電力系統(tǒng)及自動(dòng)化論文.doc

論文陜西有色榆林電廠雷電防護(hù)設(shè)計(jì)申請(qǐng)人：學(xué)科（專業(yè)）：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：2015年3月23網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文) 任 務(wù) 書專業(yè)班級(jí) 1303電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化 層次專升本姓名 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 陜西有色榆林電廠雷電防護(hù)設(shè)計(jì) 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作自 2014 年 11 月 16日起至 2015 年3月21日止 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本要求： 本文結(jié)合當(dāng)前防雷保護(hù)的研究進(jìn)展，從變電站的防雷保護(hù)進(jìn)行介紹，然后介紹了防雷保護(hù)的技術(shù)，根據(jù)對(duì)變電站防雷保護(hù)與接地裝置設(shè)計(jì)的實(shí)踐體會(huì)，就變電站防雷保護(hù)與接地裝置設(shè)計(jì)中存在的主要問題進(jìn)行探討。 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)考核評(píng)議書指導(dǎo)教師評(píng)語：存在篇幅不加標(biāo)注引用，介紹性的文字較多，自己所做那個(gè)工作沒有太多體現(xiàn)。建議成績(jī)： 及格 指導(dǎo)教師簽名：2015年3月6日答辯小組意見：負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日答辯小組成員 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)意見： 負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日摘要論文題目：陜西有色榆林電廠雷電防護(hù)設(shè)計(jì)學(xué)科（專業(yè)）：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化摘 要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)用電量和用電可靠性的要求越來越大,配電變壓器的安全可靠運(yùn)行成為影響配電系統(tǒng)供電質(zhì)量的重要因素,既有的雷電防護(hù)措施對(duì)配電變壓器的保護(hù)不盡完善,通過加強(qiáng)設(shè)置防護(hù)措施和優(yōu)化配置防護(hù)措施,提高配電變壓器耐受雷電作用的能力,己成為配網(wǎng)雷電防護(hù)工作中迫切需要解決的問題。對(duì)電廠雷電防護(hù)的研究具有重要的實(shí)踐意義和使用價(jià)值。變電所是電力系統(tǒng)重要組成部分，是電網(wǎng)傳輸電能的核心。一旦變電所遭受雷擊，可能直接造成電網(wǎng)的瓦解，造成大面積的停電，給社會(huì)的安全和穩(wěn)定以及人民的生活帶來極大的負(fù)面影響，這就要求變電所的防雷措施必須十分可靠。本次設(shè)計(jì)通過研究變電站避雷針、避雷器的架設(shè)位置，加強(qiáng)了變電站防雷保護(hù)措施，提高了變電站主要設(shè)備的耐雷水平，從而確定了110KV變電站防雷設(shè)計(jì)模型。關(guān)鍵詞：變電所；避雷器；防雷論文類型：設(shè)計(jì)報(bào)告 目錄目 錄緒 論11選題的理論意義與實(shí)際意義11.1陜西有色榆林電廠簡(jiǎn)介11.2 變電站防雷接地的研究背景11.3 本次論文的主要工作22防雷保護(hù)的基本原理及主接線的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)32.1 防雷保護(hù)的現(xiàn)狀32.2 防雷保護(hù)的基本原理42.3 主接線的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)63變電站的防雷接地93.1 接地概述93.1.1 工作接地93.1.2 防雷接地93.1.3 安全接地93.2 接地電阻93.3 變電所接地裝置103.3.1 變電所對(duì)接地裝置的要求103.3.2 變電所接地裝置的設(shè)計(jì)步驟103.4 變電站的接地原則113.5 降低變電所接地裝置工頻接地電阻的措施114陜西有色電廠變電站防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例134.1 變電所的規(guī)模134.2 變電所位置的自然條件134.3 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn)134.4 接地裝置的設(shè)置145結(jié)論與展望17致謝19參考文獻(xiàn)21預(yù)覽中看不見即可）：西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文緒 論1選題的理論意義與實(shí)際意義變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，變電站發(fā)生雷擊事故，將造成大面積停電，會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成較大的危害。