【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ,以減小它所引起的過(guò)電壓 ,它的性質(zhì)似乎介于前兩種接地之間 ,它防雷保護(hù)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(hù)接地 ,它的阻值一般在 130?的范圍內(nèi)。 由此可見(jiàn) ,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(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。內(nèi)部過(guò)電壓主要是由于電力系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行方式改變引起的過(guò)電壓反映，其主要包括操 作過(guò)電壓和暫時(shí)過(guò)電壓。變電站的中性點(diǎn)過(guò)電壓產(chǎn)生也是基于上述原因，當(dāng)變壓器中性點(diǎn)不接地時(shí)反映在中性點(diǎn)上的過(guò)電壓形式有：雷電過(guò)電壓、內(nèi)部過(guò)電壓。 （ 1） 雷電過(guò)電壓 由于雷電波沿線(xiàn)路傳入變電站或直接擊中變電站內(nèi)造成變壓器中性點(diǎn)電位的升高， 變壓器中性點(diǎn)上出現(xiàn)的最大雷擊過(guò)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(guò)電壓值可按式 51 計(jì)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(duì)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(shí)進(jìn)雷電波時(shí)過(guò)電壓最高。 （ 2） 內(nèi)部過(guò)電壓 在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，由于斷路器操作和各類(lèi)故障如接地、斷線(xiàn)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(chēng)為內(nèi)部過(guò)電壓。內(nèi)部過(guò)電壓分為兩類(lèi)，即：因操作和故障引起的瞬間（以毫秒計(jì)）電壓升高，稱(chēng)為操作過(guò)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(diǎn)上的內(nèi)部過(guò)電壓主要表現(xiàn)為發(fā)生單相接地時(shí)中性點(diǎn)過(guò)電壓和斷路器非全相分合閘造成中性點(diǎn)過(guò)電壓。 單相接地中性點(diǎn)過(guò)電壓 11 單相接地故障造成三相不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，在變壓器中性點(diǎn)上必然會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓。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。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(shí)過(guò)電壓最嚴(yán)重。此時(shí)中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓公式計(jì)算為： U0=Ue K（ K+2）。當(dāng) K=3 時(shí)， U0=,Ue取最高運(yùn)行線(xiàn)電壓，如對(duì)于 110kV 及變壓器，則 U0= 110 =。 系統(tǒng)單相接地時(shí)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(dòng)，則系統(tǒng)形成局部不接地系統(tǒng)，此時(shí)的中性點(diǎn)過(guò)電壓值更高，其值視近視為相電壓值，如在 110kV 變壓器中性點(diǎn)電位穩(wěn)態(tài)值為 73kV。這種非正常運(yùn)行狀態(tài)曾在不少地區(qū)出現(xiàn)，引起健全相及中性點(diǎn)避雷器爆炸。 非全相分合閘過(guò)電壓 由于斷路器非全相分合閘造成中性點(diǎn)過(guò)電壓。當(dāng)系統(tǒng)一相斷口擊穿時(shí)，變壓器中性點(diǎn)過(guò)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(xiàn)路間電容并聯(lián)后再與線(xiàn)間零序電容構(gòu)成回路，如果參數(shù)匹配就會(huì)產(chǎn)生鐵磁諧振，在中性點(diǎn)上產(chǎn)生較高過(guò)電壓；如果是雙電源且兩個(gè)電源的電壓相反，則中性點(diǎn)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(dòng)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(dòng)的，因此出現(xiàn)上述情形比較少，但在實(shí)際變電站運(yùn)行中曾出現(xiàn)過(guò)，在中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)中也要給予考慮。 綜合上述中性點(diǎn)過(guò)電壓分析，可列出各級(jí)變電站在各種過(guò)電壓形式下的過(guò)電壓穩(wěn)態(tài)值匯總表，如 12 表 51 各級(jí)變電站中 性點(diǎn)過(guò)電壓大小（有效值） 變電站級(jí)別 /kV 有效接地系統(tǒng)單相接地故障 /kV 構(gòu)成局部中性點(diǎn)絕緣的單相接地故障 非全相分、合閘過(guò)電壓 /最大值 /kV 35 14 23 23/46 110 73 72/146 220 146 146/292 中性點(diǎn)過(guò)電壓的保護(hù)措施 對(duì)中性點(diǎn)的過(guò)電壓 保護(hù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際的具體情況選擇最佳的保護(hù)方式，應(yīng)與二次側(cè)保護(hù)設(shè)備相互配合。一般而言，中性點(diǎn)保護(hù)包括過(guò)電壓保護(hù)和繼電保護(hù)。其中繼電保護(hù)有：母線(xiàn) 3U0過(guò)電壓、間隙零序過(guò)電流、直接接地零序過(guò)電流；過(guò)電壓保護(hù)分 為：避雷器保護(hù)、間隙保護(hù)、避雷器保護(hù)與間隙聯(lián)合保護(hù)。 中性點(diǎn)保護(hù)的作用有： （ 1）中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行時(shí)，零序電流保護(hù)起作用，避雷器作后備保護(hù)（防止直接接地運(yùn)行因故變成中性點(diǎn)不接地運(yùn)行）； （ 2）不接地運(yùn)行時(shí)，在大氣過(guò)電壓或系統(tǒng)接地故障瞬態(tài)過(guò)電壓下，避雷器動(dòng)作； （ 3）不接地運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)故障引起工頻過(guò)電壓，棒間隙放電，同時(shí)間隙零序電流保護(hù)動(dòng)作切除變壓器，母線(xiàn) 3U0過(guò)電壓保護(hù)做后備。 