【其他行业标准】 电力设备过电压保护设计技术规程

BS 5345-7-1979免费标准下载网bzxz
中华人民共和国水利电力部
电力设备过电压保护设计技术规程SDJ7-79
施行日期：1979年1月8日
第一　总　测　
第1条在制订过电压保护方案时，必须认真贸彻执行党的有关方针和政策，根据雷电活动情况和地形、地质、气象情况，以及电力网缩构型式和运行方式等，结合运行经验，还行全面分析和技术经济比较，做到技术先进，经济合理，符合电力系统和电力设备安全经济运行的要求。
第2条本规程适用于330千伏及以下发电、变电、送电、配电和用电等交流电力设备的过电压保护。农村电力网及特殊电力设备的过电压保护，还应按有关的专用规定热行。雷电活动特殊强烈的地区，还应根据当地实践经验，适当加强防雷措施。第二章一般规定
第3条220～330于伏的电力网，应采用中性点直接接地方式。110～154于伏的电力网，一般采用中性点直接接地方式。在雷电活动较强的山岳丘陵地区，构型简单的电力网，如采用直接接地方式不能满足安全供电的要求和对联网影响不大时，可采用中性点经消弧线圈接地的方式。3～60于伏的电力网，应采用中性点非直接接地的亦式。当单相接地故障电流大于下列数值时，应装设消弧线圈：
3～10于伏电力网：30安；
20于伏及以上电力网：10安。
与发电机或调相机电气上直接连接的3～20于伏电路，中性点应采用非直接接地的方式。当单相接地故障电流大于5安时，如要求发电机（调相机）能带内部单相接地故障运行，应装设消弧线圈。消弧线圈可装在厂用变压器的中性点上，也可装在发电机或调相机的中性点上。
第4条电力系统内过电压数的确定，应考总系统构型，系统容量及参数、中性点接地方式、断路器的性能、母线上的出线回路数以及系统运行接线、操作方式等因素。内过电 508
压计算籍数一般取下列数值：
对地绝缘，以设备的最高运行相电压U为基准：35～60于伏及以下（非直接接地）：4。00g110～154于伏（非直接接地）：3.5Ug克110～220千伏（直接接地）：3.00330于伏（直接接地）：2.75Ux9相间绝缘：
3~220千伏的电力网，相间内过电压宜取对地内过电压的1.3~1.4倍；330于伏的电力网，相间内过电压可取对地内过电压的1.4～1。45倍。确定相间绝缘时，两相的电位宜分别取相间内过电压的+60%和一40%。第5条电力网的绝缘应能承受操作空裁线路的过电压。在中性点直接接地的电力网中，操作110～220千伏空载线路时：由于电感-电容回路振荡产生的最大操作过电压倍数一般不超过下列数值：使用重燃次数较少的空气断路器，不超过2.6；使用少油断路器，不超过2.8；使用有中值或低值并联电阻的空气断路器，不超过2.2。操作330千伏空载线路时产生的最大操作过电压倍数不应超过2.0。断路器切断空载线路时不发生重燃是限制操作过电压的有效措施。在中性点非直接接地的60千伏及以下的电力网中，操作空载线路产生的最大操作过电压的数，一般不超过3.5，操作单相接地的空载线路，虽可能超过4.0，仍取4.0。串联补偿装置对操作过电压的影响在设计中不予考。断路器应能将操作并联电容器组产生的过电压限制到不超过第4条中的数值。有中值并联电阻的断路器可将过电压倍数限制到2.5~3.0；如磁欧避雷器的通流能力满足电容器组释放储能的要求，也可用磁吹避雷器限制这种过电压。