發(fā)電廠防雷與過(guò)電壓保護(hù)

發(fā)電廠防雷與過(guò)電壓保護(hù)第一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十一章發(fā)電廠防雷與過(guò)電壓保護(hù)第二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

雷電放電、雷電流及雷過(guò)電壓

一、雷電放電 地面濕氣受熱上升，凝成水滴或冰晶，形成積云， 積云在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到強(qiáng)烈氣流的作用，形成了帶有正、負(fù)不同電荷的帶電積云稱(chēng)為雷云。在上下氣流的強(qiáng)烈撞擊和摩擦下，雷云中的電荷越聚越多， 一方面在空中形成了正、負(fù)不同雷云間的強(qiáng)大電場(chǎng)；另一方面雷云與大地或建筑物之間也形成了強(qiáng)大的電場(chǎng)。

當(dāng)雷云中電荷密集處的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)25—30kv／cm時(shí)，就會(huì)發(fā)生放電。這個(gè)過(guò)程叫先導(dǎo)放電。第三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

當(dāng)先導(dǎo)放電的頭部接近異性雷云電荷中心或地面感應(yīng)電荷中心就開(kāi)始進(jìn)入放電的第二階段，即主放電階段。 其放電的電流即雷電流，可達(dá)幾十萬(wàn)安，電壓可達(dá)幾百萬(wàn)伏，溫度可達(dá)2萬(wàn)攝氏度。在幾個(gè)微秒時(shí)間內(nèi)，使周?chē)目諝馔ǖ罒砂谉岫土遗蛎?，并出現(xiàn)耀眼的光亮和巨響，這就是通常所說(shuō)的“打閃”和“打雷”。對(duì)地放電的雷云90％左右是負(fù)極性(云帶負(fù)電)的。第四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

雷云對(duì)地放電通常分為先導(dǎo)放電、主放電和余光放電。 通常，不只發(fā)生一個(gè)三階段的放電過(guò)程，而是一個(gè)接一個(gè)的多次重復(fù)過(guò)程。 一般是第一分量幅值最大，后續(xù)分量幅值依次減小。 各分量中的最大電流和電流增長(zhǎng)最大陡度，是造成被擊物體上的過(guò)電壓、電動(dòng)力和爆破力的主要因素， 而在余光階段中流過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的電流則是造成雷電熱效應(yīng)的重要因素之一。第五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、雷過(guò)電壓 雷過(guò)電壓又稱(chēng)為大氣過(guò)電壓。雷過(guò)電壓有兩種：一種是雷直接擊于輸電線(xiàn)路或設(shè)備引起的，稱(chēng)為直擊雷過(guò)電壓； 另一種是雷擊輸電線(xiàn)路附近的地面或設(shè)備時(shí)，由于電磁感應(yīng)引起的，稱(chēng)為感應(yīng)雷過(guò)電壓。 同時(shí)，雷電波沿輸電線(xiàn)路入侵變電所或升壓所，也對(duì)其中設(shè)備造成威脅。 最危險(xiǎn)的是直擊雷過(guò)電壓。雷擊輸電線(xiàn)路往往造成跳閘事故，第六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

避雷針與避雷線(xiàn)為了防止設(shè)備受到直接雷擊，最常用的措施是裝設(shè)避雷針或避雷線(xiàn)。它由金屬制成，高于被保護(hù)物，具有良好的接地裝置，其作用是將雷電引向自身并安全地將雷電流導(dǎo)入地中，從而保護(hù)其附近比它低的設(shè)備免受直接雷擊。第七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五單支避雷針的保護(hù)范圍，見(jiàn)圖11—3，第八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

避雷針包括接閃器(針頭)、引下線(xiàn)和接地體三部分。 避雷線(xiàn)是懸掛在空中的水平的接地導(dǎo)線(xiàn)，又稱(chēng)架空地線(xiàn)，主要用于保護(hù)架空輸電線(xiàn)路，也可用于發(fā)電廠、升壓所作直擊雷保護(hù)。第十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三節(jié)避雷器 避雷器的作用是限制過(guò)電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。避雷器的類(lèi)型主要有保護(hù)間隙、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。 保護(hù)間隙主要用于限制大氣過(guò)電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線(xiàn)路和變電所進(jìn)線(xiàn)段保護(hù)。 閥型避雷器與氧化鋅避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護(hù)，在220kV及以下系統(tǒng)主要用于限制大氣過(guò)電壓，在超高壓系統(tǒng)中還將用來(lái)限制內(nèi)過(guò)電壓或作內(nèi)過(guò)電壓的后備保護(hù)。第十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、保護(hù)間隙 一般由兩個(gè)相距一定距離的、敞露于大氣的電極構(gòu)成，將它與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，如圖12—7所示，適當(dāng)調(diào)整電極間的距離(間隙)，使其擊穿放電電壓低于被保護(hù)設(shè)備絕緣的沖擊放電電壓，并留一定的安全裕度。第十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

當(dāng)雷電波入侵時(shí)，主間隙先擊穿，形成電弧接地。過(guò)電壓消失后，主間隙中仍有正常工作電壓作用下的工頻工頻續(xù)流。 由于這種間隙的熄弧能力較差，間隙電弧往往不能自行熄滅，對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)而言，這種間隙的工頻續(xù)流就是間隙處的接地短路電流。將引起斷路器跳閘，這是保護(hù)間隙的主要缺點(diǎn)。 此外，由于間隙敞露，其放電特性也受氣象和外界條件的影響。第十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

正常情況下，火花間隙將帶電部分與閥片隔開(kāi)。當(dāng)雷電波的幅值超過(guò)避雷器的沖擊放電電壓時(shí)，火花間隙被擊穿，沖擊電流經(jīng)閥片流入大地，閥片上出現(xiàn)電壓降(殘壓)。只要使避雷器的沖擊放電電壓和殘壓低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓值，設(shè)備就可得到保護(hù)。而避雷器的滅弧電壓必須高于所在系統(tǒng)的最高工作電壓，這樣才能保證雷電波過(guò)后順利熄滅工頻續(xù)流電弧。二、閥型避雷器 由裝在密封瓷套中的火花間隙和非線(xiàn)性電阻(又稱(chēng)閥片)串聯(lián)構(gòu)成，如圖11—8所示。閥片的電阻值與流過(guò)的電流有關(guān)，電流愈大電阻愈小。第十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

