變電所防雷保護措施

2023-02-11 20:03:03 字數 3525 閱讀 9488

變電所防雷保護措施電力及供電系統中,各種電氣裝置都有一定的絕緣強度。如果超過了裝置所能承受的程度,絕緣就會擊穿。引起電氣裝置絕緣擊穿的電壓叫過電壓。

引起過電壓的原因有兩種:①是操作過電壓,也叫內部過電壓;②是大氣過電壓,也叫外部過電壓。操作過電壓產生的原因有很多種,如弧光接地,切斷電感或電容都會產生過電壓。

大氣過電壓的產生是由雷電現象引起。因此要抑制大氣過電壓,防雷措施就顯得十分重要。

1雷電的危害

雷電的形成伴隨著巨大的電流和極高的電壓,在它放電的過程中產生極大的破壞力,雷電的危害主要是以下幾個方面:

1.1雷電的熱效應

雷電產生強大的熱能使金屬熔化,燒斷輸電導線,摧毀用電裝置,甚至引**災和**。

1.2雷電的機械效應

雷電強大的電動力可以擊毀桿塔,破壞建築物,人畜已不能倖免。

1.3雷電的閃絡放電

雷電產生的高電壓會引起絕緣子燒壞,斷路器跳閘,導致供電線路停電。

2雷電過電壓簡介

雷電過電壓又稱為大氣過電壓它是由於內的裝置或構築遭受直接雷擊或雷電感應而產生的過電壓。由於引起這種過電壓的能量**於外界,固有成為外部過電壓。雷電過電壓產生的雷電衝擊波,其電壓幅值。

可高達10 8v,其電流幅值可高達幾十萬安,因此對電力系統危害極大,必須採取有效措施加以防護。

雷電過電壓的基本形式有3種:

2.1雷擊過電壓(直擊雷)

雷電直接擊中電氣裝置,線路或建築物,強大的雷電流作用,通過該物體洩入大地,在該物體上產生較高的電位差,成為直擊雷過電壓。雷電流通過被擊物體時,將產生破壞作用的熱效應和機械效應,相伴的還有電磁效應和對附近物體的閃絡放電。

2.2感應過電壓(感應雷)

當雷雲在架空線路上方時,由於雷雲先導作用,使架空線路上感應出與先導通道符號相反的電荷。雷雲放電時,先導通道中的電荷迅速中和,架空線路上的電荷被釋放,形成自由電荷流向線路兩端,產生很高的過電壓(高壓線路可達幾十萬伏,低壓線路可達幾萬伏)。

2.3雷電波入侵

由於直擊雷或感應雷而產生的高電位雷電波,沿架空線路或金屬管道侵入變配電所或使用者而造成危害。據統計,供電系統中由於雷電波侵入而造成的雷電事故,在整個事故中佔50%以上。因此,對其防護問題應予以足夠的重視。

3防止感應雷的措施

防止雷電過電壓的主要措施是併聯避雷器。

3.1避雷器的簡介

電力系統中的電氣裝置在執行中除承受正常的工作電壓以外,有時還遭受操作過電壓和雷電過電壓。過電壓的數值遠超過工作電壓,使裝置的絕緣壽命縮短,甚至直接遭到破壞。

避雷器是專門用來防止雷電過電壓的保護電器,與被保護的電器裝置並列連線。它們大量應用在牽引變電所、接觸網和電力機車中。

牽引變電所中電氣裝置的絕緣水平系由大氣過電壓決定,因為對於最高電壓等級目前為110kv的牽引供電系統,其可能遭受的最大操作過電壓常小於雷電過電壓的作用值。為防雷害,在變電所的進線、出線側都併聯裝設避雷器以"削減"、"限制"侵入所內的雷電波至較低於各避雷器的殘壓水平,並將雷電流洩入大地,從而保護了其保護範圍內的裝置。而這些裝置也僅需具有能耐較殘壓值略高的絕緣水平即可不至於損壞。

避雷器的作用就是通過併聯放電間隙或非線性電阻,對入侵的流動電波進行削幅。降低被保護裝置所承受的過電壓值。避雷器既可用來防護大氣過電壓也可用來防護操作過電壓。

3.2避雷器的分類

①放電間隙及管型避雷器。②閥型避雷器,包括:間隙不帶併聯電阻的,如fs型;間隙帶併聯電阻的,如fz,間隙帶磁吹的,如fcz、fcd型。③無間隙氧化鋅避雷器。

3.3結構分析

閥型避雷器由火花間隙和閥型電阻盤兩部分組成。閥型避雷器的閥型電阻盤是乙個非線性電阻,在工頻電壓下其電阻值非常大,在衝擊高壓下其阻值非常低。在正常情況下,火花間隙具有很高的絕緣強度,工頻交流電壓不能將其擊穿,閥型電阻盤上無電流通過;當雷電襲來時,火花間隙被迅速擊穿,在衝擊電壓作用下,閥盤電阻具有很低的電阻值,雷電流通過閥型電阻盤流入大地;當雷電流通過後,由於工頻電流很小,閥型電阻又恢復了高阻抗的性質。

