电力系统防雷保护课件.ppt

1,第,8,章,电力系统防雷保护,主要内容：,?,输电线路的防雷保护,?,发电厂和变电所的防雷保护,?,旋转电机的防雷保护,2,第,1,节,输电线路的防雷保护,主要内容：,?,概述,?,输电线路的防雷措施,?,输电线路的感应雷过电压,?,输电线路直击雷过电压,?,输电线路雷击跳闸率,3,一、概述,1.,线路防雷的重要性,（,1,）雷击是线路跳闸的主要原因,（,2,）雷电波进入变电所，会给电力设备带来危害,2.,雷击过电压的分类,（,1,）感应过电压,：雷击线路附近地面，由于电磁感应所引,起的。,（,2,）直击过电压,：雷击于线路所引起的过电压。,3.,防雷性能,耐雷水平,：雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷,电流幅值。（耐雷水平防雷性能）,雷击跳闸率,：折算为统一的条件下，因雷击而引起的,线路跳闸的次数（每年,40,个雷暴日、,100km,线路长度）。,4,二、线路雷击事故发展四个阶段的防护措施（,四道防线,）,1.,防止雷直击导线,避雷线,+,避雷针或者采用电缆线路,2.,防止雷击塔顶或输电线路后引起绝缘闪络,降低杆塔接地电阻,+,增大耦合系数,+,加强线路绝缘,+,采用,线路型避雷器,3.,防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧,增加绝缘子片数,+,电网采用不接地或者经消弧线圈接地,目的：防止建立稳定的工频电弧，以引起跳闸,4.,防止线路中断供电,自动重合闸,+,双回路、环网供电,目的：防止线路中断供电,5,三、输电线路的感应雷过电压,1.,感应雷过电压的产生,（,a,）先导放电阶段,特点,：电荷移动慢,、电流较小、电压波忽略不计、线路,电位不变,（,b,）主放电阶段,特点,：静电场突然消失，电压波迅速向两侧传播，导致,过电压（静电分量）和电磁感应产生的高电压（电磁分量）。,先导放电阶段,主放电阶段,6,2.,无避雷线时的感应雷过电压,（,1,）,d,65m,时,d,Ih,U,c,i,25,?,可用,I,100kA,进行估算。一般认为,U,i,300,400kV,。,（,2,）,d,50m,易击中线路本身。,a,ah,U,c,c,i,?,),(,：感应过电压系数（陡度）,6,.,2,/,I,a,?,3.,感应过电压的特点,?,感应雷过电压的极性与雷云的极性相反；,?,相邻线路产生相同极性的感应雷过电压，相间不存在电位,差，只会发生对地闪络，但也会转化为相间闪络事故；,?,感应过电压幅值一般不超过,300,400kV,，,35kV,及以下水,泥杆塔出现闪络事故，,110kV,及以上线路一般不会出现威胁。,7,4.,有避雷线时的感应雷过电压,存在接地避雷线,先导电荷产生电力线被避雷线截住,（屏蔽作用）,导线感应的束缚电荷,感应电压,避雷线感应雷过电压：,u,i(g),导线感应雷过电压,:,u,i(c),，耦合电压：,-,k,0,u,i,(g),导线上的实际感应过电压为：,),1,(,0,),(,),(,0,),(,),(,c,g,c,i,g,i,c,i,c,i,h,h,k,u,u,k,u,u,?,?,?,?,?,k,0,：避雷线与导线之间的几何耦合系数，线间距,离越近，,k,0,越大，感应过电压越低。,h,g,：避雷线对地的平均高度,h,c,：导线的对地平均高度,8,四、输电线路直击雷过电压,以中性点直接接地系统中有避雷线的线路为例，介绍,直击雷的作用。,雷击杆塔顶端,雷击避雷线挡距中间,雷绕过避雷线击于导线（绕击）,9,1.,雷击杆塔顶端时的过电压和耐雷水平,大部分雷电流经被击杆塔及其接地电阻流入大地,小部分雷电流经过避雷线由两相邻杆塔入地,?,该种方式产生的雷电过电压最高，对于引起,绝缘子闪,络,而言是最严重的。,杆塔不高，,R,i,较小,接,地点的反射波立即达到塔顶,入射波加倍,总雷电流,i,为,沿雷道波阻抗传播入射电流,的两倍。