閥型避雷器分普通型和磁吹型兩類(lèi)。

普通型的火花間隙由許多如圖12—10所示的單個(gè)間隙串聯(lián)而成。避雷器動(dòng)作后，工頻續(xù)流電弧被許多單個(gè)間隙分割成許多段短弧，減小工頻續(xù)流有利于間隙電弧的熄滅，因此在工頻電壓下，希望閥片有較大的電阻。第十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

磁吹型： 利用磁場(chǎng)使每個(gè)間隙中的電弧產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)(如旋轉(zhuǎn)或拉長(zhǎng))來(lái)提高滅弧能力。其原理接線(xiàn)見(jiàn)圖。 輔助間隙，是為了消除磁吹線(xiàn)圈在沖擊電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的壓降。閥片的作用是限制工頻續(xù)流。 在沖擊電壓作用下，主間隙被擊穿，放電電流通過(guò)磁吹線(xiàn)圈，其上的壓降使輔助間隙擊穿，放電電流便經(jīng)過(guò)輔助間隙、主間隙和閥片流入大地，使避雷器的壓降不致增大。 當(dāng)工頻續(xù)流通過(guò)時(shí)，磁吹線(xiàn)圈上的壓降減小，迫使輔助間隙中的電弧熄滅，工頻續(xù)流也就很快轉(zhuǎn)入磁吹線(xiàn)圈，產(chǎn)生磁場(chǎng)起吹弧作用。第十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

電阻閥片都是金剛砂(SIC)和結(jié)合劑燒結(jié)而成，稱(chēng)為碳化硅閥片。普通型避雷器的閥片是在低溫下燒結(jié)而成，不能承受持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的內(nèi)過(guò)電壓沖擊電流； 磁吹型避雷器的閥片，是在高溫下燒結(jié)而成，能用于限制內(nèi)部過(guò)電壓。目前我國(guó)生產(chǎn)的普通型避雷器有FS型和FZ型兩種型號(hào)。

FS型避雷器，其通流容量較小，主要用于保護(hù)小容量的3一l0kV配電裝置中的電氣設(shè)備(如變壓器等)。FZ型避雷器，其特性較好、通流容量較大，主要用于保護(hù)發(fā)電廠、大中型變電所的變壓器和電容器等設(shè)備。 磁吹型避雷器主要有FCZ電站型和保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用的FCD型。第十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五氧化鋅避雷器 氧化鋅避雷器，實(shí)際上也是一種閥型避雷器，其閥片以氧化鋅(ZnO)為主要材料，加入少量金屬氧化物，在高溫下燒結(jié)而成。金屬氧化鋅閥片電阻的伏安特性如圖所示。伏安特性曲線(xiàn)分為小電流區(qū)、非飽和區(qū)和飽和區(qū)三個(gè)區(qū)域。 在額定電壓(或滅弧電壓)下，運(yùn)行在小電流區(qū)，其閥片電阻的通過(guò)電流僅數(shù)百微安，氧化鋅閥片電阻呈高阻狀態(tài)。第二十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

當(dāng)加過(guò)電壓之后，電阻片的通過(guò)電流逐漸增加，其過(guò)程與一個(gè)放電間隙與非線(xiàn)性電阻串聯(lián)的閥型避雷器擊穿相似，氧化鋅閥片電阻的通過(guò)電流急劇增大，過(guò)渡到非飽和區(qū)。第二十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

電壓降至起始電壓時(shí)，氧化鋅閥片電阻終止“導(dǎo)通”，又恢復(fù)到小電流區(qū)運(yùn)行，可視為無(wú)續(xù)流通過(guò)。

ZnO避雷器與SiC避雷器相比較，由于ZnO避雷器采用了非線(xiàn)性?xún)?yōu)良的ZnO閥片，使其具有許多優(yōu)點(diǎn)。

(1)無(wú)間隙、無(wú)續(xù)流。在工作電壓下，ZnO閥片呈現(xiàn)極大的電阻，續(xù)流近似為零，所以一般不用串聯(lián)間隙來(lái)隔離工作電壓。

(2)通流容量大。由于續(xù)流能量極少，僅吸收沖擊電流能量，故ZnO避雷器的通流容量較大，更有利于用來(lái)限制作用時(shí)間較長(zhǎng)(與大氣過(guò)電壓相比)的內(nèi)部過(guò)電壓。第二十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五 (3)可使電氣設(shè)備所受過(guò)電壓降低。在相同雷電流和相同殘壓下，SiC避雷器只有在串聯(lián)間隙擊穿放電后才泄放電流，而ZnO避雷器(無(wú)串聯(lián)間隙)在波頭上升過(guò)程中就有電流流過(guò)，這就可降低作用在設(shè)備上的過(guò)電壓。

(4)在絕緣配合方面可以做到陡波、雷電波和操作波的保護(hù)裕度接近一致。

(5)ZnO避雷器體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便。第二十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

目前生產(chǎn)的ZnO避雷器，大部分是無(wú)間隙的。對(duì)于超高壓避雷器，也采用并聯(lián)或串聯(lián)間隙的方法。圖11—15表示ZnO避雷器有并聯(lián)間隙的原理圖。第二十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

圖11—14示出SiC避雷器、ZnO避雷器及理想避雷器的伏安特性曲線(xiàn)，以作比較。 圖中假定ZnO、SiC閥片在10kA電流下的殘壓相同；但在額定電壓(或滅弧電壓)下，ZnO伏安特性曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的電流一般在10-5A以下，可以近似認(rèn)為其續(xù)流為零， 而SiC伏安特性曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的續(xù)流卻為100A左右。也就是說(shuō)，在工作電壓下ZnO閥片可看作是絕緣體。第二十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.1220kV避雷器額定值項(xiàng)目金屬氧化物避雷器a.額定電壓 (kV，有效值)200b.額定頻率 (Hz)50c.標(biāo)稱(chēng)放電電流 (kA)10d.持續(xù)運(yùn)行電壓 (kV，有效值)≥146第二十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.2220kV避雷器保護(hù)特性項(xiàng)目金屬氧化物避雷器a.陡波10kA沖擊電流下最大殘壓(波頭1~5s)(kV)≤582b.雷電沖擊電流下最大殘壓(8/20s)(kV)≤520c.2kA操作沖擊電流下最大殘壓(波頭30~100s)(kV)≤442d.工頻參考電壓(工頻參考電流1mA)≥290第二十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

表11—3給出Y5WZ系列電站用無(wú)間隙氧化鋅避雷器的技術(shù)數(shù)據(jù)。表11—4給出Y10W5系列中部分氧化鋅避雷器的技術(shù)數(shù)據(jù)。

