浅谈大气过电压及其防范

6《青 海 电 力》2001年1第4期

浅谈大气过电压及其防范

AnalysisandPrecautionoftheAtmosphericOver-voltage

黄河水电开发总公司李家峡发电分公司 张效乾(811900)

【摘 要】 文章主要讲述了大气过电压的产生和形成过程以及对电力系统的危害,提出了对

大气过电压的防范措施。只有采取适当的防范措施,才能有效地保证电力系统的安全运行。【关键词】 大气 过电压 防范【Abstract】 Thepaperanalysesformationprocessoftheatmosphericover-voltageanditsdamageontheelectric

powersystem’sequipments,andthewriterproposestheprecautionmethodoftheatmosphericover-voltage.Onlyusingsuitablemethodcanensurethesafeoperationoftheelectricpowersystem.

【Keywords】 Atmosphere Over-voltage Precaution

的,而雷电产生的前提是雷云的形成,雷云对大地放电形成雷电,雷云的形成必须具备以下三个基本条件:

(1)空气中有足够的水蒸汽;

(2)潮湿的空气能够上升并开始凝结为水珠

1 前言

随着我国电力工业的飞速发展,全国各地电力系统相继建起了超高压电网,随着超高压长距离线路、大型枢纽变电站和发电厂的建设,电力系统过电压问题也相应出现。因此,研究与解决电力系统过电压问题,对于提高电力系统的安全稳定运行具有极其重要的意义。

的气象或地形条件;

(3)使气流能够强烈持久地上升。

2.3 雷云对大地的放电过程

2 大气过电压的形成

2.1 概念

雷云对大地的放电过程首先是由云端先发出一个不太明亮而跳跃式向大地前进的通路开始,即预放电,这种预放电叫作阶段式先驱放电。据有关研究资料表明:它的平均速度是100~1000km/s。每跳跃前进约50m就要停顿约30~

大气过电压是指由于大气中雷电的影响而产生的对电气设备(如发电机、变压器、送电线路、绝缘子及母线等)绝缘有危害的电压升高。大气过电压主要包括“直击雷”过电压和“感应雷”过电压两种。“直击雷”过电压是指雷电直接作用于电气设备而产生的过电压“;感应雷”过电压是指当雷电直接作用于大地上其它目标后,在电气设备上感应而产生的过电压。

2.2 大气过电压产生的条件

μs,然后再继续前进。当先驱放电的通路到达90

大地时,我们肉眼所能看到的主放电阶段才开始。

主放电是从大地开始向云端发展的极明亮的放电通路,它的速度约为光速的1/5~1/3,即6000~100000km/s。随着它的向上发展,其亮度

也逐渐降低,一到云端,主放电就完成了。主放电以后有发光微弱的“余光”。余光虽然发光微弱,但时间较长,可达0.03~0.15s“,余光”过后,就

大气过电压的产生与雷电的形成是分不开

浅谈大气过电压及其防范

结束了整个脉冲放电过程。资料表明,大约有50%的雷云放电具有“重复放电的性质”,平均每

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而出现很高的感应过电压。它的幅值只有在极少数情况下可达500~600kV,足以使60~80cm的空气间隙发生放电。所以感应过电压对35kV及以下电压等级的送电线路是有危险的,应该引起足够的重视。

次约有3~4个脉冲,最多时出现几十个脉冲,但它的先驱放电不是以跳跃的方式向前发展,而是连续的,其余过程与第一次放电的过程没有区别,在主放电阶段,会产生很大的雷电流(如图1所示),这个很大的雷电流是在电气设备上产生危险的过电压的根源

3 大气过电压的防范

3.1 大气过电压的危害

大气过电压的危害性是相当大的。如果雷击到人或动物身上,由于雷电流很大,电压很高,能使人或动物的心脏和大脑发生麻痹而造成伤亡。由于雷电具有热的破坏效应,如果碰到已燃物品,就有可能造成火灾。对于电力系统来说,雷电的危害性就更大了,当电力系统遭到雷击时,有可能造成发电机、变压器、断路器和其它电气设备的绝缘破坏;线路绝缘子发生闪络或碎裂;导线烧断或木质电杆被雷劈裂等事故。这些事故都将使电力

图1

图1表示雷云放电过程中雷电流的变化情况。在先驱放电阶段,雷电流不是很大,此时,雷云的负电荷在放电通路中积聚起来,当先驱放电到达大地后,大地的正电荷很快地中和放电通路中的负电荷,这就是主放电,它的电流很大,能达到几十甚至几百kA。至于“余光”则是开始放电的那部分雷云的主电荷向大地泄漏的过程。