,i,i,t,?,?,=0.86,0.92,（杆塔分流系数）,10,（,1,）塔顶电位的计算,u,top,当有避雷线时,：,),6,.,2,(,),(,t,i,t,i,t,t,t,i,top,L,R,I,dt,di,L,i,R,dt,di,L,i,R,u,?,?,?,?,?,?,?,?,当无避雷线时,：,),6,.,2,(,t,i,top,L,R,I,u,?,?,由上面的分析可知，由于避雷线的分流作用，降低,了雷击塔顶时塔顶的电位。,与塔顶相连的避雷线的电位也是,u,top,。,杆塔电感波阻抗,11,（,2,）导线电位的计算,U,c,导线的电位分为两部分，分别是避雷线与导线的耦合,电压（与雷电流同极性）和导线上的感应电压（与雷电流,反极性）。,),1,(,),1,(,k,ah,kU,h,h,k,ah,kU,U,c,top,c,g,c,top,c,?,?,?,?,?,?,注：,k,为耦合系数,（,3,）绝缘子串两端电压的计算,u,li,绝缘子串两端电压为塔顶电压和导线电位电压之差,),1,)(,6,.,2,6,.,2,(,),1,)(,(,),1,(,k,h,L,R,I,k,ah,u,k,ah,ku,u,u,u,u,c,t,i,c,top,c,top,top,c,top,li,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,12,),1,)(,6,.,2,6,.,2,(,k,h,L,R,I,u,c,t,i,li,?,?,?,?,?,?,对于以上公式的说明：,?,各电压分量的幅值均在同一时刻出现；,?,没有计入系统工作电压；,?,绝缘子上端电压用杆塔顶端电位代替，忽略塔顶和横担,间的电位差；,?,将,u,top,电压波沿避雷线传播而在导线上产生的耦合电压,波的耦合作用系数与避雷线对电压波的屏蔽作用而在导线,上产生的感应过电压的耦合作用系数视为同一个,k,值处理。,13,),1,)(,6,.,2,6,.,2,(,k,h,L,R,I,u,c,t,i,li,?,?,?,?,?,?,当,u,li,大于绝缘子串,50%,冲击放电电压,U,50%,时，绝缘子,串将发生闪络（反击），与其相对应的雷电流幅值,I,为此,线路雷击杆塔时的耐雷水平（反击耐雷水平）,I,1,。,当无避雷线时：,),1,)(,6,.,2,6,.,2,(,%,50,1,k,h,L,R,U,I,c,t,i,?,?,?,?,?,?,6,.,2,6,.,2,%,50,1,c,t,i,h,L,R,U,I,?,?,?,由分析可知，有避雷线的线路耐雷水平得到提高。,14,（,4,）提高线路反击耐雷水平的措施,?,增大耦合系数,将单避雷线改为双避雷线，加强架空地线，可减小绝,缘子串上的电压和感应雷击过电压。,?,降低,R,i,（降低,R,i,便可以减小塔顶电位。）,?,加强线路绝缘,（提高,U,50%,。）,?,增大地线分流以降低杆塔分流系数,常用措施是将单避雷线改为双避雷线或在导线下方加,装耦合地线。,主要采用措施,1,和措施,2,。,),1,)(,6,.,2,6,.,2,(,%,50,1,k,h,L,R,U,I,c,t,i,?,?,?,?,?,?,有避雷线线路耐雷水平,15,2.,雷击挡距中央避雷线时的过电压,此情况为雷击于避雷线最严重的情况。,g,g,g,A,Z,v,l,a,atZ,Z,i,U,4,4,1,4,?,?,?,雷击点电压的最大值为：,A,点与导线空气间隙绝,缘上所承受的最大电压为：,),1,(,4,),1,(,k,Z,v,al,k,U,U,g,A,AB,?,?,?,?,我国规定的一般挡距的线路，在挡距中央导线、地线,的最小空气距离为：,m,l,d,1,012,.,0,?,?,只要,d,满足上述要求，便可保证雷击于此位置时，线,路不会跳闸。,16,3.,雷绕过避雷线击于导线时的过电压,（,1,）绕击率的计算,9,.,3,86,lg,?,?,t,a,h,P,?,（,2,）雷击过电压的计算,雷击点电压为：,I,Z,I,U,A,100,2,2,?,?,?,Z=400,Z,0,200,35,.,3,86,lg,?,?,t,a,h,P,?,平原线路：,山区线路：,（,3,）线路的绕击耐雷水平为：,100,%,50,2,U,I,?,雷绕击的耐雷水平较雷击杆塔的小很多。