第二十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

發(fā)電廠的接地裝置 按接地的目的，電氣設(shè)備的接地可分為：工作接地、防雷接地、保護(hù)接地和儀控接地。

(1)工作接地：是為了保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行所需要的接地。例如變壓器中性點(diǎn)接地，其作用是穩(wěn)定電網(wǎng)對(duì)地電位，從而可使對(duì)地絕緣降低。

(2)防雷接地：是針對(duì)防雷保護(hù)的需要而設(shè)置的接地。例如避雷針(線(xiàn))、避雷器的接地，目的是使雷電流順利導(dǎo)入大地，以利于降低雷過(guò)電壓，故又稱(chēng)為過(guò)電壓保護(hù)接地。

(3)保護(hù)接地：也稱(chēng)安全接地，是為了人身安全而設(shè)置的接地，即電氣設(shè)備的外殼(包括電纜皮)必須接地，以防外殼帶電危及人身安全。

(4)儀控接地：發(fā)電廠的熱力控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、晶體管或微機(jī)型繼電保護(hù)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)通信系統(tǒng)等，為了穩(wěn)定電位、防止干擾而設(shè)置的接地。儀控接地亦稱(chēng)電子系統(tǒng)接地。第三十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、接地電阻基本概念 接地電阻是指電流經(jīng)接地體進(jìn)入大地并向周?chē)鷶U(kuò)散時(shí)所遇到的電阻。當(dāng)沒(méi)有接地電流通過(guò)時(shí)，大地各處的電位是相等的，并認(rèn)為其電位為零。但大地不是理想導(dǎo)體，它具有一定的電阻率，稱(chēng)為大地電阻率或土壤電阻率，大地電阻率在不同的地質(zhì)條件下是不同的。 如果有電流流過(guò)，則大地各處就出現(xiàn)了不同的電位。注人大地的電流，它以電流場(chǎng)的形式向四處擴(kuò)散，如圖11—16所示。第三十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

離電流注入點(diǎn)愈遠(yuǎn)，半球形的散流面積愈大，地中的電流密度就愈小，一般認(rèn)為在較遠(yuǎn)處(15—20m以外)，單位擴(kuò)散距離的電阻及地中電流密度已接近零，該處電位已近似為零電位。 顯然，當(dāng)接地點(diǎn)有電流流入大地時(shí)，接地點(diǎn)電位最高，離接地點(diǎn)愈遠(yuǎn)，電位愈低，圖11－16中曲線(xiàn)V＝F(r)表示地表面的電位分布情況 第三十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

人們把接地點(diǎn)處的電位VM與接地電流I的比值定義為該點(diǎn)的接地電阻R=VM/I。當(dāng)接地電流為定值時(shí)，接地電阻R愈小，則電位VM愈低，反之則愈高。 接地裝置的接地電阻R主要決定于接地裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、埋入地下的深度及當(dāng)?shù)赝寥赖碾娮杪省Ｒ蚪饘俳拥伢w的電阻率遠(yuǎn)小于土壤電阻率，故接地體本身的電阻在接地電阻R中可以忽略不計(jì)。第三十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、接地電阻允許值 接地電阻的允許值是根據(jù)接地電流的大小、接地裝置上出現(xiàn)電壓時(shí)間的長(zhǎng)短和接觸幾率多少，并考慮不同土壤電阻率下投資的合理性而制定。 在大電流接地系統(tǒng)中，接地電流都是由接地短路故障引起的，電流值較大，但故障切除時(shí)間快，接地裝置上出現(xiàn)電壓的持續(xù)時(shí)間也很短。所以規(guī)定接地網(wǎng)電壓不得超過(guò)2000V，其接地裝置的接地電阻為

式中I——流經(jīng)接地裝置的(短路)電流。 當(dāng)I＞4000A時(shí)，可取R≤0.5?。在大地電阻率很高時(shí)允許將R值放寬到R≤5?，但在這種情況下，必須驗(yàn)證人身安全。第三十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

在小電流接地系統(tǒng)中，接地故障電流I較小，繼電保護(hù)常動(dòng)作于信號(hào)，不切除故障，接地裝置上出現(xiàn)電壓的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，因此，接地電壓應(yīng)限制得較低。 當(dāng)接地裝置僅用于高壓設(shè)備時(shí)，規(guī)定接地電壓不得超過(guò)250v，即

當(dāng)接地裝置為高低壓設(shè)備所共用時(shí)，考慮到人與低壓設(shè)備接觸的機(jī)會(huì)更多，規(guī)定接地電壓不得超過(guò)120V，即第三十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

一般在小電流接地系統(tǒng)中，接地電阻不應(yīng)超過(guò)10?。大地電阻率較高時(shí)，接地電阻允許取大些。 對(duì)工作接地及人身安全保護(hù)接地而言，接地電阻是指直流或工頻電流流過(guò)時(shí)的電阻； 對(duì)過(guò)電壓保護(hù)接地而言，是指雷電沖擊電流流過(guò)時(shí)的電阻，簡(jiǎn)稱(chēng)沖擊接地電阻。同一接地裝置在工頻電流和沖擊電流作用下，將具有不同的電阻值，通常用沖擊系數(shù)。表示兩者的關(guān)系 一般情況下，a<l，也有時(shí)a≥1，這與接地體的幾何尺寸、雷電流的幅值和波形及土壤電阻率等因素有關(guān)。第三十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、接觸電壓和跨步電壓 從人身安全考慮，一般人體通過(guò)50mA以上電流就有生命危險(xiǎn)。人體皮膚處于干燥、潔凈和無(wú)損傷時(shí)，人身電阻高達(dá)幾十千歐以上，而皮膚有傷口或處于潮濕狀態(tài)時(shí)，可降到1000?左右。 因此在最不利的情況下，人接觸的電壓只要達(dá)0.05X1000＝50(V)左右，即有致命危險(xiǎn)。第三十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

在電氣設(shè)備發(fā)生接地故障，外殼帶電時(shí)，人可能有兩種方式觸及不同電位點(diǎn)而受到電壓的作用： ①人站在離設(shè)備外殼0.8m的地面上，手觸及設(shè)備外殼離地面高為1．8m處所受到的電壓； ②人的兩腳，著地點(diǎn)跨距為0.8m時(shí)，兩腳之間所受到的電位差。 前者稱(chēng)為接觸電壓，后者稱(chēng)為跨步電壓，如圖12—16中所示的U和Uk。第三十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、發(fā)電廠的接地裝置 除利用自然接地體或各種人工接地體之外，還應(yīng)敷設(shè)人工接地網(wǎng)，在避雷器，避雷針附近采用垂直接地體，并在其中敷設(shè)若干均壓帶，還可采取以下均壓措施：

