DL T 5090 1999 水力发电厂过电压保护和绝缘配合设计技术导则4

 

附录G（提示的附录）

全国年平均雷暴日数分布图

 

 

 

 

 

 

 

  本标准用词说明

  为便于在执行本导则时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：

  (1)表示很严格，非这样做不可的用词：

  正面词采用“必须”；

  反面词采用“严禁”。

  (2)表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：

  正面词采用“应”；

  反面词采用“不应”或“不得”。

  (3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：

  正面词采用“宜”或“可”；

  反面词采用“不宜”。

  条文中必须按指定的标准、规范或其他有关规定执行的写法为“应按……执行”或“应

符合……规定”。非必须按所指的标准、规范或其他规定执行的写法为“参照……”。

 

 

 

中华人民共和国电力行业标准

PDL/T5090-1999

 

水力发电厂过电压保护和绝缘配合

设计技术导则

 

条  文  说  明

 

                  主编部门：长江水利委员会长江勘测规划设计研究院

                  批准部门：中华人民共和国国家经济贸易委员会

 

    3  定    义

3.0.5  特指水电厂中主变压器与开关站分两处设置时主变压器至开关站的架空线路段。

    4  系统电压与中性点接地方式

    4.2 系统中性点接地方式

4.2.1  目前新建的水电厂3～10kV线路皆采用混凝土杆塔，不再采用木制杆塔，故3～66kV

系统故障电流均定为一个值10A。

4.2.2  ll0～500kV系统为有效接地系统，仅个别llokV系统为减少雷击跳闸率而采用了中

性点不接地方式，但这种接地方式受到系统发展的限制，目前已改为有效接地系统。所谓有

效接地系统，即指系统中一部分变压器中性点接地，一部分变压器中性点不接地。这种接地

方式在非全相运行时，易产生较高的工频过电压和谐振过电压，使不接地变压器中性点避雷

器受到损坏，同时易形成孤立不接地系统，对设备安全运行带来危害。1986年5月葛洲坝

大江电厂500kV变压器中性点采用经小电抗器接地，取代部分变压器中性点接地方式，已

安全运行十多年。该作法不仅因降低了变压器中性点绝缘水平而获得可观的经济效益，而且

提高了系统安全运行的可靠性。

    110～220kV系统，采用部分变压器中性点接地方式与变压器中性点经小电抗器接地方

式并存。330～500kV系统，首先采用变压器中性点全部直接接地，若有困难时，可采用变

压器中性点经小电抗器接地的方式。

4.2.3  发电机允许的单相故障电流，或为补偿后允许的残余电流值。

4.2.4  目前从国外引进的大容量机组发电机中性点皆为高电阻接地，电阻器接在发电机中

性点配电变压器二次绕组上，机内故障时瞬时切机。

    4.3  消弧线圈

4.3.5  对消弧线圈接地的发电机，允许中性点位移电压和脱谐度的要求。

    4.4小  电  抗

4.4.1变压器中性点经小电抗器接地方式的电抗值的选取，按资料“500kV变压器中性点接地方式成果应用推广”(500kV变压器中性点接地方式科研成果推广研讨会资料汇编，1991

年3月)制订。此种接地方式取代部分变压器中性点接地方式具有降低变压器中性点绝缘水

平和提高系统安全运行的优点。

4.4.2变压器中性点经小电抗器接地，变压器中性点零序电压的计算公式。图l为变压器中

性点经1/3变压器零序电抗值接地，其零序阻抗标么值如图2。

=

图l  变弧器中性点经1/3变胍器零序电抗值接地

    图2零序阻抗标么值

    设变压器额定容量为S_H，变压器额定电压为U_H，相电压为U_X，变压器额定电流为I_H，

变压器零序电抗为X_TO，系统零序电抗为X_CO，  变压器出口三相短路电流为I^*₍₃₎。

取基准值S₀=S_H，U_O=U_H，I_O=I_H根据K=Xo/X_I有

                                   X₀=KX_I=KI_H/I^*₍₃₎                                           (1)

