电力系统防雷保护电力系统防雷保护一、架空输电线路防雷保护一、架空输电线路防雷保护1 1、输电线路耐雷性能的若干指标、输电线路耐雷性能的若干指标 每每100km100km线路的年落雷次数线路的年落雷次数N N（1 1）耐雷水平（）耐雷水平（I I） 雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大雷电流幅值雷电流幅值或能引或能引起绝缘闪络的最小起绝缘闪络的最小雷电流雷电流幅值幅值。电力系统防雷保护电力系统防雷保护各级电压线路应有的耐雷水平各级电压线路应有的耐雷水平（2 2）雷击跳闸率（）雷击跳闸率（n n） Td=40Td=40情况下，情况下，100km100km的线路每年因雷击而引起的跳闸次数。的线路每年因雷击而引起的跳闸次数。 次次/ /（100km100km4040雷暴日）雷暴日） 建弧率建弧率（ ）冲击闪络转变为稳定工频电弧的概率。冲击闪络转变为稳定工频电弧的概率。额定电额定电UnUn(kV) (kV) 35356666110110220220330330500500耐雷水平耐雷水平I I（kA)kA)2030 2030 30603060407540757511075110100150100150125175125175雷电流超过雷电流超过I I的的概率概率P P（%）59465946462146213514351414614672723.813.81电力系统防雷保护电力系统防雷保护对中性点有效接地系统对中性点有效接地系统对中性点非有效接地系统对中性点非有效接地系统 电力系统防雷保护电力系统防雷保护2 2、线路雷害事故发展过程及防护措施、线路雷害事故发展过程及防护措施（1 1）发展过程）发展过程（2 2）防护措施）防护措施“四道防线四道防线”防直击防直击 具体措施：装设避雷线。具体措施：装设避雷线。防闪络防闪络 具体措施：具体措施：（i i）降低杆塔的冲击接地电阻；）降低杆塔的冲击接地电阻；线路杆塔的工频接地电阻线路杆塔的工频接地电阻土壤电阻率土壤电阻率（m）10010010050010050050010005001000100020001000200020002000接地电阻（接地电阻（）10101515202025253030电力系统防雷保护电力系统防雷保护（ii ii）架设避雷线；）架设避雷线；（iii iii）装设耦合地线；）装设耦合地线；（iv iv）装设管型避雷器；）装设管型避雷器；（v v）加强绝缘。）加强绝缘。防建弧防建弧具体措施：具体措施：（i i）加强绝缘；）加强绝缘；（ii ii）加消弧线圈（中性点）。）加消弧线圈（中性点）。防停电防停电具体措施：具体措施：（i i）采用自动重合闸；）采用自动重合闸；（ii ii）双回路或环网供电。）双回路或环网供电。电力系统防雷保护电力系统防雷保护二、变电所的防雷保护二、变电所的防雷保护雷害来源：直击雷；雷电侵入波；雷害来源：直击雷；雷电侵入波；1 1、变电所的直击雷保护、变电所的直击雷保护（1 1）措施）措施 装设避雷针、避雷线。使所有的设备处于装设避雷针、避雷线。使所有的设备处于避雷针、避雷线保护范围之内；此外，还应避雷针、避雷线保护范围之内；此外，还应采取措施，防止雷击避雷针的反击事故。采取措施，防止雷击避雷针的反击事故。（2 2）注意事项）注意事项避雷针安装方式：独立避雷针、构架避雷针；避雷针安装方式：独立避雷针、构架避雷针； 避雷针与设备在空气中的距离避雷针与设备在空气中的距离 避雷针与设备在土壤中的距离避雷针与设备在土壤中的距离 在一般情况下，在一般情况下，s sk k5m， s sd d3m。电力系统防雷保护电力系统防雷保护2 2、变电所的雷电侵入波保护、变电所的雷电侵入波保护 措施：避雷器结合进线段保护。措施：避雷器结合进线段保护。（1 1）阀型避雷器保护作用分析）阀型避雷器保护作用分析 作用：作用： 限制过电压的幅值。限制过电压的幅值。 三个前提：三个前提： （i i）v-tv-t特性与被保护绝缘良好配合；特性与被保护绝缘良好配合； （ii ii）残压低于被保护绝缘冲击耐压；）残压低于被保护绝缘冲击耐压； （iii iii）被保护绝缘处于避雷器保护距离之内。）被保护绝缘处于避雷器保护距离之内。电力系统防雷保护电力系统防雷保护 阀型避雷器的保护范围：阀型避雷器的保护范围： 以简单的只有一路进线的终端变电所为以简单的只有一路进线的终端变电所为例。此时例。此时Z Z2 2=，取，取C=0C=0。 取过电压波到达端子取过电压波到达端子1 1为时间起算点，为时间起算点，当当t=Tt=T（T=L/vT=L/v）时，波到达设备）时，波到达设备2 2。