伏秒特性和伏安特性是閥型避雷器的兩個基本特性,磁吹閥型避雷器是採用磁場驅動電流來提高滅弧效能。

氧化鋅避雷器的基本結構是閥片,閥片以氧化鋅為主要成份,並新增少量的bi2o3、co2o3、mno2、sb2o3等金屬氧化物新增劑。這種閥片具有優良的非線性和較大的通流容量。氧化鋅閥片在執行電壓下呈絕緣狀態,通過的電流很小,隨著閥片承受電壓公升高,電流也隨之增強。

角隙避雷器是利用角形空氣間隙放電將淚流洩入大地而起到保護作用的。放電時兩個間隙中的電弧因電動力的作用被拉長,在交流過零時被周圍空氣介質冷卻熄滅。

管型避雷器當線路上遭到雷擊或產生感應時,大氣過電壓使管型避雷器的外部和內部間隙擊穿,強大的雷擊電流通過接地裝置進入地下。同時,由於避雷器內部間隙發生強烈的電弧,使管內壁的材料燃燒。產生大量的滅弧氣體從管口噴出,在電流過零時電弧熄滅。

3.4型號

3.5避雷器的選擇

110kv側的避雷器的選擇:選擇y10w5-100/295氧化鋅避雷器,其引數為:系統標稱電壓為110kv,額定電壓100kv,持續執行電壓73kv,8/20us雷電衝擊殘壓(峰值)不大於標稱放電電流10ka時295kv(注:

資料**;製造廠:平頂山天鷹集團有限責任公司;**:0.

95萬/臺)。

27.5kv側的避雷器的選擇:選擇y10w5-40/142氧化鋅避雷器,其引數為:

系統標稱電壓為27.5kv,額定電壓42kv,持續執行電壓30kv,8/20us雷電衝擊殘壓不大於標稱放電電流10ka時為140kv(注:資料**;製造廠:

平頂山天鷹集團有限責任公司;**:0.75萬/臺)。

4防止直擊雷的措施

防止直擊雷的有效措施就是把雷擊放電直接引至大地而使電氣裝置免遭損害。在輸電線路中,一般採用避雷線來防止直擊雷和減輕感應雷。而在變電所裝置區一般採用安裝避雷針來防止直擊雷。

4.1避雷針的作用。

避雷針的作用主要有兩個:①當雲塊接近避雷針時,避雷針可以把因靜電感應帶電,隨時放入空氣中與雲中的電中和,從而化劇烈的放電為緩和的多次放電,減少雷擊。②作為放電通路,使電從避雷針導線中流入大地。

而不至於破壞裝置或建築物。

4.2避雷針的工作原理

避雷針是根據尖端放電原理製成的。當導體帶電時,尖端附近的電場特別強,使附近氣體電離導致放電。避雷針針頭是尖的。

靜電感應時避雷針尖端總是聚集最多的電荷。避雷針對帶電雲層形成乙個電容器。由於它較尖,電容器極板面積也很小,電容也很小,它所容納的電荷也很小。

而它又聚集了大部分電荷,所以避雷針於雲層之間的空氣很容易擊穿成為導體,把雷電引入大地。從而保護了裝置或建築物。

4.3避雷針的保護範圍

避雷針的保護範圍與採用的針數及安裝高度有關。一般來說針數越多安裝的越高保護範圍就越大。

單支避雷針的保護範圍通常用下列方法計算:

避雷針在地面上的保護半徑為:

——保護半徑(m)

——避雷針高度(m)

避雷針在被保護物高度水平面上的保護半徑為:

——避雷針在水平面上的保護半徑(m)

——被保護物高度(m)

——高度影響係數≤30m時=1

5結束語

變電所主要作用是變換電壓,還有集中和分配電能流向和調整電壓的任務。因此,變電所是電力系統的重要組成部分,它是防雷的重要保護部位。做好變電所的防雷保護,保證變電所的正常執行,減少停電的範圍和時間,就能給社會生產和人民生活帶來許多方便。

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