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 3)快速勵磁自動調(diào)節(jié)器可限制發(fā)電機同步自勵過電壓。發(fā)電機異步自勵過電壓，僅能用 速動過電壓繼電保護切機以限制其作用時間。 b)應該采用轉(zhuǎn)子上裝設阻尼繞組的水輪發(fā)電機，以限制水輪發(fā)電機不對稱短路或負荷嚴 重不平衡時產(chǎn)生的諧振過電壓。 4.1.3 范圍的系統(tǒng)當空載線路上接有并聯(lián)電抗器，且其零序電抗小于線路零序容抗時

14、， 如發(fā)生非全相運行狀態(tài)(分相操動的斷路器故障或采用單相重合閘時)，由于線間電容的影 響，斷開相上可能發(fā)生諧振過電壓。 上述條件下由于并聯(lián)電抗器鐵芯的磁飽和特性，有時在斷路器操作產(chǎn)生的過渡過程激發(fā) 下，可能發(fā)生以工頻基波為主的鐵磁諧振過電壓。 在并聯(lián)電抗器的中性點與大地之間串接一接地電抗器，一般可有效地防止這種過電壓。 該接地電抗器的電抗值宜按補償并聯(lián)電抗器所接線路的相間電容選擇，同時應考慮以下因素： a)并聯(lián)電抗器、接地電抗器的電抗及線路容抗的實際值與設計值的變異范圍； b)限制潛供電流的要求； c)連接接地電抗器的并聯(lián)電抗器中性點絕緣水平。 4.1.4 范圍的系統(tǒng)中，當空載線路(或其上接有

15、空載變壓器時)由電源變壓器斷路器合閘、重合閘或由只帶有空載線路的變壓器低壓側(cè)合閘、帶電線路末端的空載變壓器合閘以及系統(tǒng) 解列等情況下，如由這些操作引起的過渡過程的激發(fā)使變壓器鐵芯磁飽和、電感作周期性變 化，回路等值電感在 2 倍工頻下的電抗與 2 倍工頻下線路入口容抗接近相等時，可能產(chǎn)生以2 次諧波為主的高次諧波諧振過電壓。 應盡量避免產(chǎn)生 2 次諧波諧振的運行方式、操作方式以及防止在故障時出現(xiàn)該種諧振的接線；確實無法避免時，可在變電所線路繼電保護裝置內(nèi)增設過電壓速斷保護，以縮短該過 電壓的持續(xù)時間。 4.1.5 范圍的系統(tǒng)中有可能出現(xiàn)下列諧振過電壓： a)110kV 及 220kV 系統(tǒng)采用

16、帶有均壓電容的斷路器開斷連接有電磁式電壓互感器的空載母線，經(jīng)驗算有可能產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓時，宜選用電容式電壓互感器。已裝有電磁式電壓 互感器時，運行中應避免可能引起諧振的操作方式，必要時可裝設專門消除此類鐵磁諧振的 裝置。 b)由單一電源側(cè)用斷路器操作中性點不接地的變壓器出現(xiàn)非全相或熔斷器非全相熔斷時，如變壓器的勵磁電感與對地電容產(chǎn)生鐵磁諧振，能產(chǎn)生 2.0p.u3.0p.u.的過電壓；有雙側(cè)電源的變壓器在非全相分合閘時，由于兩側(cè)電源的不同步在變壓器中性點上可出現(xiàn)接近 于2.0p.u.的過電壓，如產(chǎn)生鐵磁諧振，則會出現(xiàn)更高的過電壓。 c)經(jīng)驗算如斷路器操作中因操動機構故障出現(xiàn)非全相或嚴重不同期

17、時產(chǎn)生的鐵磁諧振 過電壓可能危及中性點為標準分級絕緣、運行時中性點不接地的 110kV 及 220kV 變壓器的中性點絕緣，宜在中性點裝設間隙，對該間隙的要求與 4.1.1b)同。在操作過程中，應先將變 壓器中性點臨時接地。 有單側(cè)電源的變壓器，如另一側(cè)帶有同期調(diào)相機或較大的同步電動機，也類似有雙側(cè)電 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 源的情況。 d)3kV66kV 不接地系統(tǒng)或消弧線圈接地系統(tǒng)偶然脫離消弧線圈的部分，當連接有中性點接地的電磁式電壓互感器的空載母線(其上帶或不帶空載短線路)，因合閘充電或在運行時接地 故障消除等原因的激發(fā)，使

