防雷及过电保护

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1、 13 防雷及过电压保护一、考试大纲要求 13.1 了解电力系统过电压的种类和过电压水平； 13.2 熟悉交流电气装置过电压保护设计要求及限制 措施； 13.3 掌握建筑物防雷的分类及措施； 13.4 掌握建筑物防雷设计的计算方法和设计要求。 二、本章相关规程规范1.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 DL/T6202.建筑物防雷设计规范GB50057 2.高压输变电设备的绝缘配合GB311.1 3.建筑物电气装置GB/T16895.11(第4部分：安 全防护第44章：过电压保护第446节：低压电气装 置对高压接地系统接地故障的保护) 13 防雷及过电压保护13.1电力系统过电压的种类和过电压

2、水平 13.1.1系统运行中出现于设备绝缘上的电压 13.1.1.1系统运行中出现于设备绝缘上的电压有: （1）正常运行时的工频电压； （2）暂时过电压（工频过电压、谐振过电压）; （3）操作过电压； （4）雷电过电压； 13.1.1.2相对地暂时过电压和操作过电压的标么 值如下： （1）工频过电压的1.0p.u=Um/ ； （2）谐振过电压和操作过电压的1.0p.u.= Um / 注：Um为系统最高电压；p.u.为过电压标么值。 13.1.1.3系统最高电压的范围： （1）范围，3.6Um252 kV； （2）范围，Um252 kV。 系统的标称电压（Un）和系统最高工作电压（ Um）见13

3、1表131 系统标称电压和系统最高工作电压 单位：kV（有效值）Un3610203566110220330500Um3.67.2122440.572.512625236355013.1.2电气设备在运行中承受的过电压（略）13.1.3电力系统的过电压水平13.1.3.1工频过电压的允许水平110kV及以下电力系统的工频过电压一般不超过 下列数值： 110kV 1.3p.u. 3566 kV p.u. 36 kV 1.1 p.u. 13.1.3.2操作过电压的允许水平 目前，在选择配电装置及电气绝缘水平时，计算 用操作过电压水平如下： 相对地：110kV（直接接地系统） 3.0p.u. 66kV

4、及以下（除低电阻接地系统外的非直接接 地系统） 4.0p.u.35kV及以下（低电阻接地系统） 3.2p.u. 相间：3110kV相间操作过电压取相对地过电压 的1.5倍。 13.2交流电气装置过电压保护设计要求及限制措 施 13.2.1雷电过电压及其对保护设计的要求 13.2.1.1雷电过电压 （1）设计和运行中应考虑直接雷击、雷电反击 和感应雷电过电压对电气装置的危害。 （2）架空线路上的雷电过电压。 1）距架空线路S65m处，雷云对地放电时，线 路上产生的感应过电压最大值可按式（1321）计 算Ui25 （1321） 式中Ui雷击大地时感应过电压最大值，kV ； I雷电流幅值（一般不超过

5、100），kAhc导线平均高度，m； S雷击点与线路的距离，m。 线路上的感应过电压为随机变量，其最大值可达 300400 kV，一般仅对35 kV及以下线路的绝缘有 一定威胁。 2）雷击架空线路导线产生的直击雷过电压，可 按式（1322）确定Us100I （1322） 式中Us雷击点过电压最大值，kV。 雷直击导线形成的过电压易导致线路绝缘闪络。 架设避雷线可有效地减少雷直击导线的概率。 3）因雷击架空线路避雷线、杆顶形成作用于线 路绝缘的雷电反击过电压，与雷电参数、杆塔型式 、高度和接地电阻等有关。宜适当选取杆塔接地电阻，以减少雷电反击过电 压的危害。 （3）变电所内的雷电过电压来自雷电对