根據(jù) DL/T6201997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》的有關(guān)規(guī)定提出了保護(hù)配置意見(jiàn)：（ 1）對(duì) 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(kāi)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(diǎn)應(yīng)裝設(shè)間隙保護(hù)；（ 2）經(jīng)驗(yàn)算，如斷路器因操作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)非全相和嚴(yán)重不同期產(chǎn)生的鐵磁諧振過(guò)電壓可能危及中性點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)絕緣、運(yùn)行中性點(diǎn)不接地110kV 變壓器中性點(diǎn)絕緣，宜在中性點(diǎn)裝設(shè)間隙保護(hù)；（ 3）變壓器中性點(diǎn)間隙值的確定應(yīng)綜合考慮：間隙標(biāo)準(zhǔn)雷電波動(dòng)作值小于主變壓器中性點(diǎn)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(shí)間隙應(yīng)動(dòng)作；系統(tǒng)以有效接地方式運(yùn)行，發(fā)生單相接地故障時(shí)，間隙不應(yīng)動(dòng)作。 目前全國(guó)變電站對(duì) 中性點(diǎn)所采取的過(guò)電壓保護(hù)措施有：（ 1） 采用閥式避雷器或氧化鋅避雷器對(duì)中性點(diǎn)過(guò)電壓進(jìn)行保護(hù)；（ 2）采用棒 棒間隙配合保護(hù)裝置來(lái)防止中性點(diǎn)過(guò)電壓；（ 3）采用避雷器與間隙并聯(lián)的形式對(duì)中性點(diǎn)過(guò)電壓進(jìn)行保護(hù)，這種方式目前用得最普遍。 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?xún)煞矫?,一是雷直擊變電站 ,二是雷擊輸電線(xiàn)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(duì)布放在建筑物外部的線(xiàn)纜放電。線(xiàn)纜上的雷電波或過(guò)電壓幾乎以光速沿著電纜線(xiàn)路擴(kuò)散，侵入并危及室內(nèi)電子設(shè)備和自動(dòng)化控制等各個(gè)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(duì)變壓器進(jìn)行有效的保護(hù)，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(xiàn)上，在任何情況下，變壓器均應(yīng)受到避雷器的保護(hù)，所以各段母線(xiàn)上都應(yīng)裝設(shè)避雷器。 避雷器與被保護(hù)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(rèn)為變壓器與避雷器之間的電氣距離為零。忽略變壓器對(duì)地入口電容，雷電波 u自線(xiàn)路侵入。避雷器動(dòng)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(xiàn)端的簡(jiǎn)單接線(xiàn)，如圖 61（ a） 所示。為簡(jiǎn)化分析，不計(jì)變壓器的對(duì)地入口電容，并假定避雷器的伏秒特性和伏安特性u(píng)b=f(ib)已知。 侵入波 u（ i） 沿波阻抗為 Z1的線(xiàn)路入侵，由于變壓器的波阻抗比線(xiàn)路大得多，在避雷器動(dòng)作前相當(dāng)于末端開(kāi)路，當(dāng)其等值電路如圖 61（ b） 所示。此時(shí)，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(shí)，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(guò)避雷器的電流； Z1為線(xiàn)路的波阻。 避雷器動(dòng)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(shí)間 t 和電流 i0在 ut坐標(biāo)平面內(nèi)（適用于間隙擊穿后），畫(huà)出曲線(xiàn) ub+ibZ1，然后自侵入波的幅值處作一水平與曲線(xiàn) ub+ibZ1相交，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)就是流過(guò)避雷器的最大雷電流 Ibm，由 Ibm對(duì)應(yīng)的 ub=f（ ib） 曲線(xiàn)上的電壓 Ubm就是避雷器的 最大殘壓。其他時(shí)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(xiàn)圖 (b)動(dòng)作前等值電路 (c)動(dòng)作后等值電路圖 圖 61 避雷器接在變壓器端的接線(xiàn)和等值電路 16 避雷器與被保護(hù)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(gè)設(shè)備旁裝設(shè)一組避雷器加以保護(hù)，一般只在變電所母線(xiàn)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(zhǎng)度的距離。當(dāng)雷電波入侵時(shí)，由于波的反射，被保護(hù)的電氣設(shè)備上的電壓降不同于避雷器的殘壓，現(xiàn)用實(shí)例分析避雷器對(duì)所有電氣設(shè)備的保護(hù)作用。 圖 63（ a） 是某 變電所主接線(xiàn)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(hù)設(shè)備處可以認(rèn)為是開(kāi)路，故得到等效電路如圖 63（ b） 所示。 ZnO 避雷器裝設(shè)在母線(xiàn)上，進(jìn)線(xiàn)刀閘離母線(xiàn)為l1，變壓器離母線(xiàn)距離為 l2，在等效電路中忽略各電氣設(shè)備的對(duì)地電容，點(diǎn) L、 B、T分別表示進(jìn)線(xiàn)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(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)。 （ 1）避雷器上的電壓 uB(t) T點(diǎn)反射波尚未到達(dá) B點(diǎn)時(shí) ?? attBu ? (62) T點(diǎn)反射波到達(dá) B點(diǎn)以后至避雷器動(dòng)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(shí)間vt 2l21＞時(shí)， uB(t)與避雷器伏秒特性相交，避雷器動(dòng)作，由于避雷器非線(xiàn)性特性較好，此后可以認(rèn)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(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(xiàn) 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 ???????? ?????