发电厂和变电所的防雷保护.

发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所雷电过电压来源雷直击发电厂和变电所雷击输电线路产生的过电压沿线路侵入发电厂和变电所变电所雷电过电压的危害发电机、变压器等主要电气设备的内绝缘大都没有自恢复的能力220kV线路50%放电电压1200kV，而相应的变压器全波冲击试验电压850kV，全波多次冲击耐压只有850/1.1=773kV造成大面积停电过电压防护的主要措施降低来波陡度减小通过避雷器的电流进线保护段避雷器的保护作用与范围侵入波针，线，保护范围防止反击直击一、直击雷防护1、避雷针的反击chLdLchLkRiudtdiLRiuAdLSK12RchSdhK避雷针与配电构架同高处避雷针的接地装置上一般直击雷电流iL=100kA;L0=1.55μH/m;h高处L=1.55hμH空气与土壤的平均击穿场强：E＝500kV/ms/kA5.38dtdiL1、避雷针的反击AdLSK12RchSdhK发生反击时:500Sk=100Rch+60h500Sd=100Rch防止反击:Sk0.2Rch+0.1h一般5mSd0.3Rch一般3m2、避雷针的安装方式一般110kV及以上变电所，允许装配电构架避雷针，配电构架需装设辅助接地装置，与地网的连接处距变压器接地与地网连接处的距离不小于15m。土壤电阻率500Ωm时,需独立架设避雷针。变压器门型构架上不得加装避雷针。35kV及以下变电所需独立加设避雷针，并达到不反击的要求。（1）（2）(1)配电构架辅助接地装置与地网连接点(2)变压器接地与地网的连接点二、变电所内避雷器的保护作用装设避雷器正确选择避雷器的形式、参数合理确定保护接线方式，如台数、装设位置尽量少的避雷器保护所有设备1、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压1、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压变压器在冲击电压作用下可等值为一个电容（称为入口电容），一般可以不计，认为输电线路在此开路。避雷器动作前：变压器（也是避雷器）上电压：避雷器动作后：变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值：Uch：避雷器冲击放电电压Ubm：避雷器残压的最大值，取5kA下的数值两个峰值Uch和Ubm基本相同u2ub1、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压变压器得到可靠保护条件：变压器冲击放电电压大于避雷器的冲击放电电压和5kA下的残压110kV~220kV变电所雷电流不得超过5kA，故5kA下的残压用Ub.5表示。2、避雷器与被保护设备有一定距离时的过电压入侵波at(到B点时t=0)在变压器入口处T发生全反射:1)、当T点的反射波到达B点之前UB(t)=at2)、当T点的反射波到达B后和避雷器动作之前TBatvl)-2a(t)(2)2()(222＝vltavltaattUB2、避雷器与被保护设备有一定距离时的过电压3)、避雷器动作时刻t=tp)-(t2)tt(2)t(2U)t(Upp5.bBKvlvlUtUbbpT25.25.2U22变压器上最大电压K为设备电容修正系数)t(2Ub.5避雷器伏秒特性曲线at)tt(2p2ptpttpttvlttp22vlttp24vlaUattubpT2522)(vlaUattubpT2522)(attuT2)(变压器上电压UT(t)：vlaUvltatvltavltatubppppT252222)2(2)2(4)2(2)(具有振荡性质——截波3、变压器与避雷器之间允许的最大电气距离由于入侵波在变压器与避雷器之间多次反射，作用在变压器上的电压具有振荡性质，相当于截波的作用。变压器承受截波的能力为多次(一般指3次)截波耐压值:因此变压器承受的最大耐压值变压器与避雷器间允许的最大电气距离15.1UU3.jjjbUKvlU25.v/2UUL5.bjm确保变压器安全的主要措施限制避雷器残压限制入侵波陡度减小变压器距避雷器的电气距离由变电站进线段保护完成225.vlUUbT变压器上最大电压三、变电所的侵入波过电压防护一定长度的导线可以起到下列作用：自身阻抗可限制雷电流的幅值冲击电晕可降低入侵波陡度1、35kV及以上变电所进线段保护F3的作用：限制入侵雷电波幅值F2的作用：隔离开关或断路器断开时防止入侵波在此发生全反射造成对地闪络。断路器闭合运行时，管型避雷器在避雷器的保护范围内不动作，避免截断波的产生35kV及以上电缆进线段的保护在进线段内雷绕击或反击而产生入侵波的机会很小但变电所的雷害事故50%是由雷击1km以内的线路引起的71%是由雷击3km以内的线路引起的进线段耐雷水平额定电压kV3566110220330500耐雷水平kA306075110150175流经避雷器电流的计算进线段可以限制避雷器中电流bmb%50UzIU2s3.13~7.6vl2进线段首端落雷且最大幅值为绝缘子50％冲击闪络电压U50%，行波在进线段来回一次的时间为计算不同电压等级的后，可求出变电站电气设备离避雷器的最大允许电气距离lm进入变电所的雷电流陡度的计算首端落雷且幅值为U50%的直角波，冲击电晕将使直角波波头变缓：起晕UU%50)skV/(l)hu008.005.0(uuad)kV/m(300avaaa2、35kV小容量变电所进线段的保护10m避雷器距变压器距离小于10m，a允许大一些进线段可缩短到500～600m为了限流，FE1、FE2的接地电阻5R变电所侵入波的保护接线220kV变电所保护接线500kV变电所保护接线变电所侵入波的保护接线旋转电机的防雷保护一、旋转电机防雷保护的特点旋转电机的防雷保护要比变压器困难得多，其雷害事故也往往大于变压器，这是由它的绝缘结构、运行条件等方面的特殊性造成的。1.在同一电压等级的电气设备中，以旋转电机的冲击电气强度为最低。2.电机绝缘的冲击耐压水平与保护它的避雷器的保护水平相差不多、裕度很小。3.发电机绕组的匝间电容很小和不连续，迫使过电压进入电机绕组后只能沿着绕组导体传播，而它的每匝绕组的长度又远较变压器绕组为大。从防雷保护的观点来看，发电机可分为两大类：1)通过变压器再接到架空线路上去的电机，简称非直配电机；2)直接与架空线相连的电机，简称直配电机。理论分析和运行经验均表明：非直配电机所受到的过电压均须经过变压器绕组之间的静电和电磁传递。只要低压绕组不是空载，那么传递过来的电压就不会太大。直配电机的防雷保护是电力系统中的一大难题，因为这时的过电压波直接从线路入侵，幅值大、陡度也大。FCD(FZ)CFCDFSGB2GB1≥150m≈70mR≤5?图60MW直配电机的保护接线图