6、配电装 置的直接雷击、反击和架空进线上出现的雷电侵入 波。 13.2.1.2变电所的直击雷过电压保护 （1）变电所的直击雷过电压保护可采用避雷针 或避雷线。下列设施应设直击雷保护装置： 1）屋外配电装置； 2）油处理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管 道、装卸油台、易燃材料仓库等建筑物； 3）乙炔发生站、制氢站、露天氢气罐、氢所罐 储存室、天然气调压站、天然气架空管道及其露天 贮罐。（2）为保护其他设备而装设的避雷针，不宜装 在独立的控制室和35kV及以下变电所的屋顶上。 但有用钢结构或钢筋混凝土结构等有屏蔽作用的建 筑物的车间变电所可不受此限制。 （3）露天布置的GIS的外壳不需装设直击雷保护

7、 装置，但应接地。 （4）变电所有爆炸危险且爆炸后可能波及变电 所内主设备或严重影响供电的建筑物（如制氢站、 露天氢气贮罐、氢气罐储存室、易燃油泵房、露天 易燃油贮罐、架空易燃油管道、装卸油台和天然气 管道以及露天天然气贮罐等），应用独立避雷针保 护，并应采取防止雷电感应的措施。 （5）13.2.1.2（1）中所述设施上的直击雷保护 装置包括兼作接闪器的设备金属外壳、电缆金属 外皮、建筑物金属构件等，其接地可利用变电所的 主接地网，但应在直击雷保护装置附近装设集中接 地装置。 （6）独立避雷针（线）宜设独立的接地装置。在 非高土壤电阻率地区，其接地电阻不宜超过10。 当有困难时，该接地装置可与

8、主接地网连接，但避 雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备 与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不 得小于15m。 独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及 其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m ，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面， 也可铺设混凝土地面。 （7）110kV配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或房项上，但在土壤电阻率大于1000m 的地区，宜装设独立避雷针。否则，应通过验算， 采取降低接地电阻或加强绝缘等措施。 66kV的配电装置，允许将避雷针装在配电装置的 架构或房顶上，但在土壤电阻率大于500m的地 区，宜装设独立避雷针。 35kV及以下

9、高压配电装置架构或房顶不宜装避雷 针。 （8）在变压器门型架构上和在离变压器主接地线 小于15m的配电装置的架构上，当土壤电阻率大于 350m时，不允许装设避雷针、避雷线；如不大 于350m，则应根据方案比较确有经济效益，经 过计算采取相应的防止反击措施，并至少遵守下列 规定，方可在变压器门型架构上装设避雷针、避雷线：1）装在变压器门型架构上的避雷针应与接地网 连接，并应沿不同方向引出34根放射形水平接地 体，在每根水平接地体上离避雷针架构3m处装设 一根垂直接地体。 2）直接在335kV变压器的所有绕组出线上或在离 变压器电气距离不大于5m条件下装设阀式避雷器 。 高压侧电压35kV变电所，

10、在变压器门型架构上装 设避雷针时，变电所接地电阻不应超过4（不包 括架构基础的接地电阻）。 （9）110kV配电装置，可将线路避雷线引接到出 线门型架构上，土壤电阻率大于1000m的地区， 应装设集中接地装置。 35kV、66 kV配电装置，在土壤电阻率不大于 500m的地区，允许将线路的避雷线引接到出线 门型架构上，但应装设集中接地装置。在土壤电阻 率大于500m的地区，避雷线应架设到线路终端 杆塔为止。从线路终端杆塔到配电装置的一档线路 的保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔 上装设避雷针。 严禁在装有避雷针、避雷线的构筑物上架设未采 取保护措施的通信线、广播线和低压线。 （10）独

11、立避雷线、避雷线与配电装置带电部分 间的空气中距离以及独立避雷针、避雷线的接地装 置与接地网间的地中距离。 1）独立避雷针与配电装置带电部分、变电所电 气设备接地部分、架构接地部分之间的空气距离，应符合式（1323）的要求Sa0.2Ri+0.1h （1323） 式中Sa空气中距离，m； Ri避雷针的冲击接地电阻，； h避雷针校验点的高度，m。 2）独立避雷针的接地装置与变电所接地网间的地 中距离，应符合式（1324）的要求Se0.3R （1324） 式中Se地中距离，m。 除上述要求外，对避雷针和避雷线，Sa不宜小于 5m，Se不宜小于3m。 对66kV及以下配电装置，包括组合导线、母线廊 道

