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变电站侵入波保护认知深入解析

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:进线段的作用在于限制流经避雷器的雷电流和限制侵入波的陡度。避雷器与主变压器及其他被保护设备的电气距离应满足要求。图13-133~10kV配电装置雷电侵入波的保护接线SF6全封闭组合电器变电站的雷电侵入波过电压保护。图13-14三芯电缆进线的GIS变电站保护接线图13-151500kW及以下直配电机的保护接线

变电站侵入波保护认知深入解析

一、发电厂、变电站雷电侵入波防护措施

(1)靠近变电站1~2km的一段线路(叫进线段)必须加强防雷保护。

(2)在发电厂、变电站装设避雷器

二、进线段保护

(1)进线段。对35kV及以上线路,在靠近变电站的一段进线上必须架设1~2km的避雷线,此段进线称为进线段。对未全线架设避雷线的30~110kV线路,在进线段内架设避雷线;对全线装有避雷线的线路,也将靠近变电站1~2km的线段列为进线段,如图13-12所示。

图13-12 35kV及以上变电站进线保护接线

如果变电站进线的断路器或隔离开关在雷雨季节经常断开,而线路又带电,则必须在靠近开关处装设一组避雷器F2,以防沿线有雷电波入侵时,在开关的断开点电压升高,而造成对地闪络。

(2)对进线段的要求。

1)进线段具有较高的绝缘耐雷水平(耐雷水平指雷击输电线路时,线路绝缘不发生闪落的最大雷电流幅值)。

2)输电线的保护角较小,不宜超过20°,最大不应超过30°,以减少绕击的机会。这样,在进线段内绕击率(雷绕过避雷线击于导线上的概率)或反击的机会非常小。最不利的情况是进线段首端落雷。

(3)进线段保护的作用。进线段的作用在于限制流经避雷器的雷电流和限制侵入波的陡度。

对于35~110kV无避雷线的线路,则雷击变电站附近线路的导线上时,流经避雷线的雷电流可能超过5kA(因为220kV及以下的变电站中流过避雷器的雷电流按5kA考虑),而且来波的陡度a也可能超过允许值,故架设进线段可限制流经避雷器的雷电流和限制侵入波的陡度。

在进线段以外落雷时,则由于导线本身阻抗的作用使流经避雷器的雷电流受到限制,同时,由于在进线段首段落雷,由于导线上冲击电晕的影响将使侵入波的陡度和幅值下降。

三、变电站中避雷器与设备距离的要求

变电站中设备上所受冲击电压的最大值可用式(13-9)表示,即

式中 Ur.5——避雷器5kA下的残压;

a——来波陡度;

l——避雷器与被保护设备间的距离;

k——修正系数;

v——来波速度。(www.xing528.com)

由式(13-9)可见,来波陡度越小、避雷器与被保护设备间的距离越小,设备上的雷电压越低。设备上的雷电压应小于设备的绝缘水平,当设备的绝缘水平一定时,避雷器与被保护的电气设备之间存在最大电气距离。表13-1给出了金属氧化物避雷器至主变压器之间的最大电气距离,对其他电气设备可相应增加35%。

表13-1 金属氧化物避雷器至主变压器之间的最大电气距离 单位:m

注 1.本表也适用于碳化硅磁吹避雷器。
2.表中括号内距离对应雷电冲击全波耐受电压为850kV。

四、变电站防雷保护配置

(1)具有架空进线的35kV及以上发电厂、变电站敞开式高压配电装置中避雷器的配置。

1)每组母线上应装设避雷器。避雷器与主变压器及其他被保护设备的电气距离应满足要求。

2)架空进线采用双回路杆塔,有同时遭受雷击可能,确定避雷器与主变压器最大电气距离时应按一路考虑。

(2)有效接地系统中的中性点不接地的变压器,如中性点采用分级绝缘且未装设保护间隙,中性点宜选金属氧化物避雷器。中性点采用全绝缘,但变电站为单进线且未单台变压器运行,也应在中性点装设防雷保护装置。

接地、消弧线圈接地和高阻抗接地系统中的变压器中性点。一般不装设保护装置,但多雷区单进线时,宜装设保护装置;中性点有消弧线圈的变压器,如有单进线运行可能,也应在中性点装设保护装置。

(3)自耦变压器必须在两个自耦的绕组出线上装设避雷器。

(4)与架空线路连接的三绕组变压器,当低压绕组有开路运行可能时,应在变压器低压侧绕组三相出线上装设避雷器,但该绕组连有25m及以上金属外皮电缆段,可不必装设避雷器。

(5)变电站3~10kV配电装置(包括电力变压器),应在每组母线和架空进线上装设避雷器,如图13-13所示。

图13-13 3~10kV配电装置雷电侵入波的保护接线

(6)SF6全封闭组合电器(GIS)变电站的雷电侵入波过电压保护。66kV及以上进线无电缆段的GIS变电站,在GIS管道与架空线路的连接处,应装设避雷器,其接地端应与管道金属外壳连接。图13-14所示为三芯电缆进线的GIS变电站保护接线。

66kV及以上进线有电缆段的GIS变电站,在电缆段与架空线路的连接处应装设避雷器,其接地端应与电缆的金属外皮连接。对连接电缆段的2km架空线路应架设避雷线。

(7)旋转电机的防雷保护。直接与架空线路相连的旋转电机(包括发动机、调相机、大型电动机等)称为直配电机。直馈线的电压等级都在10kV以下,绝缘水平较低。雷击线路或邻近线路的大地产生的直击雷或感应雷,都有可能沿线路入侵,危及直配电机的绝缘。一般采用避雷器与电容并联来限制雷电入侵波陡度,直配发动机防雷保护的接线如图13-15所示。

图13-14 三芯电缆进线的GIS变电站保护接线

图13-15 1500kW及以下直配电机的保护接线

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