高压直配电机的防雷保护

1.保护方法经变压器与架空线连接的高压电机，一般不要求对它采取特殊的防雷保护措施，因为经过变压器转换的雷电波，除了极个别的情况外，不会有损坏电机绝缘的危险。但当高压电机不经变压器而直接由架空线配电（即 “直配”） 时，其防雷工作就显得特别重要。高压直配电机的防雷保护方式应根据电机容量、当地雷电活动强弱和供电可靠性的要求确定。

（1） 单机容量为 6000 ～ 12000kW 的直配电机 可采用图1所示进线保护段装有电抗线圈或图 2所示带有避雷线进线保护段的保护接线。

图 1 6000 ～ 12000kW 直配电机进线保护段装有电抗线圈的保护接线

图 2 6000 ～ 12000kW 直配电机带有避雷线

进线保护段的保护接线

图 2中所示进线保护段上所装设的阀式避雷器 FA2 的接地端应与电缆的金属护套及避雷线连接后共同接地，接地电阻不大于 5Ω，避雷线的保护角不大于 30°。为充分利用电缆金属护套的分流作用，应尽量将电缆段金属护套的全长或一段直埋在土中，若受条件限制不能直埋时，可将电缆金属护套多点接地，即除两端接地外，再在两端之间作 3 ～ 5处接地。

（2） 单机容量为 1500 ～ 6000kW （不包括 6000kW ）或少雷区的直配电机 可采用图 3 所示进线保护段装有管式避雷器或图 4所示进线保护段装有阀式避雷器的保护接线。

图 3 1500 ～ 6000kW 直配电机进线保护段

装有管式避雷器的保护接线

图 3中所示管式避雷器 FA1 和 FA2 的冲击击穿电压，在释放电时间为 2μs时，对于额定电压为 3kV、6kV 及 10kV者，应分别不超过 40kV、50kV 和 60kV；FA1 和 FA2 的接地端应用导线连接，将连接导线悬挂在杆塔导线的下面，距导线不小于 2m，但不大于 3m，并与电缆首端的金属护套在装有FA2的杆塔处共同接地，工频接地电阻 R 不大于 5Ω。

若电缆首端的短路电流较大，如采用图 3 所示的保护接线缺乏适当的管式避雷器，可采用图 4所示进线保护段装有阀式避雷器的保护接线。

图 5 1500 ～ 6000kW 直配电机进线保护
段装有阀式避雷器的保护接线

单机容量为 1500 ～ 6000kW 的直配电机，也可采用图 6所示进线装有电抗线圈的保护接线。

图 51500 ～ 6000kW 直配电机进线
装有电抗线圈的保护接线
（3） 单机容量为 300 ～ 1500kW 的直配电机 可采用图 6所示进线有电缆段或图 7 所示采用避雷线保护的保护接线。

图 6 300 ～ 1500kW 直配电机进线有电缆段的保护接线

图 7 300 ～ 1500kW 直配电机进线

采用避雷线保护的保护接线

（4） 单机容量 300kW 及以下的直配电机 一般可采用图8所示带电缆进线段或图9所示的进线保护接线。图中的高压保护间隙（FV） 最小值见表1，图 8 中所示的FV 可装于终端杆上或由终端杆绝缘子铁脚接地。

图 8 300kW 及以下直配电机带电缆进线段的保护接线

图 9 300kW 及以下直配电机进线保护接线

表 1 保护间隙的主间隙最小值 单位：mm

2.各种防雷元件的作用

（1） 进线段保护 从图 1 ～ 图 9 中可以看出，进线段保护包括架空进线上的避雷器或保护间隙和首端电缆。避雷器 FA1、FA2 或保护间隙 FV 的作用是将进线上侵入的雷电波的大部分引入大地，减轻配电所内避雷器的负担。电缆的作用如同电容器，可以降低从架空线上侵入的过电压波的陡度。当雷电波使避雷器或保护间隙击穿时，电缆首端的金属护套就通过它们与芯线发生短路，由于雷电流的等值频率很高，强烈的趋肤效应使大部分雷电流沿电缆金属护套分流并流入大地，而流过电缆芯线的雷电流较小。同时，在电缆芯线上还感应出反电动势，阻止高电位的侵入。这样，室内母线上的过电压就比较低了。另外，接地引下线应尽可能短些，以限制设备主绝缘承受的过电压幅值尽可能接近避雷器的残压。

（2） FCD 系列保护旋转电机磁吹阀式避雷器 由于采用磁吹灭弧间隙增强了灭弧能力；其火花间隙旁并联分路电阻，改善了冲击系数，降低了避雷器的冲击放电电压，使其有较好的保护特性，与 FS系列普通阀式避雷器相比，可以使电机的绝缘水平降低一些。FCD 应尽量靠近电机安装，在一般情况下，可装在电机出线处；若一组母线上的电机不超过两台，也可装于母线上。

（3） 防雷电容器 C 该电容器两端的电压不能突变，有如下作用。

① 在雷电波起始瞬间，电容两端等于短路，然后逐步充电，这就限制了电压上升的速度，即降低雷电波的陡度，有利于保护直配电机的匝间绝缘。

② 使安装点的电位变化比较平缓，改善磁吹避雷器的冲击放电特性，降低侵入波的幅值。

③ 在无电容器的情况下，电机电中性点可能出现两倍于来波幅值的电压，有了电容器后，则可降低直配电机中性点的电压，从而保护该处的绝缘。防雷电容器按三相星形联结接线，其中性点接地，应选择与电机同一额定电压的电容器。防雷电容器的数值一般每相取 0.5 ～ 1μF，电容器应有短路保护。

④ 保护旋转电机中性点的避雷器 FA3。若直配电机的中性点可以引出，且未直接接地时，应在中性点上装设一只阀式避雷器，可用 Y 系列中性点保护用金属氧化物避雷器，其额定电压不应低于电机最大运行相电压。