1、电力系统过电压2013年6月主要内容主要内容 电力系统过电压的概念及分类电力系统过电压的概念及分类 雷电过电压的形成及分类雷电过电压的形成及分类 常用防雷设备常用防雷设备 a.接闪器接闪器 b.避雷器避雷器 c.保护间隙保护间隙 雷电过电压保护雷电过电压保护电力系统过电压的概念及分类电力系统过电压的概念及分类运行中的作用电压： a) 正常运行时的工频电压： b）暂时过电压（工频过电压、谐振过电压）； c) 操作过电压： d) 雷电过电压。过电压：在电力系统运行中，出现的危及电气设备绝缘的电压单相间隙电弧接地空载变压器分闸空载线路分 合闸刀闸投切空载母线解列过电压操作过电压线性谐振过电压铁磁谐振
2、过电压参数谐振过电压谐振长线路电容效应长线路不对称接地甩负荷工频暂态过电压内感应雷直击雷雷 电过 电 压主要内容主要内容 电力系统过电压的概念及分类电力系统过电压的概念及分类 雷电过电压的形成及分类雷电过电压的形成及分类 常用防雷设备常用防雷设备 a.接闪器接闪器 b.避雷器避雷器 c.保护间隙保护间隙 雷电过电压保护雷电过电压保护雷电过电压的形成雷电过电压的形成 雷电是雷云之间或雷云对地面放电的一种自然现象。携带水蒸气的热空气上升 与上部冷空气相遇使水蒸气变为液态或固态 水滴受强烈气流摩擦产生电荷，使小水滴带负电，较大的水滴留下来带正电 静电感应，带电的云层在大地表面感应出于云块异性的电荷
3、电场强度达到一定值时，发生雷云与大地之间放电（两块异性电荷的雷云之间，电场强度达到一定值时，发生云层之间放电），放电时伴随强烈的电光和声音，这就是雷电现象。 雷电放电时，电压可达几百万伏，电流可达数万安培。云层荷电云层荷电- -初始击穿初始击穿- -逐级先导逐级先导- -连接连接- -第一回击第一回击-K-K、J J过程过程- -箭状先导箭状先导-第二回击第二回击-雷电过电压的分类雷电过电压的分类a.直击雷：雷电直接击中建筑物或其他物体，对其放电，强大的雷电流通过物体入地，产生巨大的热效应和机械效应的破坏形式。b.感应雷：雷电放电时，强大的雷电流由于静电感应和电磁感应会使周围的物体产生危险的过
4、电压，造成设备损坏、人畜伤亡的破坏形式。c.雷电波：输电线路上遭受直击雷或感应雷，雷电波沿线路侵入变、配电站或电气设备的破坏形式主要内容主要内容 电力系统过电压的概念及分类电力系统过电压的概念及分类 雷电过电压的形成及分类雷电过电压的形成及分类 常用防雷设备常用防雷设备 a.接闪器接闪器 b.避雷器避雷器 c.保护间隙保护间隙 雷电过电压保护雷电过电压保护接闪器 接闪器：在防雷装置中用以接受雷云放电的金属导体。有避雷针、避雷线、避雷带、避雷网等。所有接闪器都要经过接地引下线与接地体相连，可靠接地。防雷装置的工频接地电阻一般要求不超过10。a.避雷针：通常采用镀锌圆钢或镀锌钢管（圆钢为主）。直径
5、要求：针长1m以下：圆钢12mm，钢管16mm针长1-2m：圆钢16mm，钢管25mm烟囱顶上：圆钢20mm避雷针 作用原理：对雷电场产生一个附加电场（由于雷云对避雷针产生静电感应而引起），使雷电场发生畸变，将雷云放电通路由原来可能从被保护物通过的方向吸引到避雷针本身，使雷云向避雷针放电，将雷电流泄入大地中。 避雷针的保护范围在某一被保护高度hx的水平面上的保护半径rx为：当hxh/2时，rx=（h-hx）P当hxh/2时，rx=（1.5h-2hx）P式中 h避雷针的高度，m P高度修正系数，是考虑到避雷针很高时rx不与针高h成正比增大而引入的一个修正系数。 当h30m时，P=1； 当30mh
6、120m时，P=5.5/h 从h越高，修正系数P越小可知：为了增大保护范围，一味提高避雷针的高度并非良策，合理的解决方法应是采用多支（等高或不等高）避雷针作联合保护。避雷线 避雷线一般用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线，架设在架空线路上，以保护架空电力线路免受直击雷击。由于避雷线是架空敷设而且接地，所以避雷线又叫架空地线。作用原理与避雷针相同，保护范围较小。 保护范围长度与其本身长度相同，两端各有一个受到保护的半个圆锥体空间。单根避雷线的保护范围一侧的宽度rx的计算公式：当hxh/2时，rx=0.47（h-hx）P当hxh/2时，rx=（h-1.53hx）P避雷带和避雷网 避雷带是沿建筑物易受
