过电压及防雷保护-发电厂及变电站的防雷保护（高电压技术课件）

过电压及防雷保护变电所的进线段保护进线段保护在变电所1-2km的一段线上加强防雷保护措施作用：降低通过避雷器的雷电流

减小侵入波的陡度进线段保护要求未沿全线架设避雷线的35kV～110kV架空送电线路避雷线保护角宜不超过20°，最大不应超过30°35kV～110kV变电所的进线段保护接线进线段保护要求110kV及以上有避雷线架空送电线路进线段为2km耐雷水平应达到规程要求的最大值来波陡度a不超过允许值进线段保护计算

进线段外落雷时各级变电所流经避雷器的雷电流最大计算值额定电压（kV）避雷器型号残压Ur最大值（kV）线路绝缘的U50%（kV）IF最大值（kA）35Y5W-41/1301303501.43110Y5W-100/2602607002.85220Y5W-200/520Y10W-200/496520496（10kA）1200~14104.7~5.754.76~5.81330Y10W5-300/693693（10kA）16456.49500Y10W5-444/995995（10kA）2060~23107.81~9.06进入变电所雷电流波陡度的计算

空间陡度

35kV小容量变电所的简化进线保护35kV小容量变电所的简化进线保护通过本知识点的学习，使学生掌握不同电压等级变电所的进线段保护，会计算最不利情况下雷电流及其陡度。过电压及防雷保护变电所如何架设避雷针避雷针避雷针独立避雷针构架避雷针独立避雷针

独立避雷针

独立避雷针

独立避雷针

构架避雷针应用范围：110kV及以上变电所要求：构架附近埋设辅助集中接地装置，与重要又绝缘较弱的设备接地点沿接地体的距离不少于15m构架避雷针变压器的门型框架不允许装设避雷针（线）110kV及以上的配电装置可以将线路避雷线引至出线门则架上；但在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，应加设集中接地装置发电厂厂房一般不装避雷针通过本知识点的学习，使学生掌握避雷针的装设原理，会计算避雷针与被保护设备之间的最小距离。过电压及防雷保护侵入波过电压的防护侵入波过电压的防护雷击输电线路后产生雷电波侵入发电厂、变电所侵入波过电压的防护措施：安装避雷器装设可靠的进线段保护安装避雷器避雷器与被保护设备连接在一起由避雷器的冲击放电电压和残压来决定避雷器上的电压，即作用在被保护设备上的电压避雷器与被保护设备之间有一定的距离被保护设备上的电压与避雷器的残压存在差别，安装避雷器

避雷器上的电压

避雷器上的电压

变压器上的电压

变压器上的电压

电压波形(a)避雷器上的电压

(b)变压器上的电压

变压器上实际所受电压的典型波形变压器上实际所受电压的典型波形最大允许电气距离

最大允许电气距离系统标称电压（kV）进线长度（km）进

线

路

数123≥411011.525590125851201701051452051151652302202

125195235265330290140170190注：本表也适用于电站碳化硅磁吹避雷器(FM)的情况。

金属氧化物避雷器至主变压器间的最大允许电气距离（单位：m）降低被保护设备上过电压的措施降低避雷器的残压限制雷电波陡度减少避雷器和被保护设备的电气距离通过本知识点的学习，使学生掌握发电厂、变电所侵入波过电压的防护措施及其原理，会计算避雷器和被保护设备最大允许电气距离。过电压及防雷保护直击雷过电压的防护直击雷过电压的防护目的：避免雷击导致发电厂、变电所的重要电气设备损坏，造成大面积停电，严重影响国民经济和人民生活来源：一是雷直击于发电厂、变电所；二是雷击输电线路后产生的雷电波沿该导线侵入发电厂、变电所直击雷过电压的防护避雷针避雷线良好的接地网避雷针（线）的装设原则所有设备均在保护范围内雷击避雷针（线）后，避雷针（线）不对被保护设备放电雷击避雷针（线）后，避雷针（线）接地装置不与被保护设备的接地装置放电避雷针避雷针独立避雷针构架避雷针独立避雷针35kV及以下电压等级的变电所和构架附近和土壤电阻率较大的地区（

