技能培訓(xùn)專題 電氣設(shè)備的發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)

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1、 41.4 發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù) 41.4.1 直擊雷保護(hù) 1.獨(dú)立避雷針 適用范圍：35kv及以下變電所 為防止避雷針與被保護(hù)的配電構(gòu)架或設(shè)備之間空氣間隙被擊穿而造成反擊事故，若取空氣的平均耐壓強(qiáng)度為500kv/m，則 一般情況下： 41.4.2 變電所的進(jìn)線段保護(hù) 保護(hù)目的：為使變電所內(nèi)避雷器能可靠地保護(hù)電氣設(shè)備，限制流經(jīng)避雷器的電壓幅值不超過5kv、限制侵入波陡度α不超過一定的允許值 1進(jìn)線段首端落雷，流經(jīng)避雷器電流的計算 計算條件： 進(jìn)線段1---2公里雷電侵入波最大幅值為線路絕緣50%沖擊閃絡(luò)電壓 計算方程： 2.進(jìn)入

2、變電所的雷電波陡度α的計算 陡度化為kv/m單位 3. 35kv及以上變電所的進(jìn)線段保護(hù) 41.4.3 避雷器的保護(hù)作用 41.4.4 變電所防雷的幾個具體問題 1. 三繞組變壓器的防雷保護(hù) 措施： 在低壓繞組三相出線上加裝閥式避雷器 2.自耦變壓器的防雷保護(hù) (1).高、低壓繞組運(yùn)行，中壓開路 線路圖 (2).中、低壓繞組運(yùn)行，高壓開路 安裝避雷器的自耦變壓器 3. 變壓器中性點(diǎn)保護(hù) (1).中性點(diǎn)絕緣水平 60kv及以下 全絕緣 110kv及以上 分級絕緣 (2).不同電壓等級的中性點(diǎn)保護(hù) 60kv及以下的電網(wǎng)中的

3、變壓器一般不需要保護(hù) 多雷地區(qū)或裝有消弧線圈的變壓器：宜在中性點(diǎn)加裝避雷器 110kv及以上電網(wǎng)中變壓器：變壓器中性點(diǎn)宜選金屬氧化物避雷器 41.4.5 旋轉(zhuǎn)電機(jī)防雷保護(hù)的特點(diǎn) 旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)特點(diǎn) (1).旋轉(zhuǎn)電機(jī)主絕緣的沖擊耐壓值遠(yuǎn)低于同級變壓器的沖擊耐壓值 (2).運(yùn)行中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)主絕緣更低于出廠時的核定值 (3).保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用的磁吹避雷器的保護(hù)性能與電機(jī)絕緣水平的配合裕度很小 (4).由于電機(jī)繞組匝間電容較小，要求來波陡度較小 (5).電機(jī)繞組中性點(diǎn)一般不接地，當(dāng)侵入波入侵時，會引起中性點(diǎn)電壓升高 第42 章 電力系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓 內(nèi)部過電壓的定義 電力系統(tǒng)

4、中由于斷路器操作、故障發(fā)生及消失或其它原因，使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起電網(wǎng)內(nèi)部電磁能量轉(zhuǎn)化或傳遞所造成的電壓升高 42.1 工頻過電壓 工頻過電壓的定義 在正?；蚬收蠒r出現(xiàn)幅值超過最大工作相電壓、頻率為工頻或接近工頻的電壓升高，或稱工頻電壓升高 空載長線路的電容效應(yīng) 不對稱接地故障 負(fù)荷突變 42.1.1 空載長線的電容效應(yīng) 當(dāng)首端的輸入阻抗為容性，計及電源內(nèi)阻抗的影響(感性)時，不僅使線路末端電壓高于首端，而且使線路首、末端電壓高于電源電動勢 42.1.2 接地故障引起的工頻電壓升高 不對稱接地故障：以單相接地故障最為常見，且引起的工頻電壓升高也最嚴(yán)重

