过电压及绝缘配合

过电压及绝缘配合第一页，共三十五页，2022年，8月28日4.9过电压及绝缘配合知识点：1、了解电力系统过电压的种类2、了解雷电过电压特性3、了解接地和接地电阻、接触电压和跨步电压的基本概念4、了解氧化锌避雷器的基本特性5、了解避雷针、避雷线保护范围的确定第二页，共三十五页，2022年，8月28日4.9过电压及绝缘配合4.9.1电力系统过电压的种类过电压：在电气设备或线路上出现的超过正常工作要求并对其绝缘构成威胁的电压。外部过电压：由于直接雷击或雷电感应而引起的电压升高。也称为大气过电压或雷电过电压。内部过电压：由于系统的操作、故障和某些不正常运行状态，使系统电磁能量发生转换或传递引起的过电压。额定相电压的3～4倍第三页，共三十五页，2022年，8月28日◆电力系统过电压的产生根源●雷电放电——雷电过电压（大气过电压）

●开关操作●故障

●谐振——谐振过电压

◆电力系统过电压的分类内部过电压

操作过电压第四页，共三十五页，2022年，8月28日工频过电压空载长线的电容效应接地故障引起的工频电压升高谐振过电压分为：线性谐振、非线性谐振（铁磁谐振）、参数谐振（发电机电感周期变化）最常见：铁磁谐振，避雷器无法限制改用电容式电压互感器，加装电容器

第五页，共三十五页，2022年，8月28日a1、a3为稳定工作点，a2不稳定第六页，共三十五页，2022年，8月28日操作过电压特点：幅值高、等效频率高、持续时间短与断路器性能关系很大间歇电弧接地过电压:中性点不接地系统中空载线路合闸过电压：采用有合闸电阻的断路器切除空载线路过电压切除空载变压器过电压GIS中的快速暂态过电压特点：很陡的波前电压波形中有频率很高的分量第七页，共三十五页，2022年，8月28日1R212R第八页，共三十五页，2022年，8月28日4.9.2雷电过电压特性1雷电的特性参数雷暴日与雷暴小时少（≤15）、中（15～40），多（40～90），强烈（>90）地面落雷密度：次/年·km2年预计雷击次数N：第九页，共三十五页，2022年，8月28日雷电流幅值雷电流的极性与波形

75％～90％负极性推荐：波前2.6μs，波长50μs

波头陡度第十页，共三十五页，2022年，8月28日2雷电过电压种类及防护措施雷电过电压的分类直击雷过电压：雷直接击中电气设备、线路或建筑物时，强大的雷电流通过其流入大地，在被击物上产生较高的电位降

措施：将雷电接闪并泄放大地（避雷针/避雷线）避雷针：保护建筑物和发电厂及变电所避雷线：保护输电线路第十一页，共三十五页，2022年，8月28日感应雷过电压：静电感应：雷云中所带电荷迅速消失，导线上的感应电荷就会失去束缚而成为自由电子，并以光速向导线两端急速涌去电磁感应：雷电流有极大的幅值与陡度，在其周围形成强大的变化电磁场，使其中的导体感应出极大的电动势

措施：将金属体连通并接地侵入雷过电压：雷电波沿线路、金属管道等侵入变配电所或建筑物

措施：保护间隙，避雷器第十二页，共三十五页，2022年，8月28日4.9.3接地和接地电阻、接触电压和跨步电压的基本概念接地：电气设备的某部分与大地之间作良好的电气连接工作接地：达到正常工作的要求保护接地：为保护人身安全防止间接触电接地体与接地线【例4-26】接地电阻：散流电阻加接地体和接地线本身的电阻

第十三页，共三十五页，2022年，8月28日接地电压：人站在地面上接触电气设备所承受的电位差跨步电压：在接地故障点附件行走，人的双脚之间所呈现的电位差与离接地点的远近及跨步的长短有关图4-110第十四页，共三十五页，2022年，8月28日

保护间隙与避雷器

保护间隙管式避雷器（排气式避雷器）

阀式避雷器普通阀式避雷器

磁吹阀式避雷器金属氧化物避雷器（MOA)

