【正文】 在此期間，我不僅學到了許多新的知識和解決問題的方法，而且也開闊了自己 的 視野，提高了解決實際問題的能力。 (4)GIS 變電站內(nèi)一旦發(fā)生電暈，其絕緣立即擊穿，并且沒有自恢復能力；而 GIS 本身造價又較常規(guī)變電站昂貴，所以，要絕對避免電暈的產(chǎn)生，其設備絕緣配合應留有足 夠的裕量。 29 GIS 變電站過電壓保護自身的特點 GIS 變電站采用保護性能優(yōu)異的氧化鋅避雷器來限制雷電過電壓，特別是陡波過電壓就具有重要意義。 變壓器的工頻電壓在繞組上的電壓分布是按匝數(shù)分配。 GIS致命的弱點： （ 1） 當?shù)堕l切合操作會產(chǎn)生電弧重燃，觸頭間隙兩端的電壓在幾毫微秒內(nèi)突然跌落，該電壓陡坡在 GIS 中產(chǎn)生行波，引起高頻振蕩 而形成特快速瞬變過程（ Very Fast Transient,簡稱 VFT），從而產(chǎn)生特快速瞬變過電壓（ Very Fast Transient OverVoltage,簡稱 VFTO）。 GIS有下列特點： （ 1）占地面積和空間占用體積大為減小。根據(jù)實測及國外運行的經(jīng)驗，流經(jīng)變壓器中性點的雷電流一般都很小，避雷器的標稱放電電流取 倍 kA，此時的殘壓比 5kA 的殘壓約低 5%，在檢驗絕緣配合時可據(jù)此進行計算。 超過 1000m 海拔的場所應選用高原式避雷器。 （ 2）明確避雷器限制的過電壓種類以及它保護的對象，估算流過避雷器的雷電流，選擇避雷器的型式和等級。 圖 71示出了避雷器特性與被保護設備絕緣水平配合的示意圖。s 波形下殘壓二者之間取最大值；氧化鋅避雷器則取標稱放電電流 8/20181。變電所內(nèi)其他設備的沖擊耐壓值較變壓器高，它們與避雷器間的電氣距離可相應增大 35%。因此，常以變壓器絕緣承受截波的能力來說明在運行中該變壓器承受雷電波的能力，變壓器承受截波的能力稱為多次截波耐壓值 U1，根據(jù)實踐經(jīng)驗，對變壓器而言，此值為變壓器三次截波沖擊試驗電壓 Ui3的 1/ 倍，即Uj=Uj3/(三次截波耐壓值的 1/)，同樣其他電氣設備在運行中所承受雷電波的能力也可用多次截波耐壓值 Uj來表示。 （ 1）避雷器上的電壓 uB(t) T點反射波尚未到達 B點時 ?? attBu ? (62) T點反射波到達 B點以后至避雷器動作前 ? ? ?????? ???????? ??? vltavltaattBu 2222 (63) 式中： v 為波速 當 t=t1(假設避雷器的放電時間vt 2l21＞時， uB(t)與避雷器伏秒特性相交，避雷器動作，由于避雷器非線性特性較好，此后可以認為避雷器保持不變的殘壓Ub5（ 5kA 以下殘壓）。 縱坐標取電壓 u，橫坐標分別取時間 t 和電流 i0在 ut坐標平面內(nèi)（適用于間隙擊穿后），畫出曲線 ub+ibZ1，然后自侵入波的幅值處作一水平與曲線 ub+ibZ1相交，交點的橫坐標就是流過避雷器的最大雷電流 Ibm，由 Ibm對應的 ub=f（ ib） 曲線上的電壓 Ubm就是避雷器的 最大殘壓。忽略變壓器對地入口電容，雷電波 u自線路侵入。 目前全國變電站對 中性點所采取的過電壓保護措施有：（ 1） 采用閥式避雷器或氧化鋅避雷器對中性點過電壓進行保護；（ 2）采用棒 棒間隙配合保護裝置來防止中性點過電壓；（ 3）采用避雷器與間隙并聯(lián)的形式對中性點過電壓進行保護，這種方式目前用得最普遍。當系統(tǒng)一相斷口擊穿時，變壓器中性點過電壓值大小可近視為相電壓，在這種情 況下相當于變壓器電感 L與線路間電容并聯(lián)后再與線間零序電容構(gòu)成回路，如果參數(shù)匹配就會產(chǎn)生鐵磁諧振，在中性點上產(chǎn)生較高過電壓；如果是雙電源且兩個電源的電壓相反，則中性點的電位為兩倍相電壓，這種情況出現(xiàn)的概率非常小。 單相接地中性點過電壓 11 單相接地故障造成三相不對稱運行，在變壓器中性點上必然會產(chǎn)生過電壓。 查得 : ＝ i? ＝eiRR (45) (式中 : iR — 沖擊電流下的電阻 。