电力设备过电压保护设计技术规程样本.doc

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电力设备过电压保护设计技术规程
SDJ 7—79

中华人民共和国水利电力部
关于颁发《电力设备过电压保护设计技术规程》SDJ7—79的通知

( 79) 水电规字第4号

《电力设备过电压保护设计技术规程》SDJ—76于一九七六年颁发试行后, 对电力设备过电压保护设计工作起到了一定的指导和提高作用。
现根据近年来的建设经验和各单位的意见, 对本规程的内容作了必要的修改和补充, 并颁发执行。在执行中如遇到问题, 请告我部规划设计管理局。
一九七九年一月八日

基 本 符 号

电流、 电压和功率
I——雷电流幅值;
Ic——接地电容电流;
I1——雷击杆塔时的耐雷水平;
I2——雷击导线或绕击导线时的耐雷水平;
i——总雷电流瞬时值;
igt——经过杆塔的电流瞬时值;
Ue——额定电压;
Uxg——设备的最高运行相电压;
Ugo——空气间隙的工频放电电压;
Une——内过电压间隙的工频放电电压或操作冲击波50％放电电压;
Ush——绝缘子串工频湿闪电压或操作冲击波50％湿闪电压;
U——进行波的幅值;
U50％——绝缘子串的50％冲击放电电压;
Ug——感应过电压的最大值;
ug——感应过电压的瞬时值;
Uj——杆塔上绝缘承受的过电压最大值;
uj——杆塔上绝缘承受的过电压瞬时值;
Utd——杆塔顶部电位的最大值;
utd——杆塔顶部电位的瞬时值;
W——消弧线圈的容量。
电感、 电阻和波阻
Lgt——杆塔的等值电感(简称杆塔电感);
Lb——一档避雷线的电感的一半;
R——工频接地电阻;
Rch——冲击接地电阻;
Z——避雷线的波阻;
Z11——导线的自波阻;
Z12、 Z13、 Z23——线1与线2、 线1与线3、 线2与线3的互波阻。
时间参数
tt——雷电流波头长度;
tp——雷电波波长;
t0——进线保护段首端斜角波波头的长度;
t——进线保护段末端斜角波波头的长度。
几何特征
D——两避雷针、 避雷线间的距离;
D’——避雷针与等效避雷针间的距离;
f——经过两支等高避雷针顶点和保护范围边缘最低点的圆弧的弓高;
h——避雷针、 避雷线的高度, 避雷针校验点的高度, 保护发电厂、 变电所用的避雷线的支柱高度, 杆塔高度, 线路的平均高度;
hb ——避雷线的平均高度;
hd ——导线的平均高度;
ha ——避雷针、 避雷线的有效高度;
hx ——被保护物的高度;
——两等高避雷针(线)间保护范围上部边缘最低点的高度或两等高避雷针间假想避雷针的高度;
h1——线1的平均高度, 线2、 3等等的脚注类推;
l——档距长度;
lb——进线保护段长度;
lj——绝缘子串的放电距离;
lm——木横担线路的线间距离;
Δl——避雷线上校验的雷击点与接地支柱间或最近支柱间的距离;
l2——避雷线上校验的雷击点与另一端支柱间的距离;
bx——两针间在hx水平面上保护范围的一侧最小宽度;
R0——经过两避雷针、 避雷线顶点以及两避雷针、 避雷线间保护范围上部边缘最低点的圆的半径;
r——避雷针在地面上的保护半径;
rx——避雷针在hx水平面上的保护半径;
r1——线1的半径;
d12——线1与线2间的距离, 其它脚注的意义类推;
d’12——线1与线2的镜象间的距离, 其它脚注的意义类推;
S——雷击点与线路的距离;
S1、 S2、 S3、 S’2——按不同条件确定的送电线路档距中央导线与避雷线间的距离;
Sk——避雷针、 避雷线与被保护物间的空气中距离;
Sd——避雷针、 避雷线与被保护物间的地中距离;
——避雷线对边导线的保护角;
——每个绝缘子的泄漏距离。
计算指标
E——绝缘子串的平均运行电压梯度;
P——雷电流幅值概率;
P1——超过雷击杆塔时耐雷水平的雷电流概率;
P2——超过雷击导线或绕击导线时耐雷水平的雷电流概率;
P3——雷击挡距中央的避雷线时, 超过耐雷水平的雷电流概率;
Pa——平原线路绕击率;
P’a——山区线路绕击率;
m——每串绝缘子的个数;
N——每100km一般高度电力线路每40雷日遭受雷击的次数, 简称线路雷击次数;
n——雷击跳闸率;
——地面落雷密度, 即每1雷日、 每平方公里对地落雷次数;
g——击杆率;
h——建弧率。
计算系数
a——感应过电压系数;
K0——内过电压倍数;
K1——绝缘子串内过电压湿闪校正系数;
K2——空气间隙的内过电压放电电压校正系数;
K3——空气间隙运行电压综合系数;
k——导线和避雷线间的耦合系数;
k0——导线和避雷线间的几何耦合系数;
k1——电晕效应校正系数;
k13——线1对线3的几何耦合系数, 其它脚注的意义类推;
P——避雷针、 避雷线的高度影响系数;
b——杆塔分流系数;
b’——避雷线分流系数。

