【文章內(nèi)容簡介】 ,以減小它所引起的過電壓 ,它的性質(zhì)似乎介于前兩種接地之間 ,它防雷保護裝置不可缺少的組成部分，它有些像工作接地 。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)。 由此可見 ,接地電阻取 10?較合適。 查接地裝置 i? (沖擊系數(shù) )與 i? (接地裝置的沖擊利用系數(shù) )表 ,選用一字形的接地體。 查得 : ＝ i? ＝eiRR (45) (式中 : iR — 沖擊電流下的電阻 。 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。內(nèi)部過電壓主要是由于電力系統(tǒng)內(nèi)部運行方式改變引起的過電壓反映，其主要包括操 作過電壓和暫時過電壓。變電站的中性點過電壓產(chǎn)生也是基于上述原因，當(dāng)變壓器中性點不接地時反映在中性點上的過電壓形式有：雷電過電壓、內(nèi)部過電壓。 （ 1） 雷電過電壓 由于雷電波沿線路傳入變電站或直接擊中變電站內(nèi)造成變壓器中性點電位的升高， 變壓器中性點上出現(xiàn)的最大雷擊過電壓主要取決于變壓器入口處的避雷器殘壓和變壓器的特性，一般雷擊過電壓值可按式 51 計算 5)1(3 bUrnmU ?? （ 51） 式中 n— 侵入波的相數(shù)； r— 變壓 器振蕩衰減系數(shù)，對于糾結(jié)式繞組取 ，連續(xù)式繞組取 ； Ub— 變壓器入口處避雷器上的殘壓（或放電電壓）； 由公式可知，三相同時進雷電波時過電壓最高。 （ 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。內(nèi)部過電壓分為兩類，即：因操作和故障引起的瞬間（以毫秒計）電壓升高，稱為操作過電壓；在瞬間完成之后出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)性質(zhì)的工頻電壓。反映 在中性點上的內(nèi)部過電壓主要表現(xiàn)為發(fā)生單相接地時中性點過電壓和斷路器非全相分合閘造成中性點過電壓。 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。正常網(wǎng)絡(luò)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(diào)開單相接地故障之前，變壓器中性點產(chǎn)生過電壓值大小與 K=X0/X1 有關(guān)，其中： X0 為零序阻抗， X1 為正序阻抗。由于電網(wǎng)各處 X0/X1 不容易準(zhǔn)確提供，且有效接地系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一般 K≤ 3，當(dāng) K=3 時過電壓最嚴(yán)重。此時中性點穩(wěn)態(tài)過電壓公式計算為： U0=Ue K（ K+2）。當(dāng) K=3 時， U0=,Ue取最高運行線電壓，如對于 110kV 及變壓器，則 U0= 110 =。 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。這種非正常運行狀態(tài)曾在不少地區(qū)出現(xiàn)，引起健全相及中性點避雷器爆炸。 非全相分合閘過電壓 由于斷路器非全相分合閘造成中性點過電壓。當(dāng)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(dāng)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。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。由于現(xiàn)在斷路器都是連動的，因此出現(xiàn)上述情形比較少，但在實際變電站運行中曾出現(xiàn)過，在中性點過電壓保護設(shè)計中也要給予考慮。 綜合上述中性點過電壓分析，可列出各級變電站在各種過電壓形式下的過電壓穩(wěn)態(tài)值匯總表，如 12 表 51 各級變電站中 性點過電壓大?。ㄓ行е担? 變電站級別 /kV 有效接地系統(tǒng)單相接地故障 /kV 構(gòu)成局部中性點絕緣的單相接地故障 非全相分、合閘過電壓 /最大值 /kV 35 14 23 23/46 110 73 72/146 220 146 146/292 中性點過電壓的保護措施 對中性點的過電壓 保護應(yīng)根據(jù)實際的具體情況選擇最佳的保護方式，應(yīng)與二次側(cè)保護設(shè)備相互配合。一般而言，中性點保護包括過電壓保護和繼電保護。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。 中性點保護的作用有： （ 1）中性點直接接地運行時，零序電流保護起作用，避雷器作后備保護（防止直接接地運行因故變成中性點不接地運行）； （ 2）不接地運行時，在大氣過電壓或系統(tǒng)接地故障瞬態(tài)過電壓下，避雷器動作； （ 3）不接地運行時，系統(tǒng)故障引起工頻過電壓，棒間隙放電，同時間隙零序電流保護動作切除變壓器，母線 3U0過電壓保護做后備。 