发电厂和变电所的防雷保护

主讲人：鲁志伟教授发电厂和变电所的防雷保护输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六变电所内避雷器的保护作用（1）避雷器与变压器零距离U冲U残12atl在变压器上出现的最大电压就是避雷器的残压额定冲击电流下UU残冲输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六变电所内避雷器的保护作用（2）避雷器与变压器之间有一定距离避雷器点电压：时，避雷器动作变压器点做大电压：所以l12()luatatv0tt0==22luuatav冲残202uat2100222luuatatav2+2luuav残2max2/uulav残输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六变电所进线段保护1~2kmFZGB2GB1未沿全线架设避雷线的35～110KV线路变电所的进线段保护FZGB全线架设避雷线的变电所的进线段保护进线段保护是指在临近变电所1~2km的一段线路上加强防雷保护措施。输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六变电所进线段保护进线段保护作用（1）冲击电晕限制侵入波幅值和陡度（2）利用导线自身波阻抗限制通过避雷器的雷电流50%2ZbuuI残ZU残50%2U输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六直配电机防雷保护避雷器保护电容器保护电缆段保护（进线段保护）电抗器保护输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六66kV哈立甲乙线和变电站运行示意图变电站防雷与绝缘配合现状：事故经过：2006年11月4日，35号塔为直立鼓形塔，6支绝缘子串均发生闪络。哈立甲线6674开关A、B相闪络，开关至电流互感器间A、B相导线放电，电流互感器至刀闸B、C相导线放电；哈立乙线6775丙刀闸C相颜面放电。哈立甲线避雷器三相均动作。吉林新立变电站防雷保护66kV哈立甲乙线和变电站运行示意图输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六变电站雷击：a)直击雷：雷直接击中变电站设备；b)进行波：雷击线路，雷电进行波侵入变电站；直击雷：采用避雷针（线）后，变电站通常不会因直接雷造成设备损坏进行波：a)近区雷击：雷绕击或反击进线段；b)远区雷击：雷绕击或反击进线段以外；结论：近区反击最危险变电站防雷保护概述输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六考虑：工作电压、感应过电压等；杆塔：等值波阻抗设备：入口电容绝缘子闪络：绝缘子串伏秒特性与绝缘子串两端电压相等EMTP过电压计算软件含有绝缘子串的杆塔模型输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六（1）单线单变（2）两线一变（3）两线两变220kV侧计算结果分析（1/2）包新乙线包新甲线6708671267076711T2T16710220kV旁路220kV侧过电压数值计算主接线图输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六结论：单边单线方式下系统最危险，220kV侧防雷安全220kV侧计算结果分析（2/2）(file1.pl4;x-vart)v:T1Cv:T1Bv:T1A0.000.020.040.060.080.10[ms]-600-340-80180440700[kV](file1.pl4;x-vart)v:T1Cv:T1Av:T1B0.000.020.040.060.080.10[ms]-500-300-100100300500700[kV]运行方式主变压器上过电压最大幅值/kVT1T2单线单变660.68——两线单变627.69——两线两变589.04613.14单线单变运行方式下主变T1上的过电压两线单变运行方式下主变T1上的过电压各种运行方式下主变压器上过电压幅值输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六单变四线最小运行方式下66kV侧计算结果分析（1/3）遭雷击线路PT/kV主变避雷器电流/kA母线PT处避雷器电流/kA240kA注入4#塔；10#~1#塔电阻15Ω；434.49.409.8565kA注入1#塔；10#~1#塔电阻15Ω；231.64.775.00240kA注入4#塔；10#~3#塔电阻15Ω；2#、1#塔电阻7Ω434.09.389.80240kA注入1#塔；10#~1#塔电阻15Ω；1#塔装HY5CX-90/220；475.512.0/240kA注入1#塔；10#~2#塔电阻15Ω；1#塔电阻4.5Ω；1#塔装HY5CX-90/220；362.65.1/150kA注入1#塔；10#~2#塔电阻15Ω；1#塔电阻3.6Ω；1#塔装HY5CX-90/220；324.83.93.9240kA注入1#塔；10#~2#塔电阻15