18、電壓互感器過飽和則可能產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓。為限制這類 過電壓，可選取下列措施： 1)選用勵磁特性飽和點較高的電磁式電壓互感器。 2)減少同一系統(tǒng)中電壓互感器中性點接地的數(shù)量，除電源側(cè)電壓互感器高壓繞組中性點 接地外，其它電壓互感器中性點盡可能不接地。 3)個別情況下，在 10kV 及以下的母線上裝設中性點接地的星形接線電容器組或用一段 電纜代替架空線路以減少 C0，使 C00.01 m。 注：m 為電壓互感器在線電壓作用下單相繞組的勵磁電抗。 4)在互感器的開口三角形繞組裝設 RD 0.4( X m/ K 2 1)3)的電阻( 13 為互感器一次繞組 與開口三角形繞組的變比)或裝設其它專門消除

19、此類鐵磁諧振的裝置。 5)10kV 及以下互感器高壓繞組中性點經(jīng) pn0.06 m(容量大于 600W)的電阻接地。 4.1.6 3kV66kV 不接地及消弧線圈接地系統(tǒng)，應采用性能良好的設備并提高運行維護水 平，以避免在下述條件下產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓： a)配電變壓器高壓繞組對地短路； b)送電線路一相斷線且一端接地或不接地。 4.1.7 有消弧線圈的較低電壓系統(tǒng)，應適當選擇消弧線圈的脫諧度，以便避開諧振點；無消弧線圈的較低電壓系統(tǒng)，應采取增大其對地電容等措施(如安裝電力電容器等)，以防止零 序電壓通過電容，如變壓器繞組間或兩條架空線路間的電容耦合，由較高電壓系統(tǒng)傳遞到中 性點不接地的較低電壓

20、系統(tǒng)，或由較低電壓系統(tǒng)傳遞到較高電壓系統(tǒng)，或回路參數(shù)形成串聯(lián) 諧振條件，產(chǎn)生高幅值的轉(zhuǎn)移過電壓。 4.2 操作過電壓及保護 4.2.1 線路合閘和重合閘過電壓。 空載線路合閘時，由于線路電感電容的振蕩將產(chǎn)生合閘過電壓。線路重合時，由于電 源電勢較高以及線路上殘余電荷的存在，加劇了這一電磁振蕩過程，使過電壓進一步提高。a)范圍中，線路合閘和重合閘過電壓對系統(tǒng)中設備絕緣配合有重要影響，應該結合系 統(tǒng)條件預測空載線路合閘、單相重合閘和成功、非成功的三相重合閘(如運行中使用時)的相 對地和相間過電壓。 預測這類操作過電壓的條件如下： 1)對于發(fā)電壓器線路單元接線的空載線路合閘，線路合閘后，電源母線電壓

21、為 系統(tǒng)最高電壓；對于變電所出線則為相應運行方式下的實際母線電壓。 2)成功的三相重合閘前，線路受端曾發(fā)生單相接地故障；非成功的三相重合閘時，線路 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 受端有單相接地故障。 b)空載線路合閘、單相重合閘和成功的三相重合閘(如運行中使用時)，在線路上產(chǎn)生的 相對地統(tǒng)計過電壓，對 330kV 和 500kV 系統(tǒng)分別不宜大于 2.2p.u.和 2.0p.u.。 c)限制這類過電壓的最有效措施是在斷路器上安裝合閘電阻。對范圍，當系統(tǒng)的工頻 過電壓符合 4.1.1 要求且符合以下參考條件時，可僅用安裝于線路兩端(線路斷

22、路器的線路側(cè)) 上的金屬氧化物避雷器(MOA)將這類操作引起的線路的相對地統(tǒng)計過電壓限制到要求值 以下。這些參考條件是： 1)發(fā)電壓器線路單元接線時的參考條件見表 2。 表 2 僅用 MOA 限制合閘、重合閘過電壓的條件 2)系統(tǒng)中變電所出線時的參考條件為： 330kV200km500kV200km在其他條件下，可否僅用金屬氧化物避雷器限制合閘和重合閘過電壓，需經(jīng)校驗確定。 d)范圍的線路合閘和重合閘過電壓一般不超過 3.0p.u.，通常無需采取限制措施。 4.2.2 空載線路分閘過電壓。 空載線路開斷時，如斷路器發(fā)生重擊穿，將產(chǎn)生操作過電壓。 a)對范圍的線路斷路器，應要求在電源對地電壓為