大于2000Ω·m）特点：避雷针接地转置与主接地网有足够距离架空避雷线避雷线两端接地避雷线一端经配电装置构架接地，一端绝缘通过本知识点的学习，使学生掌握直击雷保护措施，避雷针或避雷线装设方式、原则和应用范围，为后续课程打基础。过电压及防雷保护普通三绕组变压器的防雷保护问题三/双绕组变压器运行情况双绕组变压器在正常运行时，高、低压侧断路器都是闭合的，两侧都有避雷器保护。三绕组变压器正常运行时可能出现高、中压绕组工作而低压绕组开路的情况三绕组变压器运行情况在低压侧开路，高压或中压侧有雷电侵入波作用，由于低压绕组对地电容较小，开路的低压绕组上的静电感应分量可达很高的数值，将危及绝缘为了限制这种过电压，在低压绕组直接出口处对地处加装避雷器即可，当低压绕组接有25m以上金属外皮电缆时，因对地电容增大，可不必再装避雷器通过本知识点的学习，使学生理解普通三绕组变压器的防雷保护及避雷器装设在低压绕组出口处的原因。过电压及防雷保护气体绝缘变电所的防雷保护气体绝缘变电所气体绝缘变电所(GIS)是将除变压器以外变电所内的高压电器设备及母线封闭在一个接地的金属壳内，壳内充以3~4个大气压的SF6气体作为相间及相对地的绝缘。气体绝缘变电所优点：体积小，占地面积小，维护工作量小，不受周围环境条件影响，对环境无电磁干扰，运行性能可靠GIS变电所防雷保护特点GIS绝缘具有比较平坦的伏秒特性其冲击系数约为1.2~1.3，其雷电冲击绝缘水平与操作冲击绝缘水平比较接近，而且负极性击穿电压比正极性击穿电压低，因此，GIS变电所的绝缘水平主要决定于雷电冲击水平，需采用性能优异的金属氧化物避雷器加以保护GIS变电所防雷保护特点GIS变电所的波阻抗小GIS变电所的波阻抗一般在60~100Ω，约为架空线路的1/5，雷电侵入波从架空线路传入GIS，折射系数较小，折射电压也就较小GIS变电所防雷保护特点GIS变电所结构紧凑，各电气设备之间的距离较小，避雷器离被保护设备较近，因此可使雷电过电压限制在更低的水平GIS变电所防雷保护特点

绝缘配合上留有足够的裕度GIS绝缘中完全不允许产生电晕，因为一旦产生电晕，绝缘会立即发生击穿，这样将会导致整个GIS变电所绝缘的破坏。GIS变电所防雷保护特点受外界环境影响小，对导体和内壁要求高由于GIS变电所的封闭性，所以电气设备不会因受大气污秽、降水等的影响而降低绝缘强度。GIS变电所防雷接线无电缆段进线的GIS保护接线GIS变电所防雷接线三芯电缆段进线的GIS变电所保护接线GIS变电所防雷接线单芯电缆段进线的GIS变电所保护接线通过本知识点的学习，使学生了解气体绝缘变电所及其防雷保护，了解有电缆进线段和无电缆进线段的GIS变电所保护接线。过电压及防雷保护旋转电机的防雷保护问题旋转电机旋转电机包括发电机、调相机、大型电动机等，是电力系统的重要设备，要求具有十分可靠的防雷保护。旋转电机的防雷保护特点绝缘水平低由于结构和工艺上的特点，在相同电压等级的电气设备中，旋转电机的绝缘水平是最低的，它只能依靠固体介质绝缘，不能像变压器那样放在绝缘油中旋转电机的防雷保护特点绝缘容易老化电机在运行中受到发热、机械振动、臭氧、潮湿等因素的作用使绝缘容易老化。特别在槽口部分，电场极不均匀，在过电压作用下容易受伤旋转电机的防雷保护特点电机冲击耐压与避雷器的特性比较电机额定电压（kV）电机出厂工频试验电压（有效值，kV）电机出厂冲击耐压估计值（幅值，kV）同级变压器出厂冲击耐压估计值（幅值，kV）运行中交流耐压2.5Ue（幅值，kV）运行中直流耐压2.5Ue（kV）相应的磁吹避雷器3kA残压（幅值，kV）相应的金属氧化锌避雷器3kA残压（幅值，kV）3.152Ue+110.343.56.77.99.57.86.32Ue+119.26013.415.81915.610.52Ue+334.08022.326.3312613.82Ue+343.310829.334.54034.215.752Ue+348.810833.439.44539旋转电机的防雷保护特点绝缘配合裕度小保护旋转电机用的磁吹避雷器(FCD型)的保护性能与电机绝缘水平的配合裕度很小，电机出厂冲击耐压值与磁吹避雷器残压勉强相配合，金属氧化锌避雷器残压则勉强能与运行中的直流耐压值相配合旋转电机的防雷保护特点必须将侵入波陡度限制在5kV/μs以下由于电机绕组的匝间电容K很小，所以当冲击波作用时，匝间所受电压为

，要使该电压低于电机绕组的匝间耐压，必须把来波陡度a限制得很低，试验结果表明，为了保护匝间绝缘必须将侵入波陡度限制在5kV/μs以下旋转电机的防雷保护特点中性点一般不接地电机绕组中性点一般是不接地的，三相进波时在直角波头情况下，中性点电压可达进波电压的两倍，因此必须对中性点采取保护措施直配电机和非直配电机电机不经变压器直接与架空配电线连接的称为直配电机，经过变压器后再与架空线路连接的称为非直配电机。直配电机直接受雷电侵入波的作用，可靠性比非直配电机差，故我国规定，单机容量为60MW以上的电机不允许采取直配方式。直配电机防雷保护直配电机防雷保护主绝缘匝间绝缘中性点绝缘直配电机防雷保护直配电机防雷保护避雷器保护电容器保护进线段保护电抗器保护