风电场电气系统(第7章2)_风电场防雷.ppt

* §7.5.1 升压变电站的直击雷保护 图7-12 独立避雷针离配电构架的距离 1—变压器；2—母线 雷击避雷针时，雷电流流经避雷针及其接地装置，在避雷针h高度和避雷针的接地装置上将出现高电位。L为避雷针的等值电感；Rch为避雷针的冲击接地电阻；Sk为避雷针与被保护设备或构架之间的空气间隙； Sd为避雷针接地装置和被保护设备接地装置之间在土壤中的间隙。 * 为了防止避雷针与被保护设备或构架之间的空气间隙Sk被击穿而造成反击事故，必须要求Sk大于一定距离： (m) （7-69） 同样，必须要求Sd大于一定距离，Sd应满足下式(此处假设土壤的抗电强度为300kV/m) (m) （7-70） 在一般的情况下，Sk不应小于5m, Sd不应小于3m。 §7.5.1 升压变电站的直击雷保护 * §7.5.2 升压变电站的侵入波保护 安装避雷器 限制雷电过电压 正确选择避雷器的型号、 参数； 合理地确定避雷器接线； 限制雷电波陡度及流过避 雷器雷电流幅值 * 现在分析以变压器为保护对象，雷电波沿变电站进线侵入，避雷器连接点距离变压器连接点的最大允许电气距离，称为避雷器的防护距离，参见图7-13。 §7.5.2.1 避雷器的防护距离 图7-13 分析避雷器保护距离的简单回路 * 从保证防护的可靠性来说，最理想的接线方式是把避雷器和变压器直接并联在一起，但是，由于在变压器和母线之间还有其他开关设备，按照电气设备互相之间应留有一定的安全距离(保证绝缘)的要求，所以接在母线上的避雷器和主变压器之间必然会出现一段电气接线(见图7-14)，那么这段距离最大如何确定？ §7.5.2.1 避雷器的防护距离 图7-14 220kV变电站防雷电侵入波保护典型接线 * 为了简化分析，忽略避雷器的泄露电阻和变压器的入口电容，并假设侵入的雷电冲击波为斜角波头u(t)=at。 由于变电所接线复杂，最大允许距离lmax是按典型变电站接线进行模拟实验确定的。此处只给出计算公式： (7-71) 式中，a为侵入波时间陡度，kV/μs。 §7.5.2.1 避雷器的防护距离 * §7.5.2.2 变电站的雷电侵入波防护接线 大型变电站 ：应经过计算或实验验证上述布置的安全性，并在适当位置增设避雷器 如果线路出口装有并联电抗器，而且通过断路器操作，则需在电抗器侧增设一组避雷器 U≤220 kV 500kV 在每一段(包括分段母线)可能单独运行的母线上都装设一组避雷器 在每回路出口断路器线路侧装一组线路避雷器，每台变压器出口装一组所用避雷器 * 变电站的进线段保护的作用是限制流经避雷器的雷电流和限制侵入波的陡度。 另据运行经验证明，变电站因雷电侵入波形成的雷害事故约有50%是离变电站1km以内雷击线路引起的，约有71%是3km以内雷击线路引起的。这就说明加强变电站进线段的雷电防护的必要性和重要性。 当lmax一经确定，为使避雷器能可靠地保护变压器，还必须设法限制侵入波陡度。对于已安装好的电气距离l，可求出最大允许陡度 。同时，应限制流过避雷器的雷电流的大小，以降低残压，尤其是不能超过避雷器的额定通流能力，否则避雷器就会烧坏。 §7.5.3 升压变电站的进线段保护 * 雷电过电压在线路上感应产生的地点离变电站愈远，它流动到变电站时的损耗就愈大，其波陡度和幅值降得愈低。为此，可在距变电站1～2km的进线段加强防雷保护。 通过在这段线路增设避雷线，使该段线路有更高的耐雷水平，减少进线段内绕击和反击形成侵入波的概率。这样经过1～2km线路的冲击电晕影响，不但削弱了侵入波的幅值和陡度，而且因进线段波阻抗的作用，也限制了通过避雷器的雷电流，使其不超过规定值，保证了避雷器的良好配合。这一措施称为变电站进线段保护。 §7.5.3 升压变电站的进线段保护 图7-15 35～110kV无避雷线线路的进线段保护段 * 另外，35kV及以上电压等级变电站进线段采用电缆线路时，在电缆线与架空线连接处，考虑波过程可能产生过电压，故应装设一组避雷器保护，并且使避雷器的接地端与电缆的金属外皮连接。如图7-19所示。 §7.5.3 升压变电站的进线段保护 图7-19 35kV及以上电缆进线段的保护接线 * §7.5.4 升压变电站变压器防雷保护 §7.5.4.1 三绕组变压器侵入波过电压及防护 高、低压侧断路器均闭合，都有避雷器，任一侧沿线路侵入雷电波都不会对另一侧绝缘造成威胁 低压侧可能开路，且对地电容小，当高压或中压有雷电波侵入，低压侧过电压，