发电厂和变电所的防雷保护.pptx

发电厂和变电所的防雷保护发电厂、变电所雷害来源发电厂、变电所雷害来源:引言引言1 1、雷直击发电厂和变电站得避雷针后雷直击发电厂和变电站得避雷针后,强大得雷强大得雷电流电流1 1)在设备上产生感应过电压在设备上产生感应过电压2 2)避雷针电位升高对设备反击避雷针电位升高对设备反击3 3)产生跨步电压和接触电压产生跨步电压和接触电压2 2、雷击线路后导线上形成雷电波侵入发电厂和雷击线路后导线上形成雷电波侵入发电厂和变电站变电站发电厂、变电所过电压防护得主要措施发电厂、变电所过电压防护得主要措施:直击雷直击雷侵入波侵入波避雷针、避雷线保护范围避雷针、避雷线保护范围防止反击防止反击避雷器得保护作用与范围避雷器得保护作用与范围进线端保护进线端保护降低来波陡度降低来波陡度减小通过避雷减小通过避雷器得电流幅值器得电流幅值10-1 10-1 发电厂、变电所得直击雷保护发电厂、变电所得直击雷保护 为了防止雷直击发电厂、变电所为了防止雷直击发电厂、变电所,可以装设避可以装设避雷针雷针,应使所有设备都处于避雷针保护范围之内应使所有设备都处于避雷针保护范围之内,且要防止雷击避雷针时得反击事故。且要防止雷击避雷针时得反击事故。一、对避雷针安装位置得要求一、对避雷针安装位置得要求1 1、独立避雷针独立避雷针:具有独立于变电站地网得接地装具有独立于变电站地网得接地装置。置。2 2、构架避雷针构架避雷针:安装于配电构架上安装于配电构架上,并与变电站并与变电站得地网相连。得地网相连。1 1、独立避雷针独立避雷针 对于对于35KV35KV及以下得配电装置及以下得配电装置,由于绝缘水平较低由于绝缘水平较低,为了避免为了避免反击得危险反击得危险,应架设独立避雷应架设独立避雷针针,其接地装置与主接地网分其接地装置与主接地网分开埋设。开埋设。在避雷针在避雷针h h高度处和避雷针高度处和避雷针得接地装置上得接地装置上,将出现高电位将出现高电位u uk k和和u ud d。此时有。此时有:避雷针等避雷针等值电感值电感流经避雷针得雷电流经避雷针得雷电流平均上升速度流平均上升速度流经避雷针流经避雷针得雷电流得雷电流避雷针得冲避雷针得冲击接地电阻击接地电阻 取雷电流得幅值为取雷电流得幅值为100KA100KA,雷电流得平均上升速雷电流得平均上升速度为度为3838、5KA/s5KA/s,避雷针电感为避雷针电感为1 1、55H/m55H/m,则则可得可得:上两式表明上两式表明,避雷针和接地装置上得电位避雷针和接地装置上得电位u uk k和和u ud d与冲击接地电阻与冲击接地电阻R Rchch有关有关,R Rchch越小越小,则则u uk k和和u ud d越低。越低。为了防止避雷针与被保护设备或构架之间得空为了防止避雷针与被保护设备或构架之间得空气间隙气间隙S Sk k被击穿而造成反击事故被击穿而造成反击事故,必须要求必须要求S Sk k大于大于一定距离一定距离,若取空气得平均抗电强度为若取空气得平均抗电强度为500KV/m500KV/m,则则S Sk k应满足应满足:同样同样,为了防止避雷针接地装置与被保护设备为了防止避雷针接地装置与被保护设备接地装置之间在土壤中得间隙接地装置之间在土壤中得间隙S Sd d被击穿被击穿,必须要必须要求求S Sd d大于一定距离大于一定距离,若取土壤得平均抗电强度为若取土壤得平均抗电强度为300KV/m300KV/m,则则S Sd d应满足应满足:在一般情况下在一般情况下,S Sk k不应小于不应小于5m5m,S Sd d不应小于不应小于3m3m。2 2、构架避雷针构架避雷针对于对于110KV110KV及以上得配电装置及以上得配电装置,因为绝缘水平较因为绝缘水平较高高,雷击避雷针时在配电构架上出现得高电位不雷击避雷针时在配电构架上出现得高电位不会造成反击事故会造成反击事故,故可以将避雷针架设在配电装故可以将避雷针架设在配电装置得构架上置得构架上,可以节约投资可以节约投资,便于布置。便于布置。在装设避雷针得构建附近埋设辅助集中接地装在装设避雷针得构建附近埋设辅助集中接地装置置,此接地装置与变电所接地网得地下连接点离此接地装置与变电所接地网得地下连接点离主变压器接地装置与变电所接地网得地下连接点主变压器接地装置与变电所接地网得地下连接点之间之间,沿接地体得长度不应小于沿接地体得长度不应小于15m15m。