近年來，隨著我國(guó)電力變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，不僅為變電站實(shí)現(xiàn)無人值守和配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)，而且也為供電部門提供更安全、經(jīng)濟(jì)、可靠和高質(zhì)量的電能創(chuàng)造了條件，這就更加要求防雷接地措施必須十分可靠。在變電站的設(shè)計(jì)過程中，保護(hù)變電站的設(shè)備安全，提高其供電可靠性，優(yōu)化防雷接地設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)變電站的防雷接地安全措施，最大程度的減少雷擊事故發(fā)生，有著極其重要的意義。1.1陜西有色榆林電廠簡(jiǎn)介本期工程的建設(shè)規(guī)模為5x330MW亞臨界空冷機(jī)組，5臺(tái)機(jī)組連續(xù)建成。本期工程機(jī)組采用東方電氣集團(tuán)生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)亞臨界鍋爐及汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫脫硝設(shè)備。電廠廠址位于陜西省榆林市榆陽區(qū)金雞灘鎮(zhèn)以東約10km，西包鐵路東南側(cè)，在陜北侏羅紀(jì)煤田榆神礦區(qū)杭來灣井田保安煤礦內(nèi)，西南距榆陽區(qū)約30km。場(chǎng)址地面自然標(biāo)高1293.60m之間，坡度約3.5%。地處神榆公路，神榆鐵路南側(cè)位置，距神榆鐵路約500m，距神榆公路約800m。1.2 變電站防雷接地的研究背景 長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在雷電活動(dòng)規(guī)律、雷擊線路物理過程方面做了大量的研究工作，建立起較為完善的輸電線路防雷理論體系。雷電流幅值、波形、地閃密度以及線路落雷次數(shù)對(duì)于分析線路防雷性能極為重要。上世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的基于磁場(chǎng)定位和時(shí)差定位原理的雷電定位系統(tǒng)，使雷電測(cè)量更為準(zhǔn)確和及時(shí)。目前，雷電定位系統(tǒng)組成的雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)已在我國(guó)和北美、日本、韓國(guó)、歐洲等世界許多國(guó)家得到運(yùn)用，它能幫助電力部門實(shí)現(xiàn)故障定位、分類、準(zhǔn)確計(jì)算地面落雷密度等雷電參數(shù)，但雷電數(shù)據(jù)分散性較大，需要長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)雷電數(shù)據(jù)。但總體上變電站的防雷安全形勢(shì)不容樂觀，主要表現(xiàn)在：一是社會(huì)公眾防雷安全意識(shí)不強(qiáng),對(duì)雷電災(zāi)害的危害性認(rèn)識(shí)不夠,存在僥幸心理；二是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,雷電災(zāi)害的危害途徑增多,防雷安全理念已發(fā)生巨大變化,不僅要有傳統(tǒng)的防御直擊雷,還要防感應(yīng)雷的新時(shí)代,而許多措施仍然停留在傳統(tǒng)的防雷階段。變電站是電力系統(tǒng)防雷的重要保護(hù)設(shè)施，如果發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，嚴(yán)重影響社會(huì)生產(chǎn)和人民生活。為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，電力系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)被保護(hù)物的重要性和危險(xiǎn)程度的不同，對(duì)于直接雷、雷電感應(yīng)、雷電侵入波應(yīng)采取相應(yīng)的防雷保護(hù)措施。因此要求變電站的防雷保護(hù)措施必須十分可靠。1.3 本次論文的主要工作 本次論文主要研究 110KV 變電站的防雷接地部分的設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)各種防雷接地裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的直擊雷防護(hù)以及變電站的接地保護(hù)設(shè)計(jì)，具有一定針對(duì)性和廣泛性。