7、雷击的部位（屋脊、屋檐、屋角等）装设的带形导体。 避雷网是屋面上纵横敷设的避雷带组成的网络。网格大小按有关规程确定，对于防雷等级不同的建筑物，要求不同。 避雷带和避雷网一般采用圆钢，直径不应小于8mm 烟囱顶上的避雷环一般也采用圆钢，直径不小于12mm 避雷带（网）距屋面为100-150mm，支持卡间距离为1m-1.5m接闪器引下线 采用镀锌圆钢或镀锌扁钢，规格尺寸应不小于： 圆钢直径：8mm；扁钢截面积： 48mm2，厚度：4mm 装设在烟囱上的引下线，规格尺寸不应小于： 圆钢直径：12mm；扁钢截面积：100mm2，厚度：4mm引下线应镀锌，焊接处应涂防腐漆，在腐蚀性较强的场所，还应适当加
8、大截面或采用其他防腐措施。避雷器 a.普通阀式避雷器 b.管式避雷器 c.磁吹避雷器 d.金属氧化锌避雷器 20世纪70年代初期出现的压敏避雷器，主要是氧化锌并掺以微量的氧化铋、氧化钴、氧化锰等添加剂制成的阀片，具有极其优异的非线性特性，在正常工作电压的作用下，其阻值很大（电阻率高达1010-1011.cm），通过的泄漏电流很小（远小于1mA）,在过电压的作用下，阻值会急剧变小，伏安特性表示为：u=Ci非线性指数与电流密度有关，一般只有0.01-0.04 无间隙氧化锌避雷器优点：1、无间隙，结构优化、体积缩小。降低造价。2、保护特性优越：优异的非线性伏安特性，进一步降低其保护水平和被保护设备绝
9、缘水平的潜力很大。没有火花间隙，对过电压的能量吸收反应快，能迅速遏制过电压的发展；没有放电时延，有良好的陡波相应特性。3、无续流、动作负载轻、能重复动作实施保护，氧化锌阀片的通流容量大，具有耐受多重雷击和操作过电压的能力4、耐污性能好保护间隙、消雷器 保护间隙：最简单、最经济，结构简单，维护方便；保护性能差，灭弧能力小。 消雷器是利用金属针状电极的尖端放电原理，使雷云电荷被中和，从而不致发生雷击现象。主要内容主要内容 电力系统过电压的概念及分类电力系统过电压的概念及分类 雷电过电压的形成及分类雷电过电压的形成及分类 常用防雷设备常用防雷设备 a.接闪器接闪器 b.避雷器避雷器 c.保护间隙保护
10、间隙 雷电过电压保护雷电过电压保护架空线路防雷 1、架设避雷线：最有效，造价很高。一般110kV以上线路才全线装设，35kV及以下电力线路不全线装设。 2、加强线路绝缘：通过提高输电线路本身的绝缘耐冲击水平，减小线路受雷击时发生闪络机会，并且雷击闪络后形成稳定工频电弧的可能性也减小。 3、利用导线三角形排列的顶线兼做防雷保护线：在线路顶线上装设保护间隙，发生雷击时，间隙被击穿，雷电流对地泄放，保护下面的导线。为降低线路跳闸率，可增加顶线增加绝缘子串。 4、杆塔接地 接地电阻有要求10-30 5、装设自动重合闸装置：相间短路，经验证明，很快恢复，60-70%的能自动重合成功。变电站防雷 1、直击
11、雷保护避雷针，独立避雷针和构架避雷针规程规定：a 110kV以上的配电装置，构架避雷针，土壤电阻率大于1000.m的地区，装设独立避雷针B 35kV及以下的配电装置应采用独立避雷针，绝缘水平不高C 60kV的配电装置，土壤电阻率大于500.m的宜采用独立避雷针；土壤电阻率小于500.m的容许采用构架避雷针 2、入侵雷保护 避雷器，目前主要为氧化锌避雷器低压线路终端的防雷保护措施：P228 3、防雷设备的安装要求 P228氧化锌避雷器的要求P2291、避雷带是沿建筑物易受雷击的部位（如屋脊、屋檐、屋角等处）装设的（ ）。 A、网状绝缘体 B、网状导体 C、带形绝缘体 D、带形导体 2、在电力系统
12、内部能量的传递或转化过程中引起的过电压称为（ ）。A、大气过电压 B、内部过电压 C、感应过电压 D、雷云过电压 3、避雷针通常采用（ ）制成。A、铝制材料 B、镀锌角钢 C、镀锌圆钢 D、铜材 4、电力系统过电压分成两大类（ ）。A、外部过电压和短路过电压 B、内部过电压和大气过电压 C、操作过电压和短路过电压 D、雷电过电压和大气过电压5、高压阀型避雷器或低压阀型避雷器都由火花间隙和阀电阻片组成，装在密封的瓷套管内。（ ）6、在防雷装置中用以接受雷云放电的金属导体称为消雷器。（ ）7、为了考核电气设备的绝缘水平，我国规定：10kV对应的允许最高工作电压为11.5kV。（ ）8、接地电阻应愈小愈好，年平均雷暴日在40天以上的地区，其接地电阻不应超过100。（ ）9、某变电站避雷针架设高度为20m，则该避雷针在12m的高度的保护半径是（ ） A、10m B、8m C、12m D、6m