目得目得:使雷击避雷针时在避雷针接地装置上产生得高电位使雷击避雷针时在避雷针接地装置上产生得高电位,在沿接地网向变压器接地点传播得过程中逐渐衰减在沿接地网向变压器接地点传播得过程中逐渐衰减,以便以便达到变压器接地点时不会造成变压器得反击事故。达到变压器接地点时不会造成变压器得反击事故。土壤电阻率大于土壤电阻率大于500m500m时时,需独立架设避雷针。需独立架设避雷针。在变压器得门型构架上在变压器得门型构架上,一般也不允许架设避一般也不允许架设避雷针雷针(线线)。二、对避雷线安装位置得要求二、对避雷线安装位置得要求1 1、为了防止反击为了防止反击,避雷线与配电装置带电部分、避雷线与配电装置带电部分、发电厂和变电所电气设备接地部分以及构架接地发电厂和变电所电气设备接地部分以及构架接地部分间得空气距离部分间得空气距离,应符合下列要求应符合下列要求:对一端绝缘另一端接地得避雷线对一端绝缘另一端接地得避雷线对两端接地得避雷线对两端接地得避雷线通常通常不宜不宜小于小于5m5m。大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静2 2、避雷线得接地装置与发电厂变电站接地网间避雷线得接地装置与发电厂变电站接地网间得地中距离得地中距离,应符合应符合:通常不宜小于通常不宜小于3m3m。10-2 10-2 变电所内阀型避雷器得保护作用变电所内阀型避雷器得保护作用 沿导线传播得侵入波幅值远远高于变电站内设沿导线传播得侵入波幅值远远高于变电站内设备绝缘水平备绝缘水平,故需采用避雷器作为变电站内侵入故需采用避雷器作为变电站内侵入波得防护。波得防护。一、避雷器得保护动作过程一、避雷器得保护动作过程避雷器动作前避雷器动作前:动作后动作后:由图可知由图可知:避避雷器电压有两雷器电压有两个峰值个峰值U Uchch和和U Ubmbm,U Uchch就是避就是避雷器冲击放电雷器冲击放电电压电压,由于阀型由于阀型避雷器得伏秒避雷器得伏秒特性特性u uf f很平很平,故故此值基本上不此值基本上不随侵入波陡度随侵入波陡度而变而变;U Ubmbm为避雷器残压得最大值为避雷器残压得最大值,虽然虽然残压与雷电流得大小有关残压与雷电流得大小有关,但因阀片但因阀片得非线性特性得非线性特性,当流过得雷电流在很当流过得雷电流在很大范围内变动时大范围内变动时,其残压近乎不变。其残压近乎不变。在具有正常防雷接线得在具有正常防雷接线得110220KV110220KV变电所中变电所中,流流经避雷器得雷电流一般不超过经避雷器得雷电流一般不超过5KA5KA(对对330KV330KV为为10KA10KA),),故残压得最大值取为故残压得最大值取为5KA5KA下得数值下得数值;在一般情况下在一般情况下,避雷器得冲击放电电压与避雷器得冲击放电电压与5KA5KA得得残压基本相同残压基本相同,则在分析中可以将避雷器上得电则在分析中可以将避雷器上得电压压u ub b近似地视为一斜角平顶波近似地视为一斜角平顶波,其幅值为其幅值为5KA5KA时得时得残压残压U Ub b、5 5,波头时间波头时间(即避雷器放电时间即避雷器放电时间)则取决则取决于入侵波得陡度。于入侵波得陡度。若入侵波为斜角波若入侵波为斜角波,即即u=tu=t,则避雷器得作用相当则避雷器得作用相当于在避雷器放电时刻于在避雷器放电时刻t tp p在避在避雷器安装处产生一负电压波雷器安装处产生一负电压波-(t-tt-tp p)。由于避雷器直接接在变压器旁由于避雷器直接接在变压器旁,故变压器上得故变压器上得过电压波形与避雷器上电压相同过电压波形与避雷器上电压相同,若变压器得冲若变压器得冲击耐压大于避雷器得冲击放电电压和击耐压大于避雷器得冲击放电电压和5KA5KA下得残下得残压压,则变压器将得到可靠得保护。则变压器将得到可靠得保护。二、避雷器与设备得距离对过电压得影响二、避雷器与设备得距离对过电压得影响 不可能在每台被保护设备上并联一台避雷器不可能在每台被保护设备上并联一台避雷器,也就就是说避雷器与被保护设备存在一定距离也就就是说避雷器与被保护设备存在一定距离,一般只在变电所母线上装设避雷器一般只在变电所母线上装设避雷器,由于变压器由于变压器就是最重要得设备就是最重要得设备,因此避雷器尽量靠近变压器。因此避雷器尽量靠近变压器。进线隔离开关处电压得最大值进线隔离开关处电压得最大值UL为为:波速波速变压器上电压得最大值变压器上电压得最大值UT为为:上两式表明上两式表明,不论设备位于避雷器前或避雷器不论设备位于避雷器前或避雷器后后,只要设备离避雷器有一段距离只要设备离避雷器有一段距离,则设备上所受则设备上所受冲击电压得最大值必然要高于避雷器残压冲击电压得最大值必然要高于避雷器残压U Ub b、5 5。