过电压防护与绝缘配合
交流电气装置的过电压保护及绝缘配合
输变电标准讲解资料交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997 )2008 年8 月目录引言二，电力系统中性点接地方式及其对过电压的影响三，暂时过电压及其限制四，操作过电压及其保护五，雷电过电压及其防护六，金属氧化物避雷器MOA七, 绝缘配合一，前言：1 ,本标准规定了标称电压为3〜500 kV交流系统中电气装置过电压保护的方法和要求；提供了相对地、相间绝缘耐受电压或平均（50%）放电电压的选择程序，并给出电气设备通常选用的耐受电压和架空送电线路与高压配电装置的绝缘子、空气间隙的推荐值。
本标准是根据原水利电力部1979 年1月颁发的《电力设备过电压保护设计技术规程》SDJ 7-79和1984年3月颁发的《500 kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准》SD 119-84 ，经合并、修订之后提出的。
2，标准的适用范围：本标准与修订前标准的主要差别：1），增补了电力系统中性点电阻接地方式；修订了不接地系统接地故障电流的阈值；2），对暂时过电压和操作过电压保护，补充了有效接地系统偶然失地保护和并联补偿电容器组、电动机操作过电压保护及隔离开关操作引起的特快瞬态过电压保护等内容；对330kV 系统提出新的操作过电压水平要求、修订了限制500kV 合闸和重合闸过电压的原则和措施等；3），增加了金属氧化物避雷器参数选择的要求；4），增加了变电所内金属氧化物避雷器最大保护距离和SF6 GIS变电所的防雷保护方式的内容；5），充实并完善了3〜500kV 交流电气装置绝缘配合的原则和方法。
给出架空线路、变电所绝缘子串、空气间隙和电气设备绝缘水平的推荐值。
注：本文中工频过电压倍数，为工频过电压有效值与系统最高相电压有效值之比；本文中谐振、操作过电压倍数，为谐振、操作过电压幅值与系统最高相电压峰值之比。
二，电力系统中性点接地方式及其对过电压的影响：电力系统中性点接地方式是涉及系统接地故障电流、过电压水平、运行可靠性等一项技术、经济的综合性问题。
过电压及绝缘配合
✓ 在hx高度的保护宽度
b xh (2 h r h )h x(2 h r h x)
过电压及绝缘配合
41.3 输电线路的防雷保护 1、感应雷电过电压
雷击附近地面时，导线上产生的感应过电压
Ui
25
Ihc s
s>65m，最大值300～400kV
第4章 电气工程基础
过电压及绝缘配合
4.9 过电压及绝缘配合
知识点： 1、了解电力系统过电压的种类 2、了解雷电过电压特性 3、了解接地和接地电阻、接触电压和跨步电压的基本
概念 4、了解氧化锌避雷器的基本特性 5、了解避雷针、避雷线保护范围的确定
过电压及绝缘配合
4.9 过电压及绝缘配合
4.9.1 电力系统过电压的种类 过电压： 在电气设备或线路上出现的超过正常工作
GIS中的快速暂态过电压 特点：很陡的波前 电压波形中有频率很高的分量
过电压及绝缘配合
1
R
2
1 2
R
过电压及绝缘配合
4.9.2 雷电过电压特性
1 雷电的特性参数 雷暴日与雷暴小时
少（≤15）、中（15～40），多（40～90）， 强烈（>90） 地面落雷密度：次/年·km2
Ng 0.024Td1.3
过电压及绝缘配合
4.9.5 避雷针、避雷线保护范围的确定 1、避雷针：
引雷作用 一般采用镀锌圆钢或镀锌钢管 保护范围的确定： IEC的“滚球法”，表4-7
单支避雷针的保护范围确定
过电压及绝缘配合
当避雷针高度小于hr 时 ✓ 作平行线
✓ 以针尖为圆心作弧线
✓ 以交点为圆心作弧线，与地面相切
可无间隙 耐污秽性能好
过电压及绝缘配合
第 9 章 过电压保护和绝缘配合
