11 防雷及过电压保护

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1、11防雷及过电压保护11.1电力系统过电压的种类和过电压水平11.1.1系统运行中出现于设备绝缘上的电压1111.1系统运行中出现于设备绝缘上的电压（1）正常运行时的工频电压（2）暂时过电压（工频过电压、谐振过电压）（3）操作过电压；（4）雷电过电压。1111.2相对地暂时过电压和操作过电压的标幺值如下：（1）工频过电压的1.0p.u.=Um/√3；（2）谐振过电压和操作过电压的1.0p.u.=√2Um/√3。注：Um为系统最高电压；参见表11-2-81111.3系统最高电压的范围：（1）范围Ⅰ，3.6kV≤Um≤252kV；（2）范

2、围Ⅱ，Um＞252kV。11.1.2过电压的类型及产生原因直击雷过电压雷电过电压感应雷过电压侵入雷电波过电压长线电容效应工频过电压不对称接地故障过电压甩负荷暂时过电压线性谐振消弧线圈补偿网络的线性谐振传递过电压谐振过电压铁磁谐振线路断线电磁式电压互感器饱和内部参数谐振发电机同步或异步自励磁开断电容器组过电压操作电容负荷过电压开断空载长线过电压关合（重合）空载长线过电压开断空载变压器过电压操作过电压｛操作电感负荷过电压开断并联电抗器过电压开断高压电动机过电压解列过电压间歇电弧过电压11.1.3电力系统过电压水平11.1.3.1工频过电压

3、的允许水平110kV及以下电力系统的工频过电压一般不超过下列数值：110kV系统1.3p.u.35kV～66kV系统√3p.u.3kV～10kV系统1.1√3p.u.11.1.3.2操作过电压的允许水平目前，在选择配电装置及电气设备绝缘水平时，计算用最大操作过电压水平为：相对地：110kV（有效接地系统）3.0p.u.66kV及以下（除低电阻接地系统外）4.0p.u.35kV及以下（低电阻接地系统）3.2p.u.相间：3kV～110kV系统相间操作过电压宜取相对地过电压的1.3～1.4倍。当采用金属氧化物避雷器限制操作过电压时，相对地

4、及相间计算用最大操作过电压的标幺值需经研究确定。11.1.4绝缘配合11.1.4.1绝缘配合原则（1）绝缘配合：是按系统中出现的各种电压和保护装置的特性来确定设备的绝缘水平。原则要求：把各种过电压所引起的设备损害和影响连续运行的概率，降低到经济上和技术上能接受的水平。（工程造价、维修费用、故障损失）（2）工频运行电压和暂时过电压下的绝缘配合*工频运行电压下电气装置外绝缘的爬电距离应符合相应环境污秽分级条件下的爬电比距要求。*变电所电气设备应能承受一定幅值和时间的工频过电压和谐振过电压。（3）操作过电压下的绝缘配合*架空线路和变电所绝缘

5、子串、空气间隙的操作过电压要求的绝缘水平，以计算用最大操作过电压为基础进行绝缘配合。将绝缘强度作为随机变量处理。*当需用避雷器限制某些操作过电压的场合，则以避雷器的相应保护水平为基础进行绝缘配合，（对操作冲击的配合系数一般取≥1.15）。110kV及以下电气装置承受暂时过电压及操作过电压的作用，以电气设备的短时（1min）工频耐受电压来表征。绝缘配合（续）（4）雷电过电压下的绝缘配合变电所中电气设备、绝缘子串和空气间隙的雷电冲击强度，以避雷器雷电保护水平为基础进行配合，雷电过电压的配合系数取≥1.4。雷电过电压下的绝缘强度，以电气设备

6、的额定雷电冲击耐受电压来表征。（5）绝缘配合的波形*操作冲击电压波：至最大值时间250μs,波尾2500μs。*雷电冲击电压波：波头1.2μs，波尾μs。*雷电流幅值一般不超过100kA,我国一般地区雷电流幅值超过I的概率P为lgP＝-I/88，年雷暴日数≤20的地区，分母可取44。（5）110kV及以下电气装置一般由雷电过电压决定绝缘水平。（7）高海拔地区（＞1000m）的电气装置外绝缘爬电距离和空气间隙，应按海拔进行校正。可采取加强绝缘或选用高原型电器。1114.2绝缘配合要求海拔不超过1000m地区的绝缘配合计算结果见表11-1

7、-1、11-1-3、11-1-4和11-1-5。11.2过电压保护设计要求及限制措施11.2.2暂时过电压保护-1工频过电压：110kV及以下电力网不需要采取专门措施。对可能偶然形成局部不接地系统、低压侧有电源的110kV变压器不接地的中心点，应装设间隙。-2谐振过电压：基本原则是避免出现谐振的条件。*110kV系统采用带均压电容的断路器开断连接有电磁式电压互感器的空载母线，经验算有可能产生铁磁谐振时，宜选用电容式电压互感器。*经验算如断路器操作中因操动机构故障出现非全相或严重不同期所产生的铁磁谐振过电压，可能危及中性点为标准分级绝缘

8、、运行时中性点不接地的110kV变压器的中性点绝缘时，宜在中性点装设间隙。*3~66kV电磁式电压互感器：应选用饱和点较高者；其高压绕组中性点尽可能不接地，或经电阻接地（10kV及以下者）；在三角形开口绕组装设电阻；装设