(1)因接地網(wǎng)邊角外部電位梯度較高，邊角處應(yīng)做成圓弧形。

(2)在接地網(wǎng)邊緣上經(jīng)常有人出入的走道處，應(yīng)在該走道下不同深度裝設(shè)與地網(wǎng)相連的帽檐式均壓帶或者將該處附近鋪成具有高電阻率的路面。第三十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

對(duì)于600MW機(jī)組電廠，其500kV和220kV配電裝置、汽輪機(jī)房、鍋爐房等主要電氣建筑物下面常將深埋的水平接地體敷設(shè)成方格網(wǎng)。 一般在主廠房接地網(wǎng)和升壓變電所接地網(wǎng)連接處設(shè)有可拆部件，以便分別測(cè)試各個(gè)主接地網(wǎng)的接地電阻。主接地網(wǎng)的接地電阻一般在0.5Ω以?xún)?nèi)。 地下接地網(wǎng)在一些適當(dāng)部位連接有多股絞線(xiàn)，引出地面，以便連接需要接地的設(shè)備或接地母線(xiàn)(總地線(xiàn)排)，或與廠房鋼柱連接并形成整個(gè)建筑物接地。 室外防雷保護(hù)接地引下線(xiàn)與接地體的連接點(diǎn)通常設(shè)在地表下0.3～0.5m以下。第四十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

發(fā)電廠中大量電氣設(shè)備或其他非載流金屬部分都必須接地，如配電盤(pán)的框架、開(kāi)關(guān)柜或開(kāi)關(guān)設(shè)備的支架、電動(dòng)機(jī)底座、金屬電纜架、導(dǎo)線(xiàn)的金屬外包層、開(kāi)關(guān)和斷路器的外殼或其他電氣設(shè)備的外殼、移動(dòng)式或手持式電動(dòng)工具等。 電氣設(shè)備的接地，可用直接的金屬接觸固定在已接地的建筑金屬結(jié)構(gòu)上，也可用適當(dāng)截面的接地線(xiàn)連接到已接地的接地端子或接地母線(xiàn)上，還可用單獨(dú)的絕緣地線(xiàn)與電路導(dǎo)線(xiàn)敷設(shè)在同一條電纜走道、管道、電纜或軟線(xiàn)內(nèi)再接到適當(dāng)?shù)慕拥囟俗踊蚪拥啬妇€(xiàn)上。第四十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五五、電子系統(tǒng)接地要求和接地方式 電子系統(tǒng)本身對(duì)于噪聲或干擾是敏感的，必須通過(guò)適當(dāng)?shù)慕拥貋?lái)降低噪聲或干擾電平。電子系統(tǒng)的接地必須遵循以下各項(xiàng)要求：

(1)所有安裝有電子設(shè)備的建筑物或綜合機(jī)房，必須設(shè)置專(zhuān)用的低阻抗參考地或總地線(xiàn)排(接地母線(xiàn))。

(2)不同類(lèi)型的系統(tǒng)必須相互絕緣，防止地電位差產(chǎn)生飛弧。

(3)裝有電子設(shè)備的機(jī)架或機(jī)箱，必須有效地直接連接到專(zhuān)用的參考接地點(diǎn)，也可采用樹(shù)干式接地中的一分支。

(4)必須避免形成閉合回路。

(5)當(dāng)靈敏的電子設(shè)備與電磁干擾源設(shè)置在同一建筑物內(nèi)時(shí)，電纜和機(jī)箱必須屏蔽，并且在這些屏蔽體與電磁干擾源之間提供低阻抗通路。第四十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

電子設(shè)備接地時(shí)，有兩項(xiàng)重要的原則：一是安全，二是通過(guò)公共接地部分的干擾減至最小。 一般認(rèn)為電子設(shè)備的接地有兩種方式，即多點(diǎn)接地方式和一點(diǎn)接地方式。在多點(diǎn)接地方式中，要求有一個(gè)供系統(tǒng)使用的等電位的地面。 在一點(diǎn)接地方式中，全部設(shè)備都以一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，而這個(gè)參考點(diǎn)是與建筑物的地下接地網(wǎng)連接的。第四十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

電子系統(tǒng)、分支系統(tǒng)和設(shè)備可用節(jié)點(diǎn)型的接地分配系統(tǒng)，要求接地分配系統(tǒng)按樹(shù)干形或星形結(jié)構(gòu)設(shè)置，以免形成磁場(chǎng)敏感環(huán)路，引起干擾。如圖12—18所示。 典型的布置是將接地母線(xiàn)(總地線(xiàn)排)作為第一級(jí)節(jié)點(diǎn)， 第二級(jí)節(jié)點(diǎn)是分區(qū)接地饋線(xiàn)分配點(diǎn)(接地匯流排)， 第三級(jí)節(jié)點(diǎn)是機(jī)架和機(jī)箱的接地分配點(diǎn)， 第四級(jí)節(jié)點(diǎn)是底盤(pán)或面板的接地分配點(diǎn)。第四十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

電子設(shè)備室(樓)、綜合機(jī)房或通信樓一般都有許多十分不同的設(shè)備，包括電源系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、采暖通風(fēng)系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、通信設(shè)備等，將要接地的設(shè)備都接到一個(gè)單獨(dú)的共用地線(xiàn)上，效果最好。 一點(diǎn)接地為樓室所有設(shè)備提供一個(gè)公共參考點(diǎn)，就是系統(tǒng)接地點(diǎn)，亦稱(chēng)總地線(xiàn)排或接地母線(xiàn)，一般用銅排或銅板構(gòu)成。 從地下接地網(wǎng)引出的銅辮連接到這個(gè)總地線(xiàn)排。如果用適當(dāng)粗的饋線(xiàn)與接地網(wǎng)連接，也可以設(shè)置在其他地方(如樓上)。 在預(yù)計(jì)會(huì)有干擾的地方，接地饋線(xiàn)應(yīng)設(shè)置在鐵管內(nèi)，而總地線(xiàn)排則要裝設(shè)在屏蔽箱內(nèi)。屏蔽箱連接總地線(xiàn)排。饋線(xiàn)管道直接連接在屏蔽箱上。第四十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