2.4 雷电的特点

系统长时间停电,造成巨大的经济损失。

为了保证电力系统发供电的安全可靠,对大气过电压必须采取相应的保护措施。

3.2 大气过电压的保护措施

3.2.1 为了防止架空线路的雷害事故,其基本方

法是,装设接地的避雷线或避雷器,或两者共同装设;改善接地装置;合理的提高线路的绝缘水平,消除绝缘弱点以及广泛采用自动重合闸装置等。例如:李家峡水电厂4条330kV架空线路采用了全线架设避雷线和在出线站装设氧化锌避雷器,并采用了自动重合闸装置。经过多年的运行,从未发生过雷害事故。

3.2.2 对发电厂或变电所配电装置防止直击雷

雷电的主要特点是电压高、电流大,释放能量的时间短,因而它产生的破坏性大。所以在估计防雷装置的保护作用以及在电气设备绝缘上出现过电压是否可能达到危险程度时,主要根据雷电流幅值和雷电流波头的陡度来确定。

2.5 感应雷过电压

的方法是装设避雷针或避雷线;防止侵入雷电波的方法是在母线上装设阀型避雷器或金属氧化物避雷器和在进线段上加装完善的保护设施,同时还应认真做好绝缘配合工作。李家峡水电厂330kV系统配电装置,由于装设地点在室内,而且

在送电线路上,除了“直击雷”过电压之外,还会出现感应雷过电压。当线路附近发生闪电时,虽然雷电没有直接击中线路,但在导线上会出现大量的和雷云极性相反的束缚电荷,当雷云对大地上其他目标放电后,导线上的感应电荷就会失去雷云电荷束缚,以光的速度向导线两侧传播,从

是全封闭式组合电器,因而采用了设备外壳接地和在母线上装设氧化锌避雷器;18kV系统的配电设备配合装设了氧化锌避雷器,

(下转第14页)

14《青 海 电 力》2001年1第4期

安装:不影响电能表固有的结构、磁路、电路。功能:失去工作电源后存储时间不少于1个月。

(4)集中器:

终端进行数据转储。

4.2.2 数据分析子系统

功能:可按用户分类,查询用户用电情况,可进行连续的用电跟踪,并有相应曲线,停电记录相应统计分析。

4.2.3 数据转换子系统

功能:采用三相交流电源,任一相失电不影响设备正常工作,三相均失电时,自动启用集中器自带后备电源保证集中器中的数据保存正常,能存储6次以上抄表周期的所有电表底数,1个月以上系统工作记录,失电后所有设置、时钟及历史数据有效保存。

系统综合性能符合西宁供电局提出的各项指标。

功能:用户数据采集之后,经数据转换后,与西宁供电局MIS系统数据库连接,进行数据的转储,在由MIS系统利用此数据进行该月电费计算。

4.2.4 计费子系统

功能:核算电费(西宁供电局未采用此套系统),同时此系统包含线损计算。

4.2.5 用户档案管理

6 系统的优越性

(1)抄表速度快,一个台区3~5min就可以完

功能:利用模糊查询,对用户的用电记录进行查询。

4.2.6 安全管理子系统

成全部电表的抄录。

(2)实抄率和正确率高,可以达到98%以上,

功能:使操作人员按不同的级别进行不同的操作,避免人为因素所造成的不必要的麻烦。

系统运行稳定。

(3)可操作性比较强,操作平台界面友好,简

5 技术指标

经过3个月的实际使用,对已有数据进行分析,此套系统的各项指标如下:

(1)抄到率:100%(2)正确率:99.9%(3)采集模块:(上接第7页)效果很好。

3.2.3 对于直配旋转电机的防雷保护除了必须

单易学。

(4)可以保持良好的抄表周期,有助于低压线

损分析。

(5)和西宁供电局的YDXT可以接口,电费

可以直接计算。

收稿日期:2001-09-19

相应的避雷措施,是保证电力系统安全运行的关键所在。运行中应加强避雷设施的维护与保养,定期检修,做到设备完好,使其充分发挥作用。

具有完善的进线保护以外,还采用性能良好的阀型避雷器或金属氧化物避雷器,来保护电机的主绝缘,同时还应考虑装设电容器和中性点避雷器,以保护匝间绝缘和中性点绝缘。

3.2.4 对配电网的防雷保护,除了对变压器高、

4 结论

在具体实施电力系统大气过电压保护的防止措施时,应按照本地区电网实际和厂、站的结构特点,因地制宜,灵活应用,同时应结合过去的运行经验,这样才能有效地防止大气过电压对电力系统的破坏和对工农业生产带来的危害,确保电力系统的安全稳定运行。

收稿日期:2001-05-23

低压侧以及柱上断路器必须装设避雷器或放电间隙外,对线路本身主要应适当提高其绝缘水平,广泛采用自动重合闸,力争减少断线或停电事故。

3.2.5 充分认识大气过电压的形成及危害,制定


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