,17,五、输电线路雷击跳闸率,引起输电线路雷击跳闸需要满足以下两个条件：,?,雷电流超过线路耐雷水平，引起线路绝缘冲击闪络；,?,短暂雷电波过去后，冲击闪络转变为稳定工频电弧，导,线上将产生工频短路电流，造成线路跳闸停电。,若不转变为工频电弧将不会跳闸。,1.,雷击杆塔的跳闸率（反击跳闸率）,1,1,8,.,2,P,g,h,n,g,?,?,?,?,?,?,n,1,：,100km,线路每年雷击杆塔的跳闸次数,?,2.8,h,g,：每年的落雷次数（,100km,、,40,雷暴日）,?,g,：击杆率,?,：建弧率,?,P,1,：雷电流超过,I,1,的次数,18,2.,绕击跳闸率,2,2,8,.,2,P,P,h,n,a,g,?,?,?,?,?,3.,线路雷击跳闸率,线路雷击跳闸率为反击跳闸率和绕击跳闸率之和。,),(,8,.,2,2,1,2,1,P,P,gP,h,n,n,n,a,g,?,?,?,?,?,?,六、非直接接地无避雷线情况,在中性点非直接接地的电网中，无避雷线的线路以每,100km,线路每年,40,个雷暴日的雷击跳闸率为：,1,8,.,2,P,h,n,c,?,?,?,P,1,：雷击使线路一相导线与杆塔闪络后，再向第二相导,线反击时雷电流幅值超过耐雷水平的概率。,19,例：平原地区,220kV,双避雷线，绝缘子,串的正极性冲击放电电压,U,50%,为,150kV,，,杆塔冲击接地电阻为,7,欧姆，避雷线与,输电线路的平均高度分别为,24.5m,和,15.4,米，耦合系数为,0.286,，杆塔的等值,电感为,0.5uH/m,，分流系数为,0.88,，击,杆率为,1/6,，绕击率为,0.144%,，建弧率,为,0.8.,要求计算线路的耐雷水平及跳闸,率。,解：,（,1,）计算反击耐雷水平,杆塔高度为,h,t,=3.5+2.2+23.4=29.1m,杆塔电感,L,t,=0.5,29.1=14.5uH,20,kA,116,),286,.,0,1,)(,6,.,2,4,.,15,6,.,2,5,.,14,88,.,0,7,88,.,0,(,1560,),1,)(,6,.,2,6,.,2,(,%,50,1,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,k,h,L,R,U,I,c,t,i,?,?,由我国雷电流概率曲线查得,P,1,=8.4%,（,2,）计算绕机耐雷水平,A,6,.,15,100,1560,100,%,50,2,?,?,?,U,I,由我国雷电流概率曲线查得,P,2,=71.7%,（,3,）线路的雷击跳闸率为,n,=2.8h,g,(gP,1,+P,a,P,2,),=2.8,24.5(1/6,8.4%,0.144%,71.7%),0.8,=0.82,次,/,（,100km,40,雷暴日）,21,七,.,输电线路的防雷措施,1.,架设避雷线,避雷线是高压和超高压输电线路最基本的防雷措施，我,国规定：,?,330kV,及以上应全线架设双避雷线；,?,220kV,宜全线架设双避雷线；,?,110kV,一般全线架设避雷线，但在少雷区或者雷电活动轻,微地区可不全线架设避雷线；,?,35kV,及以下线路一般不沿全线架设避雷线；,?,现代超高压、特高压或高杆塔，皆采用双避雷线；,?,杆塔上两根避雷线间的距离不应超过导线与避雷线间垂直,距离的,5,倍；,?,避雷线可采用小间隙对地绝缘，以降低正常工作时避雷线,中电流引起的附加损耗，同时可以将避雷线兼作通信用。,22,2.,降低杆塔接地电阻,降低杆塔接地电阻，可降低杆塔顶端电压，以降低反,击的发生概率。,3.,架设耦合地线,在降低杆塔接地电阻有困难时，可在导线的下方架设,地线，其作用为增加导线与避雷线间的耦合作用；增加对,雷电流的分流作用。,4.,采用不平衡绝缘方式,对于双回路线路的防雷措施不能满足要求时，可采用,不平衡绝缘方式降低双回路雷击同时跳闸率，以保证不同,时中断供电。