过电压与防雷

第三节 过电压防护


三、避雷线 当hx≥h/2时，rx=0.47（h-hx）P（m） 当hx＜h/2时，rx=（h-1.53hx）P（m） 四、避雷器 氧化锌避雷器是将一定数量的金属氧化锌阀片电阻密封在瓷 套内组合而成，其氧化锌阀片电阻包括：氧化锌、氧化铋、 氧化钴等金属氧化物组成，氧化锌占90%以上。 氧化锌避雷器的优点： （1）无续流 （2）保护性能优越 （3）通流容量大 （4）降低电气设备上的过电压值
U g 25 Ihd （kV） S
第二节大气过电压
三、反击雷过电压
当避雷针落雷后，避雷针及引下线的电压将
会很高，如果避雷针和引下线与其周围电气 设备之间的空间距离太小，便会由于避雷针 及引下线的高电压将周围绝缘介质击穿，造 成其周围电气设备过电压，这种雷击称为反 击或反击雷。
第三节 过电压防护
第四节变电站防雷
三、避雷器的保护作用
1.变电站母线安装避雷器，限制入侵雷电波造成的 过电压；
2.变压器三侧：安装避雷器限制入侵雷电波的陡度；
四、变电站进线段保护
1.35kV及其以上变电站的进线保护 35~110kV线路进线1~2km段装设避雷线 2.35kV小容量变电站简化进线保护 进线段装设500~600m避雷线保护。
第四节变电站防雷
一、直击雷保护 站内设备处在避雷针的保护范围之内，架空线的最 后一档处于避雷线的保护范围之内。 二、反击雷保护 （1）独立避雷针与配电装置带电部分、架构接地、 设备接地部分之间空气中的距离满足 Sk≥0.3Rch+0.1h（m），且不小于5m。 （2）为防止独立避雷针的接地与被保护设备接地 之间，在土壤中击穿二造成过电压，要求避雷针的 接地与其他设备的接地之间地中距离满足Sd≥0.3Rch （m），且不小于3m。

雷电过电压的Biblioteka 种基本形式：(1)直接雷击：雷电直接击中电气设备或线路，其过电压引起强大的雷电流通 过这些物体放电入地，产生破坏性极大的热效应和机械效应，还有电磁脉冲 和闪络放电。
(2)间接雷击：雷电未直接击中电力系统中的任何部分而是由雷对设备、线或 其他物体的静电感应所产生的过电压。 雷电过电压还有一种是由于架空线路或金属管道遭受直接或间接雷击而引起 的过电压波，沿线路或管道侵入变配电所，这称为雷电波侵入或高电位侵入。据 统计，其事故占整个雷害事故的50％～70％，因此对雷电波侵入的防护应予以足 够的重视。 2、雷电的形成及概念 1）雷电的形成 雷电是带有电荷的“雷云”之间或雷云对大地之间产生急剧放电的一种自然现 象。据观测，在地面上产生雷击的雷云多为负雷云。
第四节 过电压与防雷
一、过电压及雷电
1、过电压
过电压是指在电气线路或电气设备上出现的超过正常工作要求 的电压。可分为内部过电压和雷电过电压两大类。
1）内部过电压 内部过电压是由于电力系统内的开关操作、发生故障或其他原因，使系统的
工作状态突然改变，从而在系统内部出现电磁振荡而引起的过电压。 内部过电压又分操作过电压和谐振过电压等形式。内部过电压一般不会超
当空中的雷云靠近大地时，雷云与大地之间形成一个很大的雷电场。由于静电感 应作用，使地面出现雷云的电荷极性相反的电荷。当两者在某一方位的电场强度达到 25～30kV／cm时，雷云就会开始向这一方位放电，形成一个导电的空气通道，称为雷 电先导。先导相通道中的正、负电荷强烈吸引中和而产生强大的雷电流，并伴有强烈 的雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电阶段，时间一般约50～100μs，图8—26所示。
过系统正常运行时相电压的3～4倍，因此对电力线路和电气设备绝缘的威胁不 是很大。

