1、防雷和過壓保護1。考試大綱要求13.1了解電力系統(tǒng)過電壓的類型和過電壓水平；13.2熟悉交流電氣設備過電壓保護的設計要求和限制措施；13.3掌握建筑物防雷的分類和措施；13.4掌握建筑防雷設計的計算方法和設計要求。二、本章相關規(guī)定和規(guī)范1。交流電氣設備的過電壓保護和絕緣配合。建筑防雷設計規(guī)范GB 50057-2。高壓輸變電設備絕緣配合GB311.1-3。建筑電氣設備GB/T16895.11(第4部分：安全保護，第44章：過電壓保護，第446節(jié)：低壓電氣設備對高壓接地系統(tǒng)接地故障的保護)。13防雷和過電壓保護13.1電力系統(tǒng)過電壓的類型和過電壓水平13.1.1系統(tǒng)運行期間設備絕緣上出現(xiàn)的電壓13

2、.1.1.1系統(tǒng)運行期間設備絕緣上出現(xiàn)的電壓為： (1)正常運行期間的工頻電壓；(2)臨時過電壓(工頻過電壓、諧振過電壓)；(3)操作過電壓；(4)雷電過電壓；13.1.1.2相對暫態(tài)過電壓和操作過電壓的標稱值如下：(1)1.0p . u=um/工頻過電壓；(2)1.0p . u .=Um/注意：Um是系統(tǒng)的最高電壓；P.u .是過壓的標準值。系統(tǒng)最高電壓的13.1.1.3范圍：(1)范圍，3.6um 252kv(2)范圍，Um252千伏。系統(tǒng)的額定電壓(Un)和最大工作電壓(Um)見表13-1。單位：千伏(有效值)，13.1.2運行中電氣設備的過電壓(略)13.1.3電力系統(tǒng)的過電壓水平13

3、.1.3.1工頻過電壓允許水平110千伏以下電力系統(tǒng)的工頻過電壓一般不超過以下值：110千伏1.3千伏35-66千伏3-6千伏1.1千伏1.1千伏13.1.3.2運行過電壓允許水平目前，在選擇配電設備和電氣絕緣水平時， 計算操作過電壓等級如下：相對接地：110千伏(直接接地系統(tǒng))3.0千伏及以下(間接接地系統(tǒng)，低電阻接地系統(tǒng)除外)4.0千伏及以下(低電阻接地系統(tǒng))3.2千伏相間：310千伏相間操作過電壓為相對接地過電壓的1.5倍。 13.2交流電氣設備過電壓保護的設計要求和限制措施13.2.1雷電過電壓及其保護設計要求13.2.1.1雷電過電壓(1)設計和運行中應考慮直接雷擊、雷電反擊和感應雷

4、電過電壓對電氣設備的危害。(2)架空線路的雷電過電壓。1)當雷云在距架空線路65m處對地放電時，線路上的最大感應過電壓可按公式(13-2-1)計算，即公式(13-2-1)中Ui接地時的最大感應過電壓，kv；一、雷電流幅值(一般不超過100)，ka和HC導線的平均高度，m；線路上的感應過電壓是一個隨機變量，其最大值可達300400千伏，一般只威脅35千伏以下線路的絕緣。2)對于架空線路導線雷擊引起的直擊雷過電壓，us100i (13-2-2)中us雷擊點的最大過電壓可根據(jù)公式(13-2-2)確定，kV。雷擊導線引起的過電壓容易導致線路絕緣閃絡。架設避雷針可以有效降低雷擊導線的概率。3)雷擊避雷針

5、和桿頂對架空線路絕緣產(chǎn)生的雷電反擊過電壓與雷電參數(shù)、桿塔類型、高度和接地電阻等有關。因此，應合理選擇桿塔接地電阻，以降低雷電反擊過電壓的危害。(3)變電站雷電過電壓來源于配電設備的直接雷擊和雷電反擊以及架空進線的雷電侵入波。13.2.1.2變電站直擊雷過電壓保護(1)避雷針或避雷線可用于變電站直擊雷過電壓保護。下列設施應配備直擊雷保護裝置(2)為保護其他設備而安裝的避雷針不應安裝在獨立控制室和35kV以下變電站的屋頂上。然而，具有屏蔽結(jié)構(gòu)如鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的車間變電站不受此限制。(3)露天布置的地理信息系統(tǒng)外殼不需要安裝直擊雷保護裝置，但應接地。(4)變電站內(nèi)所有可能影響變電站內(nèi)主要設備