第一章 总 则

第1条 在制订过电压保护方案时, 必须认真贯彻执行党的有关方针和政策, 根据雷电活动情况和地形、 地质、 气象情况, 以及电力网结构型式和运行方式等, 结合运行经验, 进行全面分析和技术经济比较, 做到技术先进, 经济合理, 符合电力系统和电力设备安全经济运行的要求。
第2条 本规程适用于330kV及以下发电、 变电、 送电、 配电和用电等交流电力设备的过电压保护。农村电力网及特殊电力设备的过电压保护, 还应按有关的专用规定执行。
雷电活动特殊强烈的地区, 还应根据当地实践经验, 适当加强防雷措施。

第二章一般规定

第3条 220～330kV的电力网, 应采用中性点直接接地方式。
110～154kV的电力网, 一般采用中性点直接接地方式。在雷电活动较强的山岳丘陵地区, 构型简单的电力网, 如采用直接接地方式不能满足安全供电的要求和对联网影响不大时, 可采用中性点经消弧线圈接地的方式。
3～60kV的电力网, 应采用中性点非直接接地的方式。当单相接地故障电流大于下列数值时, 应装设消弧线圈:
3～10 kV电力网
30A
20kV及以上电力网
10A
与发电机或调相机电气上直接连接的3～20kV电路, 中性点应采用非直接接地的方式。当单相接地故障电流大于5A时, 如要求发电机(调相机)能带内部单相接地故障运行, 应装设消弧线圈。消弧线圈可装在厂用变压器的中性点上, 也可装在发电机或调相机的中性点上。
第4条 电力系统内过电压倍数的确定, 应考虑系统构型、 系统容量及参数、 中性点接地方式、 断路器的性能、 母线上的出线回路数以及系统运行接线、 操作方式等因素。内过电压计算倍数一般取下列数值:
对地绝缘, 以设备的最高运行相电压Uxg为基准:
35～60kV及以下(非直接接地)
4.0 Uxg
110～154kV(非直接接地)
3.5 Uxg
110～220kV(直接接地)
3.0 Uxg
330kV(直接接地)
2.75 Uxg
相间绝缘:
3～220kV的电力网, 相间内过电压宜取对地内过电压的1.3～1.4倍; 330kV的电力网, 相间内过电压可取对地内过电压的1.4～1.45倍。
确定相间绝缘时, 两相的电位宜分别取相间内过电压的+60％和-40％。
第5条 电力网的绝缘应能承受操作空载线路的过电压。在中性点直接接地的电力网中, 操作110～220kV空载线路时, 由于电感-电容回路振荡产生的最大操作过电压倍数一般不超过下列数值: 使用重燃次数较少的空气断路器, 不超过2.6, 使用少油断路器, 不超过2.8, 使用有中值或低值并联电阻的空气断路器, 不超过2.2。操作330kV空载线路时产生的最大操作过电压倍数不应超过2.0。断路器切断空载线路时不发生重燃是限制操作过电压的有效措施。
在中性点非直接接地的60kV及以下的电力网中, 操作空载线路产生的最大操作过电压的倍数, 一般不超过3.5, 操作单相接地的空载线路, 虽可能超过4.0, 仍取4.0。
串联补偿装置对操作过电压的影响在设计中不予考虑。
断路器应能将操作并联电容器组产生的过电压限制到不超过第4条中的数值。有中值并联电阻的断路器可将过电压倍数限制到2.5～3.0; 如磁吹避雷器的通流能力满足电容器组释放储能的要求, 也可用磁吹避雷器限制这种过电压。
第6条 切断空载变压器或电抗器时, 由于断路器强制熄弧产生的过电压应根据断路器结构、 回路参数、 中性点接地方式、 变压器的接线和构造等因素确定。在中性点直接接地的电力网中, 断开110～330kV空载变压器时的过电压, 一般不超过3.0Uxg; 在中性点非直接接地的35～154kV电力网中, 一般不超过4.0 Uxg。
