【正文】 b) IbZ1 圖 62 避雷器電壓 Ub的圖解法 17 設侵入波為斜角波 u(t)=at,為了方便描述不取統(tǒng)一時間為起點，分析時分別以各點出現(xiàn)電壓的時刻為各自的時間零點。這種波形和全波相差很大，對變壓器絕緣的作用與截波相近，通常拿它的最大值與變壓器的多次截波耐壓值（約等于三次截波耐壓值的1/）。 圖 66（ a） 、（ b） 分別表示一路進線與兩路進線的變電所避雷器與主變壓器、電壓互感器系，橫坐標為波的空間梯度 a’ =a/v。 （ 1） 對于雷電過電壓，碳化硅避雷器應在 標稱放電電流 8/20181。 避雷器的波前沖擊放電電壓和陡波沖擊電流殘壓數值是做為考慮與設備絕緣的截波試驗電壓配合而提供。 （ 1）確定系統(tǒng)的額定電壓和頻率。 我國 3～ 110kV 系統(tǒng)的避雷器各項電氣性能與系統(tǒng)參數之間的配合均在避雷器標準中加以規(guī)范化，因此對正常絕緣的設備在選擇避雷器時，校驗步驟可大為簡化。 （ 1）避雷器的保護水平應低于中性點的沖擊絕緣水平。 GIS 組合電器特別適合在用地緊張的城市變電站、企業(yè)變電站、山區(qū)和污穢嚴重的地區(qū)使用。 GIS 變電所中的暫態(tài)過電壓問題 在全封閉 SF6 氣體絕緣變電站（ GIS）中，隔離開關的操作會產生特快速暫態(tài)過電壓（ VFTO）。 當 GIS 與 變壓器 相連時， VFTO 對 變壓器 的作用類似于沖擊過電壓。 (3)如果在暫態(tài)過程中觸及“接地”的設備外殼（ GIS 外殼），就會感到刺痛或失控，危及人身安全。 (2)GIS 變電站中的同軸母線筒的波阻抗一般在 60～ 100Ω之間，遠比架空線低，為此，從架空線侵入的過電壓波經過折射，其幅值和陡度都顯著減小，這對GIS變電站的防雷保護來說要比常規(guī)敞開式變電站更易實現(xiàn)， (3)GIS 變電站結構緊湊，電氣設備之間的電氣距離小，避雷器距被保護的電氣設備較近，所以防雷保護措施要比常規(guī)變電站更為有利。 設計中對 主要的雷擊方式、傳統(tǒng)變電站防雷措施、變壓器中性點保護、 變電站的入侵波過電壓保護、 絕緣配合與避雷器選擇、氣體絕緣變電站（ GIS）的過電壓保護 進行了分析，通過這次設計使我增加了很多知識，掌握了很多防雷保護的知識，對雷電方面的有了深入的了解，在畢業(yè)設計的這段日子里，我所獲得的知識將是大學期間最珍貴的。在此，我對饒 老師在畢業(yè)設計期間給予的指導和幫助表示衷心的感謝。 30 GIS 變電站雷電過電壓保護接線方式 GIS 變電站過電壓保護接線方式有以下幾種： (1)進線為架空線路： GIS 與架空線直接相連的保護接線見圖 82 所示，共有五種：（ a） 表示母線長度在 50m一下的 GIS，只在 GIS 入口處外側裝設一組氧化鋅避雷器；（ b） 表示在 GIS 入口側裝設一組氧化鋅避雷器，效果更好；對于母線較長的 GIS，則采用（ c） 及（ d） 接線，即在變壓器出口加裝一組氧化鋅避雷器；如果母線很長，采用（ e） 接線方式，即在母線中再增設 一組氧化鋅避雷器。 (1)GIS 的絕緣的伏秒特性教平坦，其沖擊系數很?。?～ ），且其負極性擊穿電壓比正極性低。但由于 VFTO 過電壓的波頭部分頻率很高，在高頻 VFTO 的作用下，容抗遠小于感抗，所以可以忽略感抗 而僅考慮容抗的影響。當 VFTO 嚴重時在 GIS 的不同部位，如隔離開關本身、間隙中、沿支持件、套管和變壓器會出現(xiàn)故障。有更好的綜合經濟指標。 26 （ 2）電網單相接地引起中性點電位升高的穩(wěn)態(tài)值應小于避雷器額定電壓。為確保安全運行，避免外絕緣閃絡事故，最好按下式校驗避雷器瓷套的耐受強度 0 ???? HUU （ 73） 式中 U0海拔不超過 1000m 時的沖擊或工頻試 驗電壓， kV； U在高海拔地區(qū)應承受的外絕緣強度， kV； H海拔，在 1000～ 4000m 之間， m。 （ 3）查閱避雷器的保護水平，用以驗算保護裕度或配合系數。 在實際中，除了保護裕度之外，還使用配合系數，其表達式如下 避雷器的保護水平設備的絕緣耐受強度?K （ 72） K也稱安全因數。s 波形下殘壓。圖中 35～ 110kV級系按普通閥型避雷器計算，不難理解采用保護性能比較普通閥型避雷器更好的磁吹閥型避雷器或氧化鋅避雷器，就能增大保護距離。 Ub5 uT t 變壓器上電壓 圖 65 雷電波侵入波變電所時變壓器上電壓波形 21 當雷電波侵入變電所時，若設備上出現(xiàn)的最大沖擊電壓值 Ucjfm小于設備本身多次截波耐壓值 Uj，則電氣設備不會發(fā)生事故，反之，則可能造成雷害事故，為了保證電氣設備的安全運行，必須滿足下式 jUcjfmU ＜ jUkvlabU ＜25 ?? (69) 式 中： Ucjfm為電氣設備上出現(xiàn)的沖擊電壓最大值； Uj為電氣設備多次截波耐壓值；Ub5為避雷器上 5kA 下的殘壓； a為雷電波陡度； l 為電氣設備與避雷器之間距離；v為波速； k為考慮電氣設備電容而引入的修正系數。這樣， 就相當于在 t=t1時在 B點疊加了一個負的電壓波 2a（ tt1） ，因此 t≥ t1時 ? ? ? ? 5221222 ???????? ?????????? ?? bUvlftattavltatBu (64) 由式（ 64）可得 vlabUft 22 5 ??? (65) at L B T at L B T L1 L2 (a) (b) 圖 63 分析雷電波侵入變電所的典型接線 18 UB(t)的大小和波形見表 61和圖 64（ a） 表 61 避雷器上電壓 uB(t) t Bu vt 2l2＜ at vtt 2l21 ＞＞ ?????? ???????? ?? vltavltaat 2222 ftt＞ ? ? 