2防雷保護(hù)的基本原理及主接線的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)2.1 防雷保護(hù)的現(xiàn)狀 近年來隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中得到大量的應(yīng)用,這對(duì)提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平,提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性起了很大的用。這與過去傳統(tǒng)的保護(hù)和控制裝置相比，是一次技術(shù)上的革命。迄今為止，信息傳輸與交換仍然以電信設(shè)備作為傳輸?shù)拿襟w。無論是無線傳送的天線，還是有線傳送的電纜或光纜，都必須暴露在空氣中或埋于地下。因此必然受到電力系統(tǒng)和天空雷電的干擾和侵入，造成通信設(shè)備損壞和信息傳輸中斷。一旦有這類意外發(fā)生，直接經(jīng)濟(jì)損失有的達(dá)數(shù)十萬元甚至上千萬元，間接損失更難以估算。 以往的通信設(shè)備主要使用電子管和機(jī)械繼電器，即所謂的機(jī)電式通信設(shè)備。它的工作速度一般在毫秒和微秒級(jí)，因此采用一種氣體放電管來保護(hù)和防止電力系統(tǒng)和天空雷電入侵。氣體放電管的結(jié)構(gòu)是采用一種陶瓷管子，兩頭各做一個(gè)金屬電極，管子內(nèi)部充入一種惰性氣體，當(dāng)電壓或雷電加到管子兩頭，管子內(nèi)氣體電離而放電。由于機(jī)電式通信設(shè)備工作速度在毫秒或微秒級(jí)，而氣體放電管工作速度為微秒級(jí)，加之機(jī)電式通信設(shè)備工作電壓在 150V 以上，所以采用氣體放電管保護(hù)機(jī)電式通信設(shè)備是有效的。但氣體放電管由于慢性漏氣等原因，具有壽命短、可靠性低等缺陷。并且氣體放電管的慢漏及開路失效現(xiàn)象均不能直觀反應(yīng)，只有維修人員到現(xiàn)場(chǎng)將配線架保安單元內(nèi)的氣體放電管拆下，通過專用儀器才能檢測(cè)，給設(shè)備安全帶來極大隱患。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，平均每年失效率高達(dá) 2025，因此必須靠維修人員的責(zé)任心和高強(qiáng)度勞動(dòng)，不24斷檢測(cè)和觀察來更換由氣體放電管組成的組件“保安單元”，以保證通信設(shè)備得到有效防護(hù)。但這不僅大量增加了維護(hù)人力，也浪費(fèi)了財(cái)力。 過電壓保護(hù)用半導(dǎo)體管又稱固體放電管（相對(duì)于氣體放電管而言），它完全解決了氣體放電管存在的缺陷，其突出的優(yōu)越性是：（1）速度快，工作于納秒級(jí)，與半導(dǎo)體器件和集成電路工作完全匹配；（2）高可靠性；（3）壽命長(zhǎng)，理論壽命可達(dá) 20 年，1993 年開始使用的半導(dǎo)體放電管，追蹤調(diào)研至今無一損壞；（4）導(dǎo)電殘壓降至 13V，不會(huì)對(duì)集成電路造成損壞；（5）短路失效模式，容易檢測(cè)判別。 過電壓保護(hù)用半導(dǎo)體管在我國(guó)的研制工作，是由上海大平科技工貿(mào)有限公司主持的。該公司在設(shè)計(jì)過壓保護(hù)半導(dǎo)體管時(shí)，采用了許多國(guó)際上先進(jìn)的技術(shù)理論，并有所創(chuàng)新和突破；在生產(chǎn)制造中采用了獨(dú)有的專利技術(shù)。該產(chǎn)品經(jīng)上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所鑒定，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。 過電壓保護(hù)用半導(dǎo)體管的研制成功，使得防雷、過電壓保護(hù)技術(shù)又向前邁開了一大步，不但消除了事故隱患，保障了通信設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還降低了維護(hù)工作力度及維護(hù)費(fèi)用，減少了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)損失。2.2 防雷保護(hù)的基本原理 閃電多發(fā)生在夏季，是從積雨云中發(fā)展起來的自然放電現(xiàn)象。積雨云起電的原因有許多說法，大多數(shù)認(rèn)為是云中的霰粒與冰晶摩擦或霰粒使溫度低于 0的云滴在它上面碰撞而凍結(jié)，并在碰凍時(shí)表面飛出碎屑而引起。當(dāng)冰晶的兩頭間諜有差異時(shí)熱的一頭氫離子擴(kuò)散速度比氫氧根離子快而帶負(fù)電，冷的一端則帶正電，一旦冰晶斷裂正負(fù)電將分居二個(gè)小殘粒上。另一方面云滴在霰粒表面碰凍時(shí)冰殼外表面帶正電內(nèi)表面帶負(fù)電，當(dāng)外殼破碎時(shí)，破碎的殼屑帶正電而霰粒表面帶上負(fù)電，碎殼因細(xì)小受上升力的推動(dòng)而積于云的上部，霰粒則因較重而聚積于云的底部而形成電位差，當(dāng)電位差達(dá)到幾百米幾千伏時(shí)，便有游泳雷聲條條閃電，這就是雷電。