13-防雷及过电压保护(电力系统).ppt

全国注册电气工程师考试——供配电专业部分 北京建筑工程学院 李英姿 2004-7-22 13 防雷及过电压保护 1 了解电力系统过电压的种类和过电压水平； 2 熟悉交流电气装置过电压保护设计要求及限制措施； 3 掌握建筑物防雷的分类及措施； 4 掌握建筑物防雷设计的计算方法和设计要求。 13.1 电力系统过电压的种类和过电压水平 1.系统运行中出现于设备绝缘上的电压 （1）系统运行中出现于设备绝缘上的电压有： a)正常运行时的工频电压； b)暂时过电压(工频过电压、谐振过电压)； c)操作过电压； d)雷电过电压。 （2）相对地暂时过电压和操作过电压的标么值如下： a)工频过电压的； b)谐振过电压和操作过电压的。 注：Um为系统最高电压。 系统最高电压的范围： a)范围Ⅰ，3.6kV≤Um≤252kV； b)范围Ⅱ，Um=＞252kV。 2.电器设备在运行中承受的过电压 电力系统内部的过电压主要有： （1）工频过电压：由于电网运行方式的突然改变，引起某些电网工频电压的升高。 （2）操作过电压：由于电网内开关操作引起的过电压。 （3）谐振过电压：由系统电感和电容组成的谐振回路引起的过电压。 3.电力系统的过电压水平 （1）系统的工频过电压水平 线路断路器的变电所侧 1.3p.u. 线路断路器的线路侧 1.4p.u. 对110kV及220kV系统，工频过电压一般不超过1.3p.u.；3kV～10kV和35kV～66kV系统，一般分别不超过 和 。 （2）系统的操作过电压水平 相对地 110kV中性点直接接地：3.0p.u. 66kV及以下中性点不接地或低阻抗接地：4.0p.u 35kV及以下中性点低阻抗接地：3.2p.u 相间3~110kV系统是相对地操作过电压的1.5倍。 13.2 交流电气装置过电压保护设计要求及限制措施 雷电放电过程 放电开始时，微弱发光通道以107～108cm/s的平均速度以断续脉冲形式向地面伸长，这一阶段称为先导放电。 当先导到达地面或与迎面先导会合后，就开始从地面向雷云发展的主放电阶段。在主放电阶段中，雷云与大地之间所聚焦的大量电荷发生强烈“中和”，放出能量，发出强烈的闪光和震耳的雷鸣。主放电持续时间约为50?s～100?s。 随后进入持续时间为0.05s～0.15s的间歇阶段，雷云中的残余电荷经原先的主放电通道向地面传播，形成余辉阶段。 在第一次放电过程完成之后，还可能发生第二次或随后多次的放电，这是因为雷云中存在着多个空间电荷聚焦中心。 雷电参数 1．雷电日与雷电小时 为了表示不同地区雷电活动的频繁程度，通常利用每年平均雷电日为计量单位。 雷电日的定义是在一天内只要听到雷声（一次或一次以上）就算一个雷电日。在不同年份观测到的雷电日数变化较大，一般是取多年的平均值，即年平均雷电日。 我国把年平均雷电日不超过15的地区叫做少雷区；超过15但不超过40地区叫中雷区；超过40不超过90地区叫多雷区，超过90及根据运行经验雷害特殊重地区的叫强雷区。 雷电参数 2．地面落雷密度 雷云对地放电的频繁程度，用地面落雷密度表示，其定义是每个雷电日每平方公里上的年平均落雷次数。 式中 ——年平均密度，次/km2?a； ——年平均雷暴日，d/a。 雷电流与雷电过电压的近似表示 对于单极性的雷电流和雷电暂态过电压脉冲波形，通常采用幅值、波头时间和波长时间等三个参数加以描述. 对于振荡型波形，还要附加上主振频率这个参数。 雷电流与雷电过电压的近似表示 1．雷电流幅值的累积概率 对于年平均雷电日大于20的地区，我国传统采用以下经验公式来表示雷电流幅值累积概率： 式中 ——雷电流幅值，kA； ——表示雷电流幅值 超过的概率。 雷电流与雷电过电压的近似表示 雷电流与雷电过电压的近似表示 2．波头时间 先由纵轴上的0.1、0.9和1.0三个刻度分别作三条平行于横轴的平行线，前两条平行线分别与波形曲线的波头部分相交于A、B两点，过A、B两点作一条直线，该直线