两回路的绝缘子串片数有一定差异，差异宜,为相电压峰值的,倍。,3,23,5.,采用消弧线圈接地方式,对于,35kV,及以下的线路，一般不采用全线架设避雷线,的方式，而采用中性点不接地或经消弧线圈接地运行方式。,6.,装设自动重合闸,雷击造成的闪络大多能在跳闸后自动恢复绝缘性能，,因此重合闸的成功率较高。我国,110kV,及以上高压线路成功,率为,75%,90%,；,35kV,及以下线路约为,50%,80%,。,7.,装设排气式避雷器,一般在线路交叉处和高杆塔上装设排气式避雷器以限,制过电压。,8.,加强绝缘,对于高杆塔，采用增加绝缘子串片数的方法提高其防,雷水平。全高超过,40m,的带避雷线杆塔，每增加,10m,，增加,一个绝缘子。,24,第,2,节,发电厂和变电所的防雷保护,主要内容：,?,概述,?,发电厂、变电所的直击雷保护,?,发电厂、变电所的雷电侵入波防护,?,变电所防雷的几个具体问题,25,一、概述,?,防雷区别：,?,线路防雷：部分耐雷,?,发电厂、变电所：完全耐雷,?,雷害种类：,?,雷直击于发电厂、变电所,?,雷击输电线路产生的雷电波侵入发电厂、变电所,?,防雷措施：,?,直击雷防护：避雷针、避雷线,?,雷电侵入波防护：避雷器,26,二、发电厂、变电所的直击雷保护,1.,基本要求,（,1,）保护措施,安装避雷针、避雷线和铺设良好的接地网,（,2,）装设要求,?,装设避雷针（线）应该使发电厂、变电所的所有设备和,建筑物处于保护范围之内；,?,应当使被保护物体与避雷针（线）之间留有一定距离，,以防止发生避雷针（线）对电气设备的反击或逆闪络。,（,3,）直击雷防护设计的主要内容,为防止逆闪络的发生，被保护物体与避雷针间在空气,中以及地下接地装置间应有足够的距离。,27,2.,避雷针的设置,避雷针：独立避雷针、架构避雷针,（,1,）间距计算,?,?,?,?,?,?,?,?,i,B,i,A,iR,U,iR,dt,di,h,L,U,0,?,?,?,?,?,2,2,1,1,/,/,E,U,d,E,U,d,B,A,一般可取：,m,kV,E,m,kV,E,m,H,L,dt,di,kA,I,av,/,300,/,500,/,55,.,1,6,.,2,/,100,),/,(,100,2,1,0,?,?,?,?,?,，,，,，,?,?,?,?,?,?,?,i,i,R,d,h,R,d,3,.,0,1,.,0,2,.,0,2,1,独立避雷针的工频接地电阻,不宜大于10。,架构避雷针造价低廉，便于布置，但因架构离电气,设备较近，必须保证不发生反击的要求。,28,（,2,）我国对于避雷针的要求,我国规程规定：,?,35kV,及以下配电装置的绝缘较弱，其架构或房顶上不宜,装设避雷针，而应装设独立避雷针。,?,60kV,的配电装置在,500,m,的地区容许采用构架避雷,针，而在,500,m,的地区宜采用独立避雷针。,?,110kV,及以上的配电装置，在土壤电阻率,1000,m,时，,不易反击，容许装设构架避雷针。,?,安装避雷针的构架的接地装置与主变接地点之间电气距,离应大于,15m,（防止发生反击），不允许在变压器门型架,上装设避雷针。,?,发电厂厂房一般不装设避雷针，以免发生感应或反击使,继电保护误动作造成绝缘损坏。,29,3.,避雷线的设置,避雷线保护也应该考虑空气、地下间隙不发生反击的,距离,d,1,、,d,2,。,（,1,）两端接地的避雷线,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,i,i,R,d,h,l,l,h,l,l,h,R,d,?,?,?,3,.,0,),2,/(,),(,),(,16,.,0,2,.,0,2,2,2,1,l,：避雷线两支柱间距离,l,：避雷线上校验的雷击点与最近支柱间的距离,l,2,：避雷线上校验的雷击点与另一支柱间的距离,l,l,l,?,?,?,2,30,（,2,）一端接地的避雷线,对于一端经配电装置架构接地，另一端绝缘的避雷,线，,。