高电压技术10PPT课件

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❖ 过电压防护的主要措施：
避雷针，避雷线，保护范围 直击 防止反击
避雷器的保护作用与范围
侵入波
降低来波陡度
进线保护段 减小通过避雷器的电流
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§10-1 发电厂、变电所的直击雷保护
1、避雷针的反击：
uk
iLRch
L di L dt
ud iLRch
避雷针与配电构架同高处 避雷针的接地装置上
一般直击雷电流iL=100kA;
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2、避雷器与被保护设备有一定距离时的过电压
入侵波 at (到B点时t=0)在变压器入口处 T发生全反射: 1)、当T点的反射波到达B点之前
UB(t) = at
2)、当T点的反射波到达B后和避雷器动 作之前
UB(t)
ata(t
2l2 v
)
2a(t
l2) v
＝2a(-t)
l2
v
图10-2-4 雷电波at入侵时 变电所各点电压的分析
当雷电波入侵变电所时，变电所设备上所受冲击电压的最
大值Us可用下式表示
Us
Ub.5
(120a-l2-5) v
式中： l为设备与避雷器之间的电气距离.
第十章 发电厂和变电所的防雷保护
❖ 发电厂和变电所雷电过电压来源：
（1）雷直击发电厂和变电所；
（2）雷击输电线路产生的过电压沿线路侵入发电厂和变 电所。
❖ 变电所雷电过电压的危害：
（1）发电机、变压器等主要电气设备的内绝缘大都没有 自恢复的能力； （2）220kV线路50%放电电压1200kV，而相应的变压 器全波冲击试验电压850kV，全波多次冲击耐压只有 850/1.1=773kV； （3）造成大面积停电。
变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值： Uch ：避雷器冲击放电电压 Ubm：避雷器残压的最大值，取5kA下的数值
两个峰值Uch和Ubm基本相同
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变压器得到可靠保护条件：变压器冲击放电电压 大于避雷器的冲击放电电压和5kA下的残压。
具有正常防雷接线的110kV～220kV变电所， 流经避雷器的雷电流一般不超过5kA（对330kV 变电所为10kA ），故残压的最大值取为5kA下的 数值，用Ub.5表示。
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10-2-4 (b) 计算L、B、T各点电压的行波网格图
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以下分析时不取统一的时间起点，而以各点开始出现电压 时为各点的时间起点。 1、避雷器上的电压uB
1)点T的反射波到达B点前有 uB(t)=at 2)点T的反射波到达B点后和避雷器动作前有
uB(t)= at+a(t－2l2 /v) = 2a(t－l2 /v) (假定避雷器的动作时间 t p > 2l2 /v)
tp
4l2 v
uT(t)2aptUb52alv2
具有振荡性质 ——截波
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入侵波陡度a为某一值时，变压器与避雷器之间的距离有一 极限值，超过此值，变压器上受到的冲击电压将超过其冲击 耐压，避雷器对变压器将无法保护，此值称为避雷器的最大 保护距离(或称保护范围)。在变电所设计时，应使所有设备 到避雷器的电气距离都在保护范围内。
式中，v为波速。
3)避雷器动作时刻 t = tp
相当于在 t = t p时刻在点B处加上一负电压波 -2a(t－t p).
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当t > t p时 ，有
uB(t) = 2a(t －l2 /v)－ 2a(t － t p）＝ 2a(t p－l2 /v) (10-2-1)
上式表明，当t > t p时避雷器动作后电压uB保持为一定值，
变压器门型构架上不得加装避雷针。
35kV及以下变电所需独立架设避雷针，并达到不反 击的要求。
(1) 配电构架辅助接地装置与地网连接点 (2) 变压器接地与地网的连接点
（1） （2）
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§10-2 变电所内阀型避雷器的保护作用
变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的 过电压，这是变电所防雷保护的基本措施之一。
表10—2—2 进线隔离开关上的电压
图10—2—5(b)进线隔离开关上的电压
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3、变压器上电压UT( t )：
t t p uT(t)2at
t tp
uT(t)源自文库aptUb52alv2
t
tp
2l2 v
uT(t)2a(tp
2vl2)4a(tp
2l2 v
tp)
2a(tp
2vl2)Ub5
2al2 v
t
diL 38.5kA/s
dt
h
L0=1.55μH/m; h高处L=1.55hμH 空气、土壤的平均击穿场强分别为：
E空气＝500kV/m， E土壤＝300kV/m
A SK 1
2 Sd
K
L d
Rch
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1、避雷针的反击：
发生反击时: 500Sk=100Rch+60h
300Sd=100Rch
防止反击: Sk>0.2Rch+0.1h
（一般Sk不应小于5m ）
Sd>0.3Rch
h
（一般Sd不应小于3m ）
A SK K 1
L
2 Sd
d Rch
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2、避雷针的安装方式
一般110kV及以上变电所，允许装配电构架避雷针， 配电构架需装设辅助接地装置，与地网的连接处距 变压器接地与地网连接处的距离不小于15m。土壤 电阻率>500Ωm时,需独立架设避雷针。
阀式避雷器的保护作用基于三个前提： ⑴它的伏秒特性与被保护绝缘的伏秒特性有良好的 配合，在一切电压波形下，前者均处于后者之下。 ⑵它的伏安特性应保证其残压低于被保护绝缘的冲 击电气强度。 ⑶被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。
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1、避雷器与被保护设备距离为零时的过电压
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变压器在冲击电压作用下可等值为一个电容（称为入口 电容），一般可以不计，认为输电线路在此开路。 避雷器动作前： 变压器（也是避雷器）上电压： ub 2u 避雷器动作后：
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若入侵雷电波为斜角波u=at，则避雷器的作用相当于在避 雷器放电时刻tp在避雷器安装处产生一负电压波－a(t－tp)， 如图10-2-3所示。
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避雷器离开变压器和各电气设备有一段长度不等的 距离．当雷电波入侵时，变压器和各电气设备上的 电压将与避雷器上电压不相同，二者相差多少?避 雷器对变电所所有设备是否都能起到保护作用?下 面以一简例来分析。
其值为2a(t p－l2 /v)，应等于避雷器残压，现取其最大值为
5kA下的残压Ub5
，故当t
>
t
时有
p
uB(t) = 2a(t p－l2 /v)＝ Ub5
(10-2-2)
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uB的波形见表10－2－1和图10－2－5(a).
表 10-2-1
图10－2－5(a)
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2、进线隔离开关上的电压 uL