各種設(shè)備的接地饋線(xiàn)必須按照接地設(shè)備的位置，并根據(jù)設(shè)備產(chǎn)生干擾或?qū)Ω蓴_的靈敏度特性分群設(shè)置。圖12—19是典型接地饋線(xiàn)的配置情況。 一個(gè)總地線(xiàn)排(接地母線(xiàn))與設(shè)備之間的最大空間距離一般不宜超過(guò)30m，否則需要設(shè)置第二個(gè)總地線(xiàn)排。 在600MW機(jī)組電廠中，一般每個(gè)單元控制室及其附近的一些相關(guān)設(shè)備要設(shè)置一個(gè)總地線(xiàn)排，并構(gòu)成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的接地系統(tǒng)。第四十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五六、陰極保護(hù) 發(fā)電廠和變電所的接地裝置是埋入地中的大量金屬接地體(角鋼、扁鋼、鋼管等)，為了防止地下鋼構(gòu)件的腐蝕，需要利用電化學(xué)腐蝕原理進(jìn)行陰極保護(hù)，使接地體壽命要求達(dá)到40年以上。第四十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

發(fā)電廠的防雷保護(hù) 發(fā)電廠遭受雷害有兩種形式：一種是雷直擊于發(fā)電廠(升壓變電所、主廠房、煙囪、水冷塔等)，另一種是雷擊輸電線(xiàn)路時(shí)沿線(xiàn)路傳向發(fā)電廠的入侵雷電波。 對(duì)直擊雷的保護(hù)，除對(duì)發(fā)電廠內(nèi)建筑物的防雷措施外，配電裝置一般采用避雷針或避雷線(xiàn)，應(yīng)使所有設(shè)備都處于避雷針(線(xiàn))的保護(hù)范圍之內(nèi)。獨(dú)立設(shè)置的避雷針與被保護(hù)物之間應(yīng)有一定距離，以免雷擊避雷針時(shí)造成反擊(雷電通過(guò)避雷針再側(cè)擊到附近設(shè)備)。 第四十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、發(fā)電廠入侵波與避雷器保護(hù)作用 雷直擊輸電線(xiàn)路遠(yuǎn)比直擊發(fā)電廠的概率大，所以沿線(xiàn)路入侵發(fā)電廠升壓所的雷電過(guò)電壓是很常見(jiàn)的，即使沿線(xiàn)路全長(zhǎng)都裝有避雷線(xiàn)，雷擊避雷線(xiàn)時(shí)，線(xiàn)路上的感應(yīng)過(guò)電壓波也會(huì)入侵發(fā)電廠。因線(xiàn)路的絕緣水平要比升壓所內(nèi)變壓器或其他設(shè)備的沖擊耐壓強(qiáng)度高得多，所以發(fā)電廠防入侵波的保護(hù)也十分重要。 發(fā)電廠配電裝置中，必須裝設(shè)閥型避雷器或氧化鋅避雷器，以限制雷電波入侵時(shí)的過(guò)電壓，避雷器一般應(yīng)裝設(shè)在被保護(hù)設(shè)備的前面(指面對(duì)入侵波方向)，才能起到較好的保護(hù)作用。第四十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

配電裝置中有很多電氣設(shè)備，不可能在每個(gè)設(shè)備旁都裝設(shè)一組避雷器，一般只在母線(xiàn)上裝設(shè)避雷器。 由于主變壓器和啟動(dòng)／備用變壓器離母線(xiàn)上的避雷器較遠(yuǎn)，往往還必須在這些變壓器旁加裝避雷器，否則會(huì)由于波的反射而使變壓器得不到保護(hù)。第五十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

發(fā)電機(jī)變壓器組的防雷保護(hù)

采用發(fā)電機(jī)變壓器組接線(xiàn)時(shí)，由于變壓器的保護(hù)作用，使得發(fā)電機(jī)上的過(guò)電壓比直配線(xiàn)電機(jī)低得多，通常將傳遞過(guò)電壓限制到不危險(xiǎn)的程度。 因此，只要可靠地保護(hù)了變壓器，一般不需要對(duì)發(fā)電機(jī)再采取其他防雷保護(hù)措施。但有時(shí)傳遞過(guò)電壓幅值過(guò)高，為防止發(fā)電機(jī)絕緣損壞，在多雷區(qū)、200MW及其以上的機(jī)組，宜在發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)一組FCD型磁吹避雷器或金屬氧化鋅避雷器。

第五十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五電力系統(tǒng)過(guò)電壓1．大氣過(guò)電壓－也稱(chēng)為外部過(guò)電壓。2．內(nèi)過(guò)電壓 內(nèi)過(guò)電壓，是電力系統(tǒng)內(nèi)部能量的傳遞或轉(zhuǎn)化而引起的過(guò)電壓，過(guò)電壓幅值與電網(wǎng)額定電壓有直接關(guān)系。常見(jiàn)的內(nèi)過(guò)電壓有：

(1)操作過(guò)電壓。因斷路器分合操作及短路或接地故障引起的暫態(tài)電壓升高，稱(chēng)為操作過(guò)電壓；例如投切空載線(xiàn)路或空載變壓器引起的過(guò)電壓。

第五十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五 (2)諧振過(guò)電壓。因斷路器操作導(dǎo)致回路感抗和容抗符合諧振條件（電網(wǎng)回路被分割、帶鐵芯元件飽和等），引起諧振而出現(xiàn)的電壓升高，稱(chēng)為諧振過(guò)電壓。 例如電壓互感器合閘時(shí)，因其出現(xiàn)勵(lì)磁涌流和鐵心磁飽和而引起的諧振過(guò)電壓。 內(nèi)部過(guò)電壓的能量來(lái)源于電網(wǎng)本身，所以它的幅值大體上隨著電網(wǎng)額定電壓的升高成比例增大。 在220kV及以下電壓等級(jí)的系統(tǒng)中，系統(tǒng)的絕緣水平主要決定于雷過(guò)電壓(大氣過(guò)電壓)； 在超高壓系統(tǒng)中，系統(tǒng)的絕緣水平主要由內(nèi)部過(guò)電壓決定。第五十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

工頻電壓升高 在內(nèi)部過(guò)電壓中，頻率為工頻的過(guò)電壓，稱(chēng)為工頻過(guò)電壓或稱(chēng)工頻電壓升高。 常見(jiàn)的幾種工頻過(guò)電壓有：空載線(xiàn)路電容效應(yīng)引起的電壓升高；不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)正常相上的電壓升高；甩負(fù)荷時(shí)引起發(fā)電機(jī)加速而產(chǎn)生的電壓升高等。 工頻電壓升高對(duì)系統(tǒng)中絕緣正常的電氣設(shè)備一般是沒(méi)有危險(xiǎn)的，但伴隨著工頻電壓升高而同時(shí)發(fā)生的操作過(guò)電壓卻會(huì)達(dá)到很高的幅值，它等于升高后的工頻電壓疊加上高頻分量，可能影響到要求提高設(shè)備的絕緣水平。第五十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

