1、變電站的過電壓,一、過電壓簡介,外部過電壓 直接雷過電壓：直接打到電氣設(shè)備上的雷電 感應(yīng)雷過電壓：當(dāng)雷擊中線路附近的地面或物體時，會在架空線路三相導(dǎo)線上出現(xiàn)感應(yīng)電壓，會使絕緣較低的電氣設(shè)備發(fā)生閃絡(luò)事故 內(nèi)部過電壓,電氣設(shè)備在運行中承受正常的工作電壓，由于某些原因，系統(tǒng)中某部分的電壓可能升高，而且大大超過設(shè)備的最高允許電壓值，這種電壓的升高稱為過電壓。過電壓一旦超過設(shè)備的絕緣強度，就會引起設(shè)備絕緣的損害。,空載線路的電容效應(yīng) 不對稱接地短路 甩負荷時感性負荷變?yōu)槿菪载摵?工頻過電壓,線性諧振過電壓 鐵磁諧振過電壓 參數(shù)諧振過電壓,諧振過電壓,操作電容器組過電壓操作空載線路過電壓 操作電感負荷過電

2、壓(切空變等) 弧光接地過電壓,操作過電壓,工頻過電壓直接或間接地決定了電力系統(tǒng)的絕緣水平。例如決定線路絕緣子串中的絕緣子數(shù)，決定避雷器滅弧電壓，以及研究某些操作過電壓時。 諧振過電壓過電壓幅值較高，持續(xù)時間較長。 操作過電壓是開關(guān)對線路或其他電器進行各種正常或故障開閉過程時，產(chǎn)生的電壓。隨著電壓等級的提高，操作過電壓對決定系統(tǒng)絕緣水平越來越重要，因此在超高壓系統(tǒng)中，操作電壓的防護和限制成為主要問題。,二、防雷設(shè)備,避雷針(線)高出被保護物，其作用是將雷電引到避雷針(線)本身上來，并安全 將雷擊電流引入大地，從而保護了設(shè)備。 保護原理：雷電向大地(或地面物體)放電過程中，選擇向地面上較高的物體

3、發(fā)展進行。 1、在雷電放電的初始階段，由于距離地面較高，發(fā)展的方向不受地面上物體的影響。 2、當(dāng)放電發(fā)展到地面的某一高度時，開始受地面上物體的影響而決定其放電的方向。由于避雷針(線)較高，雷電向大地放電的電場因避雷針(線)的作用發(fā)生歪曲，將放電的路徑引向避雷針(線)，直到對避雷針(線)發(fā)生放電。 這樣，在避雷針(線)附近的物體遭受雷擊的可能性明顯降低，也就是說受到了避雷針(線)的保護。顯然，距離避雷針(線)越近的物體，遭受雷擊的可能性越小。,避雷針和避雷線,二、防雷設(shè)備,避雷器,1、作用：限制感應(yīng)雷或侵入波過電壓。 雷電擊倒輸電線路上產(chǎn)生雷電波，沿著線路前進，侵入到發(fā)電廠、變電站的一次電氣設(shè)備

4、上叫雷電侵入波。,2、分類：,管式：只有放電間隙 普通閥式：有間隙和閥片 磁吹閥式：間隙改進 金屬氧化物：無間隙只有閥片,3、特點： 在系統(tǒng)額定電壓下，避雷器內(nèi)部沒有電流流過或者電流很小，但電壓超過間隙的放電電壓或某一數(shù)值時，避雷器流過很大的電流，由于間隙和閥片的保護作用，將作用于避雷器上的電壓限制在一定的數(shù)值上，即限制過電壓。 避雷器在過電壓下動作后，會產(chǎn)生工頻續(xù)流造成短路，所以避雷器應(yīng)具備切斷工頻續(xù)流的功能。管型避雷器由于沒有閥片，是靠產(chǎn)氣管在電弧高溫下產(chǎn)氣吹弧來切斷工頻續(xù)流，工作不穩(wěn)定，故僅用于變電站的進線保護;普通閥型避雷器和氧化缽避雷器能較穩(wěn)定切斷工頻續(xù)流，一般用作保護變電站電氣設(shè)備

5、;磁吹閥式避雷器具有較大的斷流能力，多用來保護旋轉(zhuǎn)電機。,三、防止雷電過電壓的基本措施,發(fā)電廠、變電站防止雷電直擊,避雷針的保護效果較強，發(fā)電廠變電站中要求被保護的物體比較集中，一般采用避雷針。避雷線多用于保護輸電線路。峽谷地區(qū)的發(fā)電廠變電站宜采用避雷線保護。,過電壓入侵主要是感應(yīng)過電壓形成后引起的。盡可能避免感應(yīng)過電壓的形成，要求發(fā)電廠、變電站的三相母線或三相輸配電線路，應(yīng)盡量遠離易引雷的物體，然后再充分利用變電站的進線保護段對來波進行限制;最后利用避雷器對電氣設(shè)備作可靠的保護。,發(fā)電廠、變電站防止過電壓入侵,1.進線段保護,未沿全線架設(shè)避雷線的35110KV架空送電線路，應(yīng)在變電站12km

