电力系统接地防雷保护介绍.ppt

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 常见的有空载线路合闸和重合闸过电压、切除空载线路过电压、切断空载变压器过电压和弧光接地过电压。 谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的瞬间高电压。一般按起因分为线性谐振过电压、铁磁谐振过电压和参量谐振过电压。 暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障而使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。 常见的有： ① 空载长线电容效应（费兰梯效应）。原因在工频电源作用下，由于远距离 空载线路电容效应的积累，使沿线电压分布不等，末端电压最高。 ② 不对称短路接地。 三相输电线路a相发生短路接地故障时，b、c相上的电压会升高。 ③ 甩负荷过电压。 输电线路因发生故障而被迫突然甩掉负荷时，由于电源电动势尚未及时自动调节而引起的过电压。 2） 雷电过电压 雷电过电压又称大气过电压或外部过电压。 原因雷云放电现象在电力网中引起的过电压。雷电过电压一般分为直击雷、间接雷击和雷电侵入波三种类型。 1） 直击雷 是遭受直击雷击时产生的过电压。经验表明，直击雷击时雷电流可高达几百千安，雷电电压可达几百万伏。遭受直击雷击时均难免灾难性结果。因此必须采取防御措施。 2） 间接雷击，又简称感应雷，是雷电对设备、线路或其它物体的静电感应或电磁感应所引起的过电压。 短路电流10KA左右 最高输电电压75万V 当建筑上空有雷云时，在建筑物上便会感应出相反电荷。在雷云放电后，云与大地电场消失了，但聚集在屋顶上的电荷不能立即释放，此时屋顶对地面便有相当高的感应电压 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 为架空线路上由于静电感应而积聚大量异性的束缚电荷，在雷云的电荷向其它地方放电后，线路上的束缚电荷被释放形成自由电荷，向线路两端运行，形成很高的过电压。经验表明，高压线路上感应雷可高达几十万伏，低压线路上感应雷也可达几万伏，对供电系统的危害很大。 3）雷电侵入波 是感应雷的另一种表现。 原因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。 后果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%。 内部过电压的幅值一般不超过电网额定电压的3～3.5倍，对供电系统的危害较小。 内部过电压比大气过电压小得多 且电气设备和线路在设计时的绝缘强度留有一定的裕量。 （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。 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。 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，使地面出现与雷云的电荷极性相反的电荷。当雷云与大地之间在某一方位的电场强度达到25～30kV/cm时，雷云就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。 当其下行到离地面100～300m时，就引起一个上行的迎雷先导。当上下行先导相互接近时，正、负电荷强烈吸引、中和而产生强大的雷电流，并伴有雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电阶段，这阶段的时间极短。主放电阶段结束后，雷云中的剩余电荷会继续沿主放电通道向大地放电，形成断续的隆隆雷声。 这就是直击雷的余辉放电阶段，时间一般为0.03～0.15s，电流较小，约为几百安。雷电先导在主放电阶段与地面上雷击对象之间的最小空间距离，称为闪击距离。雷电的闪击距离与雷电流的幅值和陡度有关。确定直击雷防护范围的“滚球半径”大小，就与闪击距离有关。 雷电流是一个陡度很高、幅值很大的冲击波电流。 对电力系统的电气设备来说，雷电流的陡度越大，在负载电感L上产生的过电压也越大，对绝缘的破坏性也就越严重。 雷云对地或架空线路的放电就会造成雷电流。 (2) 雷电的有关概念 1）雷电流幅值和陡度 雷电流是一个幅值很大、陡度很高的冲击波电流，如图9-2所示。成半余弦波形的雷电波可分为波头和波尾两部分，一般在主放电阶段1～4μs内即可达到雷电流幅值。雷电流从0