23、1.3p.u.條件下開斷空載線路不發(fā) 生重擊穿。 b)對范圍，110kV 及 220kV 開斷架空線路該過電壓不超過 3.0p.u.；開斷電纜線路可 能超過 3.0p.u.。 為此，開斷空載架空線路宜采用不重擊穿的斷路器；開斷電纜線路應該采用不重擊穿的 斷路器。 c)對范圍，66kV 及以下系統(tǒng)中，開斷空載線路斷路器發(fā)生重擊穿時的過電壓一般不超過 3.5p.u.。開斷前系統(tǒng)已有單相接地故障，使用一般斷路器操作時產(chǎn)生的過電壓可能超過4.0p.u.。為此，選用操作斷路器時，應該使其開斷空載線路過電壓不超過 4.0p.u.。 4.2.3 線路非對稱故障分閘和振蕩解列過電壓。 PDF 文件使用 pdf

24、Factory 試用版本創(chuàng)建 系統(tǒng)標稱電壓 kV 發(fā)電機容量 MW 線路長度 km 系統(tǒng)標稱電壓 kV 發(fā)電機容量 MW 線路長度 km 330 200 300 100 200 500 200 300 500 100 150 200 系統(tǒng)送受端聯(lián)系薄弱，如線路非對稱故障導致分閘，或在系統(tǒng)振蕩狀態(tài)下解列，將產(chǎn)生 線路非對稱故障分閘或振蕩解列過電壓。 對范圍的線路，宜對這類過電壓進行預測。預測前一過電壓的條件，可選線路受端存 在單相接地故障，分閘時線路送受端電勢功角差應按實際情況選取。 當過電壓超過 4.2.1b)所列數(shù)值時，可用安裝在線路兩端的金屬氧化物避雷器加以

25、限 制。4.2.4 隔離開關操作空載母線的過電壓。 隔離開關操作空載母線時，由于重擊穿將會產(chǎn)生幅值可能超過 2.0p.u.、頻率為數(shù)百千 赫至兆赫的高頻振蕩過電壓。這對范圍的電氣裝置有一定危險。為此，宜符合以下要求： a)隔離開關操作由敞開式配電裝置構成的變電所空載母線時的過電壓，可能使電流互感 器一次繞組進出線之間的套管閃絡放電，宜采用金屬氧化物避雷器對其加以保護。 b)隔離開關操作氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)變電所的空載母線時，會產(chǎn)生頻率更高 的過電壓，它可能對匝間絕緣裕度不高的變壓器構成危脅。為此，宜對采用的操作方式加以 校核，盡量避免可能引起危險的操作方式。 4.2.5 3kV66

26、kV 系統(tǒng)開斷并聯(lián)電容補償裝置如斷路器發(fā)生單相重擊穿時，電容器高壓端對地過電壓可能超過 4.0p.u.。開斷前電源側(cè)有單相接地故障時，該過電壓將更高。開斷時 如發(fā)生兩相重擊穿，電容器極間過電壓可能超過 2.52U n.C 。圖 1 并聯(lián)電容補償裝置的避雷器保護接線 (a)單相重擊穿過電壓的保護接線；(b)單、兩相重擊穿過電壓的保護接線 操作并聯(lián)電容補償裝置，應采用開斷時不重擊穿的斷路器。對于需頻繁投切的補償裝置， 宜按圖 1(a)裝設并聯(lián)電容補償裝置金屬氧化物避雷器(F1 或F2)，作為限制單相重擊穿過電壓的后備保護裝置。在電源側(cè)有單相接地故障不要求進行補償裝置開斷操作的條件下，宜采 用 F1