另一方面，工頻電壓升高又是決定保護(hù)電器工作條件的重要因素， 例如避雷器的最大允許工作電壓就是按照電網(wǎng)中單相接地時(shí)非故障相的工頻電壓升高來(lái)決定的，工頻電壓升高幅值越大，要求避雷器的滅弧電壓越高，即在同樣保護(hù)比的條件下，就要提高設(shè)備的絕緣水平。第五十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

(一)空載長(zhǎng)線(xiàn)路的電容效應(yīng) 超高壓輸電線(xiàn)路，線(xiàn)路容抗遠(yuǎn)大于感抗。在空載的情況下，線(xiàn)路中對(duì)地電容電流，使線(xiàn)路末端電壓U2高于首端(即電源側(cè))電壓U1。 這種由于線(xiàn)路對(duì)地電容的作用，引起線(xiàn)路末端電壓高于首端電源電壓的現(xiàn)象，稱(chēng)為空載線(xiàn)路的電容效應(yīng)。 電容效應(yīng)引起的電壓升高，除與線(xiàn)路長(zhǎng)度有關(guān)外，還與電源容量有關(guān)。當(dāng)電源容量有限時(shí)，其內(nèi)阻抗會(huì)增強(qiáng)電容效應(yīng)，猶如增加了導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度一樣。電源容量愈小，工頻電壓升高愈嚴(yán)重。第五十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

對(duì)于由兩端電源供電的長(zhǎng)線(xiàn)路，為了減小工頻電壓升高，線(xiàn)路兩端的斷路器必須遵循一定的操作步驟： 當(dāng)線(xiàn)路合閘時(shí)，先合電源容量較大的一側(cè)，后合電源容量較小的一側(cè)； 當(dāng)線(xiàn)路切除時(shí)，則先分電源容量小的一側(cè)，后分電源容量大的一側(cè)。這種操作順序或者采取其他措施，由電力系統(tǒng)調(diào)度規(guī)程中規(guī)定。當(dāng)電容效應(yīng)引起工頻電壓升高超過(guò)一定限度時(shí)，可在線(xiàn)路上加裝并聯(lián)電抗器來(lái)補(bǔ)償電容電流，使線(xiàn)路上流通的容性電流減小，從而減小其在線(xiàn)路電感上引起的壓降，以限制這種工頻過(guò)電壓的升高。第五十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五(二)不對(duì)稱(chēng)短路引起的工頻電壓升高 不對(duì)稱(chēng)短路是電力系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障，在單相或兩相接地短路時(shí)，非故障相的電壓一般都會(huì)升高，其中單相對(duì)地短路時(shí)可能達(dá)到更高的數(shù)值。 不對(duì)稱(chēng)短路往往是由于雷擊引起，因此應(yīng)該考慮非故障相的避雷器動(dòng)作后，必須能在不對(duì)稱(chēng)短路引起的工頻電壓升高下熄弧，所以單相對(duì)地短路時(shí)的電壓升高是確定避雷器滅弧電壓的依據(jù)。第五十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五(三)突然甩負(fù)荷引起的電壓升高 突然甩負(fù)荷引起工頻電壓升高的主要因素有：

(1)線(xiàn)路輸送大功率時(shí)，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)高于母線(xiàn)電壓。甩負(fù)荷后，發(fā)電機(jī)磁鏈不能突變，將在短暫時(shí)間內(nèi)維持其暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)E'd。跳閘前輸送的功率愈大，則E'd愈高，甩負(fù)荷時(shí)的工頻電壓升高就愈大。

(2)原動(dòng)機(jī)的調(diào)速器和制動(dòng)設(shè)備有惰性，甩負(fù)荷后它們不能立即起作用，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，造成電動(dòng)勢(shì)和頻率都上升，于是工頻電壓升高更嚴(yán)重。第五十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第六十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、切除空載長(zhǎng)線(xiàn)路時(shí)的過(guò)電壓 切除空載線(xiàn)路是電網(wǎng)中最常見(jiàn)的操作之一。對(duì)空載長(zhǎng)線(xiàn)路而言，通過(guò)斷路器的電流乃是線(xiàn)路的電容電流，在高壓系統(tǒng)中通常只有幾十安到幾百安，比開(kāi)斷短路時(shí)的電流要小得多。 但是，某些依靠電弧能量滅弧的斷路器(如油斷路器)在切斷小電流時(shí)或斷路器在開(kāi)斷純?nèi)菪?、純感性電流時(shí)，卻不一定能夠在電流第一次過(guò)零時(shí)不重燃地切斷。 這是因?yàn)闇缁∧芰坎蛔慊蛟陔娏鞯谝淮芜^(guò)零時(shí)，弧隙電壓正好是最大值時(shí)，斷路器觸頭間的抗電強(qiáng)度耐受不住高幅值的恢復(fù)電壓作用而引起電弧重燃。電弧多次重燃是切除空載線(xiàn)路產(chǎn)生過(guò)電壓的根本原因。第六十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

切除空載線(xiàn)路時(shí)的等值電路如圖11—21(a)所示，QF代表斷路器，Ls為系統(tǒng)電源等值電感，線(xiàn)路以T形等值電路表示，LL為線(xiàn)路電感，C為線(xiàn)路對(duì)地電容。分析時(shí)可用圖11—21(b)進(jìn)行分析，L代表Ls與LL／2合并后的等值電感，通常。ωL《1/ωC。在切除空載長(zhǎng)線(xiàn)路(或電容負(fù)荷)的過(guò)程中，斷路器觸頭之間若發(fā)生電弧多次重燃，將引起電磁能的強(qiáng)烈振蕩，對(duì)電容進(jìn)行反復(fù)充電，可能使其電壓愈升愈高，且作用在全部線(xiàn)路上。第六十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