云層與云層之間放電，雖然有很大的聲響和強(qiáng)烈的閃電，對(duì)人們危害不大，只有云層對(duì)大地放電才會(huì)使建筑物、電氣設(shè)備或人畜等受到破壞和傷亡，其破壞作用由以下三方面引起：1） 直接雷擊：是雷云直接對(duì)地面物體放電，雷擊的時(shí)間雖然很短，只有萬分之幾到百分之幾秒，但有很大的電流通過，可達(dá) 100200 千安，使空氣溫度驟然升到攝氏 12 萬度，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，造成房屋損壞，人畜傷亡。當(dāng)雷電流通過有電阻或電感物體時(shí)，能產(chǎn)生很大的電壓降和感應(yīng)電壓，破壞絕緣，產(chǎn)生火花，使設(shè)備損壞，甚至引起燃燒、爆炸、使危害進(jìn)一步擴(kuò)大。2） 感應(yīng)放電：是附近落雷所引起的電磁作用的結(jié)果，可分類靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩種： 靜電感應(yīng)是由于建筑物上空有雷云時(shí)，建筑物會(huì)感應(yīng)出與雷云所帶電負(fù)荷相反的電荷，雷云向地面開始放電后，在放電通路中的電荷迅速中和，但建筑物頂部的電荷不能立刻流散入地，便形成很高的電位，造成在建筑物內(nèi)的電線、金屬設(shè)備、金屬管道放電，引起火災(zāi)、爆炸和人身事故。電磁感應(yīng)是當(dāng)雷電流通過金屬體入地時(shí)，形成強(qiáng)大的磁場(chǎng)，能使附近的金屬導(dǎo)體感應(yīng)出高電勢(shì)，在導(dǎo)體回路的缺口引起火花。3) 由架空線路引入高電位：架空線路在直接雷擊或在附近落雷而感應(yīng)過電壓時(shí)，如不設(shè)法在路途使大量電荷流散入地，就會(huì)沿架空線路引進(jìn)屋內(nèi)，造成房屋損壞或電氣設(shè)備絕緣擊穿等現(xiàn)象。 近年來的發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)主要采取以下措施： 1)發(fā)電廠和變電所的直擊雷保護(hù)。裝設(shè)避雷針是直擊雷防護(hù)的主要措施，避雷針是保護(hù)電氣設(shè)備、建筑物不受直接雷擊的雷電接受器。它將雷吸引到自己的身上，并安全導(dǎo)入地中，從而保護(hù)了附近絕緣水平比它低的設(shè)備免遭雷擊。裝設(shè)避雷針時(shí)對(duì)于 35kV 變電所必須裝有獨(dú)立的避雷針，并滿足不發(fā)生反擊的要求；對(duì)于 110kV 及以上的變電所，由于此類電壓等級(jí)配電裝置的絕緣水平較高，可以將避雷針直接裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)上，因此，雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故。2)變電所對(duì)入侵波的保護(hù)。對(duì)入侵波保護(hù)的主要措施是在其進(jìn)線上裝設(shè)閥型避雷器。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻，目前，F(xiàn)S 系列閥型避雷器為火花間隙和非線性電阻，其主要用來保護(hù)小容量的配電裝置 SFZ 系列閥型避雷器，主要用來保護(hù)中等及大容量變電所的電氣設(shè)備；FCZ1 系列磁吹閥型避雷器，主要用來保護(hù)變電所的高壓電氣設(shè)備。3)變電所的進(jìn)線保護(hù)。對(duì)進(jìn)線實(shí)施防雷保護(hù)，其目的就是限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的陡度。當(dāng)線路上出現(xiàn)過電壓時(shí)，將有行波沿導(dǎo)線向變電所運(yùn)動(dòng)，其幅值為線路絕緣的 50沖擊閃絡(luò)電壓，線路的沖擊耐壓比變電所設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。因此，在近變電所的進(jìn)線上加裝避雷線是防雷的主要措施。如果沒架設(shè)避雷線當(dāng)近變電所的進(jìn)線上遭受雷擊時(shí)，流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值可超過 5kA，且其陡度也會(huì)超過允許值，勢(shì)必會(huì)對(duì)線路造成破壞。4)變壓器的防護(hù)。變壓器的基本保護(hù)措施是靠近變壓器處安裝避雷器，這樣可以防止線路侵入的雷電波損壞絕緣。裝設(shè)避雷器時(shí)，要盡量靠近變壓器，并盡量減少連線的長(zhǎng)度，以便減少雷電電流在連接線上的壓降。同時(shí)，避雷器的接線應(yīng)與變壓器的金屬外殼及低壓側(cè)中性點(diǎn)連接在一起，這樣，當(dāng)侵入波使避雷器動(dòng)作時(shí)，作用在高壓側(cè)主絕緣上的電壓就只剩下避雷器的殘壓了(不包括接地電阻上的電壓壓降)，就減少了雷電對(duì)變壓器破壞的機(jī)會(huì)。5)變電所的防雷接地。變電所防雷保護(hù)滿足要求以后，還要根據(jù)安全和工作接地的要求敷設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足防雷的要求，或者在防雷裝置下敷設(shè)單獨(dú)的接地體。