6、進線段架設(shè)避雷線，并同管型避雷器一起構(gòu)成變電站的進線段保護。,在木橫擔(dān)桿塔線路進線段的首端，應(yīng)裝一組管型避雷器，工頻接地電阻不宜超過10 。全線有避雷線的線路，一般不裝設(shè)管型避雷器GBl。,如變電站35110kV進線的隔離開關(guān)或斷路器可能經(jīng)常斷路運行，同時線路側(cè)帶電，則必須在靠近隔離開關(guān)或斷路器處裝設(shè)一組管型避雷器GB2。 GB2動作值的整定，應(yīng)使其在斷路運行時能可靠地保護隔離開關(guān)或斷路器，而在閉路運行時不動作，并應(yīng)處在母線閥型避雷器FZ的保護范圍內(nèi)。,三、防止雷電過電壓的基本措施,發(fā)電廠、變電站防止過電壓入侵,1.進線段保護,三芯電纜，末端的金屬外皮應(yīng)直接接地,單芯電纜，應(yīng)經(jīng)接地器FJ或保護

7、間隙JX接地。,在電纜與架空線的連接處應(yīng)裝設(shè)管型避雷器，接地端應(yīng)與電纜的金屬外皮相連。,對于連接電纜段的1km架空線路應(yīng)裝設(shè)避雷線,2.避雷器保護,發(fā)電廠、變電站的每組母線上，都應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器(或氧化鋅避雷器)。所有避雷器應(yīng)以最短的接地線與配電裝置的主接地網(wǎng)相連，同時應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置。所有被保護設(shè)備均應(yīng)在避雷器保護范圍內(nèi)，即其之間的距離滿足最大距離的要求。 變壓器在出口裝設(shè)避雷器就能有效的保護。我國60kV及以下電網(wǎng)中的變壓器中性點不直接接地，中性點直接接地系統(tǒng)中的部分變壓器中性點也不接地。這些變壓器性點的絕緣水平一般比較低(多數(shù)變壓器的中性點按半絕緣設(shè)計)，當(dāng)三相來波時，理論主性

8、點電位是繞組首端電位的2倍，這樣極易造成變壓器的損壞。所以對這類變壓器應(yīng)采用避雷器保護，限制中性點過電壓。,防止變壓器中性點過電壓,為防止110kV及以上電壓等級斷路器斷口均壓電容與母線電磁式電壓互感器發(fā)生諧振過電壓，可通過改變運行和操作方式避免形成諧振過電壓條件。新建或改造工程應(yīng)選用電容式電壓互感器。 為防止中性點非直接接地系統(tǒng)發(fā)生由于電磁式電壓互感器飽和產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓，可采取以下措施： 選用勵磁特飽和點較高的，在1.9Um/ 電壓下，鐵芯磁通不飽和的電壓互感器。 在電壓互感器（包括系統(tǒng)中的用戶站）一次繞組中性點對地間串接線性或非線性消諧電阻、加零序電壓互感器或在開口三角繞組加阻尼或其

9、它專門消除此類諧振的裝置。 加強用電監(jiān)察工作，10kV以下用戶電壓互感器一次中性點應(yīng)不接地。,四、防止內(nèi)部過電壓的基本措施,切合110kV及以上有效接地系統(tǒng)中性點不接地的空載變壓器時，應(yīng)先將該變壓器中性點臨時接地。 為防止在有效接地系統(tǒng)中出現(xiàn)孤立不接地系統(tǒng)并產(chǎn)生較高工頻過電壓的異常運行工況，110220kV不接地變壓器的中性點過電壓保護應(yīng)采用棒間隙保護方式。對于110kV變壓器，當(dāng)中性點絕緣的沖擊耐受電壓185kV時，還應(yīng)在間隙旁并聯(lián)金屬氧化物避雷器，間隙距離及避雷器參數(shù)配合應(yīng)進行校核。間隙動作后，應(yīng)檢查間隙的燒損情況并校核間隙距離。,防止諧振過電壓,防止弧光接地過電壓,對于366kV并聯(lián)電容