6、或爆炸后嚴重影響供電的有爆炸危險的建筑物(如制氫站、露天貯氫罐、貯氫罐室、簡易燃料泵房、露天簡易燃料儲罐、架空簡易燃料管道、裝卸平臺、天然氣管道、露天天然氣儲罐等)。)應由獨立避雷針保護，并采取防止雷電感應的措施。(5)13.2.1.2(1)所述設施上的直擊雷防護裝置包括設備金屬外殼、電纜金屬、外殼、建筑金屬構(gòu)件等。變電站的主接地網(wǎng)可用于接地，但集中接地裝置應安裝在直擊雷保護裝置附近。(6)獨立避雷針(線)應配備獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率區(qū)域，接地電阻不應超過10。如有困難，接地裝置可與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點與35kV以下設備與主接地網(wǎng)的地下連接點之間沿接地體的長度

7、不得小于15m。獨立避雷針不應位于人經(jīng)常經(jīng)過的地方，避雷針及其接地裝置與道路或出入口的距離不應小于3m；否則，應采取均壓措施，或鋪設碎石或瀝青地面，或混凝土地面。(7)對于7)110千伏配電設備，避雷針一般安裝在配電設備的結(jié)構(gòu)或建筑物上，但在土壤電阻率大于1000米的地區(qū)，宜安裝獨立的避雷針。否則，應通過驗算，采取降低接地電阻或加強絕緣等措施。66kV配電設備允許避雷針安裝在配電設備的結(jié)構(gòu)或屋頂上，但獨立避雷針應安裝在土壤電阻率大于500m的區(qū)域，避雷針不應安裝在35kV及以下高壓配電設備的結(jié)構(gòu)或屋頂上。(8)土壤電阻率大于350米時，避雷針和避雷線不得安裝在距變壓器主接地線15米以內(nèi)的變壓器

8、門和配電設備結(jié)構(gòu)上；如果低于3.5億元，按照該方案應該有經(jīng)濟效益。經(jīng)計算，采取相應的防反擊措施，且至少符合下列規(guī)定，避雷針和避雷針可安裝在變壓器門結(jié)構(gòu)上。導線：1)安裝在變壓器門結(jié)構(gòu)上的避雷針應與接地網(wǎng)連接，34個徑向水平接地體應從不同方向引出。在每個水平接地體上，應安裝一個垂直接地體，距離避雷針結(jié)構(gòu)3米。2)直接在335千伏變壓器的所有繞組出口上或在離變壓器電氣距離不超過5米的情況下安裝閥式避雷器。當避雷針安裝在35kV高壓側(cè)變電站的變壓器門結(jié)構(gòu)上時，變電站的接地電阻不應超過4(不包括結(jié)構(gòu)基礎的接地電阻)。(9)110千伏配電設備可將線路避雷針與出線閘門結(jié)構(gòu)連接，在土壤電阻率大于1000米的

9、區(qū)域應安裝集中接地裝置.35kV、66 kV配電設備，在土壤電阻率不大于500m的區(qū)域，允許將線路的避雷針連接到出線柵結(jié)構(gòu)上，但應安裝集中接地裝置。在土壤電阻率大于500米的地區(qū)，避雷針應架設在線路的終端塔上。為了保護從線路終端塔到配電裝置的一級線路，可以使用獨立的避雷針，或者在線路終端塔上安裝避雷針。嚴格禁止呃2)獨立避雷針接地裝置與變電站接地網(wǎng)的接地距離應滿足公式(13-2-4)、Se0.3R (13-2-4)的要求，其中Se為接地距離，m。除上述要求外，避雷針和避雷線的Sa不應小于5m，Se不應小于3m。對于66kV以下的配電裝置，包括組合導線和母線走廊，應盡可能降低感應過電壓，在條件允

10、許時，應盡可能增加Sa。變電站高壓配電設備雷電侵入波的13.2.1.3過電壓保護(1)變電站應采取措施防止或減少附近地區(qū)的雷電閃絡。對于全線無避雷針的35110千伏架空輸電線路，避雷針應架設在變電站入口段12公里處。35kV線路12公里進線保護段內(nèi)桿塔的防雷等級應符合表12-2-4的要求。進線保護段防雷段的保護角不應超過20，最大不應超過30。(2)全線無避雷線的35110kV線路，變電站進線段采用圖13-2-1所示的保護接線。GIS變電站雷電侵入波的13.2.1.4過電壓保護(1)66kV及以上進線無電纜段的GIS變電站，GIS管道與架空線路的連接處應安裝金屬氧化物避雷器(FMO1)，其接地