5、負(fù)荷突變：斷路器跳閘前輸送負(fù)荷的大小、空載長線路的電容效應(yīng)、發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)及電壓調(diào)整器的特性、原動機(jī)調(diào)速器及制動設(shè)備的惰性 42.2 諧振過電壓 主要特點(diǎn)： （1）對于一定的 值當(dāng) 都可能產(chǎn)生鐵磁諧振 （2）諧振一旦激發(fā)，將發(fā)生相位反傾現(xiàn)象，并產(chǎn)生過電壓和過電流 （3）鐵芯的飽和會限制過電壓的幅值 幾種常見的諧振過電壓 1、傳遞過電壓 發(fā)生于中性點(diǎn)絕緣或經(jīng)稍弧線圈接地的電網(wǎng)中 通過靜電耦合和電磁耦合，在變壓器的不同繞組之間或相鄰的輸電線路之間發(fā)生電壓的傳遞 耦合回路在不利參數(shù)配合下將出現(xiàn)線性或鐵磁諧振過電壓 2、斷線引起的諧振過電壓 由于

6、線路故障斷線、斷路器的不同期切合和熔斷器的不同期熔斷時而形成 限制斷線過電壓可采取以下措施 (1)保證斷路器的三相同期動作，不采用熔斷器 (2)加強(qiáng)線路的巡視和檢修，預(yù)防發(fā)生斷線 (3)斷路器操作后有異常情況，可立即復(fù)原，并進(jìn)行檢查 (4)在中性點(diǎn)接地電網(wǎng)中，操作中性點(diǎn)不接地的負(fù)載變壓器時，應(yīng)將變壓器中性點(diǎn)臨時接地。 電磁式電壓互感器飽和引起的諧振過電壓 在接有Y0接線的電磁式電壓互感器的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)某些擾動，使電壓互感器各相電感的飽和程度不同時，有可能出現(xiàn)較高的中性點(diǎn)位移電壓而激發(fā)起諧振過電壓 常見的擾動有：電壓互感器的突然合閘、由于雷擊或其他原因發(fā)生瞬間單相弧

7、光接地、傳遞過電壓 l 限制措施： (1)選用勵磁特性較好的電壓互感器或改用電容式電壓互感器 (2)在電磁式電壓互感器的開口三角繞組中加阻尼電阻 (3)在母線上加裝一定的對地電容 (4)采取臨時的倒閘措施 42.3 操作過電壓 操作過電壓發(fā)生在由于“操作”引起的過渡過程 “操作”：分、合閘空載線路 分、合閘空載變壓器、電抗器 各類故障，例如接地故障、斷線故障等 系統(tǒng)的運(yùn)行狀況發(fā)生突然變化，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部電感元件和電容元件之間電磁能量的互相轉(zhuǎn)換，常常是強(qiáng)阻尼的、振蕩性的過渡過程 42.3.1 間

8、歇電弧接地過電壓 在中心點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)一相發(fā)生故障時，故障點(diǎn)的電弧熄滅和重燃（稱之為間隙性電弧）引起電磁暫態(tài)的振蕩過渡過程而引起的過電壓。（稱之為間隙電弧接地過電壓） 影響因素 （1）電弧熄滅與重燃時的相位 （2）系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù) （3）中性點(diǎn)接地方式 限制措施：中性點(diǎn)安裝消弧線圈 消弧線圈及其對限制電弧接地過電壓的作用 消弧線圈是一個鐵芯有氣隙的消弧線圈，它接在中性點(diǎn)與地之間 作用當(dāng)故障相接地，非故障相電流應(yīng)包括原先通過的電容電流加上流過消弧線圈上電流，兩者相位反向，使接地點(diǎn)電流（稱經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后的殘流）減少到足夠少，使接地電弧很快熄滅且不易重燃。 消弧線圈的補(bǔ)償度是

9、消弧線圈電感電流補(bǔ)償系統(tǒng)對地電容電流的百分?jǐn)?shù) 有三種運(yùn)行狀態(tài)： 欠補(bǔ)償 全補(bǔ)償 過補(bǔ)償 42.3.2 空載線路的合閘過電壓 1、產(chǎn)生原因 在計劃性合閘或自動重合閘時，由于系統(tǒng)中儲能元件存在，狀態(tài)的改變將引起振蕩型的過渡過程。 2、產(chǎn)生的物理過程 （1）計劃性合閘 （2）自動重合閘 3、影響因素 （1）合閘相位 （2）線路殘余電壓的大小與極性 4、限制措施 （1）采用帶并聯(lián)電阻的 (2) 消除和削弱線路殘余電壓 （3）同步合閘 （4）安裝避雷器 42.3.3 切除空載線路的過電壓 產(chǎn)生原因：在切除空載線路時，斷路器觸頭間的電弧重燃 影響因素（1）斷