27、。斷路器操作頻繁且開斷時可能發(fā)生重擊穿或者合閘過程中觸頭有彈跳現(xiàn)象時，宜按圖 4.1(b)裝設并聯(lián)電容補償裝置金屬氧化物避雷器(F1 及 F3 或 F4)。F3 或F4 用以限制兩相重擊穿時在電容器極間出現(xiàn)的過電壓。當并聯(lián)電容補償裝置電抗器的電抗率不低于 12%時， 宜采用 F4。 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 注： n.C 為電容器的額定電壓。4.2.6 操作空載變壓器和并聯(lián)電抗器等的過電壓。 a)開斷空載變壓器由于斷路器強制熄弧(截流)產(chǎn)生的過電壓，與斷路器型式、變壓器鐵 芯材料、繞組型式、回路元件參數(shù)和系統(tǒng)接地方式等有關。 當開斷

28、具有冷軋硅鋼片的變壓器時，過電壓一般不超過 2.0p.u.，可不采取保護措施。 開斷具有熱軋硅鋼片鐵芯的 110kV 及 220kV 變壓器的過電壓一般不超過 3.0p.u.；66kV 及以下變壓器一般不超過 4.0p.u.。 采用熄弧性能較強的斷路器開斷激磁電流較大的變壓器以及并聯(lián)電抗補償裝置產(chǎn)生的 高幅值過電壓，可在斷路器的非電源側(cè)裝設閥式避雷器加以限制。保護變壓器的避雷器可裝 在其高壓側(cè)或低壓側(cè)。但高低壓側(cè)系統(tǒng)接地方式不同時，低壓側(cè)宜裝設操作過電壓保護水平 較低的避雷器。 b)在可能只帶一條線路運行的變壓器中性點消弧線圈上，宜用閥式避雷器限制切除最后 一條線路兩相接地故障時，強制開斷消弧

29、線圈電流在其上產(chǎn)生的過電壓。 c)空載變壓器和并聯(lián)電抗補償裝置合閘產(chǎn)生的操作過電壓一般不超過 2.0p.u.，可不采 取保護措施。 4.2.7 在開斷高壓感應電動機時，因斷路器的截流、三相同時開斷和高頻重復重擊穿等會產(chǎn)生過電壓(后兩種僅出現(xiàn)于真空斷路器開斷時)。過電壓幅值與斷路器熄弧性能、電動機和 回路元件參數(shù)等有關。開斷空載電動機的過電壓一般不超過 2.5p.u.。開斷起動過程中的電動機時，截流過電壓和三相同時開斷過電壓可能超過 4.0p.u.，高頻重復重擊穿過電壓可能超過5.0p.u.。采用真空斷路器或采用的少油斷路器截流值較高時，宜在斷路器與電動機之間裝設旋轉(zhuǎn)電機金屬氧化物避雷器或 R-

30、C 阻容吸收裝置。 高壓感應電動機合閘的操作過電壓一般不超過 2.0p.u.，可不采取保護措施。 4.2.8 66kV 及以下系統(tǒng)發(fā)生單相間歇性電弧接地故障時，可產(chǎn)生過電壓，過電壓的高低隨 接地方式不同而異。一般情況下最大過電壓不超過下列數(shù)值： 不接地系統(tǒng) 3.5p.u.消弧線圈接地系統(tǒng) 3.2p.u.電阻接地系統(tǒng) 2.5p.u.具有限流電抗器、電動機負荷，且設備參數(shù)配合不利的 3kV10kV 某些不接地系統(tǒng)，發(fā)生單相間歇性電弧接地故障時，可能產(chǎn)生危及設備相間或相對地絕緣的過電壓。對這種系統(tǒng) 根據(jù)負荷性質(zhì)和工程的重要程度，可進行必要的過電壓預測，以確定保護方案。 4.2.9 采用無間隙金屬氧化

31、物避雷器限制各類操作過電壓時，其持續(xù)運行電壓和額定電壓不應低于表 3 所列數(shù)值。避雷器應能承受操作過電壓作用的能量。 4.2.10 為監(jiān)測范圍系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的工頻過電壓、諧振過電壓和操作過電壓，宜在變電 所安裝過電壓波形或幅值的自動記錄裝置，并妥為收集實測結果。 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 5 雷電過電壓和保護裝置 5.1 雷電過電壓5.1.1 設計和運行中應考慮直接雷擊、雷電反擊和感應雷電過電壓對電氣裝置的。 5.1.2 架空線路上的雷電過電壓。 a)距架空線路 65m 處，雷云對地放電時，線路上產(chǎn)生的感應過電壓最大值可按下式 計算