12、等，应尽量降低感应过电压，当条件许可时，Sa 应尽量增大。13.2.1.3范围变电所高压配电装置的雷电侵入 波过电压保护 （1）变电所应采取措施防止或减少近区雷击闪 络。未沿全线架设避雷线的35110kV架空送电线 路，应在变电所12km的进线段架设避雷线。 35kV线路在12km进线保护段范围内的杆塔耐雷 水平应该符合表1224的要求。 进线保护段上的避雷段保护角宜不超过20O，最 大不应超过30O。（2）未沿全线架设避雷 线的35110kV线路，其变 电所的进线段应采用图132 1所示的保护接线。13.2.1.4气体绝缘全封闭组合电器（GIS）变电 所的雷电侵入波过电压保护 （1）66kV

13、及以上进线无电缆段的GIS变电所， 在GIS管道与架空线路的连接处，应装设金属氧化 物避雷器（FMO1），其接地端应与管道金属外壳 连接，如图1325所示。如变压器或GIS一次回路 的任何电气部分至FMO1间的最大电气距离不超过 下列参考值或虽超过，但经校验，装一组避雷器即 能符合保护要求，则图1325中可只装设FMO1：66kV 50m110 kV 130m连接GIS管道的架空线路进线保护段的长度应不 小于2km。 （2）66 kV及以上进线有电缆段的GIS变电所， 在电缆段与架空线路的连接处应装设金属气化物避 雷器（FMO1），其接地端应与电缆的金属外皮连 接。对三芯电缆，末端的金属外皮应

14、与GIS管道金 属外壳连接接地图1326（a）；对单芯电缆，应 经金属氧化物电缆护层保护器（FC）接地图132 6（b）。 电缆末端至变压器或GIS一次回路的任何电气部 分间的最大电气距离不超过13.2.1.4（1）中的参考 值或虽超过，但经校验，装一组避雷器即能符合保 护要求，图1326中可不装设FMO2。 对连接电缆段的2km架空线路应设避雷线。 （3）进线全长为电缆的GIS变电所内是否需装设 金属氧化物避雷器，应视电缆另一端有无雷电过电 压波侵入的可能，经校验确定。 13.2.1.5小容量变电所雷电侵入波过电压的简易 保护（略） 13.2.1.6配电系统的雷电过电压保护 （1）310kV

15、配电系统中的配电变压器应装设阀 式避雷器保护。阀式避雷器应尽量靠近变压器装设 ，其接地线应与变压器低压侧中性点（中性点不接 地时则为中性点的击穿保险器的接地端）以及金 属外壳等连在一起接地。 （2）310kV Y,yn和Y,y(低压侧中性点接地和不 接地)接线的配电变压器，宜在低压侧装设一组阀 式避雷器或击穿保护器，以防止反变换波和低压侧 雷电侵入波击穿高压侧绝缘。但厂区内的配电变压 器可根据运行经验确定。 低压侧中性点不接地的配电变压器，应在中性点 装设击穿保险器。 （3）0.435kV配电变压器，其高低压侧均应装 设阀式避雷器保护。 （4）310kV柱上断路器和负荷开关应装设阀式 避雷器保护。经常断路运行而又带电的柱上断路器 、负荷开关或隔离开关，应在带电侧装设阀式避雷器，其接地线应与柱上断路器等的金属外壳连接， 且接地电阻不应超过10。装设在架空线路上的电容器宜装设阀式避雷器 保护。13.2.1.7 旋转电机 的雷电过电压保护（略）13.2.1.8高压架空线路的雷电过电压保护（35kV 及以下） （1）一般线路的保护： 1）送电线路的雷电过电压保