变电站防雷-高电压技术.ppt

变电所雷电过电压的来源变电所雷电过电压的来源雷电直击变电所雷电直击变电所雷击输电线路产生的雷电过电压雷击输电线路产生的雷电过电压沿线路侵入变电所沿线路侵入变电所变电所雷电过电压的危害变电所雷电过电压的危害变压器等主要电器设备的内绝缘大都变压器等主要电器设备的内绝缘大都没有自恢复的能力没有自恢复的能力220kV220kV线路，线路，50%50%放电电压为放电电压为1200kV 1200kV 而相应的变压器全波冲击试验电压为而相应的变压器全波冲击试验电压为850kV, 850kV, 全波多次冲击耐压只有全波多次冲击耐压只有850/1.1=773kV850/1.1=773kV设备损坏后将造成大面积停电设备损坏后将造成大面积停电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降低来波陡度降低来波陡度进线保护段进线保护段避雷器的保护范围与作用避雷器的保护范围与作用侵入波侵入波防止反击防止反击直击雷直击雷避雷针、避雷线的保护范围避雷针、避雷线的保护范围减小通过避雷器的电流减小通过避雷器的电流变电所内避雷器的保护作用变电所内避雷器的保护作用避雷器与被保护设备有一定距离避雷器与被保护设备有一定距离 时的过电压时的过电压变压器与避雷器之间允许的最大变压器与避雷器之间允许的最大　电气距离　电气距离确保变压器安全的主要措施确保变压器安全的主要措施 １、入侵雷电波的波形１、入侵雷电波的波形标准雷电波波形标准雷电波波形: :Tfμs±30%;　　Tt=50μs±20%360m雷电冲击波波头长度雷电冲击波波头长度=VTf=3 x 108m/s x 1.2 x 10-6s=360m因此，在变电站内分析入侵波时我们因此，在变电站内分析入侵波时我们通常考虑其波头的影响，从而把入侵通常考虑其波头的影响，从而把入侵波看成是陡度为波看成是陡度为α的斜角波的斜角波αt2 2、避雷器与被保护设备距离、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压为零时的过电压变压器在冲击电压作用下入口电容一般变压器在冲击电压作用下入口电容一般 可以不计可以不计, ,可以认为输电线在此开路。