32、： 25 Ihc U(2)is式中：i雷擊大地時感應過電壓最大值，kV； 雷電流幅值(一般不超過 100)，kA；c導線平均高度，m； 雷擊點與線路的距離，m。 線路上的感應過電壓為隨線路的絕緣有一定威脅。 量，其最大值可達 300kV400kV，一般僅對 35kV 及以下 b)雷擊架空線路導線產(chǎn)生的直擊雷過電壓，可按下式確定： S100(3)式中： S雷擊點過電壓最大值，kV。雷直擊導線形成的過電壓易導致線路絕緣閃絡。架設避雷線可有效地減少雷直擊導線的 概率。 c)因雷擊架空線路避雷線、桿頂形成作用于線路絕緣的雷電反擊過電壓，與雷電參數(shù)、 桿塔型式、高度和接地電阻等有關。 宜適當選取桿塔接地

33、電阻，以減少雷電反擊過電壓的。 5.1.3 發(fā)電廠和變壓所內(nèi)的雷電過電壓來自雷電對配電裝置的直接雷擊、反擊和架空進線 上出現(xiàn)的雷電侵入波。 a)應該采用避雷針或避雷線對高壓配電裝置進行直擊雷保護并采取措施防止反擊。 b)應該采取措施防止或減少發(fā)電廠和變電所近區(qū)線路的雷擊閃絡并在廠、所內(nèi)適當配置 閥式避雷器以減少雷電侵入波過電壓的。 c)按本標準要求對采用的雷電侵入波過電壓保護方案校驗時，校驗條件為保護接線一般 應該保證 2km 外線路導線上出現(xiàn)雷電侵入波過電壓時，不引起發(fā)電廠和變電所電氣設備絕緣損壞。 5.2 避雷針和避雷線 5.2.1 單支避雷針的保護范圍(圖 2)： a)避雷針在地面上的保

34、護半徑，應按下式計算： PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 避雷針的高度，m； 5.5高度影響系數(shù)， 30m， 1；30m 120m， P = ；當 h其等于 120m。 120m 時，取b)在被保護物高度 x 水平面上的保護半徑應按下列方法確定：1) 當 x0.5 時x( - x) a(5)式中： x避雷針在 x 水平面上的保護半徑，m；x被保護物的高度，m； a避雷針的有效高度，m。 2)當x0.5時x(1.5 -2 x)(6)圖 2 單支避雷針的保護范圍 ( 30m 時， 45)PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 ww

35、 圖 3 高度為 的兩等高避雷針的保護范圍 圖 4 兩等高( )避雷針間保護范圍的一側(cè)最小寬度( x)與 / a 的關系(a) / ai07；(b) / a 57 5.2.2 兩支等高避雷針的保護范圍(圖 3)： a)兩針外側(cè)的保護范圍應按單支避雷針的計算方法確定。 b)兩針間的保護范圍應按通過兩針頂點及保護范圍上部邊緣最低點 O 的圓弧確定，圓弧 的半徑為 O。O 點為假想避雷針的頂點，其高度應按下式計算： D7Ph = h -(7)0式中： O兩針間保護范圍上部邊緣最低點高度，m； 兩避雷針間的距離，m。 兩針間 x 水平面上保護范圍的一側(cè)最小寬度應按圖 4 確

36、定。當 x x 時，取 x x。求得 x 后，可按圖 3 繪出兩針間的保護范圍。 兩針間距離與針高之比 / 不宜大于 5。 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 5.2.3 多支等高避雷針的保護范圍(圖 5)： 圖 5 三、四支等高避雷針在 x 水平面上的保護范圍(a)三支等高避雷針在 x 水平面上的保護范圍；(b)四支等高避雷針在 x 水平面上的保護范圍a)三支等高避雷針所形成的三角形的外側(cè)保護范圍應分別按兩支等高避雷針的計算方 法確定。如在三角形內(nèi)被保護物最大高度 x 水平面上，各相鄰避雷針間保護范圍的一側(cè)最 小寬度x0 時，則全部面積受到

