变压器上的电压波形分析.ppt

高电压技术 高电压工程系 tslc@mail.hust.edu.cn 刘春 第10章 电力系统防雷保护 线路上的雷过电压分为：直击雷和感应雷。两者的耐雷水平不同。 直击雷过电压计算 1） 雷击塔顶时的反击过电压 10.1.3 输电线路的雷击跳闸率 输电线路遭受雷击发生跳闸需要同时满足两个条件： 1. 雷电流超过耐雷水平 2. 冲击电弧转换为稳定的工频电弧 一、建弧率 与工频弧道中的平均电场强度有关，也与去游离条件有关 二、有避雷线线路的雷击跳闸率 雷击杆塔时的跳闸率 每100km线路每年遭受雷击的次数为： 例题： 一条220kV线路架设在平原地区，绝缘子串13片，正极性50%放电电压为1410V；杆塔冲击接地电阻为7?，避雷线半径为5.5mm，弧垂fd＝7m，导线弧垂fd＝12m。求该线路的耐雷水平和雷击跳闸率。 例题： 经冲击电晕修正后： 例题： (5) 落雷次数、绕击率、击杆率和建弧率 10.1.4 输电线路的防雷措施 雷害事故的发展过程及防护措施 一、常用措施 架设避雷线 110kV及以上线路全线架设避雷线，保护角一般采用20-30? ，500kV应架设双避雷线，保护角不大于15? 2 降低杆塔接地电阻 工频接地电阻一般为10-30? 架设耦合地线 在某些雷击故障频繁的线路上，在导线下方架设一条耦合地线。可起到分流、增加耦合的作用。 采用不平衡绝缘方式 在同塔双回线的情况下，采用不平衡绝缘，可避免双回线同时跳闸而完全停电。 常用措施（续）： 装设自动重合闸 我国110kV以上线路自动重合闸成功率在75%-95％以上 消弧线圈接地方式 对接地电阻难以降低的地区，采用中性点经消弧线圈接地，可大大减小建弧率。该措施主要用于35kV以下线路，可减低跳闸率1/3 加强绝缘 增加绝缘子片数、大爬距绝缘子等。 8 安装线路避雷器 用作线路上雷过电压特别大的或者绝缘弱点的保护。 10.2 发电厂和变电站的防雷保护 绝缘损坏不可恢复，因此可靠性要求高。 来源：1 直击雷 2 线路落雷侵入－主要原因 10.2.1 发电厂、变电站的直击雷保护 一般采用避雷针和避雷线，效果很好。我国每年每100个变电站发生的绕击或反击的次数约为0.3次。 架设避雷针或者避雷线时，要求不能发生反击。 分为独立避雷针和构架避雷针两种。 避雷针的反击问题 当独立避雷针受雷击时，接地装置上的电位为： 发电厂和变电站的防雷保护 对于110kV以下的配电装置，绝缘水平高，可用构架避雷针，并就近装设辅助接地装置。 对于变压器，由于地位最重要，因此不能装设构架避雷针 对于35kV以下的变电站，由于绝缘水平低，故只能装设独立避雷针，接地电阻不能超过10? 发电厂厂房一般不能装设避雷针。 现在国标也推荐采用避雷线。 10.2.2 变电站的侵入波保护 防止侵入波的主要保护措施： 侵入波危害大 在发电厂、变电所内装设阀型避雷器（火花间隙+非线性电阻 在发电厂、变电所进线段设置保护以限制流过阀型避雷器的雷电流幅值和陡度。 一、避雷器的保护作用分析 避雷器的保护作用分析 放电后， 避雷器的特点 由于阀型避雷器的伏秒特性比较平坦，因此冲击放电电压Uch基本不随入侵波的陡度变化而变化。 避雷器的残压值与流过的电流大小有关。但在一个很大范围内，残压几乎不变。 一般情况下，流经避雷器的雷电流一般不超过5kA。因此，残压的最大值取5kA以下对应的值。 Uch一般与5kA下的残压值相同。 二、距离效应 由于避雷器离被保护设备有一段距离，在波的折反射过程中，被保护设备的电压将不同于避雷器上的电压。 计算电压用的网格图 1.避雷器上的电压 在波第一次到达B点时为时间起点t=0。开始阶段，雷电波在B点的电压为ub(t)=at ，直到T点反射的反射波到达B点 2) 在反射波到达B点至避雷器动作以前，B点的电压为前行波与反行波的叠加， 避雷器上的电压波形 2.进线刀闸上的电压 在波到达L时为时间起点。开始阶段，雷电波在L点的电压为ub(t)=at ，直到T点的反射波到达L点 2) 在T点反射波到达L点至避雷器动作产生的负电压波到达L点以前，L点的电压为 进线刀闸处的波形 3.变压器上的电压 在T点首次感受到电压时为时间起点，此时即发生正的全反射，因此，电压为2at 2) 在避雷器动作瞬间，B点电压为： 变压器上的电压波形 分析 进线刀闸处的电压最大值