发电厂和变电站的防雷保护.ppt

6 6 发电厂和变电站的防雷保护发电厂和变电站的防雷保护n主要内容n发电厂和变电站的直击雷保护 6.1发电厂和变电站的直击雷保护发电厂和变电站的直击雷保护 n发电厂和变电站的直击雷防护采用避雷针（线）。发电厂和变电站的直击雷防护采用避雷针（线）。n必须使发电厂和变电站中所有被保护物体处于避雷针必须使发电厂和变电站中所有被保护物体处于避雷针和避雷线的保护范围之内，同时还要求雷击避雷针和和避雷线的保护范围之内，同时还要求雷击避雷针和避雷线时，不应对被保护物体发生反击。避雷线时，不应对被保护物体发生反击。n装设的避雷针可分为独立避雷针和构架避雷针装设的避雷针可分为独立避雷针和构架避雷针 6.2 变电站的侵入波防护变电站的侵入波防护 n变电站侵入波的防护，采取的主要措施是采用避雷器。变电站侵入波的防护，采取的主要措施是采用避雷器。避雷器上电压波形避雷器上电压波形 uf-避雷器的伏秒特性；避雷器的伏秒特性；u5-避雷器的残压；避雷器的残压；tf-避雷器的放电时间避雷器的放电时间 二、避雷器的保护距离二、避雷器的保护距离 n不论被保护设备位于避雷器前或避雷器后，只要设备不论被保护设备位于避雷器前或避雷器后，只要设备离避雷器有一段距离，则设备上所受冲击电压的最大离避雷器有一段距离，则设备上所受冲击电压的最大值必然高于避雷器的残压，其差值为值必然高于避雷器的残压，其差值为 2lUav通常以变压器绝缘承受截波的能力来说明该变压通常以变压器绝缘承受截波的能力来说明该变压器承受雷电冲击的能力，称为变压器的多次截波器承受雷电冲击的能力，称为变压器的多次截波耐压值耐压值Uj 三、最大电气距离三、最大电气距离n当侵入波的陡度一定时，避雷器与被保护设备之间的电气当侵入波的陡度一定时，避雷器与被保护设备之间的电气距离越大，设备上的电压高出避雷器的残压也就越多。因距离越大，设备上的电压高出避雷器的残压也就越多。因此，要使避雷器起到良好的保护作用，它与被保护设备之此，要使避雷器起到良好的保护作用，它与被保护设备之间的电气距离就不能超过一定的值（最大电气距离间的电气距离就不能超过一定的值（最大电气距离lmax）。）。5max2jUUlakvUj为变压器的多次截波耐压值；为变压器的多次截波耐压值；U5为避雷器的残压；为避雷器的残压；为雷电波的陡度；为雷电波的陡度；k为考虑电气设备入口电容而引入为考虑电气设备入口电容而引入的修正系数；的修正系数；为波速为波速6.3 变电站的进线段保护变电站的进线段保护n进线段：指靠近变电站长度为进线段：指靠近变电站长度为12km的一段架有避雷线的的一段架有避雷线的线路。进线段保护是指在进线段上加强防雷保护措施。线路。进线段保护是指在进线段上加强防雷保护措施。n对于对于35110kV全线无避雷线的线路，进线段必须架设避雷全线无避雷线的线路，进线段必须架设避雷线，避雷线对导线的保护角不大于线，避雷线对导线的保护角不大于20；对于；对于110kV及以上及以上全线架设避雷线的线路，在进线段内应使保护角减小，并全线架设避雷线的线路，在进线段内应使保护角减小，并使进线段线路有较高的耐雷水平。使进线段线路有较高的耐雷水平。n作用：减少直击雷形成侵入波的概率；削弱侵入波的陡度，作用：减少直击雷形成侵入波的概率；削弱侵入波的陡度，降低侵入波的幅值；限制流入避雷器的雷电流。降低侵入波的幅值；限制流入避雷器的雷电流。35kV及以上变电站的进线段保护接线及以上变电站的进线段保护接线（a）全线无避雷线的）全线无避雷线的35110kV线路变电站的进线段保护接线；线路变电站的进线段保护接线；（b）全线有避雷线的变电站的进线段保护接线）全线有避雷线的变电站的进线段保护接线（31505000）kVA/35kV变电站进线段的简化接线变电站进线段的简化接线 用电抗器代替进线段的保护接线用电抗器代替进线段的保护接线 电缆进线段的保护接线电缆进线段的保护接线 (a)三芯电缆三芯电缆；（b）单芯电缆）单芯电缆6.4 变压器的中性点和配电变压器的防雷保护变压器的中性点和配电变压器的防雷保护 一、变压器中性点的防雷保护一、变压器中性点的防雷保护n对于对于35kV及以下中性点非有效接地的系统，变压器是及以下中性点非有效接地的系统，变压器是全绝缘的，其中性点的绝缘水平与相线端相同。