• lgP=-(I/44) (9-2-2) • (2)平均年雷暴日數宜根據當地氣象臺多年資料獲得或 參照全國平均年雷暴日數分佈圖確定。 • 1)少雷區，平均年雷暴日數不超過15的地區； • 2) 中雷區，平均年雷暴日數超過 15 但不超過 40的地區； • 3) 多雷區，平均年雷暴日數超過 40 但不超過 90的地區； • 4) 雷電活動特殊強烈地區，平均年雷暴日數超過90 的 地區及根據運行經驗雷害特殊嚴重的地區。 • (3)線上路防雷設計中，雷電流波頭長度一般取2．6／ Is ，波頭形狀取斜角形；在設計特殊高塔時，可取半 余弦波形，其最大陡度與平均陡度之比為／2。 • (4)地面落雷密度為每一雷電日每平方公里對地平均落 雷次數，一般40雷電日地區為0．07。
第9 章 過電壓保護和絕緣配合
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9.1 電力系統過電壓種類和過電壓水
• 9.1.1 系統運行中出現於設備絕緣上的電壓
• • • • • • • 9.1.1.1 系統運行中出現於設備絕緣上的電壓有： (1)正常運行時的工頻電壓。 (2)暫時過電壓(工頻過電壓,諧振過電壓)。 (3)操作過電壓。 (4)雷電過電壓。 9.1.1.2 設備上的作用電壓，按波形的分類。 設備在運行中可能受到的作用電壓，按照作用電壓的 幅值、波形及持續時間，可分為：
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• 9.1.1.5 系統最高電壓的範圍。 • (1)範圍I：3.6kVUm252kV; 1kVUm252kV; • (2)範圍II：Um252kV。
• 9.1.2 電力系統過電壓水準
• 9.1.2.1 工頻過電壓的允許水準。 • 系統的工頻過電壓水準一般不宜超過下列數值: • 330-500kV 線路斷路器的變電所側 1.3p.u. • 線路斷路器的線路側 1.4p.u. • 110—220kV 1.3p.u. • 35-66kV 1.732p.u. • 3-10kV (1.1*1.732)p.u.
DLT697交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(一)
DLT697交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（一）一、引言随着我国经济的快速发展，电力系统的规模日益扩大，交流电气装置的安全运行显得尤为重要。
过电压保护和绝缘配合是保障交流电气装置安全运行的关键环节。
本文将详细介绍DLT697交流电气装置的过电压保护和绝缘配合，以期为相关从业人员提供参考。
二、过电压保护1. 过电压保护的基本概念过电压保护是指防止电力系统中的电气设备因过电压而损坏的技术措施。
过电压是指在正常运行条件下，电压超过设备绝缘水平或规定值的电压。
过电压保护主要包括雷电过电压保护和操作过电压保护。
2. 雷电过电压保护（1）雷电过电压的特点雷电过电压是指因雷电放电而在电力系统中产生的过电压。
其特点是电压幅值高、上升速度快、持续时间短。
雷电过电压对电气设备的绝缘性能要求较高。
（2）雷电过电压保护措施① 避雷针：通过将雷电引导到地面，保护电气设备免受雷击。
② 避雷线：将雷电引导到地面，降低线路上的电压。
③ 避雷器：限制过电压幅值，保护电气设备。
④ 接地装置：降低接地电阻，提高接地效果。
3. 操作过电压保护（1）操作过电压的特点操作过电压是指在电力系统操作过程中产生的过电压。
其特点是电压幅值较高、持续时间较长。
操作过电压对电气设备的绝缘性能要求较高。
（2）操作过电压保护措施① 操作过电压限制器：限制操作过电压幅值，保护电气设备。
② 操作过电压保护器：在操作过程中，将过电压引入保护器内部，降低对设备的损害。
③ 操作过电压保护装置：通过改变操作方式，降低操作过电压。
三、绝缘配合1. 绝缘配合的基本概念绝缘配合是指根据电力系统的运行条件、设备性能和绝缘水平，合理选择和配置绝缘材料、绝缘结构及绝缘距离，以确保电力系统的安全运行。