第6条切断空裁变压器或电抗器时，由手断路器强制熄驱产生的过电压应根据断路器构、回路参数、中性点接地方式、变压器的接线和构造等因素确定。在中性点直接接地的电力网中，断开110～330于伏空载变压器时的过电压，一般不超过3，0U在中性点非直接接地的35～154千伏电力网中，一般不超过4.0U。采用灭瓶性能较强又无并联电阻的断路器断开励磁电流标么值较大的空载变压器时，所产生的高幅值过电压，可装设并联电阻予以限制。也可在断路器与变压器间装设阀型避雷器。避需器可在低压侧或高压侧，但如高低压电力网中性点接地方式不同，低压侧宜采用磁吹避雷器。
断开高压变压器电弧炉组时，电流迅速截断产生的过电压，应用阀型避雷器加以限制。在可能只带一条线路运行的变压器的中性点消瓶线圈上，宜用阅型避雷器限制切除最后一条线路两相接地故障时，强迫断开消弧线图电感电流在消驱线圈上产生的过电压。为限制内过电压装设的避器，在变压器等被保护设备运行中不得断开。空载变压器突然合闸时的过压，一搬小于2.0U如，可不采取保护猎施。第?条在中性点不接地的电力网中，线路和变电所的正常绝缘应能承受间歇性电瓶接地引起的过电压。间歇性电弧接地过电压一般不超过3.0U，个别可达3.5U9。第8条各级电压的电力网均应采取措施，防止在电力系统操作或故障情况下，由于电力网塞数的不利组合引起的铁磁谐振过电压。铁磁谐振过电压一般不超过1.5～2.5U，个别达3.5U厂以上。谐振过电压持续时间长，不能用避器限制。中性点非直接接地的电力网应 509
防止下列情况下产生的铁磁谐振过电压：变压器供电给接有电磁式电压互感器的空载母线或空载短线；配电变压器高压绕组对地短路；用电磁式电压互感器在高压侧进行双电源的定租；送电线路一相断线后一端接地以及断路器的非同期动作、熔断器的非全相熔断。为防止铁磁谐振过电压，应充分考虑电力网各种可能的运行方式和操作方式、改变电力网中感抗和容抗的比值、保证断路器三相同期动作，以避免形成铁磁谐振过电压的条件。中性点非直接接地的电力网中，可选取下列防止过电压的措施：一、选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或采用电容式电压互感器。二，在电磁式电压互感器的开口三角绕组中，一般装设R≤0.4X的电阻（X为互感器在线电压作用下单相绕组的励磁电抗），在35千伏及以下电力网中，“一般R<100欧，也可用220伏500瓦的白炽灯泡固定装在35干伏及以下电压互感器的开口三角绕组中，在中性点位移超过一定电压值时，可用零序过电压继电器将电阻短时投入1分钟，然后再自动切除。三、个别情况下，在10千伏及以下的母线上，可装设一中性点接地的星形接线电容器组，或用一段电缆代替架空线，减小对地容抗X.？使（X/X）<0.01。四、选择消孤线圈的安装位置时，应尽量避免有使电力网的一部分失去消孤线圈运行的可能性。
五，采取临时切换措施，如投入事先规定好的某些线路或设备等。六，特殊情况下，可改为中性点瞬间经电阻接地或直接接地。中性点直接接地的电力网，在各种情况下，应尽量避免形成中性点不接地的电力网。第9条在电力系统中，应采取措施防止发电机或变压器的电感参数周期性变化引起的参数谐振过电压。