此外，從雷電干擾的途徑分析大都是雷電活動(dòng)時(shí),雷電波沿線路侵入變電所,有時(shí),由于雷電幅值較低不足以使線路或母線避雷器動(dòng)作，或避雷器動(dòng)作時(shí)避雷器動(dòng)作后的殘壓通過變壓器的電磁感應(yīng)耦合到低壓側(cè),使低壓電源系統(tǒng)產(chǎn)生雷電過電壓,或強(qiáng)電源浪涌。因此，弱電系統(tǒng)也需要進(jìn)行防雷保護(hù)。具體保護(hù)的方式有：1、完善低壓電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)措施 因雷電通過低壓電源系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)等弱電系統(tǒng)的危害較大,因而低壓電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)也就特別重要。檢查發(fā)生低壓雷害事故的變電所發(fā)現(xiàn)在低壓電源系統(tǒng)大都沒有防雷保護(hù)措施,而低壓電源系統(tǒng)又直接關(guān)系著微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的安全。為防止低壓電源系統(tǒng)的雷害事故,在低壓電源系統(tǒng)中就需要采取以下措施：1）在廠、所用變壓器的低壓側(cè)裝相應(yīng)電壓等級(jí)的氧化鋅避雷器進(jìn)行保護(hù);2）在微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化裝置的電源前邊串接隔離變壓器進(jìn)行隔離,并加裝對(duì)地電容進(jìn)行雷電波的吸收;3）在微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化裝置的電源前邊串接浪涌吸收保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。 2、改善接地網(wǎng)的沖擊電位分布防止地電位干擾1）降低接地網(wǎng)的接地電阻限制地電位升高,特別是在要在構(gòu)架避雷針、避雷器下增加垂直接地極，的放射狀的水平接地以降低其沖擊接地電阻,防止雷電流入地時(shí)造成的局部地電位升高向二次電纜反擊。2）改善沖擊地電位分布限制局部電位升高 在設(shè)計(jì)接地網(wǎng)時(shí)應(yīng)盡量采用方孔地網(wǎng)以改善地面電位分布，對(duì)方孔地網(wǎng)的網(wǎng)格大小要從地電位分布均勻考慮,防止局部電位升高。在電纜溝內(nèi)要設(shè)置接地帶、在電纜溝附近要設(shè)置與電纜溝平行的水平均壓帶以改善電纜溝的電位均勻。防止地電位不均對(duì)二次回路的干擾。接地網(wǎng)表面的地電位分布要滿足接觸電壓和跨步電壓的要求。2.3 主接線的防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 為了防止雷直擊于火力發(fā)電廠的配電裝置，可裝設(shè)避雷針，應(yīng)該使所有的設(shè)備都處于避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)，此外，還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)的反擊事故。下圖為獨(dú)立避雷針在配電機(jī)構(gòu)附近的安放情況根據(jù)規(guī)程的要求，為了防止避雷針與被保護(hù)設(shè)備或構(gòu)架之間的空氣間隙 Sk 被擊穿而造成反擊事故，必須要求 Sk 大于一定的距離，若取空氣的平均電抗強(qiáng)度 500kV/m,則 Sk 應(yīng)滿足以下要求：Sk 0.3Rch+0.1h (m) （2-1） 同樣，為了防止避雷針接地裝置和被保護(hù)設(shè)備接地裝置之間在土壤中的間隙 Sd 被擊穿，必須要求 Sd 大于一定距離，Sd 應(yīng)滿足下式（假設(shè)土壤的抗電強(qiáng)度500kV/m）：Sd 0.3Rch (m) (2-2)在一般情況下，Sk 不小于 5m，Sd 不應(yīng)該小于 3m 。因此，本設(shè)計(jì)中 Sk 選擇為 6m，而 Sd 選擇為 5m。 發(fā)電廠的廠房一般不裝設(shè)避雷針，以免發(fā)生反擊事故和引起繼電保護(hù)的誤動(dòng)作。3變電站的防雷接地 變電站接地系統(tǒng)的合理與否是直接關(guān)系到人身和設(shè)備安全的重要問題。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜。變電站接地包含工作接地、保護(hù)接地、雷電保護(hù)接地。工作接地即為電力系統(tǒng)電氣裝置中，為運(yùn)行需要所設(shè)的接地；保護(hù)接地即為電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地；雷電保護(hù)接地即為為雷電保護(hù)裝置向大地泄放雷電流而設(shè)的接地。變電站接地網(wǎng)安全除了對(duì)接地阻抗有要求外，還對(duì)地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、使用壽命、跨步電位差、接觸電位差、轉(zhuǎn)移電位危害等提出了較高的要求。