110kV变电站防雷毕业论文

UB(t)的大小和波形见表6-1和图6-4（a）

表6-1 避雷器上电压uB(t)

t 2lt＜2 vuB at ?2l??l?at?a?t?2??2a?t?2? v?v???l??l??2a?t?2??2a?t?t1??2a?t1?2??Ub?5 v?v???2lt1＞t＞2 vt＞tf

uB uL uT 2a(i-if) 2a(i-i1-i2) Ub-5+2ai2 Ub-5+2ai1 Ub-5=2a(if-i2) Ub-5 ai Ub-5-2ai2 2i2 if

(a)

-2a(i-if)

i 2(i1+i2) i1+2i2 (b)

i if 2i2 2i2 (c)

i

图6-4 接线上各点的电压波形

同理，由图6-3（b）可以求得uL(t)和uT（t），见表6-2和表6-3和图6-4（b）、

（c）。（2）进线刀闸上的电压uL(t)和变压器上的电压uT(t) 从表6-2和表6-3中可以看出，进线刀闸处电压的最大值UL为

lUL?Ub?5?2a1 （6-6）

v

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表6-2 进线刀闸上电压uL（t）

i i＜2?l1?l2? vuL ai ?2?l?l???l?l?ai?a?i?12??2a?i?12? vv????2l2?l?l?if?1＞i＞12 vv2li＞if?1 v?l1?l22a??i?v???2l1??l1?l2???2ai?i??2ai???????1???1v?v??????l1??U?2a?b?5?v?

表6-3 变压器上电压uT(t)

i i＜if i?if uT 2ai l2aif?Ub?5?2a2 v2l2?2a?i??1v??2l2???4ai?i????f?f?v???2l2????2ai??????fv???l2??U?2a?b?5?v?i?if?2l2 v4l2 v i?if?l2aif?Ub?5?2a2 v?? 变压器上电压的最大值UT为

?? lUT?Ub?5?2a1 (6-7)

v由式(6-4)和式(6-5)表明，不论被保护设备位于避雷器前还是避雷器后，只要设备离避雷器有一段距离l，则设备上所受冲击电压的最大值必然高于避雷器残压Ub-5。

当侵入波侵入变电站时，变电站设备上所承受冲击电压的最大值其差值Us可用下

US?Ub?5?2alv (6-8)

式中：l为电气设备与避雷器之间的电气距离。

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由于分布参数和电晕的影响，电气设备实际上所受的冲击电压与图6-4还不完全相同，由表6-3和图6-4（c）可得，变压器上的电压具有振荡性质， 其振荡轴为避雷器的残压Ub-5，这是由于避雷器动作后产生的负电压波与T 点之间发生多次反射引起的。如果考虑Q处有电气设备电容存在Q点的电压左右波阻不同，则避雷器动作后产生的负电压波也将在B点和Q点之间发生多次反射，同样将使Q点的电压也具有振荡性。

如图6-5所示为雷电波侵入变电所时变压器上的电压波形，其电压具有振荡性，振荡轴为避雷器残压，这是由于避雷器动作后产生的负电压波在B点与T点之间多次反射引起的。这种波形和全波相差很大，对变压器绝缘的作用与截波相近，通常拿它的最大值与变压器的多次截波耐压值（约等于三次截波耐压值的1/1.15）。因此，常以变压器绝缘承受截波的能力来说明在运行中该变压器承受雷电波的能力，变压器承受截波的能力称为多次截波耐压值U1，根据实践经验，对变压器而言，此值为变压器三次截波冲击试验电压Ui3的1/1.15倍，即Uj=Uj3/1.15(三次截波耐压值的1/1.15)，同样其他电气设备在运行中所承受雷电波的能力也可用多次截波耐压值Uj来表示。

uT 变压器上电压 Ub-5 t

图6-5 雷电波侵入波变电所时变压器上电压波形

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当雷电波侵入变电所时，若设备上出现的最大冲击电压值Ucjfm小于设备本身多次截波耐压值Uj，则电气设备不会发生事故，反之，则可能造成雷害事故，为了保证电气设备的安全运行，必须满足下式

Ucjfm＜Uj

lUb?5?2ak＜Uj (6-9)

v式中：Ucjfm为电气设备上出现的冲击电压最大值；Uj为电气设备多次截波耐压值；Ub-5为避雷器上5kA下的残压；a为雷电波陡度；l为电气设备与避雷器之间距离；v为波速；k为考虑电气设备电容而引入的修正系数。

综合以上的分析可得出：为保证设备安全，必须限制避雷器动作后流过避雷器的电流在5kA以下，同时，也要限制侵入波的陡度a和注意电气设备与避雷器之间的电气距离l。

6.3避雷器与保护设备最大允许电气距离

从前面的分析可以看出，当侵入陡度一定时，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，它与被保护设备之间的电气距离就不能超过一定的值，即存在一个最大电气距离。超过最大电气距离后，设备上所受的冲击电压Us将超过其冲击耐压（多次截波耐压值）Uj，保护失效。在变电所设计时，应使所有设备到避雷器的电气距离都在保护范围内，即满足

Un?Uj

lUb?5?2aK?Uj (6-10)

v对于一定陡度的入侵波a，最大允许电气距离lmax为

Uj?Ub?5 (6-11) lmax?a2Kv当以空间陡度a’=a/v kV/m 计算时，式（6-11）改写为

Uj?Ub?5lmax?a (6-12)

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