【正文】 b) IbZ1 圖 62 避雷器電壓 Ub的圖解法 17 設(shè)侵入波為斜角波 u(t)=at,為了方便描述不取統(tǒng)一時(shí)間為起點(diǎn)，分析時(shí)分別以各點(diǎn)出現(xiàn)電壓的時(shí)刻為各自的時(shí)間零點(diǎn)。這種波形和全波相差很大，對(duì)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(jìn)線與兩路進(jìn)線的變電所避雷器與主變壓器、電壓互感器系，橫坐標(biāo)為波的空間梯度 a’ =a/v。 （ 1） 對(duì)于雷電過(guò)電壓，碳化硅避雷器應(yīng)在 標(biāo)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(shù)值是做為考慮與設(shè)備絕緣的截波試驗(yàn)電壓配合而提供。 （ 1）確定系統(tǒng)的額定電壓和頻率。 我國(guó) 3～ 110kV 系統(tǒng)的避雷器各項(xiàng)電氣性能與系統(tǒng)參數(shù)之間的配合均在避雷器標(biāo)準(zhǔn)中加以規(guī)范化，因此對(duì)正常絕緣的設(shè)備在選擇避雷器時(shí)，校驗(yàn)步驟可大為簡(jiǎn)化。 （ 1）避雷器的保護(hù)水平應(yīng)低于中性點(diǎn)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(yán)重的地區(qū)使用。 GIS 變電所中的暫態(tài)過(guò)電壓?jiǎn)栴} 在全封閉 SF6 氣體絕緣變電站（ GIS）中，隔離開(kāi)關(guān)的操作會(huì)產(chǎn)生特快速暫態(tài)過(guò)電壓（ VFTO）。 當(dāng) GIS 與 變壓器 相連時(shí)， VFTO 對(duì) 變壓器 的作用類似于沖擊過(guò)電壓。 (3)如果在暫態(tài)過(guò)程中觸及“接地”的設(shè)備外殼（ GIS 外殼），就會(huì)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(yuǎn)比架空線低，為此，從架空線侵入的過(guò)電壓波經(jīng)過(guò)折射，其幅值和陡度都顯著減小，這對(duì)GIS變電站的防雷保護(hù)來(lái)說(shuō)要比常規(guī)敞開(kāi)式變電站更易實(shí)現(xiàn)， (3)GIS 變電站結(jié)構(gòu)緊湊，電氣設(shè)備之間的電氣距離小，避雷器距被保護(hù)的電氣設(shè)備較近，所以防雷保護(hù)措施要比常規(guī)變電站更為有利。 設(shè)計(jì)中對(duì) 主要的雷擊方式、傳統(tǒng)變電站防雷措施、變壓器中性點(diǎn)保護(hù)、 變電站的入侵波過(guò)電壓保護(hù)、 絕緣配合與避雷器選擇、氣體絕緣變電站（ GIS）的過(guò)電壓保護(hù) 進(jìn)行了分析，通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我增加了很多知識(shí)，掌握了很多防雷保護(hù)的知識(shí)，對(duì)雷電方面的有了深入的了解，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段日子里，我所獲得的知識(shí)將是大學(xué)期間最珍貴的。在此，我對(duì)饒 老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予的指導(dǎo)和幫助表示衷心的感謝。 30 GIS 變電站雷電過(guò)電壓保護(hù)接線方式 GIS 變電站過(guò)電壓保護(hù)接線方式有以下幾種： (1)進(jìn)線為架空線路： GIS 與架空線直接相連的保護(hù)接線見(jiàn)圖 82 所示，共有五種：（ a） 表示母線長(zhǎng)度在 50m一下的 GIS，只在 GIS 入口處外側(cè)裝設(shè)一組氧化鋅避雷器；（ b） 表示在 GIS 入口側(cè)裝設(shè)一組氧化鋅避雷器，效果更好；對(duì)于母線較長(zhǎng)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(zhǎng)，采用（ e） 接線方式，即在母線中再增設(shè) 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(shù)很?。?～ ），且其負(fù)極性擊穿電壓比正極性低。但由于 VFTO 過(guò)電壓的波頭部分頻率很高，在高頻 VFTO 的作用下，容抗遠(yuǎn)小于感抗，所以可以忽略感抗 而僅考慮容抗的影響。當(dāng) VFTO 嚴(yán)重時(shí)在 GIS 的不同部位，如隔離開(kāi)關(guān)本身、間隙中、沿支持件、套管和變壓器會(huì)出現(xiàn)故障。有更好的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 26 （ 2）電網(wǎng)單相接地引起中性點(diǎn)電位升高的穩(wěn)態(tài)值應(yīng)小于避雷器額定電壓。為確保安全運(yùn)行，避免外絕緣閃絡(luò)事故，最好按下式校驗(yàn)避雷器瓷套的耐受強(qiáng)度 0 ???? HUU （ 73） 式中 U0海拔不超過(guò) 1000m 時(shí)的沖擊或工頻試 驗(yàn)電壓， kV； U在高海拔地區(qū)應(yīng)承受的外絕緣強(qiáng)度， kV； H海拔，在 1000～ 4000m 之間， m。 （ 3）查閱避雷器的保護(hù)水平，用以驗(yàn)算保護(hù)裕度或配合系數(shù)。 在實(shí)際中，除了保護(hù)裕度之外，還使用配合系數(shù)，其表達(dá)式如下 避雷器的保護(hù)水平設(shè)備的絕緣耐受強(qiáng)度?K （ 72） K也稱安全因數(shù)。s 波形下殘壓。圖中 35～ 110kV級(jí)系按普通閥型避雷器計(jì)算，不難理解采用保護(hù)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(hù)距離。 