可以认为输电线在此开路避雷器动作前：避雷器动作前： 变压器（也是避雷器）上电压：变压器（也是避雷器）上电压：避雷器动作后：避雷器动作后： 可列方程：　可列方程：　避雷器动作后：避雷器动作后：　变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值：　变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值：　变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值：　变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值： U U U Uch ch ch ch ：避雷器冲击放电电压：避雷器冲击放电电压：避雷器冲击放电电压：避雷器冲击放电电压 U U U Ubmbmbmbm：避雷器残压的最大值，取：避雷器残压的最大值，取：避雷器残压的最大值，取：避雷器残压的最大值，取5kA5kA5kA5kA下的数值下的数值下的数值下的数值两个峰值两个峰值U Uchch和和U Ubmbm基本相同基本相同变压器得到可靠保护条件：变压器得到可靠保护条件：变压器变压器冲击放电电压大于避雷器的冲击放冲击放电电压大于避雷器的冲击放电电压和电电压和5kA5kA下的残压下的残压110kV110kV～～220kV220kV变电所雷电流不得超变电所雷电流不得超过过5kA5kA，故，故5kA5kA下的残压用下的残压用U U表示表示可将避雷器上的电压近似的视为斜角可将避雷器上的电压近似的视为斜角平顶波．其幅值为平顶波．其幅值为U U，波头时间，波头时间TpTp取取决于入侵波陡度决于入侵波陡度αα．．上图表示当避雷器动作时在避雷器安上图表示当避雷器动作时在避雷器安装处产生一个装处产生一个- -αα(t-tp)(t-tp)电压波．电压波．3 3、避雷器与被保护设备有、避雷器与被保护设备有 一定距离一定距离L2L2时的过电压时的过电压变压器在冲击电压作用下变压器在冲击电压作用下, ,可以认为输可以认为输 电线在变压器入口处电线在变压器入口处T T点开路点开路入侵波入侵波atat到避雷器处到避雷器处B B点时点时t=0,t=0,在变压在变压 器入口处器入口处T T点发生全反射点发生全反射①①反射波到达反射波到达B B点之前：点之前： U UB B(t) = U(t) = Uq q = at = at②②反射波到达反射波到达B B点后和避雷点后和避雷器动作之前：器动作之前： U UB B(t) = U(t) = Uq q + U + Uf f　　　　　　　　　　 　　= at + a(t - = at + a(t - 2 2τ τ) )　　　　　　　　　　 　　= = 2a(t - 2a(t - τ τ) ) 其中其中其中其中τ τ τ τ = L= L= L= L2 2 2 2/v/v/v/vTUqU Uf fB（２）（２）（２）（２）B（１）（１）UqUfT ③③t=tp,UB与避雷器伏秒特与避雷器伏秒特性相交性相交, ,避雷器动作避雷器动作, ,UB应等于避雷器残压，相应等于避雷器残压，相当于在避雷器安装处产当于在避雷器安装处产生一个生一个-2α(t-tp)电压波电压波. .U UB B= = U U=2=2α α(t -(t -τ τ) - 2) - 2α α( t - t( t - tp p) ) = 2 = 2α α( t( tp p - - τ τ) )③③③③其中：其中：其中：其中：2 2α αT TP P=U=U+ 2+ 2ατατTUqU Uf fBUb.5避雷器伏秒特性曲线避雷器伏秒特性曲线α t tUUBB2α(t - τ)-2α α( t - tp)2τ tptuα αt tα α(t (t- -2 2τ τ) )- - - -2 2α α(t-t(t-tp p) ) ) )2 2 2 2α α α αt t t tt=tp时时U UT T= = 2 2α αt tp p =U=Ub.5 b.5 + 2+ 2ατατ 其中其中其中其中τ τ = L= L2 2/v/v考虑到设备入口电容考虑到设备入口电容考虑到设备入口电容考虑到设备入口电容U UT T= = U Ub.5 b.5 + 2+ 2α αK KL L2 2/v/v K K为设备电容修正系数为设备电容修正系数为设备电容修正系数为设备电容修正系数α αt tα α(t (t- -2 2τ τ) )- - - -2 2α α(t-t(t-tp p) ) ) )2 2 2 2α α α αt t t tα α α αt t t t2 2 2 2α α α αt t t tα α α α(t-2(t-2(t-2(t-2τ τ τ τ) ) ) )-2-2-2-2α α α α(t-t(t-t(t-t(t-tp p p p) ) ) )-2-2-2-2α α α α(t-t(t-t(t-t(t-tp p p p-2-2-2-2τ τ τ τ) )-4-4-4-4α α α α(t-t(t-t(t-t(t-tp p p p) ) ) )t = tP+2τ时时UT=2Uq +2Uf =2αt - 4α(t-tP) =2α( (tP+2τ) ) - 4α(tP+2τ- tP) = 2α(tP - 2τ) =U - 2ατ具有振荡性质具有振荡性质 ----------截波截波变压器上电压变压器上电压UT( t )4 4、变压器与避雷器之间允许、变压器与避雷器之间允许 的最大电气距离的最大电气距离入侵波在变压器与避雷器之间多次反入侵波在变压器与避雷器之间多次反射，作用在变压器上的电压具有振荡射，作用在变压器上的电压具有振荡性质，相当于截波的作用。

性质，相当于截波的作用变压器承受截波的能力为多次变压器承受截波的能力为多次(一般指一般指3次次)截波耐压值截波耐压值:变压器承受的最大耐压值变压器承受的最大耐压值变压器与避雷器间允许最大变压器与避雷器间允许最大电气距离电气距离确保变压器安全的主要措施确保变压器安全的主要措施限制避雷器残压限制避雷器残压限制入侵波陡度限制入侵波陡度减小变压器距避雷器的电气距离减小变压器距避雷器的电气距离由变电站进线段保护完成由变电站进线段保护完成变电所侵入波的保护接线变电所侵入波的保护接线220kV220kV变电所保护接线变电所保护接线 谢谢 谢谢。