3.1 接地概述 接地就是將電力或建筑電氣裝置、設(shè)施中某些導(dǎo)電部分，經(jīng)接地線接至接地極。接地根據(jù)工作內(nèi)容劃分為以下幾種：3.1.1 工作接地 工作接地是為系統(tǒng)正常工作而設(shè)置的接地。如為了降低電力設(shè)備的絕緣水平，在及以上電力系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)接地的運(yùn)行方式，在兩線一地的雙極高壓直流輸電中也需將其中性點(diǎn)接地。除主設(shè)備的接地外，在微電子電路中，根據(jù)電路性質(zhì)不同，還有各種不同的工作接地比如直流地、交流地、數(shù)字地、模擬地、信號(hào)地、功率地、電源地等。3.1.2 防雷接地 為了避免雷電的危害，避雷針、避雷線和避雷器等防雷設(shè)備都必須配以相應(yīng)的接地裝置以便將雷電流引入大地。3.1.3 安全接地 為了保證人身的安全，將電氣設(shè)備外殼設(shè)置的接地。任何接地極都存在著接地電阻，正因?yàn)槿绱?，?dāng)有電流流過接地體時(shí)，在接地電阻上的壓降將引起接地極電位的升高電流在地中擴(kuò)散時(shí)，地面會(huì)出現(xiàn)電位梯度。3.2 接地電阻 接地電阻就是電流由接地裝置流入大地再經(jīng)大地流向另一接地體或向遠(yuǎn)處擴(kuò)散所遇到的電阻，它包括接地線和接地體本身的電阻、接地體與大地的電阻之間的接觸電阻以及兩接地體之間大地的電阻或接地體到無限大遠(yuǎn)處的大地電阻。2接地電阻是指電流經(jīng)過接地體進(jìn)入大地并向周圍擴(kuò)散時(shí)所遇到的電阻。大地具有一定的電阻率，如果有電流流過時(shí)，則大地各處就具有不同的電位。電流經(jīng)接地體注入大地后，它以電流場(chǎng)的形式向四處擴(kuò)散，離接地點(diǎn)愈遠(yuǎn)，半球形的散流面積愈大，地中的電流密度就愈小，因此可認(rèn)為在較遠(yuǎn)處（15-20m 以外），單位擴(kuò)散距離的電阻及地中電流密度已接近零，該處電位已為零電位。3.3 變電所接地裝置3.3.1 變電所對(duì)接地裝置的要求變電所接地裝置的要求變電所接地裝置的要求：（1）變電所的接地裝置，除利用自然接地體外，還應(yīng)敷設(shè)人工接地網(wǎng)。對(duì)于 10千伏以下的變電所，若能利用建筑物基礎(chǔ)作為接地體，且接地電阻在任何情況下都符合要求，可不另裝人工接地體。（2）通常，人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)為圓弧形。如果不能滿足防止接觸電壓或跨步電壓的要求，接地網(wǎng)內(nèi)應(yīng)敷設(shè)水平均壓帶。人工接地網(wǎng)的埋設(shè)深度不應(yīng)小于 0.6 米。（3）如果 35 千伏及以上變電所的接地網(wǎng)邊緣經(jīng)常有人出入，則其走道應(yīng)鋪設(shè)礫石、瀝青，或在地下敷設(shè)兩條與接地網(wǎng)相連的“帽檐式”均壓帶。（4）配電變壓器(如桿上變壓器)的接地裝置，宜敷設(shè)成閉合環(huán)形。（5）為降低接地電阻，35 千伏及以上變電所的接地網(wǎng)，應(yīng)在地下與引入線的避雷線接地裝置相連接。連接點(diǎn)必須易于分合，以便測(cè)量接地網(wǎng)的接地電阻，連接線埋在地下的長(zhǎng)度不應(yīng)小于 15 米。3.3.2 變電所接地裝置的設(shè)計(jì)步驟第一步：根據(jù)變電站的總平面布置圖估計(jì)接地網(wǎng)的面積。第二步：根據(jù)項(xiàng)目的地勘分析報(bào)告確定土壤電阻率及所需土壤模式（均勻土壤模式或雙層土壤模式）。第三步：計(jì)算確定接地系統(tǒng)中材料的尺寸。第四步：計(jì)算可承受接觸電壓和跨步電壓值。第五步：確定站內(nèi)主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)要求的接地電阻值。第六步：開始初步設(shè)計(jì)。應(yīng)包括圍繞整個(gè)站的水平環(huán)形地網(wǎng)，垂直接地極的布置，設(shè)備接地引出線。并依據(jù)最大入地短路電流、地網(wǎng)面積等設(shè)計(jì)均壓網(wǎng)格的大小，垂直接地極的之間的間距。第七步，根據(jù)第二步計(jì)算的土壤電阻率確定站內(nèi)主接地網(wǎng)的接地電阻值。分析采用均勻土壤模式還是雙層土壤模式計(jì)算接地電阻，并采用相對(duì)于的計(jì)算公式。第八步，如果原始設(shè)計(jì)的 GPR 低于可承受接觸電壓，則無需進(jìn)一步分析。第九步，對(duì)于設(shè)計(jì)好的地網(wǎng)，其網(wǎng)孔電壓和跨步電壓可采用 IEEE Std80-2000 中 16.5關(guān)于均勻土壤的近似分析計(jì)算。第十步，如果計(jì)算得到的網(wǎng)孔電壓低于可承受接觸電壓，那么可以認(rèn)為該地網(wǎng)是較安全的。如果計(jì)算的網(wǎng)孔電壓大于可承受接觸電壓，那么該初步設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行修正。