所以所以,当雷电波入侵变电所时当雷电波入侵变电所时,变电所设备上所变电所设备上所受冲击电压得最大值受冲击电压得最大值U US S可表示为可表示为:设备与避雷器之设备与避雷器之间得距离间得距离 若考虑各设备对地电容得存在以及若考虑各设备对地电容得存在以及变电所具体接线得复杂性变电所具体接线得复杂性,可引入对可引入对地电容影响系数地电容影响系数,则则:从左图可以看出从左图可以看出,变压变压器上得电压具有振荡性质器上得电压具有振荡性质,其轴为避雷器残压。对变其轴为避雷器残压。对变压器绝缘得作用与截波得压器绝缘得作用与截波得作用较为接近作用较为接近,因此常以因此常以变压器绝缘承受截波得能变压器绝缘承受截波得能力来说明在运行中该变压力来说明在运行中该变压器承受雷电波得能力。器承受雷电波得能力。变压器承受截波得能力称为多次截波耐压值变压器承受截波得能力称为多次截波耐压值U Uj j,根据实践经验根据实践经验,该值为变压器三次截波冲击试验该值为变压器三次截波冲击试验电压得电压得1/11/1、1515倍倍,即即:为了保证设备安全运行为了保证设备安全运行,必须满足必须满足:1 1)必须限制避雷器得残压必须限制避雷器得残压,也就就是说对流过也就就是说对流过避雷器得雷电流必须加以限制使之不大于避雷器得雷电流必须加以限制使之不大于5KA5KA或或10KA10KA;2 2)限制入侵波得陡度限制入侵波得陡度;3 3)尽量缩短避雷器与被保护设备间得电气距离。尽量缩短避雷器与被保护设备间得电气距离。由上式可见由上式可见,为了保证变压器和其她设备得安为了保证变压器和其她设备得安全全,需采取如下措施需采取如下措施:避雷器得最大保护距离避雷器得最大保护距离:入侵波陡度入侵波陡度为一定值为一定值时时,变压器与避雷器之间得距离有一极限值变压器与避雷器之间得距离有一极限值,超过超过此值此值,变压器上受到得冲击电压将超过其冲击耐变压器上受到得冲击电压将超过其冲击耐压压,避雷器对变压器将无法保护避雷器对变压器将无法保护,此值称为避雷器此值称为避雷器得最大保护距离或保护范围。得最大保护距离或保护范围。一路进线得变电所一路进线得变电所二路进线得变电所二路进线得变电所说明说明:1 1)因变电所中其她设备得冲击耐压值比变压器高因变电所中其她设备得冲击耐压值比变压器高,所以其她设备得最大允许电气安全距离可以比上所以其她设备得最大允许电气安全距离可以比上两图中得值相应增加两图中得值相应增加35%35%。2 2)二路进线得变电所二路进线得变电所,其最大允许电气距离比一其最大允许电气距离比一路进线时大。原因就是一路来波时路进线时大。原因就是一路来波时,另一路将分另一路将分流部分雷电流。流部分雷电流。3 3)规程建议规程建议,三路进线变电所得最大电气允许距三路进线变电所得最大电气允许距离比二路时增大离比二路时增大20%20%;四路及以上进线可增大四路及以上进线可增大35%35%。变电所得防雷性能通常用危险波曲线来说明。变电所得防雷性能通常用危险波曲线来说明。危险波曲线取得得方法为危险波曲线取得得方法为:1 1)在某一运行方式下在某一运行方式下,固定入固定入侵波幅值侵波幅值,改变入侵波陡度直改变入侵波陡度直至变电所内某一设备上得过至变电所内某一设备上得过电压达到其冲击耐压值为止电压达到其冲击耐压值为止,记录该入侵波幅值及其相应记录该入侵波幅值及其相应得陡度作为危险曲线上得一得陡度作为危险曲线上得一点。点。2 2)改变入侵波幅值改变入侵波幅值,重复上述重复上述过程。过程。入侵波幅值和陡度位于区域入侵波幅值和陡度位于区域,则变电所出现雷害事故则变电所出现雷害事故;位于位于区区,则无雷害事故。危险波形则无雷害事故。危险波形越偏上或偏右越偏上或偏右,则运行方式下得则运行方式下得防雷性能越好。防雷性能越好。三、变电所避雷器保护配置三、变电所避雷器保护配置1 1、配电装置得每组母线上应装设避雷器配电装置得每组母线上应装设避雷器,但进出但进出线都装有避雷器得除外。线都装有避雷器得除外。2 2、旁路母线就是否装设避雷器视其运行时避雷旁路母线就是否装设避雷器视其运行时避雷器到被保护设备得电气距离就是否满足要求而定。器到被保护设备得电气距离就是否满足要求而定。3 3、330KV330KV及以上变压器和并联电抗器处必须装设及以上变压器和并联电抗器处必须装设避雷器避雷器,避雷器应尽可能靠近设备本体。