圖11—22表示了切除空載線(xiàn)路時(shí)過(guò)電壓的發(fā)展過(guò)程。u為電源電壓，Uc為電容上的電壓(即線(xiàn)路對(duì)地電壓)，ｉb為電弧電流。在t＝t0時(shí)，斷路器QF開(kāi)斷，產(chǎn)生電弧。當(dāng)t＝t1時(shí)，電流過(guò)零電弧熄滅， 假若略去電感和電阻上的壓降，則此時(shí)的電容電壓Uc＝一Um(電源電壓幅值)。熄弧后，電容上的電荷無(wú)處泄漏，其電壓將保持不變，而電源電壓u仍按正弦規(guī)律變化，由一Um向Um變化，加在斷路器兩觸頭間(稱(chēng)弧隙)的電壓，即恢復(fù)電壓uhf＝u一uc隨著增大。第六十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

在電流過(guò)零熄弧后再經(jīng)半個(gè)周波，即圖11—22中t2，弧隙恢復(fù)電壓升高至2Um。假設(shè)此時(shí)弧隙被擊穿，接通電路，相當(dāng)于電源電壓為Um的直流電源經(jīng)電感L突然加在充有電壓為一Um的電容上，將產(chǎn)生以電源電壓Um為基準(zhǔn)、幅值為2Um的振蕩充放電過(guò)程，電容上的最高電壓可達(dá)Um+2Um＝3Um。第六十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

另一方面，弧隙擊穿后將出現(xiàn)高頻電流ｉh，當(dāng)高頻電流過(guò)零時(shí)，電容上的電壓已達(dá)最大值3Urn，如果高頻電流過(guò)零后電弧又熄滅，Uc將保持3Um不變，此后隨著電源電壓又向負(fù)方向變化，依此類(lèi)推，在最不利的條件下，電容電壓將按三、五、七…倍增長(zhǎng)。實(shí)際上，由于受到一系列復(fù)雜因素的影響，過(guò)電壓幅值不可能無(wú)限增大。 首先是開(kāi)斷空載線(xiàn)路時(shí)，電弧是否會(huì)重燃及重燃次數(shù)有多少與斷路器的性能有關(guān)。一般而言，油斷路器的重燃次數(shù)較多，壓縮空氣斷路器的重燃次數(shù)較少或不重燃，六氟化硫斷路器一般不會(huì)重燃。即使發(fā)生重燃，第六十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

也不一定在電源電壓為最大值并與線(xiàn)路殘余電壓Uc呈反極性的時(shí)刻，還有線(xiàn)路電阻的阻尼作用，因此每次電弧重燃時(shí)，電容上的電壓升高不會(huì)像上述極端條件那么大。 在實(shí)際工程中，切除空載線(xiàn)路時(shí)曾出現(xiàn)幅值為相電壓幅值4倍多的過(guò)電壓。 在超高壓電網(wǎng)中，由于使用了SF6斷路器或帶并聯(lián)電阻的斷路器，基本上消除了電弧重燃現(xiàn)象，也基本上消除了這種過(guò)電壓。 我國(guó)330kV線(xiàn)路上的試驗(yàn)結(jié)果表明，切除空載長(zhǎng)線(xiàn)路多次均未發(fā)生電弧重燃，最大過(guò)電壓只測(cè)到1．2倍左右，而最大合閘過(guò)電壓卻達(dá)2倍多一些。第六十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

國(guó)外的實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果也與此大致相符。這就表明，在超高壓電網(wǎng)中，合閘空載線(xiàn)路時(shí)的過(guò)電壓成了主要矛盾，成為對(duì)超高壓電網(wǎng)絕緣水平起決定性作用的因素。第六十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、空載線(xiàn)路的合閘過(guò)電壓 空載線(xiàn)路的合閘有兩種情況：一種是按計(jì)劃接通線(xiàn)路的合閘操作，簡(jiǎn)稱(chēng)計(jì)劃性合閘或正常合閘；另一種是故障跳合后的自動(dòng)重合閘。1．計(jì)劃性合閘引起的過(guò)電壓 對(duì)正常合閘，合閘前線(xiàn)路正常，線(xiàn)路上初始電壓為零。在合閘后，電源電壓通過(guò)系統(tǒng)等值電感L對(duì)空載線(xiàn)路電容C充電，回路中將產(chǎn)生高頻振蕩過(guò)程，若不計(jì)電阻的阻尼作用，線(xiàn)路上的最高電壓可達(dá)2Em，Em為電網(wǎng)工頻相電壓的幅值。這種合閘過(guò)電壓并不嚴(yán)重。第六十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．自動(dòng)重合閘引起的過(guò)電壓 自動(dòng)重合閘是線(xiàn)路發(fā)生故障跳閘后，斷路器靠重合閘裝置，經(jīng)Δt(約0.3一0.5s)再自動(dòng)重合。 在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相的對(duì)地電壓將上升為(1.3—1.4)Em，設(shè)上升到1.3Em，斷路器跳閘后非故障相電流過(guò)零熄弧時(shí)，線(xiàn)路上的殘余電壓Uo也為1.3Em，若不考慮線(xiàn)路的殘余電荷泄漏，則U0＝1.3Em,保持不變。若經(jīng)Δt時(shí)間斷路器重合時(shí)刻的電源電壓恰好與線(xiàn)路殘余電壓U0反極性，且為峰值-Em，如圖12—23所示的t1時(shí)刻，第六十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五則重合閘時(shí)的過(guò)渡過(guò)程中，在不考慮電阻的阻尼作用下，最大過(guò)電壓將為

Um＝一Em+(一Em一1.3Em)＝一3.6Em。若考慮重合時(shí)，線(xiàn)路殘壓一般比熄弧時(shí)已下降了30％，則

U。＝一Em十(一Em一1.3EmX30％)＝一2.91Em

若考慮到重合閘時(shí)刻電源電壓不一定恰好為最大值，也不一定和線(xiàn)路殘壓反極性，還有回路電阻的阻尼作用，過(guò)電壓就較上述計(jì)算值低。

限制合閘過(guò)電壓特別是重合閘過(guò)電壓的主要措施是，采用帶并聯(lián)電阻或合閘電阻的斷路器。第七十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