第十一步，如果計(jì)算出的接觸電壓和跨步電壓均低于可承受電壓，那么設(shè)計(jì)僅需明確表達(dá)，以滿足設(shè)備接地導(dǎo)通的需要。否則，初步設(shè)計(jì)必須修正（見第十二步）。第十二步，如果跨步電壓或接觸電壓超過人能承受的，則要求修改地網(wǎng)設(shè)計(jì)。這些修改包括：縮小導(dǎo)體間距、增加垂直接地極。第十三步，在達(dá)到了安全跨步電壓或接觸電壓的要求后，可能需要增添地網(wǎng)和接地棒。如果重要設(shè)備周圍沒有接地網(wǎng)，那么就需增加地網(wǎng)導(dǎo)體。在浪涌避雷器的底部、變壓器的中性線等，需要添加集中接地裝置。最終的設(shè)計(jì)應(yīng)該復(fù)查以消除轉(zhuǎn)移電位的危險(xiǎn)和與特殊區(qū)域相聯(lián)系的危險(xiǎn)。3.4 變電站的接地原則變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連接地來作為接地網(wǎng)；（2）盡量以自然接地物為基礎(chǔ)，輔以人工接地體補(bǔ)充，外形盡可能采用閉合環(huán)形；（3）應(yīng)采用統(tǒng)一接地網(wǎng)，用一點(diǎn)接地的方式接地。3.5 降低變電所接地裝置工頻接地電阻的措施（1）接地引線電阻，是指由接地體至設(shè)備接地母線間引線本身的電阻，其阻值與引線的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。（2）接地體本身的電阻，其電阻也與接地體的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。（3）接地體表面與土壤的接觸電阻，其阻值懷土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量及土壤與接地體的接觸面積及接觸緊密程度有關(guān)。（4）從接地體開始向遠(yuǎn)處（20 米）擴(kuò)散電流所經(jīng)過的路徑土壤電阻，即散流電阻。決定散流電阻的主要因素是土壤的含水量。（5）垂直接地體的最佳埋置深度是指能使散流電阻盡可能不而又易于達(dá)到的埋置深度。決定垂直接地體的最佳深度，應(yīng)考慮到三維地網(wǎng)的因素，所謂三維地網(wǎng)，是指垂直接地體的埋置深度與接地網(wǎng)的等值半徑處于同一數(shù)量級(jí)的接地網(wǎng)。（6）接地體的通常設(shè)計(jì)，是用多根垂直接地體打入地中，并以水平接地體并聯(lián)組成接地體組，由于名單一接地體埋置的間距僅等于單一接地體長(zhǎng)度的兩倍左右，此時(shí)電流流入名單一接地體時(shí)，將受到相互的限制而妨礙電流的流散，即等于增加名單一接地體的電阻，這種影響電流流散的現(xiàn)象，稱為屏蔽作用。（7）化學(xué)降阻劑的應(yīng)用，化學(xué)降阻劑機(jī)理是，在液態(tài)下從接地體向外側(cè)土壤滲出，若干分鐘固化后起著散流電極的作用。4陜西有色電廠變電站防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例4.1 變電所的規(guī)模 有色電廠變電站站區(qū)長(zhǎng) 120m，寬 100m。根據(jù)周圍環(huán)境的具體情況，變電所采用避雷針并設(shè)置接地裝置的方式。根據(jù)該變電站的基本情況，對(duì)該變電站的接地網(wǎng)防雷和保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。使該站的接地電阻滿足允許值，跨步電壓和接地電壓不超過允許值；使全站設(shè)備都處于防雷保護(hù)范圍內(nèi)，并且選擇合適的設(shè)備對(duì)雷入侵波引起的過電壓進(jìn)行保護(hù)。4.2 變電所位置的自然條件 根據(jù)其地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告知，共測(cè)試 5 個(gè)點(diǎn)，土壤電阻率橫向分布比較均勻；從測(cè)試的深度上考慮，0-0.5m 為第一層，土壤電阻率為 475-650 .m，0.5-24m 左右為第二層，土壤電阻率為 275-300 .m，以下幾層的土壤電阻率更低，而在本接地設(shè)計(jì)中，主要考慮上面兩層土壤對(duì)接地系統(tǒng)的影響。單相入地短路電流 15.75KA，發(fā)生故障動(dòng)作時(shí)間為 1S。4.3 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn) 變電所是重要的電力樞紐，一旦發(fā)生雷擊事故，就會(huì)造成大面積停電。一些重要設(shè)備如變壓器等，多半不是自恢復(fù)絕緣，其內(nèi)部絕緣如故發(fā)生閃絡(luò)，就會(huì)損壞設(shè)備。因此，變電所實(shí)際上是完全耐雷的。 變電所的雷害事故來自兩個(gè)方面：一是雷直擊變電所；二是雷擊輸電線路產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入變電所。 對(duì)直擊雷的防護(hù)一般采用避雷針或避雷線。對(duì)雷電侵入波的防護(hù)的主要措施是閥式避雷器限制過電壓幅值，同時(shí)輔之以相應(yīng)措施，以限制流過閥式避雷器的雷電流和降低侵入波的陡度。 為了防止變電所遭受直接雷擊，需要安裝避雷針、避雷線和輔設(shè)良好的接地網(wǎng)。