直击雷的防御主要须设法把直击雷迅速流散到大地中去。一般采用避雷针、 避雷线、避雷网等避雷装置。
感应雷的防御是对建筑物最有效的防护措施，其防御方法是把建筑物内的 所有金属物，如设备外壳、管道、构架等均进行可靠接地，混凝土内的钢 筋应绑扎或焊成闭合回路。 雷电侵入波的防御一般采用避雷器。避雷器装设在输电线路进线处或10kV母 线上，如有条件可采用30～50m的电缆段埋地引入，在架空线终端杆上也可 装设避雷器。避雷器的接地线应与电缆金属外壳相连后直接接地，并连入公 共地网。
第9章 防雷、接地和电气安全
§9.1 过电压、防雷及其设计
§9.2 电气装置接地
§9.3 静电及其防护
§9.4 电气安全与触电急救
小结
§9.1 过电压、防雷及其设计
9.1.1 过电压及雷电的有关概念
1．雷电与过电压 防雷就是防御过电压，过电压是指电气设备或线路上出现超过正常工作要求 的电压升高。在电力系统中，按照过电压产生的原因不同，可分为内部过电 压和雷电过电压两大类。 （1） 内部过电压 内部过电压（又称操作过电压），指供配电系统内部由于开关操作、参数 不利组合、单相接地等原因，使电力系统的工作状态突然改变，从而在其 过渡过程中引起的过电压。 内部过电压又可分为操作过电压和谐振过电压。操作过电压是由于系统内 部开关操作导致的负荷骤变，或由于短路等原因出现断续性电弧而引起的 过电压。谐振过电压是由于系统中参数不利组合导致谐振而引起的过电压。
§9.1 过电压、防雷及其设计
图 9-1 架空线路上的感应过电压 a) 雷云在线路上方时 b) 雷云对地或其他放电时 c) 雷云对架空线路放电时
§9.1 过电压、防雷及其设计 3）雷电侵入波 是感应雷的另一种表现，是由于直击雷或感应雷在电力线路的附近、地面 或杆塔顶点，从而在导线上感应产生的冲击电压波，它沿着导线以光速向 两侧流动，故又称为过电压行波。行波沿着电力线路侵入变配电所或其他 建筑物，并在变压器内部引起行波反射，产生很高的过电压。据统计，雷 电侵入波造成的雷害事故，要占所有雷害事故的50%～70%。 2． 雷电形成及有关概念 （1）雷电形成 雷电是带有电荷的“雷云”之间、“雷云”对大地或物体之间产生急剧放电 的一种自然现象。关于雷云普遍的看法是：在闷热的天气里，地面的水汽蒸 发上升，在高空低温影响下，水蒸汽凝成冰晶。冰晶受到上升气流的冲击而 破碎分裂，气流挟带一部分带正电的小冰晶上升，形成“正雷云”，而另一 部分较大的带负电的冰晶则下降，形成“负雷云”。由于高空气流的流动， 正雷云和负雷云均在空中飘浮不定。据观测，在地面上产生雷击的雷云多为 负雷云。

2、电磁分量：雷电流在周围空间建立的强大磁场 的变化使导线上感应出的电压。
3、感应过电压的计算： （1）无避雷线时： 当雷击点离开线路的距离S>65m时，导线上感应 雷过电压最大值可按下式近似计算： U 25Ih S
g d
由于雷击点的自然接地电阻较大，最大雷电流幅值 一般不会超过100kA。 实测表明：感应雷过电压一般约为300～400kV， 不超过500kV。 这可能会对35kV 及以下水泥杆线路造成一定的闪 络事故，对110kV及以上的线路，由于绝缘的水平 较高，一般不会引起闪络事故。 （2）有避雷线时： 由于BLX的电磁屏蔽作用，会使导线上感应过电 压降低。
二、雷过电压类型及输电线路防雷原则 1、过电压类型：
（1）感应过电压：
雷击线路附近大地时，由于雷电通道周围空间 电磁场的急剧变化，在线路上产生的过电压。 它包括静电分量和电磁分量。
（2）直击过电压： 直击导线；雷击杆顶；雷击BLX档距中央
2、输电线路防雷原则：
(1) 防直击雷；(2) 防绝缘子串闪络； (3) 防止建立稳定的工频电弧； (4) 用重合闸防止供电中断。
单元二
输电线路防雷保护
项目一 输电线路的感应雷过电压
一、对输电线路进行防雷保护的原因
1、输电线路较长且地处野外，遭受雷击多。雷击 时很大的雷电流在导线上产生很高的冲击电压， 使导线对地发生闪络，而后工频电压沿闪络通道放 电，进而发展为工频电弧接地，引起保护跳闸，影 响供电。
2、雷过电压波沿线路传播侵入变电所，会危害变 电所设备的安全。
将在导线上感应出与雷电流极性相反的过电压
雷击杆塔时，感应过电压幅值按右式计算：Ug＝ahc 有BLX时，由于它的屏蔽作用，导线上感应Ug