目前我國(guó)500kV斷路器上使用的合閘電阻多為400?，國(guó)外500kV斷路器的合閘電阻在400～1200?范圍內(nèi)。對(duì)于更高電壓等級(jí)的電網(wǎng)，要求操作過(guò)電壓限制在兩倍以下，斷路器可采用多級(jí)并聯(lián)(或合閘)電阻，以更好的限制合閘過(guò)電壓， 采用接在線(xiàn)路側(cè)的電磁式電壓互感器，以泄放線(xiàn)路殘余電荷，作為降低線(xiàn)路殘留電壓的措施，也能限制此類(lèi)過(guò)電壓。 值得指出，有些國(guó)家的高壓斷路器一般沒(méi)有合閘電阻，操作過(guò)電壓比較嚴(yán)重，以氧化鋅避雷器作過(guò)電壓保護(hù)的第一道防線(xiàn)。 為此要求正常運(yùn)行時(shí)，500kV避雷器不得退出運(yùn)行，以作為操作過(guò)電壓的主保護(hù)。第七十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、切除空載變壓器引起的過(guò)電壓 切除空載變壓器等純電感小電流時(shí)，都有可能在被切除的電器和斷路器上出現(xiàn)過(guò)電壓。 因?yàn)殚_(kāi)斷的電流小，輸入電弧中的能量少，而斷路器的滅弧能力又很強(qiáng)，因此往往在電流過(guò)零之前的某一電流值(見(jiàn)圖11—24中i。)時(shí)，電弧會(huì)突然熄滅，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“截流”。電感電路中電流的突變，就會(huì)產(chǎn)生很高的過(guò)電壓，過(guò)電壓的大小與變壓器本身及附近線(xiàn)路的分布電容有關(guān)，也與電壓升高過(guò)程中電弧是否會(huì)重燃有關(guān)。 電容增大、電弧重燃(電感中的磁場(chǎng)能返回給電源)都將使過(guò)電壓降低。第七十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

我國(guó)對(duì)110～220kV空載變壓器進(jìn)行的不少試驗(yàn)表明：在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，這種過(guò)電壓一般不超過(guò)相電壓幅值的3倍；在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中，一般不超過(guò)相電壓幅值的4倍。這種過(guò)電壓可用避雷器加以限制，采用帶并聯(lián)電阻的斷路器也可限制這種過(guò)電壓。第七十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五五、間歇電弧過(guò)電壓間歇電弧接地過(guò)電壓，一般對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)而言。在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中發(fā)生單相金屬接地時(shí)，非故障相電壓升高到線(xiàn)電壓。如果單相接地為不穩(wěn)定的電弧接地，即接地點(diǎn)的電弧間歇性地熄滅和重燃，則在電網(wǎng)非故障相和故障相將會(huì)出現(xiàn)很高的過(guò)電壓。第七十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

限制這種過(guò)電壓的措施，通常采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地，以補(bǔ)償電容電流；或采用中怛電經(jīng)高電阻接地，以利于電弧熄滅。 通過(guò)分析計(jì)算可知，當(dāng)接地點(diǎn)發(fā)生間歇性電弧時(shí)，在最不利的情況下，非故障相的最大過(guò)電壓可達(dá)相電壓幅值的3．5倍，故障相最大過(guò)電壓為相電壓幅值的2倍。第七十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

第七節(jié)諧振過(guò)電壓 電力系統(tǒng)中含有許多電感和電容(包括分布電容)元件，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行斷路器操作或發(fā)生故障時(shí)，某些電感、電容元件構(gòu)成的回路可能發(fā)生串聯(lián)諧振，從而在有關(guān)元件上出現(xiàn)嚴(yán)重的諧振過(guò)電壓。 電力系統(tǒng)中的諧振過(guò)電壓不僅會(huì)在操作或事故的過(guò)渡過(guò)程中產(chǎn)生，而且還可能在過(guò)渡過(guò)程結(jié)束以后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定存在，直到進(jìn)行新的操作或諧振條件受到破壞為止，所以諧振過(guò)電壓的持續(xù)時(shí)間比操作過(guò)電壓的長(zhǎng)得多。 出現(xiàn)串聯(lián)諧振時(shí)，過(guò)電壓可能危及電氣設(shè)備的絕緣，也可能因持續(xù)的過(guò)電流而燒壞小容量的電感元件(如電壓互感器等)，還可能影響保護(hù)裝置的工作條件，如影響避雷器的滅弧條件等。第七十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

諧振過(guò)電壓可在各種電壓等級(jí)的電網(wǎng)中產(chǎn)生，尤其是在35kV及以下電壓的電網(wǎng)中，由諧振造成的事故較多，已成為普遍注意的問(wèn)題，必須在設(shè)計(jì)和操作時(shí)事先進(jìn)行必要的計(jì)算和安排，避免形成不利的諧振回路或采取一定的附加措施(如裝設(shè)阻尼電阻等)，以防止諧振的產(chǎn)生或降低諧振過(guò)電壓的幅值及縮短其存在時(shí)間。 電力系統(tǒng)中的有功負(fù)載能起阻尼振蕩和限制諧振過(guò)電壓的作用，因此通常只是在空載或輕載下可能發(fā)生諧振。但對(duì)零序回路參數(shù)配合不當(dāng)形成的諧振，是不受系統(tǒng)的正序有功負(fù)載影響的。 電力系統(tǒng)中的電容和電阻元件，一般可認(rèn)為是線(xiàn)性參數(shù)的，而電感元件則不然，有的電感元件可認(rèn)為是恒定不變(如輸電線(xiàn)的、消弧線(xiàn)圈的——其鐵芯有氣隙)的，有的元件(如空載變壓器、電壓互感器)電感是非線(xiàn)性的。第七十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

此外，還有一些元件的電抗是周期性變化的，例如水輪發(fā)電機(jī)(凸極機(jī))的同步電抗就是在直軸電抗Xd與交軸電抗xq之間周期性地變動(dòng)著，每經(jīng)過(guò)一個(gè)電周期電抗將變動(dòng)兩個(gè)周期。 按諧振回路中電感元件特性的不同，諧振可分為三種不同的類(lèi)型，即線(xiàn)性諧振、鐵磁諧振(非線(xiàn)性揩振)和參數(shù)諧振。 線(xiàn)性諧振，就是通常的線(xiàn)性參數(shù)R、L、C串聯(lián)回路的諧振，在一般電工書(shū)中都有分析。電感周期變化的參數(shù)諧振較少遇到。第七十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

圖12—26所示為最簡(jiǎn)單的鐵磁諧振電路，由電阻R、電容C和非線(xiàn)性鐵芯電感L串聯(lián)而成。假設(shè)在正常運(yùn)行條件下，鐵芯未飽和，工作于線(xiàn)性段，電感較大，其初始電抗大于容抗(ωL>1/ωC)，電路不具備線(xiàn)性諧振的條件。但是，由于某種原因使鐵芯電感兩端的電壓升高導(dǎo)致鐵芯趨于飽和時(shí)，其電感隨之減小，當(dāng)減小到ωL=1/ωc（ω0=1/=ω

，即回路自振頻率