2. 绝缘配合的原则（1）绝缘水平与运行电压相匹配：绝缘水平应高于运行电压，以确保设备在正常运行条件下不发生击穿。
（2）绝缘结构与设备性能相适应：绝缘结构应根据设备的性能要求进行设计，以满足设备的绝缘需求。
三篇电力系统过电压与绝缘配合教程文件
(四) Z2>Z1
U1f Z1
v1 v1
·
A Z2 (a) 电压波形图
u1b
· U1f
u2
v2
A
i1f
v1
·
Z1
A
Z2
v1
i1f i1b
· i2
v2
(b) 电流波形图
图7-9 z2>z1时电压和电流折、反射波形图
三、集中参数等值电路（彼得逊法则）
已知波通过节点后各线路上Z2的折射电压：
u2
2u1f
u2z1 2 z2 z2u 1f(1e t)u 1f(1e t)
z1z2 c -----线路时间常数
z1 z2
线路2上折射电压上升速率（陡度）最大值：
ma x d d2u tma x d d2u tt 0c 2 1u z1fe tt 02 z u 1 1 c f
可见，最大陡度与Z1和c有关，c越大，陡度降低越多
L
A
Z0 B
Z2
结点A、B折、反射系数：
1
2z0 z1 z0
2
2z2 z0 z2
1
z1 z1
z0 z0
2
z2 z0
z0 z2
经过n次折反射，线路2上电压
u2(t) U012 U01212
U012(12)2 U012(12)3
U012(12)n1
U012
1 (12 )n 1 12
n →∞ （t→ ∞ ）
线路1中的反射电压波：
u1u2
u1f u1b u2
u 1bu2u1f z z1 2 z z2 1u1f z1 2 z2 z2u 1fe t
t=0,
u1b u1f
交流电气装置的过电压保护和绝缘配合
中华人民共和国电力行业标准交流电气装置的过电压保护和绝缘配合Overvoltage protection and insulation coordination forAC electrical installationsDL/T620—1997中华人民共和国电力工业部1997-04-21批准1997-10-01实施前言本标准是根据原水利电力部1979年1月颁发的SDJ7—79《电力设备过电压保护设计技术规程》和1984年3月颁发的SD119—84《500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准》，经合并、修订之后提出的。
本标准较修订前的两个标准有如下重要技术内容的改变：1)增补了电力系统电阻接地方式，修订了不接地系统接地故障电流的阈值；2)对暂时过电压和操作过电压保护，补充了有效接地系统偶然失地保护和并联补偿电容器组、电动机操作过电压保护及隔离开关操作引起的特快暂态过电压保护等内容，对330kV 系统提出新的操作过电压水平要求，修订了限制500kV合闸和重合闸过电压的原则和措施等；3)增加了金属氧化物避雷器参数选择的要求；4)增加了变电所内金属氧化物避雷器最大保护距离和SF6GIS变电所的防雷保护方式的内容；5)充实并完善了3kV～500kV交流电气装置绝缘配合的原则和方法，给出架空线路、变电所绝缘子串、空气间隙和电气设备绝缘水平的推荐值。
本标准发布后，SDJ7—79即行废止；SD119—84除第六章500kV电网电气设备接地外也予以废止。
本标准的附录A、附录B和附录C是标准的附录，附录D、附录E和附录F是提示的附录。
本标准由电力工业部科学技术司提出。
本标准由电力工业部绝缘配合标准化技术委员会归口。
本标准起草单位：电力工业部电力科学研究院高压研究所。
本标准起草人：杜澍春、陈维江。
本标准委托电力工业部电力科学研究院高压研究所负责解释。
1范围本标准规定了标称电压为3kV～500kV交流系统中电气装置过电压保护的方法和要求；提供了相对地、相间绝缘耐受电压或平均(50%)放电电压的选择程序，并给出了电气设备通常选用的耐受电压和架空送电线路与高压配电装置的绝缘子、空气间隙的推荐值。
过电压及绝缘配合