可用快速励磁自动调节器限制由于电机电感参数的周期性变化产生的同步自励过电压用速动过电压继电保护断开发电机，消除可能产生的异步自励过电压。在发电机容量小于空载线路的充电功率，或线路中有串联补偿装置的情况下，发电机全电压合闸或逐步升压起动过程中产生的参数谐振过电压，一般可采取下列措施予以限制：一、使发电机的容量大于被投入空载线路的充电功率。二、避免发电机带空载线路起动或避免以全电压向空载线路合闻。三、装设并联电抗器，使线路等值容抗大于电机直轴电抗与变压器漏抗之和。在自振频率小于且接近于100赫的中性点直接接地的电力网中，应避免在只带空载线路的变压器的低压侧合阑，以防止由于变压器电感周期性变化在高压空载或轻载线路中引起幅值较高的以二次谐波为主的谐振过电压。第10条电力网应采取措施，使其有关参数避开共振条件，并在水轮发电机转子上装设阻尼绕组，以防止或限制水轮发电机不对称短路或负荷严重不平衡产生的谐振过电压。第11条电力网应限制由于断路器非全相分合闸、非同期动作、熔断器非全相动作在中性点不接地的变压器上产生的内过电压。有单侧电源的变压器从电源侧非全相分合阐，如变压器的励磁电感与对地电容产生铁磁谐振，能产生2～3U的过电压，有双侧电源的变压器在非全相分合时，由于两侧电源的不同步在变压器中性点上可出现接近于2倍的工频相电压，如产生铁磁谐振，会出现更高的过电压。在这种情况下，应采取改进断路器的性能、消除510
谐振条件等措施，以防止谐振过电压击穿中性点不接地的分级绝缘的中性点绝缘和引起其中性点避雷器爆炸。也可在中性点装设高值阻尼电阻限制过电压，阻尼电阻按变压器的励磁电感和对地电容确定。
注：有单侧电源的变压器，如另一测带有调相机或较大的同步电动机，也类似于有双侧电源的情况。第12条有消弧线圈的较低电压电力网，应适当选择消孤线圈的脱谐度，以便避开谐振点；无消孤线圈的较低电压电力网，应采取增大其对地电容等的措施，如安装电力电容器等，以防止零序电压通过电容（变压器绕组间或两条电力线路间）耦合，由较高电压电力网传递到中性点非直接接地的较低电压电力网，或由较低电压电力网传递到较高电压电力网，或回路参数形成串联谐振条件，产生高幅值的转移述电压。第13条确定电力网内过电压的幅值租选择避雷器的灭孤电压，应考虑空载线路的电容效应、电力系统单相接地和突然失去负荷引起的工频过电压。一般不考虑同时出现的三种过电压均为最严重情况。
在220千伏及以下的电力网中，一般不采取特殊措施限制工频过电压。在330千伏电力网中，可采用并联电抗器和速动继电保护等将出现大气过电压或操作过电压时的工频过电压限制在1.3～1.4U以下。第14条在距电力线路S>65米处，雷云对地放电时，在电力线路的导线上产生的感应过电压最大值可按下式计算：
式中U。一一感应过电压最大值（千伏），只在极少情况下达到500～600千伏1雷电流幅值（千安）；
h一一导线平均高度（米）：
S—一雷击点与线路的距离（米）。在设计中，一般计入雷击点自然接地电阻的作用，最大电流采用I≤100千安。雷击于杆塔顶部以及电力线路上的或其附近的避雷针、避雷线时，在电力线路导线上感应的过电压幅值可按附录一（F-6）式计算。第15条雷电流幅值概率曲线见图1。雷电流幅值超过I的概率也可按下式求得：1
式中P-一雷电流幅值概率；
I雷电流幅值（千安）。
在线路防雷设计中，雷电流波头长度一般取2.6微秒，波头形状取斜角形，在设计特殊高塔时，可取半余弦波形，其最大陡度与平均陡度之比为一”2
第16条电力线路的雷击跳闸率应按下列方法确定；一、每年40雷日的中等雷电活动强度地区，一般高度电力线路遵受雷击的次数可按下式计算：
