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1、第第15讲讲 发电厂发电厂/变电所雷电防护变电所雷电防护屠屠屠屠 幼幼幼幼 萍萍萍萍 高电压与电磁兼容研究所高电压与电磁兼容研究所 +80798656， 发电厂和变电所雷电过电压来源发电厂和变电所雷电过电压来源uu雷电直击发电厂和变电所uu雷击输电线路产生的雷电过电压沿线路侵入发电厂和变电所变电所雷电过电压的危害变电所雷电过电压的危害uu造成大面积停电造成大面积停电uu发发电电机机、变变压压器器等等主主要要电电器器设设备备的的内内绝绝缘缘大都没有自恢复的能力大都没有自恢复的能力uu高高压压输输电电线线路路允允许许每每几几年年跳跳闸闸一一次次，而而变变电站的电站的MTBFMTBF一般在百年以上一
2、般在百年以上(200800)(200800)uu 220kV220kV线线路路，50%50%放放电电电电压压1200kV1200kV，而而相相应应的的变变压压器器全全波波冲冲击击试试验验电电压压850kV, 850kV, 全全波波多次冲多次冲击击耐耐压压只有只有850/1.1=773kV850/1.1=773kV。侵入波过电压防护的主要措施侵入波过电压防护的主要措施侵入波过电压防护的主要措施侵入波过电压防护的主要措施uu合理确定合理确定变电变电所内装所内装设设的避雷器的的避雷器的类类型、参数和位置型、参数和位置uu进进线线段段保保护护，限限制制流流过过避避雷雷器器的的雷雷电电流流和和降降低低侵
3、侵入入波波陡度陡度uu变变电电所所设设备备上上的的雷雷电电过过电电压压幅幅值值限限制制在在设设备备的的雷雷电电冲冲击击耐受耐受电压电压以下以下uu直直接接与与架架空空线线相相连连的的发发电电机机（直直配配电电机机），除除在在电电机机母母线线上上装装设设避避雷雷器器外外，还还应应装装设设并并联联电电容容器器降降低低电电机机绕绕组组侵侵入入波波的的陡陡度度，保保护护电电机机匝匝间间绝绝缘缘和和纵纵向向绝绝缘缘不不受受损损坏坏直击雷防护直击雷防护uu避雷避雷针针：独立避雷：独立避雷针针、构架避雷、构架避雷针针直击雷防护直击雷防护uu被保被保护护物物处处在避雷在避雷针针、线线保保护护范范围围内内uu空
4、中：至少空中：至少5 5米米uu地下：至少地下：至少3 3米米 uu一般一般110kV110kV及以上，一般允及以上，一般允许许装构架避雷装构架避雷针针uu10001000m m ，宜装独立避雷，宜装独立避雷针针直击雷防护直击雷防护- -避雷线避雷线uu一端一端经绝缘经绝缘子子连连接接 直击雷防护直击雷防护- -避雷线避雷线uu两端接地的避雷两端接地的避雷线线 直击雷防护直击雷防护- -避雷线避雷线uu避雷器一端接地：避雷器一端接地：uu两端接地的避雷两端接地的避雷线线uu避雷避雷针针和避雷和避雷线线的接地装置的的接地装置的 工工频频接地接地电电阻一般不大于阻一般不大于1010欧姆欧姆变电所的
5、侵入波过电压防护变电所的侵入波过电压防护uu装装设设避雷器避雷器uu正确正确选择选择避雷器的形式、参数避雷器的形式、参数uu合理确定保合理确定保护护接接线线方式，如台数，装方式，如台数，装设设位位置置uu尽量少的避雷器保尽量少的避雷器保护护所有所有设备设备变电所的侵入波变电所的侵入波- -避雷器的保护动作过程避雷器的保护动作过程变电所的侵入波变电所的侵入波- -避雷器的保护动作过程避雷器的保护动作过程变电所的侵入波变电所的侵入波避雷器的保护距离避雷器的保护距离与入口电容成正比的系数避雷器的残压设备的保护要求变电所的侵入波变电所的侵入波变电所的保护接线变电所的保护接线uu220kV220kV变电