各种避雷器的主要应用场合

1.保护间隙和管式避雷器（排气式避雷器）主要用于配电系统、线路和发、变电所进线段的保护。

2.阀式避雷器和金属氧化物避雷器用于变电所和发电厂内电气设备的保护。近年来在输电线路上亦有选择性地装用。

避雷器第十五页，共三十五页，2022年，8月28日4.9.4氧化锌避雷器的基本特性

1．作用原理：非线性系数很小的氧化锌电阻片组装而成

第十六页，共三十五页，2022年，8月28日2、基本特点20世纪70年代初期出现，是一种具有良好非线性性能的阀式避雷器。其阀片主要成分是氧化锌。结构简单、无间隙、体积小、重量轻动作响应快，保护性能好通流容量大无续流：在残压相同的情况下，工频续流非常小，因此可无间隙耐污秽性能好第十七页，共三十五页，2022年，8月28日3、有关技术参数额定电压：系统短时工频过电压最大持续运行电压参考电压：工频参考电压，直流参考电压（1mA）残压压比：通过大电流时的残压与通过1mA直流电流时电压之比。越小，保护性能越好。1.6～2.0第十八页，共三十五页，2022年，8月28日【例4-27】【例4-28】第十九页，共三十五页，2022年，8月28日4.9.5避雷针、避雷线保护范围的确定1、避雷针：引雷作用一般采用镀锌圆钢或镀锌钢管保护范围的确定：

IEC的“滚球法”，表4-7单支避雷针的保护范围确定第二十页，共三十五页，2022年，8月28日当避雷针高度小于hr时

作平行线以针尖为圆心作弧线以交点为圆心作弧线，与地面相切hx高度水平保护范围：地面保护半径当避雷针高度大于hr时取h=hr第二十一页，共三十五页，2022年，8月28日2、避雷线：截面小于35mm2的镀锌钢绞线，又称架空地线当避雷线高度大于2hr时，无保护范围当避雷线高度小于2hr时，

作平行线以避雷线为圆心作弧线以交点为圆心作弧线，与地面相切hr<h<2hr时，保护范围的最高点在hx高度的保护宽度第二十二页，共三十五页，2022年，8月28日41.3输电线路的防雷保护1、感应雷电过电压雷击附近地面时，导线上产生的感应过电压

s>65m，最大值300～400kV2、雷击导线架设避雷线，考虑绕击率

第二十三页，共三十五页，2022年，8月28日3、雷击塔顶杆塔分流系数逆闪－反击线路的耐雷水平降低杆塔的冲击接地电阻提高导线与架空地线的耦合系数第二十四页，共三十五页，2022年，8月28日4、雷击避雷线档距中央规程给出档距中央导线和避雷线间的空气距离5、雷击跳闸率建弧率41.4发电厂和变电所的防雷保护1、直击雷保护采用避雷针，避雷针与保护设备的空中和地下距离应满足要求第二十五页，共三十五页，2022年，8月28日2、变电所的进线段保护靠近变电所的1~2公里降低进入变电所的雷电流幅值和陡度3、避雷器的保护作用避雷器安装于母线处与被保护设备间第二十六页，共三十五页，2022年，8月28日4、变电所防雷的几个具体问题三绕组变压器的防雷保护低压绕组开路时的保护自耦变压器的防雷保护高、中端开路时的保护高中绕组变比很小的情况变压器中性点保护

110kV，220kV中性点不接地情况采用GIS时的防雷特点有利：波阻抗小，保护距离小不利：伏－秒特性平坦第二十七页，共三十五页，2022年，8月28日5、旋转电机防雷的特点装避雷器和电容器，直配电机加进线保护段

【例41-1】【例41-2】【例41-3】第二十八页，共三十五页，2022年，8月28日第42章电力系统绝缘配合43.1绝缘配合的原则保护装置的特性与被保护设备绝缘水平之间的配合

220kV及以下：主要由雷电过电压

330kV及以上：操作过电压污秽地区：防污闪，最高运行电压注意区分设备的外绝缘和内绝缘43.2绝缘配合的方法惯用法统计法简化统计法第二十九页，共三十五页，2022年，8月28日43.3电气设备绝缘水平的确定对220kV及以下的电气设备：雷电冲击耐受电压和1min工频耐受电压330kV及以上的超高压电气设备：雷电冲击耐受电压和操作冲击耐受电压

第三十页，共三十五页，2022年，8月28日43.4架空线路绝缘水平的确定1、绝缘子片数的确定按机械负荷和环境条件选定绝缘子型式，确定片数的条件：（1）工作电压下不发生污闪（2）操作电压下不发生湿闪（