式中N一一线路雷击次数（次/100公里·40雷日）3(3)
·511·
图1我国雷电流幅值概率曲线
注：缺南以外的西北地区、内蒙古自治区的部分地区等（这类地区的年平均雷暴日数一般在20及以下）雷电流幅值较小，可出给定的摄率按图查出雷电流幅值后减半。——避雷线或导线的平均高度（米）；地面落雷密度，邸每一雷日、每平方公里对地落雷次数。在一般情况下，可取0.015，此时N=0.6h
年平均雷暴月数一般根据当地气象台的资料并参照全国年平均雷暴日数分布图（见附录十三）确定。
二、击杆率（g）与避雷线根数和地形有关，一般采用表1所列数值。表1
避雷线根数
击杆率
三、在中性点非直接接地的电力网中，一般高度金属或钢筋混凝土杆塔无避雷线线路的雷击跳闸率可按下式计算，
n=0.6hanP
式中n——雷击跳闸率（次/100公里·40雷日）多nd——上导线平均高度（米）；一建弧孤率，见附录五；
P雷击使线路一相导线与杆塔间放电后再向第二相导线反击时耐雷水平为I，超过I的雷电流概率。
四、在中性点直接接地的电力网中，般高度金属或钢筋混凝土杆塔无避雷线线路的雷击跳闸率可按下式计算；
n=0.6ham[gP,+(1-g)P,J
g一无避雷线线路的击杆率，见表1P，超过雷击杆塔时耐雷水平的雷电流概率，P。超过雷击导线时耐雷水平的雷电流概率。五，般高度有避雷线线路的雷击跳阑率可按下式计算n=0.6hn [gP,+PaP,+ (1-g) Ps]h一一避雷线平均高度（米）
g——击杆率；
P，超过雷击杆塔时耐雷水平的雷电流概率P。绕击率，见附录四
P2超过雷绕击时耐雷水平的雷电流概率；(7)
Ps雷击档距中央的避雷线时，超过耐雷水平的雷电流概率，其值般可不予计算；
7—建弧率，见附录五。
有关线路防雷计算的方法和参数可参照附录一、附录三、附录六、附录七。送电线路常用杆塔的耐雷水平和耐雷指标见附录八。选择电力线路路径和发电厂厂址、变电所所址时，宜避开易击区，否则应加强防雷措施。
第17条电力线路、发电厂，变电所的绝缘配合应符合下列要求：一、绝缘配合原则：
220千伏及以下的线路和变电所的绝缘，在一般情况下应能耐受通常出现的内过电压。按外过电压选择变电所的绝缘时，应以阀型避雷器的残压为基础。对330千伏线路和变电所的绝缘，应采取限制内过电压的措施，如采用并联电抗器，装有中值或低值电阻的断路器和磁吹避雷器。按外过电压选择变电所的绝缘时，应以磁吹避雷器的残压为基础。
谐振过电压通常会损坏设备的绝缘，应避开出现谐振过电压的条件。线路绝缘和变电所自恢复绝缘可按惯用法或统计法选定。非自恢复绝缘应按惯用法选定。
在一般情况下，防雷设计中不考虑变电所和线路绝缘间的相互配合问题，但绝缘水平超过标准很多的线路，如未沿全线架设避雷线的木托线路、钢筋混凝土杆木横担线路和降低电压运行的线路，宜在进线段首端装设符合运行电压等级的管型避雷器。二、在非污秒区，线路每串绝缘子的个数一般按运行电压所要求的泄漏距离选定。每串绝缘子个数应符合下式要求：
m≥1.6U。
式中m一每串绝缘子的个数
U。一额定电压（千伏）3
人-每个绝缘子的泄漏距离（厘米）。(8)
m值还应按内过电压进行验算。验算时每串绝缘子一般拓去预留零值绝缘子35～220于优，直线杆1个，耐张杆2个3330于伏直线杆1～2个，耐张杆2～3个。扣去零值绝缘子后，513.
