5电力系统大气过电压及保护-1.ppt
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1、第二篇 电力系统过电压及其防护,第五章 电力系统大气过电压及保护,主要内容,1 雷电放电过程及雷电参数 2 防雷保护装置 3 输电线路的防雷保护 4 输电线路的防雷措施 5 发电厂和变电所的防雷保护 6 变压器的防雷保护,1 雷电放电过程及雷电参数,1.1 雷电放电的等值电路 1.2 雷电流波形 1.3 雷电日与雷电小时 1.4 地面落雷密度和输电线路落雷次数,1.1雷电放电的等值电路,1.1雷电放电的等值电路(续1),研究表明:先导通道具有分布参数的特征。 假定它具有均匀的电路参数,其波阻抗为 ,那么雷击大地的过程:把先导放电的发展看成是一根均匀分布电荷长导线自雷云向大地延伸,而将先导头部临
2、近地面时气隙被击穿看成是开关突然合闸,若土壤电阻率为零,则先导通道的对地电位为 ,由彼德逊法则可得如图5.1等值电路。,1.1雷电放电的等值电路(续2),流经物体的电流与被击 物体的波阻抗有关 当Zj=0时,流经被击物体 的电流定义为雷电流,1.1 雷电放电的等值电路(续3),1.1 雷电放电的等值电路(续4),规程建议雷电通道的波阻抗为300400 雷电流为非周期冲击波,其幅值与气象、自然条件等有关,只有通过大量实测才能正确估计其概率分布规律 为雷电流的峰值(kA);P为峰值超过 的雷电流的概率。,1.2 雷电流波形,我国规定在防雷设计中采用2.6/40s的波形,波长对防雷计算结果几乎无影响
3、,为简化计算,一般可视波长为无限长 雷电流陡度对过电压有直接影响,DL/T620-1997规定雷电流波前的平均陡度为 电气设备的防雷保护中一般均按负极性进冲击过电压波进行分析,1.2 雷电流波形(续1),经简化和典型化后得到三种常用计算波形,1.2 雷电流波形(续2),标准冲击波形 斜角平顶波 等值半余弦波,1.3 雷电日与雷电小时,为评价某地区雷电活动的强度,常用该地区多年统计所得到的平均出现雷暴日或雷暴小时来估计的 在一天内或一小时内只要听到雷声就作为一个雷电日或一个雷电小时 由于不同年份的雷电日数变化很大,所以均采用多年平均值年平均雷电日 各个地区雷电活动的强弱因纬度、气象等不同而有很大
4、的差异。,1.4 地面落雷密度和输电线路落雷次数,地面落雷密度指每个雷电日每平方公里的地面上的平均落雷次数,用 ( 单位:次/平方公里雷电日)表示 为雷暴日数。为了评价不同地区防雷系统的防雷性能,须将它们换算到同样的雷电频度条件下进行比较DL/T620-1997取40个雷电日作为基准。 输电线路年平均遭受雷击的次数 单位:次/100公里年,2 防雷保护装置,2.1 避雷针和避雷线 2.2 避雷器 2.3 防雷接地,2.1 避雷针和避雷线,避雷针 保护原理:当雷云放电时使地面电场畸变,在避雷针顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导放电的发展方向,使雷电对避雷针放电,再经过接地装置将雷电流引入大
5、地从而使被保护物体免遭雷击。 保护范围:由模拟试验确定,它只有相对的意义,不能认为在保护范围内的物体就完全不受雷直击,在保护范围外的物体就完全不受保护,它是指具有0.1%左右雷击概率的空间范围。 避雷针保护第一要对直击雷屏蔽,第二要防止反击,2.1 避雷针和避雷线(续1),避雷线 作用原理同避雷针,主要用于输电线路的保护,也可用于保护发电厂和变电所 保护范围的长度与线路等长,而且两端还有其保护的半个圆锥体空间 在架空输电线路上多采用保护角来表示避雷线的保护程度 保护角:避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角, 越小,雷击导线的概率越小,对导线的屏蔽保护越可靠,2.2 避雷器,避雷器的作用是限
6、制过电压以保护电气设备。 对避雷器的基本技术要求 过电压作用时,避雷器先于被保护电力设备放电,这需要由两者的伏秒特性的配合来保护 避雷器应具有一定的熄弧能力,以便可靠地切断在某次过零时的工频续流,使系统恢复正常 避雷器的种类: 保护间隙: 用于限制大气过电压。一般用于配电 管型避雷器:系统、线路和发、变电所进线段保护 阀型避雷器:发电厂、变电所保护;220kV 以下用于限制大气 过电压,超高压系统用于限制内过电压或做内过电压后备保护 金属氧化物避雷器(MOA):,2.2 避雷器(续1),保护间隙 当雷电波入侵时: 间隙先击穿、工作母线接地 过电压消失后: 间隙中仍有由工作电压 所产生的工频电弧
7、电流 续流 缺点:灭弧能力差,造成 线路跳闸,2.2 避雷器(续2),2. 阀型避雷器 (1)基本元件 火花间隙 火花间隙的并联电阻 阀片(非线性电阻) 阀片的作用:限制工频 续流,保证火花间隙可靠熄弧; (希望电阻大些) 当雷电过电压击穿时,电压不至 于突然下降形成截断波(为了降低残压要求电阻小些),2.2 避雷器(续3),(2)工作原理 当电力系统正常工作时,间隙将阀片与工作母线隔离; 当系统中出现过电压时,过电压峰值超过间隙放电电压,冲击电流通过阀片流入大地,由于阀片的非线性特性,故在阀片上产生的压降(残压)将得到限制。 当过电压消失后,间隙上流过工频续流,此续流受阀片非线性电阻特性的限
8、制远较冲击电流小,使间隙能在工频续流第一次过零时将电流切断。继电保护来不及动作系统就已恢复正常。 (3)主要参数,2.2 避雷器(续4),3. 金属氧化物避雷器,2.2 避雷器(续4),(1)MOA的主要优点 无间隙 无续流 电气设备所受过电压可降低 通流容量大 特别适用于直流保护和SF6电器保护 (2)MOA的电气特性,2.3 防雷接地,1. 接地、接地电阻、接地装置 (1)接地与分类 接地是指将地面上的金属或电气回路中的某一节点通过导体与大地保持等电位 在没有电流流过时,大地具有零电位。 分类: 工作接地:根据系统正常运行要求设置(0.510) 保护接地:为保障人身安全而将电气设备金属外壳
9、等接地,它在故障条件下才发挥作用(110) 防雷接地:用来将雷电流顺利泻入大地,以减小引起的过电压(130),2.3 防雷接地(续1),2.3 防雷接地(续2),(2)接地装置 垂直接地体 水平接地体 接地网,2.3 防雷接地(续3),2. 防雷接地及有关计算 当雷电流流过接地装置时,接地体和土壤所呈现的响应不同于工频响应,即冲击接地电阻一般不等于工频接地电阻 火花效应和电感效应 常用冲击系数表示冲击接地电阻与工频接地电阻关系,3. 输电线路的防雷保护,3.1 输电线路的感应雷过电压 3.2 输电线路直击雷过电压 3.3 输电线路的雷击跳闸率,3. 输电线路的防雷保护(续1),雷击过电压分类:
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