裝設(shè)避雷針(線)應(yīng)該使變電所的所有設(shè)備和建筑物處于保護(hù)范圍內(nèi)。還應(yīng)該使被保護(hù)物體與避雷針(線)之間留有一定距離，因?yàn)槔字睋舯芾揍?線)瞬間的地電位可能提高。如果這一距離不夠大，則有可能在它們之間發(fā)生放電，這種現(xiàn)象稱避雷針(線)對(duì)電氣設(shè)備的反擊或閃絡(luò)。逆閃絡(luò)一旦出現(xiàn)，高電位將加到電氣設(shè)備上，有可能導(dǎo)致設(shè)備絕緣的損壞。為了避免這種情況發(fā)生，被保護(hù)物體與避雷針間在空氣中以及地下接地裝置間應(yīng)有足夠的距離。按實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)校驗(yàn)后，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 目前推薦D1和D2應(yīng)滿足下式要求：在對(duì)較大面積的變電所進(jìn)行保護(hù)時(shí)，采用等高避雷針聯(lián)合保護(hù)要比單針保護(hù)范圍大。因此，為了對(duì)本站覆蓋，采用四支避雷針。被保護(hù)變電所總長(zhǎng) 108.5m，寬 79.5m，查手冊(cè)，門型架構(gòu)高 15m。避雷針的擺放如圖所示。 所以，需要避雷針的高度h=15+135/7=34.3m四只避雷針分成兩個(gè)三只避雷針選擇.4.4 接地裝置的設(shè)置 無論是工作接地還是保護(hù)接地，都是經(jīng)過接地裝置與大地連接，接地裝置包括接地體和接地線兩部分。（1）接地體（網(wǎng)） 待設(shè)計(jì)變電所為長(zhǎng)方形，則接地網(wǎng)也可取為長(zhǎng)方形，若取直徑為 48mm，長(zhǎng)為250cm 的鋼管作接地體，埋深 0.8m，接地體之間連接一般用鍍鋅扁鋼，應(yīng)保證接地地電阻 R4 。（2）接地線 接地線是連接接地體和電氣設(shè)備接地部分的金屬部分的金屬導(dǎo)體，一般接地采用截面積不小于 4mm12mm 的扁鋼，直徑不應(yīng)小于 6mm 的圓鋼。5結(jié)論與展望保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，意義重大。換言之，只有安全得以保障，電力系統(tǒng)才得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，社會(huì)各大領(lǐng)域才能夠使用優(yōu)質(zhì)電能，并滿足各個(gè)行業(yè)正常用電需求。雷電等外界因素具備不可抗拒性，會(huì)嚴(yán)重影響到電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。所以，我們需要針對(duì)實(shí)際情況，遵循相關(guān)技術(shù)原理的前提下，采取適宜防護(hù)措施，增強(qiáng)個(gè)體防護(hù)意識(shí)，將財(cái)產(chǎn)損失降至最低，促使電力設(shè)備能夠正常運(yùn)行。發(fā)電廠、變電所的建筑物防雷保護(hù)。發(fā)電廠、變電所等的建筑物防雷，主要是要注意被保護(hù)設(shè)備在避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)以及兩者之間的有效絕緣距離問題。解決了這方面的問題，也就解決了發(fā)電廠、變電所等的建筑物防雷保護(hù)問題。致謝經(jīng)過一個(gè)多月的時(shí)間，我順利的完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。從總體上來說，我對(duì)自己的成果還是比較滿意的，也基本上達(dá)到了老師的要求。這段時(shí)間我翻閱了許多的書籍，從對(duì)變電站的生疏，到了解，再到深入研究，第一次完成了一件實(shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)。不過由于本人經(jīng)歷、閱歷、實(shí)際操作能力有限。難免存在一些失誤或不符合實(shí)際的，還請(qǐng)各位老師指點(diǎn)。 通過本次設(shè)計(jì)，不僅豐富了我的專業(yè)知識(shí)，還讓我深深體會(huì)到了認(rèn)識(shí)事物的過程。從拿到題目，再查閱資料，對(duì)題目進(jìn)行設(shè)計(jì)、論證、修改到設(shè)計(jì)的完成。體現(xiàn)了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。更重要的是這次設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了讓自己獨(dú)立完成一件事情，為將來參加工作做好基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)的順利完成，自己付出了許多勞動(dòng)，但與老師的細(xì)心指教是分不開的。我在設(shè)計(jì)過程中不但學(xué)會(huì)了勤奮求實(shí)的工作精神，更懂得了待人的品質(zhì)。這一切將在我以后的工作生涯中起著重要的作用。借此機(jī)會(huì)，向幫助過我的老師，表示衷心的感謝！在此過程中