t=t0 时刻避雷器放电，A点电压为2a(t0-τ),令 它等于5kA下避雷器的残压Ub5。前行波在A 点电压是at0,此电压到达B点后发生全反射， 是变压器上出现的最大电压，等于2at0。 所以、变压器上承担的最大电压2at0等于避 雷器的残压2a(t0-τ)与2aτ的和，即：
l u B ub 5 2 a v
• 三、正变换过电压 对于郊区农村的配电，由于低压出线较长，且 多没有建筑物的屏蔽，故低压线路易受雷击。 若配变低压侧未加装避雷器保护，当雷电流由 低压侧入侵时，由于低压侧中性点是接地的， 低压绕组将有雷电流通过并产生磁通，通过电 磁感应，按变比在高压侧感应电势，高压绕组 出现高电压，称为正变换过电压。由于低压侧 绝缘裕度比高压侧大，一般低压侧不易损坏， 而使高压侧绝缘击穿。
二、自耦变压器的防雷保护
• 1、高低压运行、中压开路
可能引起中压侧 套管闪络！
• 2、中低压绕组运行、高压开路
可能使高压 侧套管闪络！
• 3、高中压绕组之间绕组的防雷保护 当K小于 1.25时,AA’ 当高压侧带有出 之间也需要 线，中压侧有行 加避雷器! 波入侵时，AA’ 之间绝缘上有很 高的电压。
§7.5 旋转电机的防雷保护
• 一、旋转电机防雷保护的特点
•1、由于结构和工艺上的特点，在相同电压等级 的电气设备中，旋转电机的绝缘水平是最低的， 它的主绝缘冲击系数近于1。
旋转电机和变压器的冲击耐压值（有效值kV）
电机额定电压 电机出厂工 电机出厂 频耐压 冲击耐压 同级变压器出 厂冲击耐压 FCD避雷器3kA 下残压
变压器要得到保护，其多次截波耐受电压应该高 于此电压，即：
l ub 5 2 a u j v
额定 电压 变压器三次 波耐受电压 变压器多次 波耐受电压
FZ型避 雷器ub5
FCZ型避 雷器ub5
35 110 220 330
225 550 1090 1300
196 478 949 1130
134 332 664
我的构架上不 能设避雷针！
4、发电厂厂房上一般不设避雷针，以免发生反 击事故和引起继电保护误动作。
• 如图一陡度为30kV/us的无限长斜角波从 一条波阻抗Z=300欧的半无限长架空线路 上传来，A、B两点间距300米，B点开路， A点管型避雷器的放电电压为120KV，求 FT 动 作 时 B 点 电 压 及 A 、 B 两 点 最 大 电 压。
实际上由于变电所具体接线的复杂性以及各设备 具有对地电容存在，避雷器与变压器之间的连线 也有电感，使避雷器动作后在避雷器与变压器之 间的波过程复杂化。 这是由于避雷器放电时产 生的的负电压波在避雷器 与变压器之间多次反射所 引起的。此时，变压器上 的波形与全波相差很大， 对变压器绝缘的作用接近于截断波。因此常以 变压器绝缘承受截断波的能力来说明变压器承 受雷电的能力，变压器承受截断波的能力称为 多次截波耐受电压uj。
Ud=iLRch
设雷电流的幅值为150kA，雷电流 陡度
diL 30 kA/ us dt
，避雷针的电感
L0=1.7uH/m，则：
U k 150 Rch 51h
U d 150 Rch
• 若取空气和土壤的冲击放电电压均为每米 反击被认为是避雷针的主要缺点之一。在 500kV，则避雷针在空气中与被保护物之间应 《建筑物防雷设计规范》（GB50057-1994） 保持 中给出了不同类建筑物与避雷针之间为防反 S k 0.3Rch 0.1h 击所需的距离的求解公式。在电力系统，空 • 避雷针的接地装置与被保护物的接地装置之间 气中避雷针与被保护物之间的距离要求不小 应保持 于5m，土壤中，避雷针的接地装置与被保护 S d 0.3Rch 物的接地装置之间的距离要求不小于3m。当 受现场条件限制满足不了安全净距的要求时， • 一般情况下，避雷针接地电阻为10欧，高度要 可以将避雷针的接地装置与被保护物的接地 在几十米，所以空气中距离取5米，土壤中取3 装置进行等电位联结。 米。
§7.1 发电厂、变电所直击雷保护
发电厂、变电所架设避雷针的原则： 1、所有被保护设备均 应处于避雷针的保护 范围之内。 2、为了防止反击，避雷 针距离被保护设备空气 中距离不小于5米；避雷 针的接地装置与被保护 物的接地装置在土壤中 距离不小于3米。分析
分析
di U k Rch i L dt di Rch i L0 h dt
10.5 13.8 15.75
2ue+3 2ue+3 2ue+3
34 43.3 48.8
80 108 108
31 40 45
• 2、保护旋转电机用的磁吹避雷器的保护性能与电 机绝缘水平的配合裕度很小，电机出厂冲击耐压 值只比避雷器的残压高8%—10%左右。 二、旋转电机防雷保护的基本思路