    根据零序阻抗图有

                                                 (2)

    变压器出口单相短路电流

                                                         (3)
变压器提供单相短路电流瑯

                                                     (4)

将式(1)、式(2)、式(3)代入式(4)得

                                                         (5)

变压器中性点零序电压

                                                       (6)

将式(5)代入式(6)可得

                                                             (7)

 

4.4.3变压器中性点经小电抗器接地，不同电压等级变压器中性点的绝缘水平按资料

“500kV变压器中性点接地方式成果应用推广”(500kV变压器中性点接地方式科研成果推

广研讨会资料汇编，1991年3月)制订。

4.4.4对小电抗器伏安特性的要求，在系统最大和最小运行方式下，  流经小电抗器的短路

电流范围内，小电抗值要求为恒值，即伏安特性为线性。

    4.5  高  电  阻

4.5.1发电机中性点经高电阻接地时，电阻值的确定按资料《Generator Neutral Grounding》

DET—1941制订。发电机中性点接入电阻值的大小，将影响发电机中性点的暂时过电压值，

其关系见图3。

 

图3  发电机中性点电阻值与中性点暂时过电胝峰值曲线

当时，暂时过电压峰值为2.6p.u(相电压峰值为基准)，若以线电压为基准值，

则2.6／=1.5p.u，即为1.5倍发电机额定电压值，  刚好为运行机组的工频耐压试验值，

故选择电阻值R=I／ C=1/2 fC。

4.5.2  配电变压器额定电压和容量的选择，配电变压器过负荷时间一般t=lmin。为保证继

电保护拒动时配电变压器仍能安全运行，可增大过负荷时间到t=10min。

4.5.3  配电变压器二次接入电阻的计算，参照资料《Generator Neutral Grounding》DET—1941制订。二次应接的计算电阻为雒RK²(K雒为配电变压器变比，二次电压与一次电压之比)，但由于配电变压器本身有损耗，可将损耗等值为电阻 =PU/S雒，故实际二次接入的电阻为RK²-PU/S。

    5   暂时过电压、操作过电压及其保护

    5.1  暂时过电压及其保护

5.1.6  对330kV及以上电压等级自励磁过电压采用并联电抗器限制，并联电抗器的最小容

量按本条所列公式计算。

 

    5.2  操作过电压及其保护

5.2.2  按“西北地区330kV主电网内过电压水平确定及限制措施计算”资料修改330kV操

作过电压统计值，并增补500kV操作过电压统计值。

    根据西北系统电源及网络的发展，以及目前开关和氧化锌避雷器设备制造情况，2%统

计操作过电压（相对地）的最大值为2.046倍，其操作方式为开关一相并联电阻故障合空线，

振荡解列过电压为1.868倍，参照美国有关330kV电网，1952年操作过电压水平为3倍，

1958年降为2.56倍，1963年为2.2倍，建议我国330kV系统相对地2%统计操作过电压为

2.2倍。

    6  雷电过电压和保护装置

    6.1  雷电过电压

6.1.1  雷电参数

    1  根据浙江中试所对220kV新杭线I回线1962～1987年雷电流幅值实测结果中95个

负极性数据，按最小二乘法求取通过P=I，I=0点的回归方程为lgP=-I/87.6，故将原雷电流概率公式lgP=-I/108修改为lgP=-I/88。

    4  地面落雷密度由原 =0.015修改为=0.07；线路受雷宽度由原避雷线（或导线）平均悬挂高度的10倍修改为4倍，修改后的线路落雷密度比原来增加1.8倍，但由于雷电流概率修改为lgP=-I/88比原来小，这样计算的线路跳闸率与实际线路跳闸率是吻合的。