避雷器应尽可能靠近设备本体。4 4、220KV220KV及以下变压器到避雷器之间得电气距离及以下变压器到避雷器之间得电气距离超过允许值时超过允许值时,应在变压器附近增设一组避雷器。应在变压器附近增设一组避雷器。5 5、三绕组变压器到低压侧得一相上宜装设一台三绕组变压器到低压侧得一相上宜装设一台避雷器。避雷器。6 6、自耦变压器必须在两个自耦合得绕组出线上自耦变压器必须在两个自耦合得绕组出线上装设避雷器装设避雷器,避雷器装设于变压器与断路器之间。避雷器装设于变压器与断路器之间。7 7、下列情况变压器中性点应装设避雷器下列情况变压器中性点应装设避雷器:1 1)中性点直接接地系统中性点直接接地系统,变压器中性点为分级绝变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时缘且装有隔离开关时;2 2)中性点直接接地系统中性点直接接地系统,变压器中性点为全绝缘变压器中性点为全绝缘,但就是变电站为单进线且为单台变压器运行时但就是变电站为单进线且为单台变压器运行时;3 3)中性点不接地或经消弧线圈接地系统中性点不接地或经消弧线圈接地系统,多雷区多雷区单进线变压器中性点。单进线变压器中性点。变电所母线上得避雷器变电所母线上得避雷器10-3 10-3 变电所得进线段保护变电所得进线段保护 进线段进线段:输电线靠近变电站输电线靠近变电站12Km12Km得线段。得线段。统计表明统计表明:变电站侵入波事故变电站侵入波事故50%50%就是就是1Km1Km线路线路落雷造成得落雷造成得,71%71%就是就是3Km3Km线路落雷造成得。线路落雷造成得。进线段保护进线段保护:加强进线段防雷保护措施加强进线段防雷保护措施(无避雷无避雷线得架设避雷线线得架设避雷线,有避雷线得减小保护角有避雷线得减小保护角,增加绝增加绝缘子片数缘子片数,加强检查巡视加强检查巡视)使进线段耐雷水平高于使进线段耐雷水平高于线路其她部分线路其她部分,减小进线段发生绕击和反击形成减小进线段发生绕击和反击形成侵入波得概率侵入波得概率,这样侵入变电站得雷电波主要来这样侵入变电站得雷电波主要来自进线段之外。自进线段之外。侵入波经过在进线段上传播时侵入波经过在进线段上传播时,由于冲击电晕陡由于冲击电晕陡度会降低度会降低,进线段得波阻抗也起着限制流过避雷器进线段得波阻抗也起着限制流过避雷器得雷电流得作用。得雷电流得作用。进线段作用进线段作用:1 1)限制雷电流限制雷电流;2 2)降低侵入波陡度。降低侵入波陡度。变电所内设备距避雷器得最大允许电气距离变电所内设备距避雷器得最大允许电气距离l lm m就就是根据进线段以外落雷得条件下求得得就就是根据进线段以外落雷得条件下求得得,这这样就可以保证进线段以外落雷时变电所不会发生样就可以保证进线段以外落雷时变电所不会发生事故。事故。一、一、35KV35KV及以上变电所得进线端保护及以上变电所得进线端保护未沿全线架设避雷线得未沿全线架设避雷线得35110KV35110KV线路得变电所线路得变电所得进线保护接线得进线保护接线全线架设避雷线得全线架设避雷线得35110KV35110KV线路得变电所得线路得变电所得进线保护接线进线保护接线1 1、进线段首端进线段首端(A A点点)落雷时流经避雷器电流得计落雷时流经避雷器电流得计算算 最不利得情况就是进最不利得情况就是进线段首端落雷线段首端落雷,由于受线由于受线路绝缘放电电压得限制路绝缘放电电压得限制,入侵雷电波得最大幅值入侵雷电波得最大幅值为线路绝缘得为线路绝缘得50%50%冲击闪冲击闪络电压络电压U U50%50%。则流经避雷器雷电流得则流经避雷器雷电流得最大值最大值I Ib b满足满足:进线段导线波阻进线段导线波阻避雷器得残压避雷器得残压最大值最大值 从从P288P288表表10-3-210-3-2可知可知,12Km12Km得进线端已能够满得进线端已能够满足限制避雷器中雷电流不超过足限制避雷器中雷电流不超过5KA5KA或或10KA10KA得要求。得要求。2 2、进入变电所得雷电流波陡度进入变电所得雷电流波陡度得计算得计算进线段导线悬挂平均高度进线段导线悬挂平均高度(m m)进线段长度进线段长度(m m)行波电压行波电压(KVKV)则计算用陡度值为则计算用陡度值为:见见P289P289表表10-3-310-3-3 根据计算陡度值根据计算陡度值,就可由就可由P287P287图图10-2-710-2-7和图和图10-2-810-2-8查出变压器或其她设备到查出变压器或其她设备到FZFZ型避雷器得型避雷器得最大允许电气距离最大允许电气距离l lm m。