37、保護。 圖 6 單根避雷線的保護范圍 ( 30m 時， 25)b)四支及以上等高避雷針所形成的四角形或多角形，可先將其分成兩個或數(shù)個三角形，然后分別按三支等高避雷針的方法計算。如各邊的保護范圍一側(cè)最小寬度 x0，則全部面 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 積即受到保護。 5.2.4 單根避雷線在 x 水平面上每側(cè)保護范圍的寬度(圖 6)：ha)當 hx 2時 x0.47( - x)(8)式中： x每側(cè)保護范圍的寬度，m。hb)當 hx 2時 x( -1.53 x)(9)5.2.5兩根等高平行避雷線的保護范圍(圖 7)：a) 兩避雷線外側(cè)的保

38、護范圍應按單根避雷線的計算方法確定。 b) 兩避雷線間各橫截面的保護范圍應由通過兩避雷線 1、2 點及保護范圍邊緣最低點 O 的圓弧確定。O 點的高度應按下式計算： D4PhO= h -(10)圖 7 兩根平行避雷線的保護范圍 式中：O兩避雷線間保護范圍上部邊緣最低點的高度，m； 兩避雷線間的距離，m； 避雷線的高度，m。 c)兩避雷線端部的兩側(cè)保護范圍仍按單根避雷線保護范圍計算。兩線間保護最小寬度 (參見圖 3)按下列方法確定： h1)當 hx 2時 x0.47( O- x)(11)PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 h2)當 hx 2時

39、x( O1.53 x)(12)5.2.6 不等高避雷針、避雷線的保護范圍(圖 8)： 圖 8 兩支不等高避雷針的保護范圍 a)兩支不等高避雷針外側(cè)的保護范圍應分別按單支避雷針的計算方法確定。 b)兩支不等高避雷針間的保護范圍應按單支避雷針的計算方法，先確定較高避雷針 1 的保護范圍，然后由較低避雷針 2 的頂點，作水平線與避雷針 1 的保護范圍相交于點 3，取點3 為等效避雷針的頂點，再按兩支等高避雷針的計算方法確定避雷針2 和3 間的保護范圍。通過避雷針 2、3 頂點及保護范圍上部邊緣最低點的圓弧，其弓高應按下式計算： D 7Pf =(13) 式中： 圓弧的弓高，m；避雷針 2 和等效避雷針

40、 3 間的距離，m。 c)對多支不等高避雷針所形成的多角形，各相鄰兩避雷針的外側(cè)保護范圍按兩支不等高 避雷針的計算方法確定；三支不等高避雷針，如在三角形內(nèi)被保護物最大高度 x 水平面上，各相鄰避雷針間保護范圍一側(cè)最小寬度 x0，則全部面積即受到保護；四支及以上不等高避雷針所形成的多角形，其內(nèi)側(cè)保護范圍可仿照等高避雷針的方法確定。 d)兩根不等高避雷線各橫截面的保護范圍，應仿照兩支不等高避雷針的方法，按式(10) 計算。 5.2.7 山地和坡地上的避雷針，由于地形、地質(zhì)、氣象及雷電活動的復雜性，避雷針的保護范圍應有所減小。避雷針的保護范圍可按式(4)式(6)的計算結果和依圖 4 確定的 x 等

41、DD乘以系數(shù) 0.75 求得；式(7)可修改為 hO = h - 5P ；式(13)可修改為 f = 5P 。 利用山勢設立的遠離被保護物的避雷針不得作為主要保護裝置。 5.2.8 相互靠近的避雷針和避雷線的聯(lián)合保護范圍可近似按下列方法確定(圖 9)： 避雷針、線外側(cè)保護范圍分別按單針、線的保護范圍確定。內(nèi)側(cè)首先將不等高針、線劃 為等高針、線，然后將等高針、線視為等高避雷線計算其保護范圍。 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 圖 9 避雷針和避雷線的聯(lián)合保護范圍 5.3 閥式避雷器5.3.1 采用閥式避雷器進行雷電過電壓保護時，除旋轉(zhuǎn)電機外，

42、對不同電壓范圍、不同系 統(tǒng)接地方式的避雷器選型如下： a)有效接地系統(tǒng)，范圍應該選用金屬氧化物避雷器；范圍宜采用金屬氧化物避雷器。 b)氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)和低電阻接地系統(tǒng)應該選用金屬氧化物避雷器。 c)不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)中諧振過電壓和間歇性電弧接地 過電壓等發(fā)生的可能性及其嚴重程度，可任選金屬氧化物避雷器或碳化硅普通閥式避雷器。5.3.2 旋轉(zhuǎn)電機的雷電侵入波過電壓保護，宜采用旋轉(zhuǎn)電機金屬氧化物避雷器或旋轉(zhuǎn)電機 磁吹閥式避雷器。 5.3.3 有串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器和碳化硅閥式避雷器的額定電壓，在一般情況下應符 合下列要求： a)110kV 及 22