Ω；1#塔电阻4.5Ω；离PT6m处装HY5CX-90/220；228.63.73.7240kA注入1#塔；10#~2#塔电阻15Ω；1#塔电阻7Ω；离PT6m处装HY5CX-90/220；229.44.875.0输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六单变四线最小运行方式下：结论：a)65kA雷电流击于终端塔，母线PT处避雷器达到最大允许电流b)终端塔接地电阻7Ω，离PT6m处加装避雷器防雷安全66kV侧计算结果分析（2/3）输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六线路绝缘水平选择与变电站绝缘配合输电线路进线段绝缘增加或减少15%，即绝缘子串伏秒特性上移或下移15%，只影响杆塔的耐雷水平，即影响雷电流沿输电线路侵入变电站的概率，而变电站内电气设备上出现的过电压幅值没有影响。66kV侧计算结果分析（3/3）输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六66kV哈立甲乙线和变电站运行示意图事故经过：2006年11月4日，35号塔为直立鼓形塔，6支绝缘子串均发生闪络。哈立甲线6674开关A、B相闪络，开关至电流互感器间A、B相导线放电，电流互感器至刀闸B、C相导线放电；哈立乙线6775丙刀闸C相颜面放电。哈立甲线避雷器三相均动作。雷害事故分析及热备用线路防雷（1/4）66kV哈立甲乙线和变电站运行示意图输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六如图，A相电压最大值达到428kV,B相和C相电压最大值达到389kV，均超过雷电全波耐受电压325kV，因此断路器6774A相更容易发生闪络。假如A相发生闪络，由于B相相对于C相距离A相更近，因此假如A相发生沿面闪络，电弧产生的等离子体随着空气流动和紫外线等更容易为B相提供种子电子，故虽然B相和C相电压最大值均为389kV，B相更容易发生沿面闪络，因此符合事故报告“哈立甲线6774开关（SW2-66III）A、B相开关闪络…”。雷害事故分析及热备用线路防雷（2/4）故障复现(filelighting20061104-other1.pl4;x-vart)v:DS1Av:DS1Bv:DS1C0.000.020.040.060.080.10[ms]-200-1000100200300400500[kV]断路器6774A、B、C相电压波形输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六三相电压最大值为350kV，远小于6774开关上电压。这符合事故报告“电压互感器PT不发生闪络，而断路器6774发生A、B相闪络”。避雷器三相均动作，与事故报告相符。但是A相和B相电流超过了最大标称电流5kA,易发生危险。雷害事故分析及热备用线路防雷（3/4）(filelighting20061104-other1.pl4;x-vart)v:PT1Av:PT1Bv:PT1C0.000.020.040.060.080.10[ms]-200-1000100200300400[kV](filelighting20061104-other1.pl4;x-vart)c:LIN1A-ARES1Ac:LIN1B-ARES1Bc:LIN1C-ARES1C0.000.020.040.060.080.10[ms]-100050020003500500065008000[A]哈立甲线PTA、B、C相电压波形哈立甲线避雷器A、B、C相电流波形输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六终端前一级杆塔接地电阻为7Ω，终端杆塔接地电阻为3.6Ω，终端塔加线路避雷器。雷害事故分析及热备用线路防雷（4/4）断路器6774(kV)1号所用变(kV)甲线避雷器电流(kA)乙线甲刀闸或丙(kV)乙线PT(kV)乙线避雷器电流(kA)240kA注入35塔;29#~38#塔电阻15Ω；38#装HY5CX-90/220;353.6323.25.7337.6326.05.6240kA注入35塔;29#~37#塔电阻15Ω；38#塔电阻7Ω；38#装HY5CX-90/220;291.4314.45.6333.0318.15.5240kA注入35塔;29#~36#塔电阻15Ω；37#、38#塔电阻7Ω；38#装HY5CX-90/220;注：HY5CX-90/220流过电流4.6kA。292.4314.04.98332.6317.75.0240kA注入38塔;29#~36#塔电阻15Ω；37#、38#塔电阻7Ω；38#装HY5CX-90/220;313.4370.09.5212.4209.80.4240kA注入38塔;29#~36#塔电阻15Ω；37#塔电阻7Ω；38#塔电阻3.6Ω；38#装HY5CX-90/220;279.7325.24.0119.2118.50.3联络线防雷计算数据输变电技术学院Schoolofpowertransmissionandtransformationontechnology2020年2月15日星期六TheEd