最新110KV變電站防雷設(shè)計(jì)

1、目錄第 1 章 雷電的特性及危害 . . 錯誤！未定義書簽。1.1雷電的形成 . 21.2雷電的種類 . 31.2.1直擊雷 . 31.2.2感應(yīng)雷擊 . 41.2.3球雷 . 41.2.4雷電侵入波 . . 41.3雷電的威力及危害 . 51.4雷電入侵途徑 . 51.4.1對各種雷擊的解決方案 . . 51.4.2接地 . . 71.5雷擊電子設(shè)備的途徑及其原理 . 71.6 雷電日和雷電小時(shí) . 8第 2 章 變電站的防雷設(shè)備 . . 102.1避雷針 . 102.2避雷器 . 112.2.1避雷器的種類 . . 112.2.2各避雷器的特點(diǎn) . . 112.3變電所建筑物的防雷 . 1

2、3第 3 章 變電站的防雷區(qū)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 . . 143.1第一級防護(hù)區(qū)的處理措施 . 153.2第二級防護(hù)區(qū)的處理措施 . 163.2.1進(jìn)出所管線的處理.163.2.2二次電纜及端子箱.163.2.3所用電系統(tǒng)的保護(hù).173.3 第三級防護(hù)區(qū)的主要任務(wù). 173.3.1多重屏蔽 . 173.3.2地電位均壓 . 183.3.3浮點(diǎn)電位牽制 . 183.4變電所綜合防雷措施 . 183.4.1避雷針對直擊雷的防護(hù) . . 18第 4 章 變電站防雷保護(hù)的分類 . . 204.1 雷電過電壓的保護(hù) . 204.2 變電站雷擊電流的防護(hù) . 204.3變電站對最大沖擊電壓和殘壓的防護(hù) . 21

3、4.4變電站微波機(jī)房的接地保護(hù) . 214.5變電站配電箱的保護(hù) . 224.6變壓器中性點(diǎn)接地的配置原則 . 224.6.1并聯(lián)間隙的特性. 22462中性點(diǎn)間隙與繼電保護(hù) . 234.7單相接地時(shí)的工頻電壓 . 244.8變電所配電變壓器的保護(hù) . 244.8.1正反變換過電壓. 254.8.2變壓器不同接線對正反變換過電壓的影響 . 254.8.3避雷器安裝的具體要求 . 264.8.4 防雷接地裝置的形式及其電阻的算法 . 26第五章 西 110K 變電所防雷接地系統(tǒng)設(shè)十. 285.1 城西 110KV 變電所及環(huán)境氣象條件 . 285.2 城西 110KV 變電所的直擊雷防護(hù)方案及計(jì)

4、算 . 295.2.1 直擊雷防護(hù)方案 . 295.2.2避雷針的計(jì)算及其安裝 . 305.2.3短路計(jì)算. 335.2.4接地電阻的計(jì)算. 415.3 城西 110KV 變電所感應(yīng)雷的防護(hù) . 465.3.1 變電所進(jìn)線段保護(hù) . 545.3.2 變電所內(nèi)變壓器的防雷接地保護(hù) . 565.3.3 城西 110kV 變電所饋線段防雷保護(hù) . 585.4 城西 110KV 變電所避雷器的選擇 . 585.4.1 進(jìn)線段母線上避雷器的選擇 . 595.4.2 變壓器架設(shè)避雷器的選擇 . 59參考文獻(xiàn). 59設(shè)計(jì)心得. 61致謝. 錯誤！未定義書簽。第 1 章雷電的特性及危害1.1雷電的形成雷電放電

5、是帶電荷的雷云引起的放電現(xiàn)象， 在某種大氣和大地條件下，潮濕 的熱氣流進(jìn)入大氣層冷凝而形成雷云， 大氣層中的雷云底部大多數(shù)帶負(fù)電， 它在 地面上感應(yīng)出大量的正電荷，這樣，雷云和大地之間就形成了強(qiáng)大的電場， 隨著 雷云的發(fā)展和運(yùn)動，當(dāng)空間電場強(qiáng)度超過大氣游離放電的臨界電場強(qiáng)度時(shí)，就會發(fā)生雷云之間或雷云對地的放電，形成雷電。按其發(fā)展方向可分為下行雷和上行 雷。下行雷是在雷云產(chǎn)生并向大地發(fā)展的， 上行雷是接地物體頂部激發(fā)起，并向 雷云方向發(fā)起的。雷電是一種極具破壞力的自然現(xiàn)象， 其電壓可高達(dá)數(shù)百萬伏，瞬間電流更可 高達(dá)數(shù)十萬安培。千百年來，雷電所造成的破壞可謂不計(jì)其數(shù)。 落雷后在雷擊中 心1.5-2

