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变电站过电压与防雷
变电站过电压与防雷 宁夏电力公司教育培训中心 电网技术培训室 马全福 过电压与防雷 第一节 过电压的基本概念 第二节 大气过电压 第三节 内部过电压 第四节 过电压防护 第一节 过电压的基本概念 定义:电力系统运行中,出现危及电气设备绝缘的电压称之为过电压。 分类:大气过电压和内部过电压 大气过电压:是由雷电放电引起的,是由于电力系统之外的原因而产生的,也称为外部过电压。 内部过电压:是电力系统内部能量的传递或转化而引起的。 第一节 过电压的基本概念 一、过电压的危害 1.大气过电压 (1)雷击时产生很高的电压,危害电气设备和电力系统安全; (2)雷击时产生很大的雷电流,在放电通道上产生弧光与高温,损坏设备或造成火灾; (3)雷击时造成人员或牲畜伤亡。 2.内部过电压 (1)操作过电压:投切空载线路或空载变压器 (2)谐振过电压:电压互感器合闸时,铁心饱和 第一节 过电压的基本概念 二、行波、波速和波阻抗 1.行波:沿导线传播的电压波、电流波统称为行波,其实质是电磁能量沿导线传播。 2.波速:电压波和电流波在导线上传播的速度称为波速,用υ表示 3.波阻抗:把单方向的电压波与电流波之比定义为波阻抗Z,即 第一节 过电压的基本概念 三、行波的折射与反射 两条线路的连接点称为节点,用A表示;若雷电波u1、i1沿线路1向线路2传播,称u1、i1为入射波,,当入射波到达A点时,通过A点之后在线路2上的行波u2、i2是入射波经A点折射产生的,称为折射波;而在线路1上的反行波uf、if是入射波经A点反射产生的,称为反射波。 折射系数:0 ≤α ≤2;反射系数: -1 ≤β ≤1 α =1+ β 第一节 过电压的基本概念 四、接地装置 工作接地:是指为了保证电力系统正常情况和事故情况下能可靠工作,而将电力系统中的某一点接地;接地电阻为0.5~10Ω,如变压器中性点 保护接地:是为了保护人身安全,防止人身触电,而将电气设备外壳或金属结构接地;接地电阻为1~10Ω. 防雷接地:是针对防雷保护需要而设置的接地。接地电阻为小于10Ω。 第一节 过电压的基本概念 1.接地装置 由接地体和接地线组成,接地体是埋入土壤中的一个或一组相互连接,并与大地直接接触的金属导体;垂直接地体一般用长2.5~3m、直径35mm的镀锌钢管或长2.5~3m的35mm× 35mm德镀锌角钢垂直打入土壤中。接地线采用扁铁或防腐铜导体,接地线与接地体连接采用焊接方式。 2.接地电阻 当接地装置有电流通过时,加至接地装置上的电压与通过电流之比称为接地装置的接地电阻;接地电阻包括:接地线电阻、接地体电阻、接地体对地电阻和接地电流由接地体流入土壤时土壤呈现的电阻。 第一节 过电压的基本概念 3.跨步电压、接触电压 当人站在距离接地设备0.8m、手触到距地面1.8m之处时,人体的手与脚之间的电压称为接触电压; 人在接地体的地表面附近行走,行走的方向为沿地中电流的散流方向,步距为0.8m时,两脚之间的电压称为跨步电压。 第一节 过电压的基本概念 4.高压设备接地电阻的要求 (1)大接地电流系统:当接地电流大于4000A时,接地电阻不应超过0.5Ω,在土壤为高电阻率的地区接地电阻应小于5Ω. (2)小接地电流系统: 对于高、低压设备共用接地装置时,要求接地电压小于120V,其电阻R≤120/I(Ω); 对于高压设备单独接地时,要求接地电压小于250V,其电阻R≤250/I(Ω); 但最大不应超过10 Ω. 第二节大气过电压 一、直击雷过电压 雷云直接对电气设备放电所引起的过电压称为直击雷过电压;当直击雷直接打到避雷针上时,避雷针顶端的电压为 可见,过电压值与接地电阻、电感有关,还与雷电流的大小和雷电流的波形有关。 二、感应雷过电压 感应雷过电压是由于电气设备附近发生雷击,因感应而产生的过电压。输电线上感应过电压最大值为 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 一、避雷针和避雷线 二、避雷针及其保护范围 1.单支避雷针的保护范围 (1)避雷针在地面上的保护半径r=1.5h(m) (2)被保护物高度hx水平面上的保护半径 1)当hx ≥h/2时, rx =(h- hx )P=h0P(m) P—高度影响系数,h≤30m时,P=1;30 ≤h ≤120m时,P=5.5/√h; 2)当当hx <h/2时. rx =(1.5h- 2hx )P 第三节 过电压防护 2.两支避雷针的保护范围 两针外侧保护范围按单针计算,两针之间顶端连线的圆弧处的高度h0=
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