其工频湿闪电压或操作冲击波50%湿闪电压应符合下列要求：U=KKoV2U
式中Us一工频湿闪电压，操作波湿闪电压锋值（千伏）多K。-内过电压倍数；
U一设备的最高运行相电压（千伏）；K，—绝缘子串内过电压湿闪校正系数；在海拨1000米及以下，K，=1.1。m值还应符舍耐雷水平的要求，在高海拔地区，外过电压可能成为重要因素。变电所每串绝缘子个数一般与线略耐张串的绝缘子个数相同。三，按内过电压确定的线路空气间，应符合下式要求：Ume=KK2U
式中．U一按内过电压要求考虑风偏后空气间隙的工频放电电压、操作冲击波50%放电电压峰值（千伏）；
K2空气间隙内过电压放电电压的校正系数；在海拔1000米及以下，K：=1.2。发电厂、变电所中的空气间隙，宜另加0%的裕度。四、按运行电压确定的线路空气间隙，应符合下式要求：U.o =KgUg
式中U。一考虑风偏后空气间隙的工频放电电压（千伏）：(11)
K。—空气间隙运行电压综合系数，在中性点非直接接地系统取2.5；在中性点直接接地系统，对220千伏及以下取1.6，对330于伏取1.7。发电厂、变电所中的空气间隙，宜另加10%的裕度。五、在非污移区，按外过电压确定的线路空气间隙，其冲击强度应与绝缘子串的冲击放电电压相适应。
发电厂，变电所的空气间隙，应与阀型避雷器的残压相配合。第18条在海拨1000米以上的地区，线路、发电厂和变电所内绝缘子串的绝缘水平以及外过电压、内过电压、运行电压的最小空气间隙，应按国家标准《高压电气设备绝缘试验电压和试验方法》的规定进行海拔影响的修正。第19条升压运行的架空送电线路，如绝缘水平较低不符合正常要求，应通过技术经济比较，采取降低线略接地电阻和内过电压的措施，或允许适当增大预期的过电压跳闸次数。保护升压运行的电力变压器和配电装置的阀型避雷器，其特性应与被保护设备的绝缘配合。阀型避雷器的灭弧电压应符合电力网中性点接地方式的要求，而中性点直接接地的电力网，零序电抗与正序电抗的比值X。/X,不应大子3。第三章过电压保护装置
第一节避留针和避雷线
第20条为防止直接雷击电力设备，一般采用避雷针和避雷线。第21条单支避雷针的保护范围应按下列方法确定（图2）·514·
h*水平面上保护范围的裁面
图2单支避雷针的保护范围
、避雷针在地面上的保护半径应按下式计算：r=1,5h.
式中r——保护半径（米）
h—避雷针的高度（米）。
二、在被保护物高度h水平面上的保护半径应按下式确定：1.当≥会时，
=（h-h）=p
式中—
一避雷针在水平面上的保护半径（米）多h被保护物的高度（米）
h。—一避雷针的有效高度（米）：D
高度影响系数，h≤30米，=1；30均同此。
h时，
r=（1.5h-2hz）
第22条两支等高避雷针的保护范围应按下列方法确定（图3）一，两针外侧的保护范围应按单支避雷针的计算方法确定。(14)
二、两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧（图3）确定，圆弧的半径为R：。O点为假想避雷针的顶点，其高度应按下式计算，he =h-_D
式中h。一—两针间保护范围上部边缘最低点的高度（米）；D两避雷针间的距离（米）。
两针间h水平面上保护范围的一侧最小宽度应按下式计算(15)
h：水平面上保护范风的截面
0截面
图3高度为h的两等高避雷针1及2的保护范围6x=1.5（h。-h）
式中bx—保护范围的一侧最小宽度（米）；当D=7hap时，b=0。求得6，后，可按图3绘出两针间的保护范围。两针间距离与针高之比D/h不宜大于5。、第23条多支等高避雷针的保护范围应按下列方法确定（图4、图5）：b24
图4兰支等高避需针1、2及3在h水平面上的保护范围
图5四支等高避需针1、2、3及4在h水平面上的保护范函
、三支等高避雷针所形成的三角形1、2、3的外侧保护范围，应分别按两支等高避雷针的计算方法确定；如在三角形内被保护物最大高度h水平面上，各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度，0时，则全部面积即受到保护。二、四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形，可先将其分成两个或儿个三角形，然后分别按三支等高避雷针的方法计算，如各边保护范围的一侧最小宽度6≥0，则全部面积受到保护。
