110kV变电站防雷毕业论文

实践证明，由于设备电容存在，母线上出线多于两条时，a会降低，可将l加大，即将式（6-12）乘系数k即

Uj?Ub?5lmax?k (6-13)

a当母线上出线1、2、3、4时，k值分别取1.0、1.25、1.5、1.7。 图6-6（a）、（b）分别表示一路进线与两路进线的变电所避雷器与主变压器、电压互感器系，横坐标为波的空间梯度a’=a/v。变电所内其他设备的冲击耐压值较变压器高，它们与避雷器间的电气距离可相应增大35%。图中35～110kV级系按普通阀型避雷器计算，不难理解采用保护性能比较普通阀型避雷器更好的磁吹阀型避雷器或氧化锌避雷器，就能增大保护距离。

对于一般变电所的雷电侵入波保护设计主要在于选择避雷器安装位置，其原则是在任何可能运行方式下，变压器和各设备到避雷器的电气距离均应小于其最大电气距离。避雷器一般装设在母线上，如一组避雷器不能满足要求，则应考虑增设。对于接线复杂和特殊的变电所，需要通过模拟试验和计算来确定避雷器的安装数量和位置

40 最大允许60 电气距离80 35kV 0

110kV 60kV 220kV 330kV 240 最大允许电160 气距离80

330kV 220kV 110kV 60kV 35kV 1

2

3

lmax lmax 0 1

’

2 3

侵入波陡度a(kV/m)

（a）

侵入波陡度a’(kV/m)

（b）

图6-6 避雷器与变压器间的最大电气距离与侵入波陡度的关系

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7 绝缘配合与避雷器选择

7.1电力系统绝缘配合

所谓绝缘配合，就是根据系统中可能出现的各种过电压，合理地选择避雷器的保护特性，并且确定它与设备绝缘强度之间的保护裕度，从而在各种电压作用下，使电力设备损坏或影响连续运行的概率降低到经济和运行上均可接受的水平。因此，绝缘配合与避雷器的选择是一个在技术和经济上综合考虑的过程。

保护裕度PM的计算式如下：

PM?设备的绝缘耐受强度?避雷器的保护水平?100% （7-1）

避雷器的保护水平 在考虑雷电过电压和操作过电压作用时，设备的绝缘耐受强度分别用它的基准绝缘水平（BIL）和操作冲击绝缘水平（SIL）来表示，同时，避雷器保护水平相应按如下方法取值。

（1）对于雷电过电压，碳化硅避雷器应在1.2/50为μs标准波放电电压和标称放电电流8/20μs波形下残压二者之间取最大值；氧化锌避雷器则取标称放电电流8/20μs波形下残压。

（2）对于操作过电压，碳化硅避雷器应在波头30～60μs，150～300μs和1000～2000μs的三组冲击放电电压与操作冲击残压中取最大值；氧化锌避雷器则取波头30～60μs的冲击电流残压。

避雷器的波前冲击放电电压和陡波冲击电流残压数值是做为考虑与设备绝缘的截波试验电压配合而提供。

图7-1示出了避雷器特性与被保护设备绝缘水平配合的示意图。 在实际中，除了保护裕度之外，还使用配合系数，其表达式如下

K?设备的绝缘耐受强度 （7-2）

避雷器的保护水平K也称安全因数。

根据运行经验与研究结果，美、日等国的电力设备一般在雷电过电压作用时采取的保护裕度推荐值不小于20%，在操作过电压作用时采取的保护裕度不小于

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15%。IEC标准规定操作过电压作用时采取的最小保护裕度也为15%（K=1.15），考虑雷电过电压作用时，52kV以下配电系统配合系数为1.4（美国、加拿大生产的绝缘强度高的电力设备允许配合系数为1.2），其余电压等级中配合系数为1.2或1.25。在配电系统中，由于一般电气设备都具有较高的绝缘水平，这在经济上是允许的，所以实际上避雷器给这些设备提供的保护裕度都很大。

U

1 BIL SIL 2 O

i 图7-1 避雷器特性与被保护设备绝缘水平的配合

1.被保护设备；2.避雷器的保护水平

7.2避雷器的选择

雷器能将侵入变电所的雷电波降低到电气装置绝缘强度允许值以内。我国主要是采用金属氧化物避雷器西方国家除用外，还在所有电气装置上安装空气间隙，作为失效后的后备保护，选择避雷器时，通常经过以下几个步骤。 （1）确定系统的额定电压和频率。

（2）明确避雷器限制的过电压种类以及它保护的对象，估算流过避雷器的雷电流，选择避雷器的型式和等级。

（3）查阅避雷器的保护水平，用以验算保护裕度或配合系数。

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（4）当选择用于频繁发生操作过电压场所的避雷器时，例如保护输电线路的串联或并联补偿电容器组和真空开关控制的经电缆馈电的冶炼变压器等设备，氧化锌避雷器的性能更为理想。

（5）GIS组合电器的绝缘配合是目前研究的一个课题，有关配合系数尚需经过计算或模拟试验后确定，不过一般而言，避雷器与被保护设备之间的距离很近，这一点是对绝缘配合有利的。

（6）需要附加考虑的问题。例如安装地点的高度、是否有强烈震动和严重污秽、被保护设备的特殊性等。当避雷器至被保护设备的连接导线较长时，应该校核这段导线附加的压降对保护裕度的影响，此时式（7-1）和（7-2）中的避雷器保护水平应计入这一附加压降。

我国3～110kV系统的避雷器各项电气性能与系统参数之间的配合均在避雷器标准中加以规范化，因此对正常绝缘的设备在选择避雷器时，校验步骤可大为简化。

超过1000m海拔的场所应选用高原式避雷器。为确保安全运行，避免外绝缘闪络事故，最好按下式校验避雷器瓷套的耐受强度

U?U01.1?H?10?4 （7-3）

式中 U0-海拔不超过1000m时的冲击或工频试验电压，kV； U-在高海拔地区应承受的外绝缘强度，kV； H-海拔，在1000～4000m之间，m。

海拔愈高，愈应加以重视。另外，还需在安装场所检验避雷器的密封性能，测量碳化硅避雷器的工频放电电压。

在中性点非直接接地系统中，安装在变压器中性点上的避雷器不仅保护变压器，而且保护中性点回路的仪用互感器、接地电阻和消弧线圈。在中性点接地系统中，因继电保护的需要，部分变压器的中性点有时也处于未接地状态，如果中性点是降低绝缘的，也需加以保护。在选择避雷器时，应按照以下要求加以考虑。 （1）避雷器的保护水平应低于中性点的冲击绝缘水平。根据实测及国外运行的经验，流经变压器中性点的雷电流一般都很小，避雷器的标称放电电流取1.5倍kA，此时的残压比5kA的残压约低5%，在检验绝缘配合时可据此进行计算。

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