43、0kV 有效接地系統(tǒng)不低于 0.8 m。b)3kV10kV 和 35kV、66kV 系統(tǒng)分別不低于 1.1 m 和 m；3kV 及以上具有發(fā)電機的系統(tǒng)不低于 1.1 mg。 注： mg 為發(fā)電機最高運行電壓。c)中性點避雷器的額定電壓，對 3kV20kV 和 35kV、66kV 系統(tǒng)，分別不低于 0.64 m 和 0.58 m；對 3kV20kV 發(fā)電機，不低于 0.64 mg。 5.3.4 采用無間隙金屬氧化物避雷器作為雷電過電壓保護裝置時，應符合下列要求： a)避雷器的持續(xù)運行電壓和額定電壓應不低于表 3 所列數(shù)值。 b)避雷器能承受所在系統(tǒng)作用的暫時過電壓和操作過電壓能量。 5.3.5

44、閥式避雷器標稱放電電流下的殘壓，不應大于被保護電氣設備(旋轉(zhuǎn)電機除外)標準 雷電沖擊全波耐受電壓的 71%。 5.3.6 發(fā)電廠和變電所內(nèi) 35kV 及以上避雷器應裝設簡單可靠的多次動作記錄器或磁鋼記 錄器。 5.4 排氣式避雷器 5.4.1 在選擇排氣式避雷器時，開斷續(xù)流的上限，考慮非周期分量，不得小于安裝處短路 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 電流的最大有效值；開斷續(xù)流的下限，不考慮非周期分量，不得大于安裝處短路電流的可能 最小值。 5.4.2 如按開斷續(xù)流的范圍選擇排氣式避雷器，最大短路電流應按雷季電力系統(tǒng)最大運行方式計算，并包括非

45、周期分量的第一個半周短路電流有效值。如計算困難，對發(fā)電廠附近， 可將周期分量第一個半周的有效值乘以 1.5；距發(fā)電廠較遠的地點，乘以 1.3。最小短路電 流應按雷季電力系統(tǒng)最小運行方式計算，且不包括非周期分量。 5.4.3 排氣式避雷器外間隙的距離，在符合保護要求的條件下，應采用較大的數(shù)值。排氣 式避雷器外間隙的距離一般采用表 4 所列數(shù)值。 表 3無間隙金屬氧化物避雷器持續(xù)運行電壓和額定電壓 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 系統(tǒng)接地方式 持續(xù)運行電壓 kV 額定電壓 kV 相地 中性點 相地 中性點 有效接地 110kV U m / 30

46、.45 m 0.75 m 0.57 m 220kV U m / 30.13 m (0.45 m) 0.75 m 0.17 m (0.57 m) 330kV、 500kV U m (0.59U )3m0.13 m 0.75 m (0.8 m) 0.17 m 不接地 3kV 20kV 1.1 m; mg 0.64U m ;U mg / 31.38 m;1.25 mg 0.8 m;0.72 mg 35kV、 66kV m U m /31.25 m 0.72 m 消弧線圈 m; mg U m / 3 ;U mg /31.25 m;1.25 mg 0.72 m；0.72 mg 低電阻 0.8 m m 高

47、電阻 1.1 m; mg 1.1U m / 3 ； U mg /31.38 m；1.25 mg 0.8 m;0.72 mg 注 1 220kV 括號外、內(nèi)數(shù)據(jù)分別對應變壓器中性點經(jīng)接地電抗器接地和不接地。 2 330kV、500kV 括號外、內(nèi)數(shù)據(jù)分別與工頻過電壓 1.3p.u.和 1.4p.u.對應。 3 220kV 變壓器中性點經(jīng)接地電抗器接地和 330kV、500kV 變壓器或高壓并聯(lián)電抗器中性點經(jīng)接地電抗器接地時，接地電抗器的電抗與變壓器或高壓并聯(lián)電抗器的零序電抗之比小于 表 4 排氣式避雷器外間隙的距離 為減少排氣式避雷器在反擊時動作，應降低與避雷線的總接地電阻，并增大外間隙距離，