6、km范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)過電壓損害線路上的設(shè)備。雷電災(zāi)害如同暴 雨、颶風(fēng)一樣都屬于氣象（自然）災(zāi)害，它與水、旱、刑事犯罪、交通事故統(tǒng)稱 為影響社會安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的六大災(zāi)害。1.2雷電的種類1.2.1 直擊雷雷云對地面或地面上凸出物的直接放電，稱為直擊雷，也叫雷擊。直擊雷放 電過程的展開圖見圖1.1。圖1.1雷云放電圖雷云放電過程的展開圖可以這樣解釋：當(dāng)雷云對地面放電時(shí)，開始出現(xiàn)先驅(qū) 放電，放電電流比較小，一經(jīng)到達(dá)地面，就開始主放電，主放電由地面開始沿著 先驅(qū)放電的通道直到云端，放電電流迅速增大。主放電時(shí)間很短，電流迅速衰減， 以后是余光放電，電流變小。由于雷云中同時(shí)存在著多個(gè)電荷積聚中心，當(dāng)?shù)?/p>

7、一個(gè)電荷集聚中心放電后， 其電位迅速下降。第二個(gè)電荷集聚中心向第一個(gè)電荷集聚中心位置移動，并沿著上一次的放電通道開始先驅(qū)放電、主放電、余光放電。緊接著再來第三次、第四 次放電。我們平時(shí)看到電光閃閃、雷聲隆隆就是這個(gè)原因。當(dāng)直擊雷直接擊于電氣設(shè)備及線路時(shí)， 雷電流通過設(shè)備或線路泄入大地，在 設(shè)備或線路上產(chǎn)生過電壓，稱為直擊雷過電壓0) )第爭沖丄炳二傘曲J. w -.t沖擊工雄電余汕箱武壬戰(zhàn)電122 感應(yīng)雷擊感應(yīng)雷擊是地面物體附近發(fā)生雷擊時(shí)，由于靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)而引起的雷 擊現(xiàn)象。例如，雷擊于線路附近地面時(shí)，架空線路上就會因靜電感應(yīng)而產(chǎn)生很同的過 電壓，稱為靜電感應(yīng)過電壓。見圖1.2圖1.2感

8、應(yīng)雷過電壓在雷云放電過程中，迅速變化的雷電流在其周圍空間產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場，由于電磁感應(yīng)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生很高的過電壓，稱為電磁感應(yīng)過電壓。靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)引起的過電壓，我們稱為感應(yīng)雷擊。1.2.3 球雷球雷是一種發(fā)紅色或白色亮光的球體，直徑多在20c m左右，最大直徑可達(dá)數(shù)米，以每秒數(shù)米的速度，在空氣中飄行或沿地面滾動。這種雷存在時(shí)間為3-5s左右。時(shí)間雖短，但能通過門、窗、煙囪進(jìn)入室內(nèi)。這種雷有時(shí)會無聲消失，有 時(shí)碰到人或牲畜或其它物體會劇烈爆炸，造成雷擊傷害。1.2.4 雷電侵入波當(dāng)雷擊架空線路和或金屬管道上。產(chǎn)生的沖擊電壓沿線路或管道向兩個(gè)方向 迅速傳播的雷電侵入波，稱為雷電侵入波。雷

9、電侵入波的電壓幅值愈高，對人身或設(shè)備造成的危害就愈大1.3雷電的威力及危害雷電電流平均約為20000A甚至更大,雷電電壓大約是1030v,次雷電的時(shí)13間大約為千分之一秒,平均一次雷電發(fā)出的功率達(dá)2X10 W（200億千瓦）。雷電放電過程中，可能呈現(xiàn)出靜電效應(yīng)、電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)及機(jī)械效應(yīng)，對 建筑物或電氣設(shè)備造成危害；雷電流泄入大地時(shí)，在地面產(chǎn)生很高的沖擊電流， 對人體形成危險(xiǎn)的沖擊接觸電壓和跨步電壓；人直接遭受雷擊，必死無疑。1.4雷電入侵途徑雷電直接擊在變電所設(shè)備上， 這種情況幾率比較小， 因?yàn)樵O(shè)計(jì)和施工的時(shí)候 都會考慮到安裝獨(dú)立的避雷針，避雷帶和避雷網(wǎng)。雷電可能沿著電源線入侵， 雷電波沿