采用灭弧性能较强又无并联电阻的断路器断开励磁电流标么值较大的空载变压器时, 所产生的高幅值过电压, 可装设并联电阻予以限制。也可在断路器与变压器间装设阀型避雷器。避雷器可在低压侧或高压侧, 但如高低压电力网中性点接地方式不同, 低压侧宜采用磁吹避雷器。
断开高压变压器—电弧炉组时, 电流迅速截断产生的过电压, 应用阀型避雷器加以限制。
在可能只带一条线路运行的变压器的中性点消弧线圈上, 宜用阀型避雷器限制切除最后一条线路两相接地故障时, 强迫断开消弧线圈电感电流在消弧线圈上产生的过电压。
为限制内过电压装设的避雷器, 在变压器等被保护设备运行中不得断开。
空载变压器突然合闸时的过电压, 一般小于2.0Uxg, 可不采取保护措施。
第7条 在中性点不接地的电力网中, 线路和变电所的正常绝缘应能承受间歇性电弧接地引起的过电压。间歇性电弧接地过电压一般不超过3.0Uxg, 个别可达3.5Uxg。
策8条 各级电压的电力网均应采取措施, 防止在电力系统操作或故障情况下, 由于电力网参数的不利组合引起的铁磁谐振过电压。铁磁谐振过电压一般不超过1.5～2.5Uxg, 个别达3.5Uxg以上。谐振过电压持续时间长, 不能用避雷器限制。中性点非直接接地的电力网应防止下列情况下产生的铁磁谐振过电压:
变压器供电给接有电磁式电压互感器的空载母线或空载短线;
配电变压器高压绕组对地短路;
用电磁式电压互感器在高压侧进行双电源的定相;
送电线路一相断线后一端接地以及断路器的非同期动作、 熔断器的非全相熔断。
为防止铁磁谐振过电压, 应充分考虑电力网各种可能的运行方式和操作方式、 改变电力网中感抗和容抗的比值、 保证断路器三相同期动作, 以避免形成铁磁谐振过电压的条件。中性点非直接接地的电力网中, 可选取下列防止过电压的措施:
一、 选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或采用电容式电压互感器。
二、 在电磁式电压互感器的开口三角绕组中, 一般装设R≤0.4Xm的电阻(Xm为互感器在线电压作用下单相绕组的励磁电抗), 在35kV及以下电力网中, 一般R＜100Ω, 也可用220V500W的白炽灯泡固定装在35kV及以下电压互感器的开口三角绕组中在中性点位移超过一定电压值时, 可用零序过电压继电器将电阻短时投入 1min, 然后再自动切除。
三、 个别情况下, 在10kV及以下的母线上, 可装设一中性点接地的星形接线电容器组, 或用一段电缆代替架空线, 减小对地容抗Xco, 使(Xco／Xm)＜0.01。
四、 选择消弧线圈的安装位置时, 应尽量避免有使电力网的一部分失去消弧线圈运行的可能性。
五、 采取临时切换措施, 如投入事先规定好的某些线路或设备等。
六、 特殊情况下, 可改为中性点瞬间经电阻接地或直接接地。
中性点直接接地的电力网, 在各种情况下, 应尽量避免形成中性点不接地的电力网。
第9条 在电力系统中, 应采取措施防止发电机或变压器的电感参数周期性变化引起的参数谐振过电压。
可用快速励磁自动调节器限制由于电机电感参数的周期性变化产生的同步自励过电压; 用速动过电压继电保护断开发电机, 消除可能产生的异步自励过电压。在发电机容量小于空载线路的充电功率, 或线路中有串联补偿装置的情况下, 发电机全电压合闸或逐步升压起动过程中产生的参数谐振过电压, 一般可采取下列措施予以限制:
一、 使发电机的容量大于被投入空载线路的充电功率。
二、 避免发电机带空载线路起动或避免以全电压向空载线路合闸。