这种全绝缘的，其中性点的绝缘水平与相线端相同。这种变压器的中性点一般不用接避雷器保护变压器的中性点一般不用接避雷器保护。n 110kV及以上的中性点有效接地的系统，不接地的变及以上的中性点有效接地的系统，不接地的变压器中性点，需在中性点上加装阀型避雷器或保护间压器中性点，需在中性点上加装阀型避雷器或保护间隙，避雷器的灭弧电压应大于该电网单相接地而引起隙，避雷器的灭弧电压应大于该电网单相接地而引起的中性点电位升高的有效值。的中性点电位升高的有效值。n 500kV的变压器，其中性点通常是直接接地或经小电的变压器，其中性点通常是直接接地或经小电抗接地，中性点的绝缘水平为抗接地，中性点的绝缘水平为35kV级，应选用相应电级，应选用相应电压等级的避雷器进行保护。压等级的避雷器进行保护。n中性点装有消弧线圈的变压器，且有单回进线运行的中性点装有消弧线圈的变压器，且有单回进线运行的可能性时，应在中性点上加装避雷器。可能性时，应在中性点上加装避雷器。二、配电变压器的防雷保护二、配电变压器的防雷保护n三点联合接地：高压侧避雷器接地线与变压器的金属外壳以及低压侧中性点连在一起共同接地。n正、反变换过电压 n四点联合接地 高压侧避雷器的接地端、低压绕组的中性点、低压侧避雷器的接地端、以及变压器的外壳连在一起共同接地。6.6 GIS变电站的防雷保护变电站的防雷保护 nGIS是将除变压器以外的变电站高压电器以及母线封是将除变压器以外的变电站高压电器以及母线封闭在一个接地的金属壳内，壳内以闭在一个接地的金属壳内，壳内以34个大气压的个大气压的SF6气体作为相间绝缘和相对地绝缘。气体作为相间绝缘和相对地绝缘。GIS也叫做也叫做SF6全封全封闭组合电器变电站。闭组合电器变电站。n特点：特点：导线波阻抗导线波阻抗 较小、绝缘伏秒特性平坦、结构紧较小、绝缘伏秒特性平坦、结构紧凑、内绝缘为稍不均匀电场结构、绝缘受外界影响小凑、内绝缘为稍不均匀电场结构、绝缘受外界影响小无电缆段进线的无电缆段进线的GIS保护接线保护接线 三芯电缆的三芯电缆的GIS保护接线保护接线 单芯电缆的单芯电缆的GIS保护接线保护接线 6.6 旋转电机的防雷保护旋转电机的防雷保护 n旋转电机与输电线路的连接形式：旋转电机与输电线路的连接形式：（1）非直配电机：经过变压器后再与架空线相连接的电机；）非直配电机：经过变压器后再与架空线相连接的电机；（2）直配电机：直接与架空线相连（包括经过电缆线、电抗）直配电机：直接与架空线相连（包括经过电缆线、电抗器等元件与架空线相连）的电机。器等元件与架空线相连）的电机。n电机防雷的特点电机防雷的特点（1）在同一电压等级的电气设备中，旋转电机的冲击绝缘强）在同一电压等级的电气设备中，旋转电机的冲击绝缘强度最低。度最低。（2）发电机只靠避雷器保护是不够的，还必须与电容器、电）发电机只靠避雷器保护是不够的，还必须与电容器、电抗器和电缆段等配合起来进行保护抗器和电缆段等配合起来进行保护。（3）电机匝间绝缘要求严格限制侵入波的陡度。）电机匝间绝缘要求严格限制侵入波的陡度。二、直配电机的防雷保护二、直配电机的防雷保护n在发电机出线母线上安装一组避雷器在发电机出线母线上安装一组避雷器；n在发电机母线上装设一组并联电容器在发电机母线上装设一组并联电容器C；n在发电机和架空线间接入一段电缆并在电缆首端加装在发电机和架空线间接入一段电缆并在电缆首端加装管式避雷器管式避雷器；n当发电机中性点有引出线时，在中性点加装一只避雷当发电机中性点有引出线时，在中性点加装一只避雷器器；n在电缆首端前方在电缆首端前方70m加装管式避雷器以发挥电缆段的加装管式避雷器以发挥电缆段的作用作用；n60MW以上的发电机不能与架空线直接连接，不能以以上的发电机不能与架空线直接连接，不能以直配电机的方式运行。