10、路器的性能；（2）母線出線數(shù)；（3）線路負(fù)載及電磁式電壓互感器；（4）中性點(diǎn)接地方式 限制措施：（1）提高斷路器滅弧性能 （2）采用帶并聯(lián)電阻的斷路器 42.3.4切除空載變壓器的過電壓 空載變壓器切除前流過空載變壓器的電流很小，當(dāng)斷路器在切除相對很小的空載勵磁電流時，使空載電流未到零之前就發(fā)生熄?。ǚQ為空載電流的突然“截斷”），由于這一“載斷”，使載斷前的磁場能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶瞿芰?，從而產(chǎn)生空載變壓器過電壓 影響因素 與空載電流截斷值以及變壓器自振頻率有關(guān) 與斷路器滅弧性能有關(guān) 與變壓器引線電容大小有關(guān) 限壓措施 主要采用閥型避雷器 42.4 GIS中的快速暫態(tài)過電

11、壓 第43章 電力系統(tǒng)絕緣配合 根據(jù)設(shè)備在電力系統(tǒng)中可能承受的各種電壓，并考慮過電壓的限制措施和設(shè)備的絕緣耐受強(qiáng)度，把作用于電氣設(shè)備上的各種電壓所引起的絕緣損壞降低到經(jīng)濟(jì)上和運(yùn)行上所能接受的水平 43.1 絕緣配合的原則 考慮所采用的過電壓保護(hù)措施后，決定設(shè)備上可能的作用電壓，并根據(jù)設(shè)備的絕緣特性及可能影響絕緣特性的因素，從安全運(yùn)行和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性兩方面確定設(shè)備的絕緣水平。 在所有情況下，進(jìn)行絕緣配合時應(yīng)考慮：設(shè)備安裝點(diǎn)的預(yù)期過電壓值、系統(tǒng)與設(shè)備的電氣特性、類似的系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗以及所有裝置的限壓效果。 43.2 絕緣配合的方法 43.2.1 慣

12、用法 確定性法：首先確定設(shè)備絕緣上可能出現(xiàn)的各類過電壓的最高值，然后選取一個適宜的考慮各種因素影響并有一定裕度的配合系數(shù)，相乘后得到絕緣耐受電壓值并在標(biāo)準(zhǔn)值中選取。這種方法要求絕緣具有一定的耐受電壓作用的能力，在一定波形和幅值的過電壓作用下，不發(fā)生閃絡(luò)或擊穿事故。因此這種方法對設(shè)備的內(nèi)、外絕緣均可選用，在我國，各種電壓等級的線路和輸配電設(shè)備的絕緣配合均采用這種方法。 確定性法對自恢復(fù)絕緣（如外絕緣、空氣間隙）和非自恢復(fù)絕緣（如內(nèi)絕緣、油紙絕緣等）都是適用的。在該種方法中所采用的最大雷電過電壓是按避雷器通過標(biāo)稱放電電流時的殘壓來決定的。最大操作過電壓是根據(jù)統(tǒng)計實測的結(jié)果而來的。

13、 43.2.2統(tǒng)計法 43.2.3 簡化統(tǒng)計法 43.3 電氣設(shè)備絕緣水平的確定 指該設(shè)備可以承受（不發(fā)生閃絡(luò)、擊穿或其他損壞）的試驗電壓標(biāo)準(zhǔn) 它是由長期最大工作電壓、大氣過電壓、內(nèi)過電壓三因素中最嚴(yán)格的一個來決定 220kv及以下系統(tǒng)：主要由大氣過電壓來決定 一般用1min工頻耐壓試驗代替雷電沖擊和操作沖擊耐壓試驗 超高壓系統(tǒng)： 雖然內(nèi)過電壓成為主要矛盾，但通過內(nèi)過電壓保護(hù)措施已限制到一定水平，所以仍由大氣過電壓來決定 對超高壓電氣設(shè)備規(guī)定了操作波試驗電壓 43.4 架空線路絕緣水平的確定 主要確定線路絕緣子串的長度和確定線間及導(dǎo)線與桿塔之間的空氣間隙 43.4.1 絕緣子片數(shù)的確定 線路絕緣子串每串的絕緣子個數(shù) 43.4.2 空氣間隙的確定 8頁