6、变电所保所保护护接接线线变电所的侵入波变电所的侵入波变电所的保护接线变电所的保护接线uu500kV500kV变电变电所保所保护护接接线线变电所的进线段保护变电所的进线段保护uu变电变电所的雷害事故所的雷害事故uu50%50%是由雷是由雷击击1km1km以内的以内的线线路引起的路引起的uu71%71%是由雷是由雷击击3km3km以内的以内的线线路引起的路引起的uu限制侵入波的陡度限制侵入波的陡度uu限制避雷器的雷限制避雷器的雷电电流以降低残流以降低残压压uu1-2km1-2km的的进线进线段加段加强强雷雷电电防防护护35kV35kV及以上架空进线段的保护及以上架空进线段的保护35kV35kV及以
7、上电缆进线段的保护及以上电缆进线段的保护35kV35kV小容量变电所进线段的保护小容量变电所进线段的保护10m几种变压器的防雷保护几种变压器的防雷保护uu三三绕组变压绕组变压器的保器的保护护uu高高压侧压侧有雷有雷电电侵入波侵入波时时，通，通过过静静电电感感应应和和电电磁感磁感应应，会在低会在低压侧压侧出出现过电压现过电压uu可能出可能出现现高中高中压绕组压绕组正常工作而低正常工作而低压绕组压绕组开路的情况。开路的情况。开路开路时时低低压侧对压侧对地地电电容很小，可能容很小，可能时时低低压绕组压绕组上的感上的感应过电压应过电压静静电电分量达到很高的数分量达到很高的数值值，危害低，危害低压绕组压
8、绕组的的绝缘绝缘uu由于静由于静电电感感应时应时三相三相绕组电压绕组电压同同时时升高，只要在任意升高，只要在任意相的出口装一避雷器即可保相的出口装一避雷器即可保护护三相三相绕组绕组uu若低若低压侧压侧接有接有25m25m以上的以上的电缆电缆，对对地地电电容大，可限制容大，可限制静静电电感感应过电压应过电压几种变压器的防雷保护几种变压器的防雷保护uu自耦自耦变压变压器的保器的保护护1 1：起始分布：起始分布2 2：稳态稳态分布分布3 3：最大：最大电电位包位包络线络线几种变压器的防雷保护几种变压器的防雷保护uu自耦自耦变压变压器的保器的保护护自耦避雷自耦避雷器接器接线线几种变压器的防雷保护几种变
9、压器的防雷保护uu配配电变压电变压器的保器的保护护旋转电机的防雷保护旋转电机的防雷保护uu发电发电机、机、电动电动机、机、调调相机相机uu旋旋转电转电机的防雷保机的防雷保护护特点：特点：uu冲冲击绝缘击绝缘强强度在相同度在相同电压电压等等级级的的电电器器设备设备中最低（固中最低（固体体绝缘绝缘、容易老化）、容易老化）uu保保护护旋旋转电转电机的磁吹避雷器的保机的磁吹避雷器的保护护水平与水平与电电机的机的绝缘绝缘水平之水平之间间的的绝缘绝缘配合裕度很小配合裕度很小uu匝匝间绝缘间绝缘要求将侵入波陡度限制到很低要求将侵入波陡度限制到很低(5kV/(5kV/ s)s)旋转电机的防雷保护旋转电机的防雷
10、保护uu直配直配发电发电机的防雷保机的防雷保护护1234气体绝缘变电所的过电压防护气体绝缘变电所的过电压防护uuGISGIS的全伏秒特性比的全伏秒特性比较较平坦，且平坦，且负负极性极性击击穿穿电压电压比正极比正极低，其低，其绝缘绝缘水平主要决定于水平主要决定于负负极性雷极性雷电电冲冲击绝缘击绝缘水平水平uu波阻抗比架空波阻抗比架空线线小，小，对对侵入波保侵入波保护护有利有利uu结结构构紧紧凑，凑，设备设备之之间间的的电电气距离小，避雷器离被保气距离小，避雷器离被保护护设备设备近近uuGISGIS不允不允许发许发生生电晕电晕，一旦，一旦发发生生电晕电晕将立即将立即击击穿，且没穿，且没有自恢复能力
11、有自恢复能力气体绝缘变电所的过电压防护气体绝缘变电所的过电压防护气体绝缘变电所的过电压防护气体绝缘变电所的过电压防护uuGISGIS的的过电压过电压保保护护接接线线方式方式气体绝缘变电所的过电压防护气体绝缘变电所的过电压防护uu经电缆经电缆段段进线进线的的GISGIS过电压过电压保保护护接接线线方式方式气体绝缘变电所的过电压防护气体绝缘变电所的过电压防护uu有两条有两条电缆电缆出出线线的的220kVGIS220kVGIS的典型保的典型保护护方式方式气体绝缘变电所的过电压防护气体绝缘变电所的过电压防护uu避雷器型式避雷器型式uu入口入口处处：SiCSiC、ZnOZnO避雷器避雷器uuGISGIS内部：无内部：无间间隙隙ZnOZnO、GIS GIS ZnOZnO避雷器避雷器uu混合使用混合使用