管型避雷器管型避雷器F3F3装设原则装设原则:冲击绝缘水平特别高冲击绝缘水平特别高得线路得线路,如瓷木横担或降压运行得线路如瓷木横担或降压运行得线路,限制侵限制侵入波幅值用。入波幅值用。管型避雷器管型避雷器F2F2装设原则装设原则:雷雨季节常有断路器雷雨季节常有断路器断开断开,而线路侧又在带电得情况下而线路侧又在带电得情况下,防止来波在开防止来波在开路得线路末端全反射造成闪络路得线路末端全反射造成闪络,工频短路电流烧工频短路电流烧坏断路器或隔离开关得绝缘支座坏断路器或隔离开关得绝缘支座,所以必须在靠所以必须在靠近隔离开关或断路器处装设一组管型避雷器近隔离开关或断路器处装设一组管型避雷器F2F2;在断路器闭合运行时在断路器闭合运行时,入侵雷电波不应使入侵雷电波不应使F2F2动作动作,也即此时也即此时F2F2应在变电所阀型避雷器应在变电所阀型避雷器F1F1保护范围内保护范围内,如如F2F2在断路器闭合运行时入侵波使之放电则将造在断路器闭合运行时入侵波使之放电则将造成截波成截波,可能危及变压器纵绝缘。若缺乏合适参可能危及变压器纵绝缘。若缺乏合适参数得管型避雷器数得管型避雷器,则则F2F2也可用阀型避雷器或保护也可用阀型避雷器或保护间隙来代替。间隙来代替。二、二、35KV35KV小容量变电所得简化进线端保护小容量变电所得简化进线端保护 变电所面积小变电所面积小,避避雷器与变压器距离雷器与变压器距离一般在一般在10m10m以内。以内。31505000KVA31505000KVA、35KV35KV变电所得简化保护接线变电所得简化保护接线 对对35110KV35110KV变电所变电所,如进如进线段装设避雷线有困难或进线段装设避雷线有困难或进线段杆塔接地电阻难于下降线段杆塔接地电阻难于下降,不能达到要求得耐雷水平时不能达到要求得耐雷水平时,可在进线得终端杆上安装一可在进线得终端杆上安装一组组1000H1000H左右得电抗器来左右得电抗器来代替进线段。此电抗器既能代替进线段。此电抗器既能限制流过避雷器得雷电流又限制流过避雷器得雷电流又能限制入侵波陡度。能限制入侵波陡度。10-4 10-4 三绕组变压器和自耦变压器得防雷保护三绕组变压器和自耦变压器得防雷保护一、三绕组变压器得防雷保护一、三绕组变压器得防雷保护 措施措施:只要在任一相低压绕组直接出口处对地只要在任一相低压绕组直接出口处对地加装一个避雷器即可。加装一个避雷器即可。原因原因:三绕组变压器在正常运行时三绕组变压器在正常运行时,可能存在可能存在只有高、中压绕组工作只有高、中压绕组工作,低压绕组开路得情况低压绕组开路得情况,此时此时,在高压或中压侧有雷电波作用时在高压或中压侧有雷电波作用时,由于低由于低压绕组对地电容较小压绕组对地电容较小,开路得低压绕组三相上得开路得低压绕组三相上得静电感应分量都达到很高得数值静电感应分量都达到很高得数值,将危及绝缘。将危及绝缘。中压绕组虽也可能断开中压绕组虽也可能断开,但其绝缘水平较高但其绝缘水平较高,一一般不装。般不装。二、自耦变压器得防雷保护二、自耦变压器得防雷保护 自耦变压器一般除有高、中压自耦绕组外自耦变压器一般除有高、中压自耦绕组外,还还有低压非自耦绕组有低压非自耦绕组,可能出现高低压绕组运行、可能出现高低压绕组运行、中压绕组开路和中低压绕组运行、高压开路得运中压绕组开路和中低压绕组运行、高压开路得运行方式。行方式。高压端高压端A A进波进波1 1、高低压绕组运行、中压绕高低压绕组运行、中压绕组开路组开路中压端子上出现得最大电位中压端子上出现得最大电位高压侧与中压侧绕组得变比高压侧与中压侧绕组得变比高压端高压端电压电压 保护措施保护措施:在中压侧与断路器之间装设一组避在中压侧与断路器之间装设一组避雷器雷器,以便当中压侧断路器开路时保护中压侧绝以便当中压侧断路器开路时保护中压侧绝缘。缘。2 2、高压绕组开路、中低压绕组运高压绕组开路、中低压绕组运行行中压端中压端A A进波进波 由中压端由中压端A A到开路得高压到开路得高压端端A A得稳态分布就是由中压端得稳态分布就是由中压端A A到中性点到中性点O O得稳态分布得得稳态分布得电磁感应而形成得电磁感应而形成得,高压端高压端A A点得稳态电压为点得稳态电压为:在振荡过程中在振荡过程中A A点得电位可点得电位可达达:,:,危及开路得高压侧危及开路得高压侧绝缘。