52121222 ???????? ?????????? ? bUvltattavlta 同理，由圖 63（ b） 可以求得 uL(t)和 uT（ t） ，見表 62和表 63和圖 64（ b） 、（ c） 。其他時刻避雷器上的電壓 ub可按此用圖解法求得。避雷器動作前后的電壓等效電路分別如圖 61（ b） 、 (c)所示。 14 6 變電站的入侵波過電壓保護 變電站遭受雷害一般來自兩方面 ,一是雷直擊變電站 ,二是雷擊輸電線路后產生的雷電波侵入變電站。由于現(xiàn)在斷路器都是連動的，因此出現(xiàn)上述情況出現(xiàn)的概率非常少。正常網絡發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)允許其工作 2h 左右，在斷路器調開單相接地故障之前，變壓器中性點產生過電壓值大小與 K=X0/X1 有關，其中： X0 為零序阻抗， X1 為正序阻抗。 eR — 工頻電流下的電阻 ) iR ＝ 10＝ ? i?10 5 變壓器中性點保護 變壓器中性點的過電壓 雷電過電壓即為通常所說的大氣過電壓，其原因是由雷擊下引起電力系統(tǒng)變化所至。將雷電泄入大地，才能有效地發(fā)揮其保護作用。如果這一距離不夠大，則有可能在它們之間發(fā)生放電，這種現(xiàn)象稱避雷針 (線 )對電氣設備的反擊或閃絡 。因此 ,變電所實際上是完全耐雷的。 表 31 限流型避雷針性能指標 型號 雷電通流容量 KA 200 300 陡度衰減倍率 ≥ 25 ≥ 33 幅值衰減倍率 (％ ) ≤ 80 ≤ 80 電阻Ω ≤ 1 ≤ 1 高度 m 3 2 質量 KG 20 42 最大抗風強度 40 40 避雷器 為了防護感應雷和輸電線路的雷電侵入波的危害，變電站內采用了避雷器。按該式在年雷暴日為 40的地區(qū)， 35kV 室外終端變電站，母線構架 高，受雷擊概率為每年 次，而加 1根 30m 高避雷針后，則每年將受 次雷擊。到碰到避雷針尖為止。當雷擊過后，雷擊點地表變?yōu)殡姾傻南鄬昭?，周圍高電荷區(qū)域內與地電位相對絕緣的導體上的電荷，將像受突然擊發(fā)的水波一樣沖向雷擊點，導致設備打火，絕緣受損和電子設備失效。感應雷的破壞也稱為二次破壞。假如地電阻為 10Ω，一個 30kA的雷電流將會使地網電位上升至 300kV。如果途經變電站的避雷針或地表其他突出物，地電荷會導致突出物頂端電場畸變集中。例如一九九九年八月二十七日凌晨 2點，某尋呼臺遭受雷擊，導致該臺中斷尋呼數小時，其直接損失是有限的，但間接損失將大大超過直接損失。避雷針不但不能避雷反而引雷，它是自身的多受雷擊而保護周圍免受雷擊 。我們國內許多物理課本，甚至大學的教課書也把避雷針的原理說成是靠尖端放電中和云層電荷從而消除閃電的，這是錯誤的。他們通過大量實驗建立了雷電學說，認為雷擊是云層中大量陰電荷和陽電荷迅速中和而產生的現(xiàn)象；并且創(chuàng)立了避雷理論，發(fā)明了避雷針 。因此，可以說，是雷電促使地球成為 文明的星球。對直擊雷的保護，一般采用避雷針或避雷線。 關鍵詞： 變電站 ；雷擊方式；防雷設備；措施 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................ 1 雷電的發(fā)展 ......................................................................................................... 1 防雷設備 ............................................................................................................ 1 2 主要的雷擊方式 .................................................... 4 雷的直擊和繞擊 ................................................................................................. 4 雷擊反擊 ............................................................................................................. 4 感應雷 ................................................................................................................. 5 3 變電站防雷措施 ........................................................................................................ 6 避雷針 ................................................................................................................. 6 避雷器 ...........................................................