三、 装设并联电抗器, 使线路等值容抗大于电机直轴电抗与变压器漏抗之和。
在自振频率小于且接近于100Hz的中性点直接接地的电力网中, 应避免在只带空载线路的变压器的低压侧合闸, 以防止由于变压器电感周期性变化在高压空载或轻载线路中引起幅值较高的以二次谐波为主的谐振过电压。
第10条 电力网应采取措施, 使其有关参数避开共振条件, 并在水轮发电机转子上装设阻尼绕组, 以防止或限制水轮发电机不对称短路或负荷严重不平衡产生的谐振过电压。
第11条 电力网应限制由于断路器非全相分合闸、 非同期动作、 熔断器非全相动作在中性点不接地的变压器上产生的内过电压。有单侧电源的变压器从电源侧非全相分合闸, 如变压器的励磁电感与对地电容产生铁磁谐振, 能产生2～3Ucg的过电压; 有双侧电源的变压器在非全相分合闸时, 由于两侧电源的不同步在变压器中性点上可出现接近于2倍的工频相电压, 如产生铁磁谐振, 会出现更高的过电压。在这种情况下, 应采取改进断路器的性能、 消除谐振条件等措施, 以防止谐振过电压击穿中性点不接地的分级绝缘的中性点绝缘和引起其中性点避雷器爆炸。也可在中性点装设高值阻尼电阻限制过电压, 阻尼电阻按变压器的励磁电感和对地电容确定。
注: 有单侧电源的变压器, 如另一侧带有调相机或较大的同步电动机, 也类似于有双侧电源的情况。
第12条 有消弧线圈的较低电压电力网, 应适当选择消弧线圈的脱谐度, 以便避开谐振点; 无消弧线圈的较低电压电力网, 应采取增大其对地电容等的措施, 如安装电力电容器等, 以防止零序电压经过电容(变压器绕组间或两条电力线路间)耦合, 由较高电压电力网传递到中性点非直接接地的较低电压电力网, 或由较低电压电力网传递到较高电压电力网, 或回路参数形成串联谐振条件, 产生高幅值的转移过电压。
第13条 确定电力网内过电压的幅值和选择避雷器的灭弧电压, 应考虑空载线路的电容效应、 电力系统单相接地和突然失去负荷引起的工频过电压。一般不考虑同时出现的三种过电压均为最严重情况。
在220kV及以下的电力网中, 一般不采取特殊措施限制工频过电压。
在330kV电力网中, 可采用并联电抗器和速动继电保护等将出现大气过电压或操作过电压时的工频过电压限制在1.3～1.4Uxg以下。
第14条 在距电力线路S＞65m处, 雷云对地放电时, 在电力线路的导线上产生的感应过电压最大值可按下式计算:
(1)
式中 Ug——感应过电压最大值, 只在极少情况下达到500～600kV;
I——雷电流幅值, kA;
hd——导线平均高度, m;
S——雷击点与线路的距离, m。
在设计中, 一般计入雷击点自然接地电阻的作用, 最大电流采用I≤100kA。
雷击于杆塔顶部以及电力线路上的或其附近的避雷针、 避雷线时, 在电力线路导线上感应的过电压幅值可按附录一(F-6)式计算。
第15条 雷电流幅值概率曲线见图1。雷电流幅值超过I的概率也可按下式求得:
(2)
式中 P——雷电流幅值概率;
I——雷电流幅值, kA。
在线路防雷设计中, 雷电流波头长度一般取2.6μs, 波头形状取斜角形; 在设计特殊高塔时, 可取半余弦波形, 其最大陡度与平均陡度之比为。
第16条 电力线路的雷击跳闸率应按下列方法确定:
一、 每年40雷日的中等雷电活动强度地区, 一般高度电力线路遭受雷击的次数可按下式计算:
(3)
式中 N——线路雷击次数, 次／(100km·40雷日);
h——避雷线或导线的平均高度, m;
——地面落雷密度, 即每一雷日、 每平方公里对地落雷次数。
在一般情况下, 可取0.015, 此时
N＝0.6h (4)