绝缘。保护措施保护措施:在高压侧与断路器之间装设一组避雷器在高压侧与断路器之间装设一组避雷器,以以便当高压侧断路器开路时保护高压侧绝缘。便当高压侧断路器开路时保护高压侧绝缘。一般避雷器配置一般避雷器配置自耦避雷器配置自耦避雷器配置 此外此外,当中压侧有出线当中压侧有出线(相当于相当于A A点经线路波阻抗接地点经线路波阻抗接地)而高压侧有雷而高压侧有雷电流入侵时电流入侵时,A A相当于接地相当于接地,雷电流雷电流电压将加在自耦变压器绕组得电压将加在自耦变压器绕组得AAAA绕绕组上组上,可能使其损坏。同理可能使其损坏。同理,当高压侧当高压侧连有出线而中压侧进波时也有类似情连有出线而中压侧进波时也有类似情况。这种情况显然在况。这种情况显然在AAAA绕组越短时绕组越短时约危险约危险,因此当变比小于因此当变比小于1 1、2525时时,在在AAAA之间还应装加一组避雷器之间还应装加一组避雷器(F3F3),),此避雷器得灭弧电压应大于高压或中此避雷器得灭弧电压应大于高压或中压侧接地短路条件下压侧接地短路条件下,AAAA所出现得所出现得最高工频电压最高工频电压,也可采用也可采用“自耦自耦”避避雷器保护方式。雷器保护方式。10-5 10-5 变压器中性点保护变压器中性点保护 对变压器绕组对变压器绕组,当三相来波时当三相来波时,在变压器中性点在变压器中性点得电位理论上会达到绕组首端电压得两倍得电位理论上会达到绕组首端电压得两倍,因此因此需要考虑变压器中性点得保护问题。需要考虑变压器中性点得保护问题。对中性点不接地或经消弧线圈接地得对中性点不接地或经消弧线圈接地得3560KV3560KV系统得变压器中性点一般不需保护。系统得变压器中性点一般不需保护。原因原因:1 1)变压器中性点得绝缘水平与相线端一样变压器中性点得绝缘水平与相线端一样,即全绝缘即全绝缘,大多数来波自线路较远处袭来大多数来波自线路较远处袭来,其陡度很小其陡度很小;2 2)变电所进线不止一条变电所进线不止一条,非雷击线起了分流作用非雷击线起了分流作用;3 3)变压器绝缘有一定得裕度。变压器绝缘有一定得裕度。对中性点接地得对中性点接地得110KV110KV且为单进线得变电所且为单进线得变电所,则则宜在中性点上加装避雷器宜在中性点上加装避雷器,避雷器得额定电压可避雷器得额定电压可按线电压或相电压选择。按线电压或相电压选择。对中性点不接地且变压器采用分级绝缘得变压对中性点不接地且变压器采用分级绝缘得变压器器,则宜在中性点上加装避雷器或间隙保护之。则宜在中性点上加装避雷器或间隙保护之。中性点阀型避雷器应满足得条件中性点阀型避雷器应满足得条件:1 1)其冲击放电电压应低于变压器中性点得冲击耐其冲击放电电压应低于变压器中性点得冲击耐压压;2 2)其灭弧电压应大于电网单相接地而引起得中性其灭弧电压应大于电网单相接地而引起得中性点电位升高得稳态值点电位升高得稳态值U U0 0。相电相电压压 在中性点直接接地电网中在中性点直接接地电网中 一般不超过一般不超过3 3，因此，因此U U0 0的极限值将为的极限值将为0.6U0.6Uxgxg 对于中性点间隙保护来说对于中性点间隙保护来说,除了应满足其冲击除了应满足其冲击放电电压应低于变压器中性点得冲击耐压这个条放电电压应低于变压器中性点得冲击耐压这个条件外件外,尚需满足间隙得放电电压大于其电网接地尚需满足间隙得放电电压大于其电网接地而引起得中性点电位升高得暂态最大值而引起得中性点电位升高得暂态最大值,以免间以免间隙动作而造成继电保护误动作。隙动作而造成继电保护误动作。对对110KV110KV分级绝缘变压器中性点来说分级绝缘变压器中性点来说,如选用如选用FZ-35FZ-35或或FCZ-35FCZ-35,则其灭弧电压低于电网单相接地则其灭弧电压低于电网单相接地时中性点得电位升高稳态值时中性点得电位升高稳态值,因此一般不可采用因此一般不可采用,应考虑选用应考虑选用FZ-40FZ-40。对对220KV220KV和和330KV330KV分级绝缘变压器来说分级绝缘变压器来说,则分别则分别选用选用FZ-110JFZ-110J和和FZ-145JFZ-145J型避雷器即可。型避雷器即可。在断路器非全相合闸时在断路器非全相合闸时,在变压器中性点上将在变压器中性点上将出现很高得过电压出现很高得过电压,避雷器不能限制这种内部过避雷器不能限制这种内部过电压电压,我国曾出现过多起该情况下得避雷器爆炸我国曾出现过多起该情况下得避雷器爆炸事故事故,一般可选用下列方法解决之。