根據(jù) DL/T6201997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》的有關(guān)規(guī)定提出了保護配置意見：（ 1）對 110kV 有 效接地系統(tǒng)中可能形成的局部不接地系統(tǒng)（如接地變壓器誤跳開關(guān)等原因引起等）、低壓側(cè)有電源的變壓器不接地中性點應(yīng)裝設(shè)間隙保護；（ 2）經(jīng)驗算，如斷路器因操作機構(gòu)出現(xiàn)非全相和嚴(yán)重不同期產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓可能危及中性點為標(biāo)準(zhǔn)分級絕緣、運行中性點不接地110kV 變壓器中性點絕緣，宜在中性點裝設(shè)間隙保護；（ 3）變壓器中性點間隙值的確定應(yīng)綜合考慮：間隙標(biāo)準(zhǔn)雷電波動作值小于主變壓器中性點的標(biāo)準(zhǔn)雷電波13 耐受值；因接地故障形成局部不接地系統(tǒng)時間隙應(yīng)動作；系統(tǒng)以有效接地方式運行，發(fā)生單相接地故障時，間隙不應(yīng)動作。 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。 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(chǎn)生的雷電波侵入變電站。 雷電不直接放電在建筑和設(shè)備本身，而是對布放在建筑物外部的線纜放電。線纜上的雷電波或過電壓幾乎以光速沿著電纜線路擴散，侵入并危及室內(nèi)電子設(shè)備和自動化控制等各個系統(tǒng) 。 變壓器在變電所中最重要的設(shè)備，且其絕緣水平低，故避雷器安裝位置應(yīng)盡量靠近變壓器。為了對變壓器進行有效的保護，避雷器伏秒性的上限應(yīng)低于變壓器伏秒特性的下限。避雷器應(yīng)安裝在母線上，在任何情況下，變壓器均應(yīng)受到避雷器的保護，所以各段母線上都應(yīng)裝設(shè)避雷器。 避雷器與被保護設(shè)備之間的距離（ l=0） 避雷針 直接連接在變壓器旁，如圖 61（ a） 所示，即認為變壓器與避雷器之間的電氣距離為零。忽略變壓器對地入口電容，雷電波 u自線路侵入。避雷器動作前后的電壓等效電路分別如圖 61（ b） 、 (c)所示。 首先分析避雷器直接 裝設(shè)在變壓器出線端的簡單接線，如圖 61（ a） 所示。為簡化分析，不計變壓器的對地入口電容，并假定避雷器的伏秒特性和伏安特性ub=f(ib)已知。 侵入波 u（ i） 沿波阻抗為 Z1的線路入侵，由于變壓器的波阻抗比線路大得多，在避雷器動作前相當(dāng)于末端開路，當(dāng)其等值電路如圖 61（ b） 所示。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)。 當(dāng)避雷器上的電壓 2u(t)與避雷器伏秒特性 uf(1)相交時，如圖 62 所示，間隙放電，其后等效電路如圖 61（ c） 所示，可得 12 Zbibuu ?? （ 61） 15 式中： ib為流過避雷器的電流； Z1為線路的波阻。 避雷器動作后，兩端的電壓可由圖 72 所示的圖解法求解。 縱坐標(biāo)取電壓 u，橫坐標(biāo)分別取時間 t 和電流 i0在 ut坐標(biāo)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(biāo)就是流過避雷器的最大雷電流 Ibm，由 Ibm對應(yīng)的 ub=f（ ib） 曲線上的電壓 Ubm就是避雷器的 最大殘壓。其他時刻避雷器上的電壓 ub可按此用圖解法求得。 2u U ub 1 2 Z Ub ub Z1 ib 2u Z1 (a)接線圖 (b)動作前等值電路 (c)動作后等值電路圖 圖 61 避雷器接在變壓器端的接線和等值電路 16 避雷器與被保護設(shè)備之間的距離（ l≠ 0） 變電所中有很多電氣設(shè)備，我們不可能在每個設(shè)備旁裝設(shè)一組避雷器加以保護，一般只在變電所母線上裝設(shè)避雷器，變壓器是最重要的設(shè)備，避雷器應(yīng)盡量靠近變壓器。因此，避雷器與各電氣設(shè)備都不可避免的有一段長度的距離。當(dāng)雷電波入侵時，由于波的反射，被保護的電氣設(shè)備上的電壓降不同于避雷器的殘壓，現(xiàn)用實例分析避雷器對所有電氣設(shè)備的保護作用。 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(shè)備的等值入口電容都不大，因此可以忽略其影響，被保護設(shè)備處可以認為是開路，故得到等效電路如圖 63（ b） 所示。 ZnO 避雷器裝設(shè)在母線上，進線刀閘離母線為l1，變壓器離母線距離為 l2，在等效電路中忽略各電氣設(shè)備的對地電容，點 L、 B、T分別表示進線斷路器、避雷器和變壓器的位置。 i i ub Ui Ubm Ibm 2u Uch Ub+ibZ1 Ub=f(ib) 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。 （ 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(dāng) t=t1(假設(shè)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）。這樣， 就相當(dāng)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 ???????? ?????