Ub5 uT t 變壓器上電壓 圖 65 雷電波侵入波變電所時(shí)變壓器上電壓波形 21 當(dāng)雷電波侵入變電所時(shí)，若設(shè)備上出現(xiàn)的最大沖擊電壓值 Ucjfm小于設(shè)備本身多次截波耐壓值 Uj，則電氣設(shè)備不會(huì)發(fā)生事故，反之，則可能造成雷害事故，為了保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，必須滿足下式 jUcjfmU ＜ jUkvlabU ＜25 ?? (69) 式 中： Ucjfm為電氣設(shè)備上出現(xiàn)的沖擊電壓最大值； Uj為電氣設(shè)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(shè)備與避雷器之間距離；v為波速； k為考慮電氣設(shè)備電容而引入的修正系數(shù)。這樣， 就相當(dāng)于在 t=t1時(shí)在 B點(diǎn)疊加了一個(gè)負(fù)的電壓波 2a（ tt1） ，因此 t≥ t1時(shí) ? ? ? ? 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(jiàn)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(jiàn)表 62和表 63和圖 64（ b） 、（ c） 。其他時(shí)刻避雷器上的電壓 ub可按此用圖解法求得。避雷器動(dòng)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(guò)電壓保護(hù) 變電站遭受雷害一般來(lái)自兩方面 ,一是雷直擊變電站 ,二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波侵入變電站。由于現(xiàn)在斷路器都是連動(dòng)的，因此出現(xiàn)上述情況出現(xiàn)的概率非常少。正常網(wǎng)絡(luò)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)允許其工作 2h 左右，在斷路器調(diào)開(kāi)單相接地故障之前，變壓器中性點(diǎn)產(chǎn)生過(guò)電壓值大小與 K=X0/X1 有關(guān)，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(diǎn)保護(hù) 變壓器中性點(diǎn)的過(guò)電壓 雷電過(guò)電壓即為通常所說(shuō)的大氣過(guò)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(hù)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(duì)電氣設(shè)備的反擊或閃絡(luò) 。因此 ,變電所實(shí)際上是完全耐雷的。 表 31 限流型避雷針性能指標(biāo) 型號(hào) 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(zhì)量 KG 20 42 最大抗風(fēng)強(qiáng)度 40 40 避雷器 為了防護(hù)感應(yīng)雷和輸電線路的雷電侵入波的危害，變電站內(nèi)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(gòu)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(dāng)雷擊過(guò)后，雷擊點(diǎn)地表變?yōu)殡姾傻南鄬?duì)空穴，周圍高電荷區(qū)域內(nèi)與地電位相對(duì)絕緣的導(dǎo)體上的電荷，將像受突然擊發(fā)的水波一樣沖向雷擊點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)備打火，絕緣受損和電子設(shè)備失效。感應(yīng)雷的破壞也稱為二次破壞。假如地電阻為 10Ω，一個(gè) 30kA的雷電流將會(huì)使地網(wǎng)電位上升至 300kV。如果途經(jīng)變電站的避雷針或地表其他突出物，地電荷會(huì)導(dǎo)致突出物頂端電場(chǎng)畸變集中。例如一九九九年八月二十七日凌晨 2點(diǎn)，某尋呼臺(tái)遭受雷擊，導(dǎo)致該臺(tái)中斷尋呼數(shù)小時(shí)，其直接損失是有限的，但間接損失將大大超過(guò)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(hù)周圍免受雷擊 。我們國(guó)內(nèi)許多物理課本，甚至大學(xué)的教課書(shū)也把避雷針的原理說(shuō)成是靠尖端放電中和云層電荷從而消除閃電的，這是錯(cuò)誤的。他們通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)建立了雷電學(xué)說(shuō)，認(rèn)為雷擊是云層中大量陰電荷和陽(yáng)電荷迅速中和而產(chǎn)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(shuō)，是雷電促使地球成為 文明的星球。對(duì)直擊雷的保護(hù)，一般采用避雷針或避雷線。 關(guān)鍵詞： 變電站 ；雷擊方式；防雷設(shè)備；措施 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................ 1 雷電的發(fā)展 ......................................................................................................... 1 防雷設(shè)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(yīng)雷 ................................................................................................................. 5 3 變電站防雷措施 ........................................................................................................ 6 避雷針 ................................................................................................................. 6 避雷器 ...........................................................