48、一般可增大到表 4 所列的外間隙最大距離。 5.4.4 排氣式避雷器的設置應符合下列要求： a)應避免各避雷器排出的電離氣體相交而造成短路。但在開口端固定避雷器，則允許其 排出的電離氣體相交。 b)為防止在排氣式避雷器的內(nèi)腔積水，宜垂直安裝，開口端向下或傾斜安裝，與水平線 的夾角不應小于 15。在污穢地區(qū)，應增大傾斜角度。 c)排氣式避雷器應安裝牢固，并保證外間隙穩(wěn)定不變。 d)標稱電壓 10kV 及以下系統(tǒng)中用的排氣式避雷器，為防止雨水造成短路，外間隙的電 極不應垂直布置。 e)外間隙電極宜鍍鋅，或采取避免銹水沾污絕緣子的措施。 5.4.5 排氣式避雷器應裝設簡單可靠的動作指示器。 5.5

49、保護間隙5.5.1 如排氣式避雷器的滅弧能力不能符合要求，可采用保護間隙，并應盡量與自動重合 閘裝置配合，以減少線路停電事故。保護間隙的主間隙距離不應小于表 5 所列數(shù)值。 5.5.2 除有效接地系統(tǒng)和低電阻接地系統(tǒng)外，應使單相間隙動作時有利于滅弧，并宜采用 角形保護間隙。 保護間隙宜在其接地引下線中串接一個輔助間隙，以防止外物使間隙短路。輔助間隙的 距離可采用表 6 所列數(shù)值。 表 5 保護間隙的主間隙距離最小值 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 系統(tǒng)標稱電壓 kV 3 6 10 20 35 最小距離 mm 8 10 15 60 100 最

50、大距離 mm 150200 250300 等于 1/3。 4 110kV、220kV 變壓器中性點不接地且絕緣水平低于表 21 所列數(shù)值時，避雷器的參數(shù)需另行研究確定。 表 6 輔助間隙的距離 6 高壓架空線路的雷電過電壓保護 6.1 一般線路的保護 6.1.1 送電線路的雷電過電壓保護方式，應根據(jù)線路的電壓等級、負荷性質(zhì)、系統(tǒng)運行方式、當?shù)卦芯€路的運行經(jīng)驗、雷電活動的強弱、地形地貌的特點和土壤電阻率的高件，通過技術經(jīng)濟比較確定。 條 各級電壓的送、配電線路，應盡量裝設自動重合閘裝置。35kV 及以下的廠區(qū)內(nèi)的短線 路，可按需要確定。 6.1.2 各級電壓的線路，一般采用下列保護方式： a)

51、330kV 和 500kV 線路應沿全線架設雙避雷線，但少雷區(qū)除外。 b)220kV 線路宜沿全線架設雙避雷線；少雷區(qū)宜架設單避雷線。 c)110kV 線路一般沿全線架設避雷線，在山區(qū)和雷電活動特殊強烈地區(qū)，宜架設雙避雷 線。在少雷區(qū)可不沿全線架設避雷線，但應裝設自動重合閘裝置。 d)66kV 線路，負荷重要且所經(jīng)地區(qū)平均年雷暴日數(shù)為 30 以上的地區(qū)，宜沿全線架設避 雷線。 e)35kV 及以下線路，一般不沿全線架設避雷線。 f)除少雷區(qū)外，3kV10kV 鋼筋混凝土桿配電線路，宜采用瓷或其他絕緣材料的橫擔； 如果用鐵橫擔，對供電可靠性要求高的線路宜采用高一電壓等級的絕緣子，并應盡量以較短的時間切除故障，以減少雷擊跳閘和斷線事故。 6.1.3 有避雷線的線路，在一般土壤電阻率地區(qū)，其耐雷水平不宜低于表 7 所列數(shù)值。 6.1.4 有避雷線的線路，每基桿塔不連避雷線的工頻接地電阻，在雷季干燥時，不宜超過 PDF 文件使用 pdfFactory 試用版本創(chuàng)建 系統(tǒng)標稱電壓 kV 3 6、10 20 35 輔助間隙距離