图1 中国雷电流幅值概率曲线
注: 陕南以外的西北地区、 内蒙古自治区的部分地区等(这类地区的年平均雷暴日数一般在20及以下)雷电流幅值较小, 可由给定的概率按图查出雷电流幅值后减半。
年平均雷暴日数一般根据当地气象台的资料并参照全国年平均雷暴日数分布图(见附录十三)确定。
二、 击杆率(g)与避雷线根数和地形有关, 一般采用表1所列数值。

表1 击杆率g
地形
避雷线根数
0
1
2
平原
山丘
1/2
—
1/4
1/3
1/6
1/4
三、 在中性点非直接接地的电力网中, 一般高度金属或钢筋混凝土杆塔无避雷线线路的雷击跳闸率可按下式计算:
( 5)
式中 n——雷击跳闸率, 次／(100km·40雷日);
——上导线平均高度, m;
h——建弧率, 见附录五;
P——雷击使线路一相导线与杆塔间放电后再向第二相导线反击时耐雷水平为I, 超过I的雷电流概率。
四、 在中性点直接接地的电力网中, 一般高度金属或钢筋混凝土杆塔无避雷线线路的雷击跳闸率可按下式计算:
(6)
式中 g——无避雷线线路的击杆率, 见表1;
P1——超过雷击杆塔时耐雷水平的雷电流概率;
P2——超过雷击导线时耐雷水平的雷电流概率。
五、 一般高度有避雷线线路的雷击跳闸率可按下式计算:
(7)
式中 ——避雷线平均高度, m;
g——击杆率;
P1——超过雷击杆塔时耐雷水平的雷电流概率;
——绕击率, 见附录四;
P2——超过雷绕击时耐雷水平的雷电流概率;
P3——雷击档距中央的避雷线时, 超过耐雷水平的雷电流概率, 其值一般可不予计算;
h——建弧率, 见附录五。
有关线路防雷计算的方法和参数可参照附录一、 附录三、 附录六、 附录七。送电线路常见杆塔的耐雷水平和耐雷指标见附录八。
选择电力线路路径和发电厂厂址、 变电所所址时, 宜避开易击区, 否则应加强防雷措施。
第17条 电力线路、 发电厂、 变电所的绝缘配合应符合下列要求:
一、 绝缘配合原则:
220kV及以下的线路和变电所的绝缘, 在一般情况下应能耐受一般出现的内过电压。按外过电压选择变电所的绝缘时, 应以阀型避雷器的残压为基础。
对330kV线路和变电所的绝缘, 应采取限制内过电压的措施, 如采用并联电抗器、 装有中值或低值电阻的断路器和磁吹避雷器。按外过电压选择变电所的绝缘时, 应以磁吹避雷器的残压为基础。
谐振过电压一般会损坏设备的绝缘, 应避开出现谐振过电压的条件。
线路绝缘和变电所自恢复绝缘可按惯用法或统计法选定。非自恢复绝缘应按惯用法选定。
在一般情况下, 防雷设计中不考虑变电所和线路绝缘间的相互配合问题, 但绝缘水平超过标准很多的线路, 如未沿全线架设避雷线的木杆线路、 钢筋混凝土杆木横担线路和降低电压运行的线路, 宜在进线段首端装设符合运行电压等级的管型避雷器。