10、補償裝置，為避免發(fā)生投切電容器組時出現(xiàn)幅值較高的操作過電壓，應(yīng)采用合閘過程中觸頭彈跳小、開斷時重擊穿幾率低的斷路器。 366kV并聯(lián)電容補償裝置應(yīng)裝設(shè)金屬氧化物避雷器，作為過電壓后備保護裝置。,四、防止內(nèi)部過電壓的基本措施,對于中性點不接地的635kV系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展每35年進行一次電容電流測試。當(dāng)單相接地故障電容電流超過交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合（DL/T 620-1997）規(guī)定時，應(yīng)及時裝設(shè)消弧線圈；單相接地電流雖未達到規(guī)定值，也可根據(jù)運行經(jīng)驗裝設(shè)消弧線圈，消弧線圈的容量應(yīng)能滿足過補償?shù)倪\行要求。在消弧線圈布置上，應(yīng)避免由于運行方式改變出現(xiàn)部分系統(tǒng)無消弧線圈補償?shù)那闆r。 對于裝

11、設(shè)手動消弧線圈的635kV非有效接地系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展每35年進行一次調(diào)諧試驗，使手動消弧線圈運行在過補償狀態(tài)，合理整定脫諧度，保證電網(wǎng)不對稱度不大于相電壓的1.5%，中性點位移電壓不大于額定電壓的15%。 對于自動調(diào)諧消弧線圈，在定購前應(yīng)向制造廠索取能說明該產(chǎn)品可以根據(jù)系統(tǒng)電容電流自動進行調(diào)諧的試驗報告。自動調(diào)諧消弧線圈投入運行后，應(yīng)根據(jù)實際測量的系統(tǒng)電容電流對其自動調(diào)諧功能的準確性進行校核。,防止并聯(lián)電容補償裝置操作過電壓,防止線路合閘和重合閘操作過電壓,四、防止內(nèi)部過電壓的基本措施,電網(wǎng)的操作過電壓一般由下列原因引起 A.線路合閘和重合閘； B.空載變壓器和并聯(lián)電抗器分閘； C.線路非

12、對稱故障分閘和振蕩解列； D.空載線路分閘。,空載線路合閘時，由于線路電感-容的振蕩將產(chǎn)生合閘過電壓。線路重合時，由于電源電勢較高以及線路上殘余電荷的存在，加劇了這一電磁振蕩過程，使過電壓進一步提高。因此斷路器應(yīng)安裝合閘電阻，以有效地降低合閘及重合閘過電壓。,分斷空載變壓器和并聯(lián)電抗器的操作過電壓,由于斷路器分斷感性電流時強制熄弧所產(chǎn)生的操作過電壓，應(yīng)根據(jù)斷路器結(jié)構(gòu)、回路參數(shù)、變壓器(并聯(lián)電抗器)的接線和特性等因素確定。該操作過電壓一般可用安裝在斷路器與變壓器(并聯(lián)電抗器)之間的避雷器予以限制。對變壓器，避雷器可安裝在低壓側(cè)或高壓側(cè)，但如高低壓電網(wǎng)中性點接地方式不同時，低壓側(cè)宜采用磁吹閥型避雷

13、器。當(dāng)避雷器可能頻繁動作時，宜采用有高值分閘電阻的斷路器。,線路非對稱故障分閘和振蕩解列操作過電壓,四、防止內(nèi)部過電壓的基本措施,電網(wǎng)送受端聯(lián)系薄弱，如線路非對稱故障導(dǎo)致分閘，或在電網(wǎng)振蕩狀態(tài)下解列，將產(chǎn)生線路非對稱故障分閘或振蕩解列過電壓。 有分閘電阻的斷路器，可降低線路非對稱故障分閘及振蕩解列過電壓。當(dāng)不具備這條件時，應(yīng)采用安裝于線路上的避雷器加以限制。,對于空載線路分閘過電壓,應(yīng)采用在電源對地電壓為1.3UXG 條件下分閘時不重燃的斷路器加以防止。,變電所應(yīng)安裝避雷器,以防止操作過電壓損壞電氣設(shè)備。安裝位置如下： A.出線斷路器線路側(cè)的每一線路入口側(cè)，稱安裝于該位置的避雷器為線路避雷器； B.出線斷路器變電所側(cè)，稱安裝于該位置的避雷器為變電所避雷器。 所有避雷器具體安裝位置和數(shù)量尚應(yīng)結(jié)合4.4.2 確定。 注：線路入口處無并聯(lián)電抗器時，如預(yù)測(對斷路器合閘需考慮合閘電阻一相失靈條件)，該處過電壓不超過避雷器操作過電壓保護水平時，可不必在該處安裝避雷器。,具有串聯(lián)間隙避雷器的額定電壓,四、防止內(nèi)部過電壓的基本措施,諧振過電壓和操作過電壓，宜在變電所安裝過電壓波形或幅值的自動記錄裝置，并妥為收集實測結(jié)果。,應(yīng)用金屬氧化物避雷器限制操作過電壓時,應(yīng)參照廠家產(chǎn)品使用說明書，使其長期運行電壓值、工頻過電壓、諧振過電壓允許持續(xù)時間符合電網(wǎng)要求。,避雷器的操作過電壓通流容