直配电机的方式运行。三、非直配电机的防雷保护三、非直配电机的防雷保护n经变压器升压送电的非直配电机在防雷上比直配电机经变压器升压送电的非直配电机在防雷上比直配电机可靠可靠。n经变压器送电的发电机可能受到的雷电过电压是经由经变压器送电的发电机可能受到的雷电过电压是经由变压器绕组传递而来的过电压。变压器绕组传递而来的过电压。n经变压器送电的特别重要的发电机，在其出线上宜装经变压器送电的特别重要的发电机，在其出线上宜装设一组氧化锌避雷器，以保证安全。在多雷区，也需设一组氧化锌避雷器，以保证安全。在多雷区，也需要在发电机出线的母线上装设并联电容器，并在中性要在发电机出线的母线上装设并联电容器，并在中性点安装避雷器，以保证重要发电机的安全。点安装避雷器，以保证重要发电机的安全。6.7 微电子设备的防雷保护微电子设备的防雷保护 n雷击时对电子设备产生的干扰来源：雷电放电主通道雷击时对电子设备产生的干扰来源：雷电放电主通道产生的电磁脉冲形成的电磁感应；雷电流流过建筑物产生的电磁脉冲形成的电磁感应；雷电流流过建筑物钢筋结构形成的电磁感应，以及雷电流入地后产生的钢筋结构形成的电磁感应，以及雷电流入地后产生的地电位升高和地电位分布不均。地电位升高和地电位分布不均。n威胁弱电设备安全的过电压主要是因雷击产生的感应威胁弱电设备安全的过电压主要是因雷击产生的感应雷过电压、侵入波过电压、地电位反击、雷电二次效雷过电压、侵入波过电压、地电位反击、雷电二次效应等。应等。n电子设备的防雷应分区分级防护，采用引雷、分流、电子设备的防雷应分区分级防护，采用引雷、分流、泄流、屏蔽、均压、隔离、钳位、接地等综合措施。泄流、屏蔽、均压、隔离、钳位、接地等综合措施。一、变电站电子设备的防雷一、变电站电子设备的防雷1.三级防雷保护区三级防雷保护区n第一级防护区（第一级防护区（LPZ1）为变电站及进线段内的高压电气）为变电站及进线段内的高压电气设备，主要是安装避雷针（线）、避雷器并进行可靠良设备，主要是安装避雷针（线）、避雷器并进行可靠良好接地，实现直击雷和侵入波的防护。好接地，实现直击雷和侵入波的防护。n第二级防护区（第二级防护区（LPZ2）包括进出变电站的管线、二次电）包括进出变电站的管线、二次电缆、端子箱、用电系统及微波天馈线，主要是侵入波和缆、端子箱、用电系统及微波天馈线，主要是侵入波和感应雷过电压的防护，以及防止高电位引内或引外。感应雷过电压的防护，以及防止高电位引内或引外。n第三级防护区（第三级防护区（LPZ3）包括变电站主控室、远动通信机）包括变电站主控室、远动通信机房及所有电子设备。该区的主要任务是多重屏蔽、电位房及所有电子设备。该区的主要任务是多重屏蔽、电位钳制、等电位连接以及浮点电位钳制等。钳制、等电位连接以及浮点电位钳制等。二、电磁脉冲干扰的主要耦合方式二、电磁脉冲干扰的主要耦合方式 n电磁干扰途径可分为电场耦合、磁场耦合和电磁场辐射。电磁干扰途径可分为电场耦合、磁场耦合和电磁场辐射。n近场区：离干扰源的距离小于最高干扰频率的波长的近场区：离干扰源的距离小于最高干扰频率的波长的0.167 倍倍n近场范围内，以高电压的作用产生电场，大电流的作用近场范围内，以高电压的作用产生电场，大电流的作用产生磁场作为干扰源。产生磁场作为干扰源。n远场范围内，干扰源的发射应看成是电磁波传播。远场范围内，干扰源的发射应看成是电磁波传播。（1）电场耦合）电场耦合(电容耦合电容耦合)（2）磁场耦合）磁场耦合(电感耦合电感耦合)（3）电磁辐射干扰）电磁辐射干扰（4）公共阻抗耦合）公共阻抗耦合三、变电站电子设备抗干扰措施三、变电站电子设备抗干扰措施n隔离（隔离变压器或绝隔离（隔离变压器或绝缘等措施隔离危险电位缘等措施隔离危险电位的传递的传递）n屏蔽（导电外壳、金属屏蔽（导电外壳、金属屏蔽层电磁场，屏蔽层屏蔽层电磁场，屏蔽层接