D23＝ D14＝ (42) 9 maxD ＝ 22 ? ＝ 135m (43) 0h ＝ h －7D (44) 所以 ,需要避雷針的高度 h 為 : h ＝ 15＋ 7135 ＝ 四只避雷針分成兩個三只避雷針選擇 防雷接地 “防雷在于接地” ,這句話含義說明各種防雷保護裝 置都必須配以合適的接地裝置。還應該使被保護物體與避雷針 (線 )之間留有一定距離，因為雷直擊避雷針 (線 )瞬間的地電位可能提高。一些重要設備如變壓器等 ,多半不是自恢復絕緣 ,其內(nèi)部絕緣如故發(fā)生閃絡 ,就會損壞設備。安裝限流式避雷針系統(tǒng)有以下特點：采用阻抗限流等綜合技術(shù)，降低雷電泄放時7 產(chǎn)生的危險；降低雷電流幅值、上升沿陡度減緩；降低對周圍的二次電磁感應；引下線高端電位降低，防止側(cè)向跳火；抑制地電位反擊。其中 n為年雷暴日數(shù)， k 為校正系數(shù)，金屬結(jié)構(gòu)取 2， l、 b、 h 分別為建筑物的長、寬、高。可形象地解釋為一個半徑與雷云帶電量成比例的以雷云先導為圓心 的球，滾落在地面上。帶電雷云飄浮在地表上空，地表帶上與雷云相反的等量電荷。感應雷雖然沒有直接雷猛烈，但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。 雷擊反擊 直擊雷電流通過地表突出物的電阻入地散流。 雷的直擊和繞擊 雷云單體浮在大地上空，其所帶電荷拖著地表相反電荷猶如一個影子隨風移動。 （ 3） 雷災的經(jīng)濟損失和危害程度大大增加了，它襲擊的對象本身的直接經(jīng)濟損失有時并不太大，而由此產(chǎn)生的間接經(jīng)濟損失和影響就難以估計。而避雷針被雷擊的幾率卻大大的提高。這個名詞望文生義就會產(chǎn)生誤解。 黎赫曼（ PHXMAH）。由于雷電不斷補充電離層放電失去的電荷，保持電離層 總電荷量大體平衡，使這層生命的保護屏障得以保存，使地球上的生命不致被宇宙射線滅絕。發(fā)電廠、變電所遭受雷害可能來自兩個發(fā)面：雷直擊于發(fā)電廠、變電所：雷擊線路、沿線 路向發(fā)電廠、變電所入侵的雷電波。這些物質(zhì)的出現(xiàn)，是生命起源的基礎，因此，一些生命起源學說認為，是雷電孕育了地球上的生命。B 2 從公元 1753 年，富蘭克林發(fā)明了避雷針以來，避雷針作為接閃器唯一的形式，延續(xù)了上百年的歷史，從十九世紀以后，逐漸有出現(xiàn)了避雷線、避雷帶和避雷網(wǎng)。 工作原理 雷雨云形成以后對大地的電壓，低則幾百萬伏，高則數(shù)千伏甚至更高，雷雨云對大地的一次閃擊放電的峰 值電流平均為 30多 KA，它的瞬時功率為 1091012W以上。從閃電直擊和過電壓波沿線傳輸變?yōu)榭臻g閃電的脈沖電磁場從三維空間入侵到任何角落，無空不入地造成災害，因而防雷工程已從防直擊雷、感應雷進入防雷電電磁脈沖（ LEMP）。 為此，當今時代的防雷工作的重要性、迫切性、復雜性大大增加了，雷電的防御已從直擊雷防護到系統(tǒng)防護，我們必須站到歷史時代的新高度來認識和研究現(xiàn)代防雷技術(shù) 。原因是高為 h 的避雷針可影響雷云單體向下的 始發(fā)先導發(fā)展方向的半徑，用公式表述為： R＝ 。雷電流沿變電站的接地網(wǎng)散流，支線上的雷電流和各點電位差異很大。此波為電磁感應和靜電感應共同作用的結(jié)果。 獨立避雷針的保護范圍對地面為 （針高），對超過針高一半的空間其保護范圍只能在 45 角內(nèi)校核。 避雷針的年雷擊次數(shù)，可按經(jīng)驗公式 N=因為避雷針將強大的直擊雷電流，通過建筑鋼筋或引下線泄放置地網(wǎng)，可能 會造成附近設備遭受雷電電磁脈沖的干擾。對 10kV 線路，則每條進線均采用一組閥型或氧化鋅避雷器進行防護。對雷電侵入波的防護的主要措施是閥式避雷器限制過電壓幅值 ,同時輔之以相應措施 ,以限制流過閥式避雷器的雷電流和降低侵入波的陡度。因此，為了對本站覆蓋 ,采用四支避雷針。但它又是保障人身安全的有力措施 ,而且只有在故障下才發(fā)揮作用，它又有些像保護接地 ,它的阻值一般在 130?的范圍內(nèi)。 （ 2） 內(nèi)部過電壓 在電力系統(tǒng)正常運行方式下，由于斷路器操作和各類故障如接地、斷線等，使得電 電力系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，從而引起電磁能量變化，從而引起電磁能量的振蕩轉(zhuǎn)化和傳遞而出現(xiàn)的電壓升高，稱為內(nèi)部過電壓。 系統(tǒng)單相接地時接地變壓器側(cè)斷路器跳閘，不接地變壓器側(cè)斷路器拒動，則系統(tǒng)形成局部不接地系統(tǒng)，此時的中性點過電壓值更高，其值視近視為相電壓值，如在 110kV 變壓器中性點電位穩(wěn)態(tài)值為 73kV。其中繼電保護有：母線 3U0過電壓、間隙零序過電流、直接接地零序過電流；過電壓保護分 為：避雷器保護、間隙保護、避雷器保護與間隙聯(lián)合保護。為了對變壓器進行有效的保護，避雷器伏秒性的上限應低于變壓器伏秒特性的下限。此時，避雷器上電壓上升為 2u(t)，避雷器上的電壓 ub也等于 2u(t)。 圖 63（ a） 是某 變電所主接線圖及其等效電路圖，由于一般電氣設備的等值入口電容都不大，因此可以忽略其影響，被保護設備處可以認為是開路，故得到等效電路如圖 63（ b） 所示。如果考慮 Q 處有電氣設備電容存在 Q 點的電壓左右波阻不同，則避雷器動作后產(chǎn)生的負電壓波也將在 B點和 Q點之間發(fā)生多次反射，同樣將使 Q點的電壓也具有振蕩性。超過最大電氣距離后，設備上所受的沖擊電壓 Us將超過其沖擊耐壓（多次截波耐壓值） Uj，保護失效。因此，絕緣配合與避雷器的選 擇是一個在技術(shù)和經(jīng)濟上綜合考慮的過程。s 的三組沖擊放電電壓與操作沖擊殘壓中取最大值；氧化鋅避雷器則取波頭 30～ 60181。 避雷器的選擇 雷器能將侵入變電所的雷電波降低到電氣裝置絕緣強度允許值以內(nèi)。例如安裝地點的高度、是否有強烈震動和嚴重污穢、被保護設備的特殊性等。在中性點接地系統(tǒng)中，因繼電保護的需要，部分變壓器的中性點有時也處于未接地狀態(tài)，如果中性點是降低絕緣的，也需加以保護。 27 8 氣體絕緣變電站（ GIS）的過電壓保護 GIS 變電站 GIS 的定義為：全部或部分采用氣體而不采用處于大氣壓下的空氣作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關設備。 （ 3）安裝工作量小，檢修周期長。當 TFT 由 GIS向外部傳播時，產(chǎn)生暫態(tài)地電位升高（ TGPR）， TGPR 會造成人員受擊，控制、保護設備的誤動作和二次設備損壞等后果。 降低 VFTO 的主要措施有：優(yōu)化 GIS 變電站設計；改進 GIS 變電站連接方式及優(yōu)選參數(shù)，采用優(yōu)良的隔離開關，隔離開關加裝電阻等。而 GIS 變電站中的 SF6氣體絕緣處于均勻或稍不均勻電場中， SF6 的沖擊伏秒特性平坦，雷電沖擊絕緣水平與操作沖擊絕緣水平十分接近。從設計整體方案的確立到每章節(jié)內(nèi)容的詳 細審定，無不傾注了饒 老師的巨大心血和辛勞。 最后感謝在畢業(yè)設計中為我提供幫助的眾多益友和同學，以及在設計中被我引用或參考的論著的作者，在此表示衷心的感謝，感謝他們對我的幫助與教導 ！ 33 參考文獻 [1]常美生 .高電壓技術(shù) .北京：中國電力出版社， [2]沈培坤，順喜 .防雷與接地裝置 .北京：化學工業(yè)出版社 .工業(yè)裝備與信息工程出版中心， [3]李富同 .電力系統(tǒng)電磁兼容性問題綜述 [J].安全與電磁兼容， 2020（ 5） ： [4]徐一凡 .高壓電器絕緣及測試 .北京：中國電力出版社， [5]熊泰昌 .電力避雷器的原理實驗與維修 .北京：水利電力出版社， [6]翁雙安 .供配電工程設計指導 .北京：機械工業(yè)出版社， [7馮杰，司馬文霞，楊慶 .35kV 變電站雷電侵入波特性的仿真與分析 [J].高電壓技術(shù)， (2)8991 [8] 萊塔儒勒 .電力系統(tǒng)中的電磁兼容 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2020