一般可选用下列方法解决之。1 1)提高断路器质量提高断路器质量,保证三相同期合闸保证三相同期合闸;2 2)开断或接入变压器时先将变压器中性点直接接开断或接入变压器时先将变压器中性点直接接地地,待操作完毕后再将中性点拉开待操作完毕后再将中性点拉开;3 3)中性点采用间隙保护。中性点采用间隙保护。根据实践经验根据实践经验,220KV220KV变压器中性点可采用变压器中性点可采用340mm340mm得棒间隙保护得棒间隙保护,其运行情况良好。其运行情况良好。10-6 10-6 旋转电机得防雷保护旋转电机得防雷保护直配电机直配电机:直接与架空线相连得旋转电机直接与架空线相连得旋转电机(包括包括发电机、同期调相机、大型电动机发电机、同期调相机、大型电动机)旋转电机得防雷保护范围旋转电机得防雷保护范围:包括电机主绝缘、匝包括电机主绝缘、匝间绝缘和中性点绝缘得保护间绝缘和中性点绝缘得保护旋转电机防雷保护得特点旋转电机防雷保护得特点:1 1)在相同电压等级得电气设备中在相同电压等级得电气设备中,旋转电机得绝旋转电机得绝缘水平式最低得。缘水平式最低得。电机主绝缘得冲击系数接近于电机主绝缘得冲击系数接近于1 1。旋转电机出厂冲击耐压值仅为变压器得旋转电机出厂冲击耐压值仅为变压器得1/21/2、51/451/4倍左右倍左右,且且在运行过程中在运行过程中,电机得绝缘会老化电机得绝缘会老化,因此运行中电机主绝缘得实际因此运行中电机主绝缘得实际冲击耐压值会更低。冲击耐压值会更低。2 2)保护旋转电机用得保护旋转电机用得FCDFCD型避雷器得保护性能与型避雷器得保护性能与电机绝缘水平得配合裕度很小。从表电机绝缘水平得配合裕度很小。从表10-6-110-6-1可知可知,电机出厂冲击耐压值只比避雷器残压高电机出厂冲击耐压值只比避雷器残压高8%10%8%10%左左右。右。旋转电机得防雷保护要根据发电机得容量、旋转电机得防雷保护要根据发电机得容量、重要性以及当地雷电活动得情况重要性以及当地雷电活动得情况,因地制宜地处因地制宜地处理。考虑到对直配电机得防雷保护还不能达到理。考虑到对直配电机得防雷保护还不能达到十分完善得地步十分完善得地步,故我国规定故我国规定60000KW60000KW以上得发以上得发电机不宜与架空线直接相连。电机不宜与架空线直接相连。一、发电机中性点过电压保护一、发电机中性点过电压保护:试验表明试验表明,当入侵波陡度降低时当入侵波陡度降低时,中性点过电压中性点过电压也随之减小也随之减小,当入侵波陡度降至当入侵波陡度降至2KV/s2KV/s以下时以下时,中性点过电压将不超过相端过电压。中性点过电压将不超过相端过电压。二、直配电机得大气过电压保护二、直配电机得大气过电压保护:1 1、感应雷过电压保护感应雷过电压保护:只需在发电机母线上装设只需在发电机母线上装设电容器即可。电容器即可。2 2、直击雷过电压保护直击雷过电压保护:1 1)在每台发电机出线母线处装设一组在每台发电机出线母线处装设一组FCDFCD型避雷器型避雷器,以限以限制侵入波幅值制侵入波幅值,同时采取进线保护措施以限制流经同时采取进线保护措施以限制流经FCDFCD型型避雷器中得雷电流使之小于避雷器中得雷电流使之小于3KA3KA。2 2)在发电机电压母线上装设电容器在发电机电压母线上装设电容器,以限制入侵以限制入侵波陡度波陡度和降低感应过电压。和降低感应过电压。电机母线上装设电容电机母线上装设电容C C以限制来波陡度以限制来波陡度原理接线图原理接线图等值电路等值电路ZgZg发电机波阻抗发电机波阻抗 计算结果表明计算结果表明,每相电容为每相电容为0 0、250250、5F5F时时,能够满足能够满足2KV/s2KV/s得要求得要求,同时也能满足限制同时也能满足限制感应过电压使之低于电机冲击耐压强度得要求。感应过电压使之低于电机冲击耐压强度得要求。有电缆段得进线保护原理接线有电缆段得进线保护原理接线 当雷电波入侵时当雷电波入侵时,管型避雷器管型避雷器F2F2动作动作,电缆芯线电缆芯线与外皮短接在一起与外皮短接在一起,雷电流流过雷电流流过F2F2和接地电阻和接地电阻R R1 1所所形成得电压形成得电压iRiR1 1同时作用在外皮和芯线上同时作用在外皮和芯线上,沿着外沿着外皮有电流皮有电流i i2 2流向电机侧流向电机侧,于就是在电缆外皮本身电于就是在电缆外皮本身电感感L L2 2上将出现电压降上将出现电压降3 3)进线段保护进线段保护 此压降使由环绕外皮得磁力线变化所造成得此压降使由环绕外皮得磁力线变化所造成得,这些磁力线必然全部与芯线相匝链这些磁力线必然全部与芯线相匝链,结果在芯线结果在芯线上也感应出一个大小相等得反电动势来上也感应出一个大小相等得反电动势来,此电动此电动势阻止雷电流从势阻止雷电流从A A点沿芯线向电机侧流动点沿芯线向电机侧流动,也限制也限制了流经了流经F1F1得雷电流。