11、端應與管道金屬外殼連接，如圖13-2-5所示。如果變壓器或地理信息系統(tǒng)一次回路的任何電氣部分與FMO1之間的最大電氣距離不超過以下參考值或超過該值，但經(jīng)過驗證，安裝一套避雷器即可滿足保護要求，圖13-2-5中只能安裝FMO1千伏50米110千伏130米，連接地理信息系統(tǒng)管道的架空線路進線保護段長度不應小于2公里。(2)對于電纜段在2)66 kV及以上進線的地理信息系統(tǒng)變電站，應在電纜段與架空線的連接處安裝金屬蒸汽避雷器，其接地端應與電纜的金屬護套連接。三芯電纜末端的金屬護套應與地理信息系統(tǒng)管道的金屬外殼連接，并連接至圖13-2-6(a)；單芯電纜應通過金屬氧化物電纜護套保護器(FC)連接至圖1

12、3-2-6(b)。電纜末端與變壓器或地理信息系統(tǒng)一次回路的任何電氣部分之間的最大電氣距離不超過13.2.1.4(1)中的參考值，或確實超過參考值，但經(jīng)過驗證安裝一套避雷器即可滿足保護要求。圖13-2-6中可能沒有安裝FMO2。連接電纜段的2公里架空線路應配備避雷針。(3)進線總長為電纜的地理信息系統(tǒng)變電站是否需要安裝金屬氧化物避雷器，應通過檢查電纜另一端是否有雷電過電壓波侵入的可能性來確定。13.2.1.5小容量變電站雷電侵入波過電壓的簡易保護(略)13.2.1.6配電系統(tǒng)的雷電過電壓保護(1)310千伏配電系統(tǒng)中的配電變壓器應裝設閥式避雷器保護。閥式避雷器應安裝在盡可能靠近變壓器的地方，其接

13、地線應與變壓器低壓側(cè)的中性點(中性點不連接，但接地時中性點擊穿熔斷器的接地端)和金屬外殼等連接。(2)對于310千伏配電變壓器的Y、yN和Y、Y(中性點接地和低壓側(cè)不接地)，應在低壓側(cè)安裝一套閥門避雷器或擊穿保護器，以防止低壓側(cè)的反向轉(zhuǎn)換波和雷電侵入波穿透高壓側(cè)的絕緣。但是，廠區(qū)內(nèi)的配電變壓器可根據(jù)運行經(jīng)驗確定。對于低壓側(cè)中性點不接地的配電變壓器，應在中性點安裝一個擊穿保險絲。(3)0.45千伏配電變壓器的高低壓側(cè)應采用閥式避雷器保護。(4)4)310千伏柱上的斷路器和負荷開關應由閥門避雷器保護。A v13.2.1.7旋轉(zhuǎn)電機的雷電過電壓保護(略)13.2.1.8(35kV及以下)高壓架空線路

14、的雷電過電壓保護(1)一般線路的保護：1)輸電線路的雷電過電壓保護方式應根據(jù)電壓等級、負荷性質(zhì)、系統(tǒng)運行方式、當?shù)卦芯€路的運行經(jīng)驗、雷電活動強度、地形和土壤電阻率等，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。各級電壓輸配電線路，應盡量安裝自動重合閘裝置。35kV以下廠區(qū)內(nèi)的短線可根據(jù)需要確定。2)不同電壓的線路一般采用以下保護方式：a)35kV以下線路一般不沿全線架設避雷線。b)除少數(shù)雷區(qū)外，310千伏鋼筋混凝土電桿配電線路應使用瓷或其他絕緣材料制成的橫擔。如果使用鐵橫臂，對供電可靠性要求高的線路應使用高壓絕緣子，并盡可能在短時間內(nèi)排除故障，以減少雷擊跳閘和斷線事故。3)在一般土壤電阻率區(qū)域，避雷線的耐雷水平不應低于表13-2-4所列的值。4)對于有避雷針的線路，雨季干燥時，無避雷針的各基塔的工頻接地電阻不應超過表13-2-5所列值。表13-2-4避雷線線路的防雷等級和表13-2-5避雷線桿塔的工頻接地電阻。注：如果土壤電阻率超過2000米，接地電阻難以降至30，可采用