,1,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,i,i,R,d,l,h,R,d,3,.,0,),(,16,.,0,2,.,0,2,1,l,：避雷线上校验的雷击点与接地支柱间的距离,4.,国家规定,无论对于避雷针还是避雷线，,d,1,不宜小于,5m,，,d,2,不,宜小于,3m,，应根据情况适当增大。,31,三、发电厂、变电所的雷电侵入波防护,1.,主要措施,限制雷电侵入波的主要措施是装设,避雷器,。,对避雷器的两点要求：,（,1,）在一切电压波形下，它的伏秒特性均在被保护绝,缘的伏秒特性之下；,（,2,）其伏安特性应保证其残压均低于被保护绝缘的冲,击绝缘强度。,2.,变压器和避雷器之间的距离为零,避雷器直接接在变压器旁，故变压器上的过电压波形,与避雷器上的电压波性相同，若变压器的冲击耐压大于避,雷器的冲击放电电压和残压，变压器将得到可靠保护。,32,3.,变压器和避雷器之间有一定的电气距离,v,l,T,?,在,t=0,时，斜角波达到避雷器的安装地点,1,，节点,1,和,节点,2,的电压,u,1,和,u,2,将按照下列规律变化：,（,1,）0t,T,u,1,(t)=at u,2,(t)=0,（,2,）Tt,2T,u,1,(t)=at u,2,(t)=2a(t-T),33,（,3,）2Tt,t,b,u,1,(t)=at+a(t-2T)=2a(t-T),u,2,(t)=2a(t-T),（,4,）,t,b,t,t,b,+T,u,1,(t),开始下降,u,2,(t)=2a(t-T),（,5,）tt,b,+T,u,2,(t),达到最大值，开始下降。,因此可知变压器上的最大电压将比避雷器上的残压高。,v,l,a,aT,U,2,2,?,?,?,变压器上的最高电压与,l,和,a,有关，最大值为：,v,l,a,U,U,U,U,R,2,1,max,?,?,?,?,?,34,阀式避雷器动作后，变压器上的过电压,U,w(i),：绝缘的雷电冲击耐压值,U,R,：阀式避雷器的残压,a,：时间陡度（,kV/us,）,a,：空间陡度（,kV/m,），,a,=,a,/,v,v,l,a,U,U,U,U,R,2,1,max,?,?,?,?,?,?,变压器与避雷器之间允许的,最大电气距离为：,),2,/(,),(,max,v,a,U,U,l,R,i,w,?,?,a,U,U,l,R,i,w,?,?,?,2,/,),(,max,35,?,其他设备与避雷器之间允许的最大电气距离为：,),max(,max,35,.,1,T,l,l,?,?,?,中间变电所或多出线变电所主变压器与避雷器之间允许,的最大电气距为：,a,U,U,K,l,R,i,w,?,?,?,2,),(,max,K,：变电所出线修正系数,根据规程，建议两路进线时最大允许电气距离可以比,单路增大,35%,，三路进线时增大,65%,，四路及以上增大,85%,。,?,不同类型避雷器对最大允许电气距离的影响,110kV,级,FZ,型避雷器,5kA,下的残压为,332kV,，,FCZ,和,MOA,的残压为,260kV,，因此变电所中若使用后两种避雷器可以,增大安全距离。,36,4.,变电所的进线段保护,?,进线段,：在变电所的进线长度约为,1,2km,的范围，其,重要性远超过其余线路。,?,进线段保护的目的,?,限制侵入波陡度，使之小于,（,）,),2,/(,),(,),(,max,l,U,U,a,R,i,w,?,?,?,m,ax,a,?,?,限制流过避雷器的冲击电流幅值,I,FV,，以防止残压过,高，同时防止烧坏避雷器。,?,进线段保护的措施,在进线段装设,避雷线、避雷针或其他防雷装置,，,以降低侵入波的幅值和陡度，使避雷器可靠动作，减,小反击和绕击的概率。,37,?,35kV,110kV,全线无避雷线的线路,该段线路必须装设避雷线，且线路保护角一般不宜超,过,20,。,?,220kV,及以上的全线有避雷线的线路,通过减小该段电路的保护角（不宜超过,20,）和杆塔,冲击接地电阻，提高该段线路的耐雷水平，以尽量避免在,该段线路出现反击和绕击，使进线段内雷电通过绕击和反,击侵入变电站的概率变得很小。