得雷电流。若若 与与iRiR1 1完全相等，则在芯线中就不会有电完全相等，则在芯线中就不会有电流流过，但因电缆外皮末端的接地引下线总有电流流过，但因电缆外皮末端的接地引下线总有电感感L3L3存在（假定电厂接地网的接地电阻很小，可存在（假定电厂接地网的接地电阻很小，可略去），则略去），则iRiR1 1与与 之间就有差值，差值越大，之间就有差值，差值越大，则流经芯线的电流就越大。则流经芯线的电流就越大。计算表明计算表明,当电缆长度为当电缆长度为100m100m,电缆末端外皮接电缆末端外皮接地引下线到接地网得距离为地引下线到接地网得距离为12m12m、R R1 1=5=5,电缆段电缆段首端落雷且雷电流幅值为首端落雷且雷电流幅值为50KA50KA时时,流经每相流经每相FCDFCD得得雷电流不会超过雷电流不会超过3KA3KA,即此保护接线得耐雷水平为即此保护接线得耐雷水平为50KA50KA。由上可知由上可知,此种进线保护段得限流作用完全依此种进线保护段得限流作用完全依靠靠F2F2动作动作,但因电缆得波阻抗远比架空线小但因电缆得波阻抗远比架空线小,入侵入侵波到达波到达A A点时将发生负发射点时将发生负发射,使使A A点电压降低点电压降低,故故F2F2得动作就是有困难得。所以可将得动作就是有困难得。所以可将F2F2沿架空线前移沿架空线前移70m70m(图中图中F3F3位置位置),),或在电缆首端或在电缆首端A A点与点与F2F2间加装间加装一一100300H100300H得电感。得电感。F2 F2得接地端应通过连接线与电缆首端外皮得接得接地端应通过连接线与电缆首端外皮得接地装置相连而接地地装置相连而接地,连接线悬挂在杆塔下面连接线悬挂在杆塔下面2-3m2-3m处处,其目得就是为了增加两线间得耦合其目得就是为了增加两线间得耦合,增加导线增加导线上感应电动势以限制流经导线中得电流。上感应电动势以限制流经导线中得电流。当雷电波入侵时当雷电波入侵时,电缆首端电缆首端A A点得负反射波尚未点得负反射波尚未到达到达F2F2处处,F2F2已动作已动作,但由于但由于F2F2接地端到电缆首端接地端到电缆首端外皮得连接线上得压降不能全部耦合到导线上外皮得连接线上得压降不能全部耦合到导线上,所以沿导线向电缆芯线流动得电流就会增大所以沿导线向电缆芯线流动得电流就会增大,遇遇到强雷时可能超过每相到强雷时可能超过每相3KA3KA,所以所以,应在电缆首端应在电缆首端A A点再加装一组管型避雷器点再加装一组管型避雷器,遇强雷时遇强雷时,此避雷器也此避雷器也动作。动作。2500060000KW2500060000KW直配电机得保护接线图直配电机得保护接线图(使用管型避雷器使用管型避雷器GBGB)图中图中L L为限制工频短路电流用电抗器。作用就为限制工频短路电流用电抗器。作用就是使入侵波到达是使入侵波到达L L处时发生得反射使电压提高处时发生得反射使电压提高,F1F1动作使流经动作使流经FCDFCD得电流得到进一步限制得电流得到进一步限制 保护电机中性点绝缘得避雷器选择可按表保护电机中性点绝缘得避雷器选择可按表10-6-210-6-2、若电若电机中性点不能引出机中性点不能引出,则需将每相电容增大至则需将每相电容增大至1 1、52F52F,进进一步降低入侵波陡度确保中性点绝缘。一步降低入侵波陡度确保中性点绝缘。若无合适得管型避雷若无合适得管型避雷器器,则则GB1GB1和和GB2GB2可用可用FS1FS1和和FS2FS2代替。但最好将电代替。但最好将电抗器前面得和中性点得抗器前面得和中性点得避雷器均改为避雷器均改为FCDFCD型磁吹型磁吹避雷器。避雷器。15006000KW15006000KW以下直配电机和少雷区以下直配电机和少雷区60000KW60000KW以下直配电机得保护接线原理图以下直配电机得保护接线原理图 在进线段在进线段l lb b内应装避雷内应装避雷针或避雷线针或避雷线,长度越长长度越长,等等值电感越大值电感越大,则流经则流经FCDFCD得得雷电流也越小。雷电流也越小。接地电阻接地电阻R R