过电压及绝缘配合过电压的分类雷电过电压雷电是一种大气中放电现象，产生于积雨中，积雨云在形成过程中，某些云团带正电荷，某些云团带负电荷。
它们对大地的静电感应，使地面或建筑物表面产生异性电荷，当电荷积聚到一定程度时，不同电荷云团之间，或云与大地之间的电场强度可以击穿空气(一般为25-30KV/cm)，开始游离放电，我们称之为'先导放电'。
云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的，当到达地面时(地面上的建筑物，架空输电线等)，便会产生由地面向云团的逆导主放电。
在主放电阶段里，由于异性电荷的剧烈中和，会出现很大的雷电流(一般为几十千安至几百千安)，并随之发生强烈的闪电和巨响，这就形成雷电。
•雷电流是单极性的脉冲波；75%～90%的雷电流是负极性的。
•雷电流的幅值是指脉冲电流所达到的最高值；波头是指电流上升到幅值的时间；波长（波尾）是指脉冲电流的持续时间。
幅值和波头又决定了雷电流随时间上升的变化率称为雷电流的陡度。
雷电流陡度对过电压有直接影响。
•各国测得的雷电流波形基本一致，波头长度大多在1～5μs，平均约为2～2.5μs。
我国在防雷保护设计中建议采用2.6μs。
波长在20～100μs，平均约为50μs，大于50μs的仅占18～30%。
在防雷保护计算中雷电流的波形可采用2.6/50μs。
•一次雷电放电常包含多次重复冲击放电。
根据约6000个实测记录统计，55%的落雷包含两次以上的冲击，3～5次冲击占25%，10次冲击以上占4%；平均重复3次，最高记录可达42次。
一次雷电放电的总持续时间（包含多次重复冲击放电时间），据统计，有50%小于0.2s，大于0.62s只占5%。
•雷暴日表征不同地区雷电活动的频繁程度，是指某地区一年中有雷电放电的天数，一天中只要听到一次以上的雷声就算一个雷暴日T。
根据雷电活动的频度和雷害的严重程度，我国把年平均雷暴日数T≥90的地区叫做强雷区，T≥40的地区为多雷区，15≤T≤40的地区为中雷区，T≤15的地区为少雷区。
过电压防护与绝缘配合基础知识讲解
uA
iR i
L
di dt
uG iR i
图8-27雷击独立避雷针
式中:i——流过避雷针的雷电流，kA；
1—母线 2—变压器
Ri——避雷针的冲击接地电阻，单位为Ω；
L——避雷针的等值电感 H ；
——雷电流的上升陡度，kA／ 。
为了防止避雷针与被保护的配电构架或设备之间的空气间 隙Sa被击穿而造成反击事故，必须要求Sa大于一定距离，取空 气的平均耐压强度为500kV／m；为了防止避雷针接地装置和被 保护设备接地装置之间在土壤中的间隙Se被击穿，必须要求Se 大于一定距离，取土壤的平均耐电强度为300kV／m，Sa和Se应 满足下式要求:
输电线路防雷性能的优劣，工程中主要用耐雷 水平和雷击跳闸率两个指标来衡量。所谓耐雷水平， 是指雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值 （单位为kA）。
1. 输电线路上的感应雷过电压
雷击线路附近地面时，在线路的导线上会产生感应雷过 电压，由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流 幅值I一般不超过100kA。实测证明，感应过电压一般不超过 300-400kV，对35kV及以下水泥杆线路会引起一定的闪络事故； 对110kV及以上的线路，由于绝缘水平较高，所以一般不会引 起闪络事故。
小结
➢通常采用耐雷水平和雷击跳闸率来表示一条线路的耐 雷性能和所采用防雷措施的效果。
➢输电线路常采用避雷线、降低杆塔接地电阻、加强线 路绝缘等措施来进行防雷。
➢可按雷击点的不同把线路的落雷分为三种情况：绕击 导线、雷击档距中央的避雷线和雷击杆塔。
（本节完）
8.4 接地的基本概念及原理
➢ 8.4.1 接地概念及分类 ➢ 8.4.2 接地电阻，接触电压和跨步电压 ➢ 8.4.3 接地和接零保护