电力系统继电保护课程高电压技术（六）：电力系统防雷保护
电力系统过电压
1、过电压：电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。
2、根据过电压产生的原因不同，将过电压分为两类：
外部过电压：由外部因素（雷击等）作用于电力系统引起的过电压；
内部过电压：由于电力系统内部故障或开关操作引起的过电压。
3、由于雷电引起的电力系统过电压称为雷电过电压，亦称大气过电压。
输电线路的防雷保护
1、由于输电线路由于分布面积广，地处旷野，易受雷击，电力系统的雷害事故多发生在线路上。
2、根据过电压的形成过程，一般将线路发生的雷击过电压分为两种：一种是雷击线路附近地面，由于电磁感应所引起的，称为感应雷过电压；一种是雷直击于线路的直击雷过电压。
3、运行经验表明，直击雷过电压对高压电力系统的危害更为严重。
4、直击雷过电压的三种情况：
雷击杆塔塔顶
雷击避雷线档距中间
雷绕过避雷线击于导线(绕击)
5、感应雷过电压包含静电感应和电磁感应，一般以静电感应分量为主。
6、对于无避雷线线路，雷击点距离线路较远时，感应雷过电压U=25Ihc/s，I为雷电流幅值hc为导线平均对地高度，s为雷击点与线路之间的距离。
7、感应雷过电压的特征：
极性与雷云的极性相反，即与雷电流极性相反；
感应雷过电压在三相导线上同时出现，且数值基本相等，因此不会出现相间电位差和相间闪络；
感应雷过电压的波形较直击雷过电压波形更平缓，波形更长；
避雷线由于电磁屏蔽的作用，避雷线会使导线上的感应雷过电压降低。
8、输电线路的耐雷性能指标：
耐雷水平：雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值；
雷击跳闸率：折算至标准雷暴日下，100km线路每年因雷击而引起的跳闸次数[单位：次/(100km·40雷暴日)]。
9、输电线路防雷的四道防线
防止雷直击导线(架设避雷线) ；
防止雷击塔顶或避雷线引起绝缘闪络(降低杆塔接地电阻，增大耦合系数，适当加强线路绝缘，在个别杆塔采用线路型避雷器等)；
防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧(适当增加绝缘子片数，采用不接地或经消弧线圈接地方式)；
防止线路中断供电(采用自动重合闸，或双回路、环网供电等措施，即使线路跳闸，也能不中断供电)。
变电所的防雷保护
1、对于线路防雷，仅要求部分防雷，即根据线路的重要程度，仅要求有一定的耐雷水平。而对于发电厂、变电所要求完全耐雷。
2、发电厂和变电所的雷害事故来自两个方面：
雷直击于发电厂、变电所；
雷击输电线路产生的雷电波沿线路入侵发电厂和变电所。
3、直击雷保护
为了防止变电所遭受直接雷击，需要安装避雷针、避雷线和铺设良好的接地网。
装设避雷针(线)应该使变电所的所有设备和建筑物处于保护范围内；还应该使保护物体与避雷针(线)在空气中以及地下接地装置间留有足够的距离，防止反击(逆闪络)。
避雷针的装设可分为独立避雷针和构架避雷针。
独立避雷针的工频接地电阻不宜大于10Ω。
35kV及以下配电装置的绝缘较弱，不宜装设构架避雷针，而应装设独立避雷针。
避雷针与主接地网的地下连接点与主变压器的接地点之间的电气距离应大于15m。
为了保证主变压器的安全，不允许在变压器门型架上装设避雷器。
4、雷电侵入波防护
对雷电侵入波的防护主要措施是避雷器限制过电压幅值，同时结合进线段保护，以限制流过避雷器的雷电流和降低侵入波陡度。
进线段保护：在邻近变电所的1~2km以内的一段线路上加上防雷保护措施。
为加强进线段的防雷保护，对于35~110kV未沿全线架设避雷线的线路，在进线段须架设避雷线；对全线架设避雷线的高压变电站，在进线段内可采用减小保护角、降低杆塔接地电阻等方法。
5、变压器的防雷保护
对于35~60kV的中性点不接地或经大电感接地电网中的变压器，其中性点是全绝缘的，一般不需保护。
对于110kV及以上中性点有效接地系统，其中一部分变压器是中性点不接地的，如果变压器中性点的绝缘水平属于分级绝缘(例如我国110kV变压器中性点采用35kV绝缘，220kV变压器中性点采用110kV绝缘，330kV变压器中性点采用154kV绝缘)，则需选用与中性点绝缘等级相同的避雷器进行保护。
6、气体绝缘变电站(GIS)的防雷保护
绝缘的伏秒特性曲线很平坦，其冲击系数接近于1，绝缘水平主要决定于雷电冲击电压，最好使用保护性能优异的MOA；
结构紧凑，设备之间的电气距离小，被保护设备与避雷器相距较近；
GIS内的绝缘大多为稍不均匀电场，一旦出现电晕，将立即导致击穿，而且不能恢复；
GIS中的同轴母线筒的波阻抗一般在60~100Ω之间，远比架空线路低，从架空线侵入的过电压波经过折射，其幅值和陡度都显著变小。
旋转电机的防雷保护
1、在同一电压等级的电气设备中，旋转电机的冲击耐压水平最低。
2、旋转电机的匝间绝缘要求侵入波陡度不超过5kV/μs。
3、保护旋转电机的避雷器型号是FCD型。