1、对于旋转电机的防雷保护，应根据发电机的容 量、重要性、以及当地雷电活动情况，因地制宜 采取一定的防范措施。考虑到对直配电机的防雷 保护还不能达到十分完善的地步，有关“规程” 规定60000kW以上的发电机不允许与架空线路直接 相连。 2、为保护匝间绝缘，必须将入侵波的陡度限制在 5kV/us以下。 3、一般来说发电机绕组的中性点是不接地的，入 侵波陡度降至2kV/us以下时，中性点的过电压将 不会超过相端的过电压。
对于中性点接地系统，为了减少单相接地短路电 流，其中部分的变压器的中性点是不接地的。在 这样的系统中，变压器的中性点往往是分级绝缘 的，例如：110kV、220kV、330kV变压器中性点 绝缘分别是35kV、110kV和154kV，这时，中性点 需要保护。 1、避雷器的冲击放电 电压要低于中性点的冲 击耐压。 2、避雷器的灭弧电压 要高于电网单相接地时 中性点的电压升高。
TAB=1us，2 us后有反行波从B点返 回。反行波与前行波极性和波形相 同。所以有： 2×30+2t×30=120 得到t=1us,即3us时避雷器动作， 此时B点电压为60kV， B点最大电 压为2 × 90=180kV，器的保护作用
1、未沿全线架设避雷线的进线段保护
1）阀型避雷器的作用：保护全所设备 2）避雷线作用：避雷线保护角很小，在进线段内不发 生绕击，雷击于进线段以外的导线上时，导线自身电 阻将消耗入侵波能量，来限制入侵波幅值。
3）管型避雷器1：限流。
4）管型避雷器2：保护开关。
二、全线架设避雷线的变电所进线段保护
三、35kV小容量变电所的简化进线保护
§7.4 配电变压器的防雷保护 • 一、三位一体接线
100kVA及以上的变压器工频接地电阻不大于4欧， 小于100kVA的变压器工频接地电阻不大于10欧
• 二、逆变换过电压
对于Y、yn0接线的配变，如果在低压侧未装避雷器 保护，当高压侧受到雷击时，高压侧避雷器动作， 经过避雷器会有雷电流流入大地，在接地电阻上产 生压降I2R。这个电压降也同时作用在低压侧的中 性点上，但此时低压侧出线相当于经过线路波阻抗 接地，因此这个压降I2R大部分加在变压器低压绕 组上。由于电磁感应，在高压绕组上将出现I2R乘 变比的过电压。由于高压绕组出线端的电位受避雷 器固定，因此这个电压沿高压绕组分布，且在中性 点上达到最大值，所以在中性点附近绝缘可能发生 击穿，这种现象称为逆变换过电压。
• 3、对于35kV及以下的变电所，因其绝缘水平较低， 故不允许将避雷针装在配电构架上，以免发生反 击，需架设独立避雷针并满足不发生反击的要求。 110kV及以上的变电所可以将避雷 针装设在配电装置的构架上。但避 雷针的配电构架应装设辅助接地装 置，此接地装置与变电所接地网的 连接点距主变压器接地装置与变电 所接地网的连接点之间的距离不小 于15米。
• 发电厂和变电所的雷害来源于两方面：一是雷 电直击，另一是雷击线路后沿线路向发电厂、 变电所传来的入侵波。 •据统计，我国35kV和110-220kV变电所由于入侵 发电厂、变电所直击雷防护的措施常采用避雷 针（线），入侵波的防护采用阀型避雷器，同时 波而引起的事故率分别为0.67次/百所· 年和0.5次/ 辅之以相应的措施，以限制流过避雷器的雷电流 百所· 年，直配电机的雷击损坏率约为1.25次/百 和降低入侵波的陡度。 所· 年。
108 260 515 820
分析
l ub 5 2 a u j v
为了保证设备安全，必须限制避雷器的残压，也就 是限制流过避雷器的雷电流不超过5kA，同时也必须 限制入侵波的陡度和设备离开避雷器的距离。
在入侵波陡度一定时，避雷器与变压器之间的距 离有一极限值，超过此值，变压器上受到的冲击 电压将超过其冲击耐压，避雷器对变压器起不到 保护作用，此值称为避雷器的最大保护距离或称 保护范围。
• 4、直配电机的大气过电压有两种：一种是与 电机相连的架空线路上感应雷过电压；另一种 是雷直击于与电机相连的架空线路而引起的过 电压，其中感应雷出现的几率比较多。 三、直配电机的防雷措施
1、每台发电机出线的母线处加装一组FCD型磁吹 避雷器，以限制入侵波的幅值，同时采取进线保 护措施以限制流过避雷器的雷电流不超过3kA。 2、在发电机电压母线上加装电容器，以限制入侵 波的陡度，从而保护电极匝间绝缘和中性点绝缘， 同时也降低了感应过电压。 3、采用进线段保护。
§7.3 变电所进线的保护
• 为了限制流经避雷器的雷电流和限制入侵波的 陡度，变电所需采用进线保护接线。 一、35及以上变电所的进线段保护 对于35~110kV无避雷线的线路，当雷击于变电 所附近线路的导线上时，沿线入侵流经避雷器 的雷电流可能超过5kA，而且陡度也可能超过 允许值，因此对对于35~110kV无避雷线的线路， 在靠近变电所的一段进线上，必须架设避雷线， 在进线段内出现雷电波的概率大大减小，保证 雷电波只能在进线段以外出现。架设避雷线的 这段进线称为变电所进线保护段
当中压侧带有出 线，高压侧有行 波入侵时，AA’ 之间绝缘上也有 很高的电压。