波将。波将在此发生电压全反射，因而设备绝缘上的在此发生电压全反射，因而设备绝缘上的电压电压 当当t=2Tt=2T时，点时，点2 2的反射波到达点的反射波到达点1 1，避雷，避雷器电压上升陡度加大，如没有从设备来的器电压上升陡度加大，如没有从设备来的反射波，避雷器将在反射波，避雷器将在 动作，而有反射动作，而有反射波的影响，避雷器将提前在波的影响，避雷器将提前在 动作，其击动作，其击穿电压穿电压电力系统防雷保护电力系统防雷保护 避雷器产生的限压效果要到避雷器产生的限压效果要到t=t=t tb b+T+T时才能对设备绝缘上的电压产生影响，这时才能对设备绝缘上的电压产生影响，这时时u u2 2已达到下列数值已达到下列数值 可见电压差可见电压差 电力系统防雷保护电力系统防雷保护 避雷器动作后，在绝缘上出现的电压波形由一非周期分量与一衰减性避雷器动作后，在绝缘上出现的电压波形由一非周期分量与一衰减性振荡分量组成。振荡分量组成。 因此对于变压器类电力设备来说，往往采用因此对于变压器类电力设备来说，往往采用2 2ss截波冲击耐压值作为它截波冲击耐压值作为它们的绝缘冲击耐压水平。们的绝缘冲击耐压水平。电力系统防雷保护电力系统防雷保护 为使绝缘不被击穿为使绝缘不被击穿 被保护绝缘与避雷器之间的最大容许距离被保护绝缘与避雷器之间的最大容许距离 或对安装好的距离，可求出最大容许进线陡度或对安装好的距离，可求出最大容许进线陡度电力系统防雷保护电力系统防雷保护 出线数出线数2 2， 需修正。需修正。 一般做法：一般做法：（2 2）变电所进线段保护）变电所进线段保护 作用：限制作用：限制a a( (或或a a）；限制流过避雷器的冲击电流幅值）；限制流过避雷器的冲击电流幅值I IFVFV。 作用实现原理：雷电过电压因冲击电晕衰减和变形，降低陡度和幅作用实现原理：雷电过电压因冲击电晕衰减和变形，降低陡度和幅值；利用进线段本身阻抗限制冲击电流幅值。值；利用进线段本身阻抗限制冲击电流幅值。电力系统防雷保护电力系统防雷保护（3 3）变电所防雷的几个具体问题）变电所防雷的几个具体问题（i i）变电所的防雷接线）变电所的防雷接线第第24讲讲 电力系统防雷保护电力系统防雷保护（2） 在进线段内，避雷线的保护角不宜超过在进线段内，避雷线的保护角不宜超过2020。，最大不应超过最大不应超过3030。； 采取措施以保证进线保护段的耐雷水平不低采取措施以保证进线保护段的耐雷水平不低于下表的要求。于下表的要求。进线保护段耐雷水平进线保护段耐雷水平（ii ii）三绕组变压器的防雷保护）三绕组变压器的防雷保护 低压绕组任一相绕组出线端加装一只避雷器。低压绕组任一相绕组出线端加装一只避雷器。 额定电压额定电压（kV）35356666110110220220330330500500耐雷水平耐雷水平（kA）303060607575110110150150175175电力系统防雷保护电力系统防雷保护(iii(iii）自耦变压器的防雷保护）自耦变压器的防雷保护 高低压绕组运行，中压开路，高压进波高低压绕组运行，中压开路，高压进波 中低压绕组运行，高压侧开路中低压绕组运行，高压侧开路 中压侧有出线，高压进波或高压侧有出线，中压侧有出线，高压进波或高压侧有出线，中压进波。中压进波。 此时，雷电波大部分加在此时，雷电波大部分加在AAAA绕组。绕组。电力系统防雷保护电力系统防雷保护（iv iv）变压器中性点的保护）变压器中性点的保护 110kV110kV及以上中性点有效接地系统及以上中性点有效接地系统 中性点全绝缘：一般不需设专门的保护；中性点全绝缘：一般不需设专门的保护； 中性点分级绝缘：加避雷器保护。中性点分级绝缘：加避雷器保护。 35kV35kV及以下中性点非有效接地系统及以下中性点非有效接地系统 中性点都采用全绝缘，不设保护。中性点都采用全绝缘，不设保护。电力系统防雷保护电力系统防雷保护3 3、旋转电机的防雷保护、旋转电机的防雷保护（1 1）防雷保护特点）防雷保护特点a) a)在同一电压等级的电气设备中，以旋转电机在同一电压等级的电气设备中，以旋转电机的冲击电气强度为最低；的冲击电气强度为最低；b)b)电机绝缘的冲击耐压水平与保护他的避雷器电机绝缘的冲击耐压水平与保护他的避雷器的保护水平相差不多、裕度很小；的保护水平相差不多、裕度很小；c) c)必须严格限制进波陡度。必须严格限制进波陡度。（2 2）防雷措施）防雷措施a) a)母线装避雷器；母线装避雷器；b)b)母线装电容器；母线装电容器；c) c)中性点加避雷器中性点加避雷器d) d)进线段保护进线段保护（3 3）防雷接线）防雷接线电力系统防雷保护电力系统防雷保护