二、 在非污秽区, 线路每串绝缘子的个数一般按运行电压所要求的泄漏距离选定。每串绝缘子个数应符合下式要求
(8)
式中 m——每串绝缘子的个数;
Ue——额定电压, kV;
l——每个绝缘子的泄漏距离, cm。
m值还应按内过电压进行验算。验算时每串绝缘子—般须扣去预留的零值绝缘子: 35～220kV, 直线杆1个, 耐张杆2个; 330kV直线杆1～2个, 耐张杆2～3个。扣去零值绝缘子后, 其工频湿闪电压或操作冲击波50％湿闪电压应符合下列要求
(9)
式中 Ush——工频湿闪电压、 操作波湿闪电压峰值, kV;
K0——内过电压倍数;
Uxg——设备的最高运行相电压, kV;
K1——绝缘子串内过电压湿闪校正系数; 在海拔1000m及以下, K1＝1.1。
m值还应符合耐雷水平的要求, 在高海拔地区, 外过电压可能成为重要因素。
变电所每串绝缘子个数一般与线路耐张串的绝缘子个数相同。
三、 按内过电压确定的线路空气间隙, 应符合下式要求:
(10)
式中 Une——按内过电压要求考虑风偏后空气间隙的工频放电电压、 操作冲击波50％放电电压峰值, kV;
K2——空气间隙内过电压放电电压的校正系数; 在海拔1000m及以下, K2＝1.2。
发电厂、 变电所中的空气间隙, 宜另加10％的裕度。
四、 按运行电压确定的线路空气间隙, 应符合下式要求:
(11)
式中 Ug0——考虑风偏后空气间隙的工频放电电压, kV;
K3——空气间隙运行电压综合系数, 在中性点非直接接地系统取2.5; 在中性点直接接地系统, 对220kV及以下取1.6, 对330kV取1.7。
发电厂、 变电所中的空气间隙, 宜另加10％的裕度。
五、 在非污秽区, 按外过电压确定的线路空气间隙, 其冲击强度应与绝缘子串的冲击放电电压相适应。
发电厂、 变电所的空气间隙, 应与阀型避雷器的残压相配合。
第18条 在海拔1000m以上的地区, 线路、 发电厂和变电所内绝缘子串的绝缘水平以及外过电压、 内过电压、 运行电压的最小空气间隙, 应按国家标准《高压电气设备绝缘试验电压和试验方法》的规定进行海拔影响的修正。
第19条 升压运行的架空送电线路, 如绝缘水平较低不符合正常要求, 应经过技术经济比较, 采取降低线路接地电阻和内过电压的措施, 或允许适当增大预期的过电压跳闸次数。
保护升压运行的电力变压器和配电装置的阀型避雷器, 其特性应与被保护设备的绝缘配合。阀型避雷器的灭弧电压应符合电力网中性点接地方式的要求, 而中性点直接接地的电力网, 零序电抗与正序电抗的比值不应大于3。