,38,?,避雷器的作用,?,FT1,管式避雷器,：当线路的绝缘水平很高时，由于其雷电,入侵波的幅值可能很高，有可能使流过避雷器的电流超过,规定值，因此需要,FT1,限制雷电入侵波的幅值。,?,FT2,管式避雷器,：在雷电季节，,QF,会经常处于断开状态，,沿线路的侵入波会在此处发生全反射加倍，此时,FT2,应该,先动作，以防,QF,外侧对地绝缘闪络；当,QF,合闸时，,FT2,不,应当动作，以防产生截波。,39,?,进线段降低陡度的作用,?,当进线段保护的长度为,l,p,时，相应的波前陡度为：,p,c,l,h,U,U,a,),008,.,0,5,.,0,(,?,?,a,h,U,U,l,c,p,),008,.,0,5,.,0,(,?,?,?,当,a,是波前陡度允许值时，所需要的进线段长度为：,?,两种典型计算,（,1,）给出避雷器到变压器的电气距离,l,max,，计算应有,的进线保护段长度,l,p,；,（,2,）给出线路进线保护段长度,l,p,，计算,l,max,40,?,进线段的限流作用,通过分析可知，流过避雷器的电流为,Z,U,U,I,R,FV,?,?,%,50,2,?,进线段的作用,雷电过电压波从进线段以外传来，当它在流过进线,段时，将因冲击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡,度和幅值，同时也限制了流过避雷器的冲击电流幅值。,41,四、变电所防雷的几个具体问题,1.,自耦变压器和三绕组变压器的保护,（,1,）在中压侧和断路器之间应装设一,组避雷器,FV,2,；,（,2,）在高压断路器的内侧也必须装一,组避雷器,FV,1,；,（,3,）在高中压绕组间装设一组避雷器,FV,3,；,（,4,）三绕组变压器的低压侧开路运行,时，在任一相的低压绕组出线端对地接,一台避雷器，便可以限制静电耦合作用,产生的过电压，保护三相低压绕组。,42,2.,变压器中性点的保护,（,1,）中性点绝缘水平的分类,?,全绝缘,：中性点的绝缘水平与绕组首端（相线端）的绝,缘水平相等（,60kV,及以下变压器）。,?,分级绝缘,：中性点的绝缘水平低于绕组首端（相线端）,的绝缘水平（,110kV,及以上）。,（,2,）不同电压等级的中性点保护,?,60kV,及以下电网,，一般都是非直接接地，采用全绝缘，,一般不需要保护。但在单台变压器、单路进线情况下，应,安装一个与绕组首端同样电压等级的避雷器作为保护。,43,?,110kV,及以上的电网,一般是中性点直接接地，但部分为了继电保护要求，,中性点不直接接地，属分级绝缘。,要求,：需选用与中性点绝缘等级相同的避雷器进行保护，,并且避雷器的灭弧电压必须大于中性点可能出现的最大工,频电压。,特点,：,?,中性点的绝缘水平比相电压低得多：,110kV,变压器中性点,采用的是,35kV,级绝缘，,220kV,中性点采用,110kV,级绝缘，,330kV,变压器采用,154kV,级绝缘；,?,如果中性点采用分级绝缘且未装设保护间隙，应在中性,点加装避雷器，宜选变压器中性点,MOA,；,?,如果变压器中性点全绝缘，一般不需保护。,44,3.,配电变压器的保护,（,1,）安装位置,应该在变压器的高压侧和低压侧,分别安装避雷器。,（,2,）安装方式,避雷器应当尽可能靠近变压器装,设，其接地线应与变压器的金属外壳,以及低压侧中性点共同接地，并减小,接地线的长度，以减小电压降。,（,3,）油田配电变压器主要问题,?,油田,380V/1140V,配变低压侧由于接电动机、输电线路短，,因此低压侧不用装避雷器,?,如直配电机（注水电机,6kV,）变压器低压侧需安装避雷器,45,4.GIS,变电所防雷保护（全封闭,SF,6,气体绝缘变电所）,GIS,（全封闭组合电器）变电所是除变压器以外，其余,高压电力设备及母线封闭在一个接地的金属壳内（内充,0.3,0.4MPa,压力,SF,6,）。