6.1.2  线路雷电过电压

    1  线路设计原则将线路雷击闪络点局限于绝缘子串处，故空气间隙绝缘水平高于绝缘

子串的绝缘水平。

    6.2避雷针和避雷线

6.2.4两针间级水平面上保护范围的一侧最小宽度b_x=1.5(h。-h)，当两针间距离D<7/6h_p时，会出现b_x>r_x、的不合理现象。同时用公式b_x=1.5(h。-h_x)取代1959年过电压保护规程中查曲线的办法，误差甚大，故对一侧最小保护宽度b_x仍采用1959年规程查曲线的办法，  为不出现b_x>r_x的现象，将原曲线纵坐标乘以15/16。

6.2.6水电站常遇到两支避雷针保护不同地平面的电气设备的保护范围计算。

6.2.10  对于两避雷线端部保护范围的计算，原规程是将避雷线悬挂点0.8倍高等效为避雷

针高进行计算，当被保护物为0.8倍避雷线高时，两避雷线端部就无保护范围。但按避雷线

保护计算时，仍有保护范围。同时原规定的端部保护范围与避雷线外侧保护范围不衔接。

6.2.12  原避雷线外侧保护范围的计算公式是将避雷线等效成0.8倍避雷线高度的避雷针进行计算，但这样会导致保护范围的误差，将不等高的针、线划成等高针、线，然后视为等高避雷线进行保护范围计算，这样E匕较合理，且比较方便。

    8  发电厂的雷电过电压保护

    8.1  直击雷的过电压保护

8.1.3  根据水电厂运行经验，220kV及以上电压等级变压器门构装设避雷针、线需经验算，

不作一概禁装。

    8.3   雷电侵入波的过电压保护

8.3.5  用查表取代查曲线，并增加氧化锌避雷器保护距离。

8.3.6  侵入波防雷保护计算目前多采用数字计算的办法，但由于计算前提不一致，对计算结果的避雷器配置有不同的意见，故对采用电子计算机进行避雷器配置时的计算前提作了些规定，以便统一原则下的配置。

8.3.8  根据“变压器发电机组进波现场试验研究”结果，对于发电机变压器组的防雷保护'

将保护静电分量传递过电压的一只避雷器修改为一组避雷器。

    9  旋转电机的雷电过电压保护

    9.1  直配电机的过电压保护

9.1.2  水力发电厂采用直配电机接线的很少，最大的直配电机的容量为15000kW，因目前

无生产管型避雷器厂家，在直配电机的保护接线上取消有管型避雷器的保护接线。

    9.2  非直配电机的过电压保护

  9.2.1  根据水力发电厂1：1变压器的保护接线多年运行经验，肯定这种效果很好的保护接线。

  9.2.2  变压器高压侧为ll0kV及以上时，高压侧侵入雷电波，经变压器绕组间电磁感应传递至低压绕组的电压，还达不到发电机FCD避雷器的动作电压；但当电压为63kV及以下

时，经变压器绕组间的电磁感应传递的过电压可使FCD避雷器动作。本条根据论证资料“变

压器发电机组进波现场试验研究”修改订入。

    10  中性点的雷电过电压保护

    10.1  发电机中性点的过电压保护

  10.1.2  特别强调中性点不能引出的发电机的过电压保护方式。

    10.2  变压器中性点的过电压保护

  10.2.2  增加变压器中性点氧化锌避雷器保护方式，考虑到中性点的实际情况，规定雷电绝缘配合系数可适当降低，但不得小于1.25。

    11  近区供电的雷电过电压保护

    11.1   35kV小容量变电所的过电压保护

  11.1.1  由于管型避雷器已淘汰，将管型避雷器改为阀式避雷器，相应将进线保护段长度

  500～600m修改为600～800m，接地电阻由R≤5和尺≤10修改为R≤3和R≤8。

11.1.2  由于进线保护段采用阀式避雷器保护，因而进线保护段长度可相应增大，由150～200m修改为400～600m，接地电阻由R≤5修改为R≤5和R≤8。

    12  微波通信站的雷电过电压保护

12.0.2  高土壤电阻率地区，微波通信站的接地电阻允许放宽到不大于10，并注意在波导管进入机房入口处与机房地网连接须加装集中接地体，可减波导管进入机房的冲击电位。

 

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