第三章 过电压保护装置

第一节 避雷针和避雷线

第20条 为防止直接雷击电力设备, 一般采用避雷针和避雷线。
第21条 单支避雷针的保护范围应按下列方法确定(图2):
一、 避雷针在地面上的保护半径应按下式计算:
(12)
式中 r——保护半径, m;
h——避雷针的高度, m。
二、 在被保护物高度水平面上的保护半径应按下式确定:
1.当时,
(13)
式中 rx——避雷针在hx水平面上的保护半径, m;
hx——被保护物的高度, m;
ha——避雷针的有效高度, m;
p——高度影响系数, h＜30m, p＝1; 30＜h≤120m, , 以下各式中p值均同此。
2.当时,
(14)

图2 单支避雷针的保护范围

第22条 两支等高避雷针的保护范围应按下列方法确定(图3):

图3 高度为h的两等高避雷针1及2的保护范围
一、 两针外侧的保护范围应按单支避雷针的计算方法确定。
二、 两针间的保护范围应按经过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧(图3)确定, 圆弧的半径为R0。O点为假想避雷针的顶点, 其高度应按下式计算:
(15)
式中 h0——两针间保护范围上部边缘最低点的高度, m;
D——两避雷针间的距离, m。
两针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度应按下式计算:
(16)
式中 bx——保护范围的一侧最小宽度(m); 当D＝7hap时, bx＝0。
求得bx后, 可按图3绘出两针间的保护范围。
两针间距离与针高之比D／h不宜大于5。
第23条 多支等高避雷针的保护范围应按下列方法确定(图4、 图5):
一、 三支等高避雷针所形成的三角形1、 2、 3的外侧保护范围, 应分别按两支等高避雷针的计算方法确定; 如在三角形内被保护物最太高度hx水平面上, 各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度bx≥0时, 则全部面积即受到保护。
二、 四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形, 可先将其分成两个或几个三角形, 然后分别按三支等高避雷针的方法计算, 如各边保护范围的一侧最小宽度bx≥0, 则全部面积受到保护。

图4 三支等高避雷针1、 2及3在hx水平面上的保护范围

图5 四支等高避雷针1、 2、 3及4在hx水平面上的保护范围
第24条 保护发电厂、 变电所用的单根避雷线的保护范围应按下列方法确定( 图6) :
一、 在hx水平面上避雷线每侧保护范围的宽度应按下式确定:
1.当时,
(17)
式中 rx——每侧保护范围的宽度, m。
2.当时,
(18)
二、 在hx水平面上避雷线端部的保护半径, 也应按( 17) 、 ( 18) 式确定。
第25条 保护发电厂、 变电所用的两根平行避雷线的保护范围, 应按下列方法确定( 图7) :
一、 两避雷线外侧的保护范围, 应按单根避雷线的计算方法确定。
二、 两避雷线间各横截面的保护范围, 应由经过两避雷线1、 2点及保护范围上部边缘最低点0的贺弧确定。0点的高度应按下式计算:
(19)
式中 h0——两避雷线间保护范围边缘最低点的高度, m;
——两避雷线间的距离, m;
h——避雷线的高度, m。
三、 两避雷线端部的保护范围, 可按两支等高避雷针的计算方法确定, 等效避雷针的高度可近似取避雷线悬点高度的80％。
第26条 不等高避雷针、 避雷线的保护范围, 应按下列方法确定(图8):
一、 两支不等高避雷针外侧的保护范围, 应分别按单支避雷针的计算方法确定。
二、 两支不等高避雷针间的保护范围, 应按单支避雷针的计算方法, 先确定较高避雷针1的保护范围, 然后由较低避雷针2的项点, 作水平线与避雷针1的保护范围相交于点3, 取点3为等效避雷针的顶点, 再按两支等高避雷针的计算方法确定避雷针2和3间的保护范围。经过避雷针2、 3顶点及保护范围上部边缘最低点的圆弧, 其弓高应按下式计算:
(20)
式中 f——圆弧的弓高, m;
——避雷针2和等效避雷针3间的距离, m。

图6 单根避雷线的保护范围

图7 两根平行避雷线1和2的保护范围

三、 对多支不等高避雷针, 各相邻两避雷针的外侧保护范围, 按两支不等高避雷针的计算方法确定; 如在多角形内被保护物最大高度水平面上, 各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度, 则全部面积即受到保护。
四、 两根不等高避雷线各横截面的保护范围, 应仿照两支不等高避雷针的方法, 并按公式(19)计算,
第27条 在山地和坡地, 应考虑地形、 地质、 气象及雷电活动的复杂性对避雷针保护范围的降低作用。避雷针的保护范围可按公式(12)、 (13)、 (14)和(16)的计算结果乘以系数0.75。公式(15)可改为, 公式(20)可改为。
利用山势设立的远离被保护物的避雷针, 不得作为主要保护装置,
第28条 必要时, 可考虑相互靠近的避雷针和避雷线的联合保护作用。
联合保护范围可近似按下列方法确定(图9):
将避雷线上的各点均近似看作等效避雷针, 其等效高度可近似取为该点避雷线高度的80％, 然后分别按两针的方法计算。