,?,GIS,对所用避雷器的伏秒特性、放电稳定性等技术指标要,求很高，应使用保护性能优异的,MOA,；,?,GIS,的绝缘均为稍不均匀电场结构，因此需要防雷措施更,可靠、在绝缘配合中应留有足够的裕度；,?,GIS,结构紧凑，设备之间距离较近，波阻抗较大，防雷措,施、行波保护措施较常规变电所方便；,?,GIS,中的同轴母线筒的波阻抗远比架空线低，从架空线侵,入的过电压波经过折射，幅值和陡度显著减小，因此进行,波保护措施比常规变电所更加容易。,46,第,3,节,旋转电机的防雷保护,?,旋转电机安装于室内，可不考虑直击雷保护,?,旋转电机与架空线的连接：,?,直配线：雷击于导线或地面,?,经变压器与线路相连：雷击经线路、变压器传给电机或,雷击附近地面,主要内容：,?,旋转电机防雷的特点,?,直配电机防雷保护措施及接线,?,非直配电机的防雷保护,47,一、旋转电机防雷的特点,1,.,旋转电机防雷的主要困难是冲击绝缘水平很低，在同一电,压等级的电气设备中冲击电气强度最低。,?,电机绕组采用的是固体绝缘，而不是像变压器的组合绝缘；,?,电机的运行条件恶劣，老化较快；,?,绝缘结构的电场较均匀，冲击系数接近,1,。,2,.,采用磁吹避雷器（,FCD,）作旋转电机的主保护元件，残压,（,3kA,）较电机出厂冲击耐压值低,8%,10%,，,MOA,低,25%,35%,。,3,.,若发电机绕组中性点接地，应将侵入波陡度,a,限制在,5kV/us,以下；若发电机绕组中性点不接地，应将侵入波陡度,a,限制在,2kV/us,以下；中性点过电压将不超过相端电压，中,性点绝缘不会受到损坏。,48,二、直配电机防雷保护措施及接线,1.,直配电机的雷电过电压种类,?,与电机相连的架空线上的感应过电压；,?,雷直击于与电机相连的架空线而侵入的过电压。,2.,感应雷过电压的防护措施,增加导线对地电容,可以降低感应过电压。为了限制在,电机上的感应过电压使之低于电机的冲击绝缘水平，可在,发电机母线上装设电容器。,3.,直击雷过电压的防护措施,（,1,）主保护元件,FCD,或,MOA,在每组发电机母线处装设一组,FCD,避雷器或,MOA,避雷器，,以限制侵入波幅值，为主要保护元件。,49,（,2,）进线段保护（降低侵入波陡度和幅值）,?,在发电机电压母线装设一组电容器限制侵入波陡度,a,和,降低感应雷过电压（每相,0.25,0.5uF,，满足,a2kV/us,）；,?,在直配电机与架空线间插接电缆段与管式避雷器,FT1,和,FT2保证,FV2,的限流小于,3kA,。,?,电抗器L限制侵入波陡度和减小流过,FV2,的冲击电流，,FV1保护电抗器,L,和,B,处电缆头的绝缘。,?,避雷线组成的进线段不能用来保护直配电机，因为直配线,路绝缘水平很低，架设避雷线易发生反击。,50,（,3,）电缆段和管式避雷器联合作用,侵入波使,FT2,动作电缆芯和外皮短接使其具有相同,的对地电压外皮与线芯之间具有互感外皮通过电流,线芯上会产生反电动势阻止沿线芯流向电机的电流降,低流过,FV2,的电流,（,4,）避免,FT2,不动作的措施,?,在,FT2,与电缆之间串入一组,100,300uH,的电感，利用电感,对电压的反射使,FT2,动作；,?,将,FT2,前移,70m,（相当上述电感）或者增加,FT1,，发挥电缆,段的作用。,51,（,4,）直配电机具有限流作用的其余两种保护接线,a,：在断路器前安装电抗器，产生电压正反射提高线路侧,电压，从而使,FV1,易于动作，限制侵入波的幅值；,b,：利用,450,600m,架空进线段电感代替集中,L,的保护接线，,线路使用独立避雷针保护，,FT1,与,FT2,的作用都是为了将,雷电流大部分引入地中，防止,FCD,电流超过,3kA,。,注意,：,60MW,以上发电机不能以直配电机方式运行。,52,三、非直配电机的防雷保护,1.,一般非直配电机,过电压由变压器传递保护变压器是重点,2.,多雷地区经升压变压器送电的大型发电机,?,发电机应装设一组,MOA,或,FCD,?,并联电容,C,?,发电机中性点加装避雷器,53,54,