第24条保护发电厂，变电所用的单根避雷线的保护范围应按下列方法确定（图6）：、在h水乎面土避雷线每侧保护范围的宽度应按下式确定：时，
rx= 0. 47 (h-hg) p
一每侧保护范围的宽度（米）。2.当hx
私时，
rx=.（h-1.53h）p
二、在h水平面上避雷线端部的保护半径，也应按（17）、（18）式确定。在：水平面上保护范围的截面
在加水平面上的保护面积
图6单根避雷线的保护范围
图7两根乎行避雷线1和2的保护范围第25条保护发电厂、变电所用的两根平行避雷线的保护范围，应按下列方法确定（图7）：
一、两避雷线外侧的保护范围，应按单根避雷线的计算方法确定。二、两避雷线间各横截面的保护范围，应由通过两避雷线1、2点及保护范鼠上部边缘最低点0约圆孤确定。0点的高度应按下式计算h。= h-D
式中。…
一两避雷线间保护范周边缘最低点的高度（米）D—两避雷线间的距离（米）。
h避雷线的高度（米）。
三、两避雷线端部的保护范围，可按两支等高避雷针的计算方法确定，等效避雷针的高度可近似敢避雷线悬点高度的80%。第26条不等高避雷针，避雷线的保护范圃，应按下列方法确定（图8）：，两支不等高避雷针外侧的保护范围，应分别按单支避雷针的计算方法确定。二、两支不等高避雷针间的保护范围，应按单支避雷针的计算方法，先碘定较高避雷针1的保护范围，然后由较低避雷针2的顶点，作水平线与避雷针1的保护范相交于点3，取点3为等效避雷针的顶点，再按两支等高避雷图8两支不等高避雷针1及2的保护范围针的计算方法确定避雷针2和3间的保护范围。通过避雷针2、3顶点及保护范围上部边缘最低+517+
点的圆孤，其孕高应按下式计算式中于一圆孤的弓高（米）；
D一避雷针2和等效避雷针3间的距离（米）。(20)
三，对多支不等高避雷针，各相邻两避雷针的外侧探护范围，按两支不等高避雷针的计算方法确定；姐在多角形内被保护物最大高度h水平面上，各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度60，则全部面积即受到保护。四、两根不等高避雷线各横截面的保护范围，应仿照两支不等高避雷针的方法，并按公式（19）计算。
第27条在山地和坡地，应考虑地形、地质、气象及雷电活动的复杂性对避雷针保护范围的降低作用。避雷针的保护范围可按公式（12）、（13）、（14）和（16）的计算结果乘以系数0.75。公式（15）可改为h。=h——D
一，公式(20）可改为于=
利用山势设立的远离被保护物的避雷针，不得作为主要保护装置。第28条必要时，可考虑相互靠近的避雷针和避雷线的联合保护作用。联合保护范围可近似按下列方法确定（图9）：轩
避蕾线
图9避雷针和避雷线的联合保护范围将遵雷线上的各点均近似看作等效避雷针，其等效高度可近似取为该点避雷线高度的80%，然后分别按两针的方法计算。第二节阀型避密器
第29条阀型避雷器的灭孤电压，在一般情况下，宜按下列要求确定：
一、中性点直接接地的电力网中，应取设备最高运行线电压的80%。二，中性点非直接接地的电力网中，不应低于设备最高运行线电压的100%。第30条保护旋转电机中性点绝缘的阀型避雷器：其额定电压不应低于电机最高运行相电压，其型式宜按表2选定。
电机额定电压（千伏）
深雷器粤式
保护施转电机中性点绝缘的避雷器型式3
(FS-4)
第31条保护变压器中性点绝缘的阀型避雷器的型式，宜按表3，表4选定。对中性点为分级绝缘的220千伏的变压器，中性点绝缘可用棒型间隙或避雷器保护。如使用同期性能不良的断路器，变压器中性点宜用间隙保护。间隙在单相接地短路时的暂态过电压作用下不应动作，而在外过电压作用下应动作，并能保护变压器的中性点绝缘，根据518·
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