图8 两支不等高避雷针1及2的保护范围

图9 避雷针和避雷线的联合保护范围

第二节 阀型避雷器

第29条 阀型避雷器的灭弧电压, 在一般情况下, 宜按下列要求确定:
一、 中性点直接接地的电力网中, 应取设备最高运行线电压的80％。
二、 中性点非直接接地的电力网中, 不应低于设备最高运行线电压的100％。
第30条 保护旋转电机中性点绝缘的阀型避雷器, 其额定电压不应低于电机最高运行相电压, 其型式宜按表2选定。
表2 保护旋转电机中性点绝缘的避雷器型式
电机额定电压(kV)
3
6
10
避雷器型式
FCD—2
FZ—2

FCD—4
FZ—4
(FS—4)
FCD—6
FZ—6
FS—6

第31条 保护变压器中性点绝缘的阀型避雷器的型式, 宜按表3、 表4选定。
对中性点为分级绝缘的220kV的变压器, 中性点绝缘可用棒型间隙或避雷器保护。如用同期性能不良的断路器, 变压器中性点宜用间隙保护。间隙在单相接地短路时的暂态过电压作用下不应动作, 而在外过电压作用下应动作, 并能保护变压器的中性点绝缘, 根据值的大小, 间隙可采用250～350mm。
表3 中性点非直接接地电力网中保护变压器中性点绝缘的避雷器型式
变压器额定电压(kV)
35
60
110
154
避雷器型式
FZ-35或FZ-30
( 或FZ-15+FZ-10) ①
FZ-40
FZ-110J
FZ-154J
① 如变压器中性点连接有绝缘较弱的消弧线圈, 可采用FZ-15+FZ-10。

第32条 发电厂、 变电所的阀型避雷器应装设简单可靠的多次动作记录器或磁钢记录器。动作记录器的数字应便于运行人员巡视和记录。
表4 中性点直接接地系统中保护变压器中性点绝缘的避雷器型式
变压器额定电压(kV)
110*
220
330
变压器中性点绝缘
全绝缘
分级绝缘
分级绝缘
分级绝缘
避雷器型式
F—110J或FZ—60
—①
FZ—110J
FCZ—154J或FZ—154J
① 可采用灭弧电压70kV或性能接近的非标准组合避雷器及专用磁吹避雷器等保护装置, 也可试用FZ—40保护绝缘水平为35kV级的中性点, 但在变压器非全相合闸时FZ—40仍会有爆炸危险。
* 对中性点为全绝缘和分级绝缘的110kV变压器, 如使用同期性能良好的断路器(三相分合闸非同期时间不超过10ms), 变压器中性点可装设FZ60或性能接近的非标准组合避雷器及专用磁吹避雷器等保护装置。对中性点为全绝缘的110kV变压器, 如使用同期性能不良的断路器, 为防止避雷器在断路器非全相动作时爆炸, 在双侧电源或另一侧有调相机、 较大的同步电动机的单侧电源, 变压器中性点宜装设FZ—110J。

第三节 管型避雷器

第33条 在选择管型避雷器时, 开断续流的上限, 考虑非周期分量, 不应小于安装处短路电流最大有效值; 开断续流的下限, 不考虑非周期分量, 不得大于安装处短路电流的可能最小数值。
第34条 如按开断续流的范围选择管型避雷器, 最大短路电流应按雷季电力系统最大运行方式计算, 并包括非周期分量的第一个半周短路电流有效值。如计算困难, 对发电厂附近, 可将周期分量第一个半周的有效值乘以1.5, 距发电厂较远的地点, 乘以1.3。最小短路电流, 应按雷季电力系统最小运行方式计算, 且不包括非周期分量。
第35条 管型避雷器的外间隙, 在符合保护要求的条件下, 应采用较大的数值。管型避雷器外间隙一般采用表5所列数值。
为减少管型避