变电站防雷高电压技术

变电站防雷高电压技术第1页，共23页，2023年，2月20日，星期一变电所雷电过电压的危害变压器等主要电器设备的内绝缘大都没有自恢复的能力220kV线路，50%放电电压为1200kV而相应的变压器全波冲击试验电压为850kV,全波多次冲击耐压只有850/1.1=773kV设备损坏后将造成大面积停电第2页，共23页，2023年，2月20日，星期一侵入波过电压防护的主要措施降低来波陡度进线保护段避雷器的保护范围与作用侵入波防止反击直击雷避雷针、避雷线的保护范围减小通过避雷器的电流第3页，共23页，2023年，2月20日，星期一变电所内避雷器的保护作用避雷器与被保护设备有一定距离时的过电压变压器与避雷器之间允许的最大电气距离确保变压器安全的主要措施第4页，共23页，2023年，2月20日，星期一

１、入侵雷电波的波形标准雷电波波形:Tf=1.2μs±30%;

Tt=50μs±20%360m雷电冲击波波头长度=VTf=3x108m/sx1.2x10-6s=360m第5页，共23页，2023年，2月20日，星期一因此，在变电站内分析入侵波时我们通常考虑其波头的影响，从而把入侵波看成是陡度为α的斜角波αt第6页，共23页，2023年，2月20日，星期一2、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入口电容一般可以不计,可以认为输电线在此开路。第7页，共23页，2023年，2月20日，星期一避雷器动作前：变压器（也是避雷器）上电压：避雷器动作后：

可列方程：第8页，共23页，2023年，2月20日，星期一避雷器动作后：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基本相同第9页，共23页，2023年，2月20日，星期一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表示第10页，共23页，2023年，2月20日，星期一可将避雷器上的电压近似的视为斜角平顶波．其幅值为Ub.5，波头时间Tp取决于入侵波陡度α．上图表示当避雷器动作时在避雷器安装处产生一个-α(t-tp)电压波．第11页，共23页，2023年，2月20日，星期一3、避雷器与被保护设备有

一定距离L2时的过电压第12页，共23页，2023年，2月20日，星期一变压器在冲击电压作用下,可以认为输电线在变压器入口处T点开路入侵波at到避雷器处B点时t=0,在变压器入口处T点发生全反射第13页，共23页，2023年，2月20日，星期一反射波到达B点之前：

UB(t)=Uq=at反射波到达B点后和避雷器动作之前：

UB(t)=Uq+Uf

=at+a(t-2τ)

=2a(t-τ)

其中τ=L2/vTUqUfB（２）B（１）UqUfT第14页，共23页，2023年，2月20日，星期一

t=tp,UB与避雷器伏秒特性相交,避雷器动作,UB应等于避雷器残压，相当于在避雷器安装处产生一个-2α(t-tp)电压波.UB=Ub.5=2α(t-τ)-2α(t-tp)=2α(tp-τ)其中：2αTP=Ub.5+2ατTUqUfBUb.5避雷器伏秒特性曲线α

tUB2α(t-τ)-2α(t-tp)2τ

tptuαtα(t-2τ)-2α(t-tp)2αt第15页，共23页，2023年，2月20日，星期一t=tp时UT=2αtp=Ub.5+2ατ

其中τ=L2/v考虑到设备入口电容UT=Ub.5+2αKL2/vK为设备电容修正系数αtα(t-2τ)-2α(t-tp)2αt第16页，共23页，2023年，2月20日，星期一αt2αtα(t-2τ)-2α(t-tp)-2α(t-tp-2τ)-4α(t-tp)t=tP+2τ时UT=2Uq+2Uf=2αt-4α(t-tP)

=2α(tP+2τ)-4α(tP+2τ-tP)=2α(tP-2τ)=Ub.5-2ατ第17页，共23页，2023年，2月20日，星期一具有振荡性质

-----截波变压器上电压UT(t)第18页，共23页，2023年，2月20日，星期一4、变压器与避雷器之间允许

的最大电气距离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:第19页，共23页，2023年，2月20日，星期一变压器承受的最大耐压值变压器与避雷器间允许最大电气距离第20页，共23页，2023年，2月20日，星期一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