10、線路侵入到變電所， 如避雷器動作， 則 是避雷器殘壓疊加兩倍后， 通過所用變的電磁感應(yīng)耦合到低壓網(wǎng)絡(luò)， 使微機(jī)保護(hù)、 綜合自動化的電源模塊損壞的。此時(shí)，低壓電網(wǎng)過電壓的幅值主要與避雷器的殘 壓，避雷器與變壓器距離和避雷器接地引下線的長度有關(guān)。雷電可能沿著通訊線入侵， 雷電引起的過電壓在通信線路與設(shè)備之間有一定電位差直接作用于串行通信口，根本原因是在10K V低壓電源側(cè)缺少必要的防雷 保護(hù)措施， 特別是缺少相應(yīng)電壓等級的避雷器保護(hù)， 使低壓網(wǎng)絡(luò)中的雷電過電壓 得不到有效的限制。 同時(shí)，雷電對微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、 調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的 電源又沒有與其他電源分離， 或采取特別的防止雷電干擾的措施而使

11、雷害事故發(fā) 生。1.4.1對各種雷擊的解決方案直擊雷：對于直擊雷主要是采用避雷針、 避雷器、 避雷線和避雷網(wǎng)作為接閃器， 然后 通過良好的接地裝置迅速而安全地把雷電流引入大地。感應(yīng)雷 ：（1）等電位連接：均衡電位使變電所內(nèi)的各個(gè)部位都形成一個(gè)相等的電位， 即等電位。 若變電所內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋與各種金屬設(shè)置都能連接成統(tǒng)一的導(dǎo)電體，變 電所內(nèi)當(dāng)然就不會產(chǎn)生不同的電位，這樣就可保證變電所內(nèi)不會產(chǎn)生因電位不均 衡所產(chǎn)生的反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓，對防雷電電磁脈沖干擾 微電子設(shè)備也有很大的好處。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物最具有實(shí)現(xiàn)等電位的條件，因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋的大部分都是自然而然地焊接或綁扎在一

12、起的。 為滿足 防雷裝置的要求，應(yīng)有目的地把接閃器與梁、板、柱基礎(chǔ)可靠地焊接、綁扎或搭 接在一起，同時(shí)再把各種金屬設(shè)備和金屬管線以及局部等電位預(yù)留金屬裝置與之 焊接卡接在一起，這就使整個(gè)建筑物成為良好的等電位體。（2）建筑屏蔽：對于變電所內(nèi)部的重要設(shè)備、設(shè)施，如大型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 的主機(jī)，RTU載波機(jī)等，應(yīng)對建筑物采取屏蔽措施，用金屬網(wǎng)箔殼、管等把保 護(hù)對象包圍起來， 將閃電形成的脈沖電磁場從空間入侵的通道阻隔起來， 以達(dá)到 保護(hù)的目的。（3）線纜屏蔽：電源線、信號線要進(jìn)行屏蔽，并采取適當(dāng)?shù)牟季€方式防止電 磁脈沖干擾， 在全線電氣連通的情況下， 把線路兩端的金屬屏蔽線纜進(jìn)行良好的 接地。針對架

13、空電力線由站內(nèi)終端引下后應(yīng)更換為屏蔽電纜； 室外通信電纜應(yīng)采 用屏蔽電纜， 屏蔽層兩端要接地； 對于既有鎧帶又有屏蔽層的電纜， 在室內(nèi)應(yīng)將 鎧帶與屏蔽層同時(shí)接地，而在另一端也要同時(shí)接地。電纜進(jìn)入室內(nèi)前水平埋地10m以上，埋地深度應(yīng)大于0.6m；非屏蔽電纜應(yīng)穿鍍鋅鐵管并水平埋地10m以上， 鐵管兩端應(yīng)接地。雷電侵入波：（1） 在變電所的低壓側(cè)安裝相應(yīng)電壓等級的泄流型避雷器進(jìn)行保護(hù)。對110kV低壓網(wǎng)絡(luò)要根據(jù)所帶負(fù)荷情況,在各主要用電設(shè)備或每一分支線路加裝限 壓型浪涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。（2） 把向微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、 調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)供電的電源與其它辦公 和生活電源分開,單獨(dú)采取專用的變壓器供電,

14、或采用隔離變壓器進(jìn)行隔離。 對向 微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)供電的低壓電源線路要采用電纜供電 最好采用屏蔽電纜,防止在變電所近區(qū)雷電活動時(shí),在低壓電源網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生感應(yīng) 雷過電壓危及微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的電源安全。3） 對變電所的中性線，要在變壓器處接地并在低壓網(wǎng)絡(luò)各分支處重復(fù)接地 防止在雷電活動時(shí),中性線帶高電壓,或雷害故障時(shí)中性線斷線,相電壓升高到線 電壓,燒壞微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的電源模塊。（4）對微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的電源加裝浪涌保護(hù)器,雷電浪涌保護(hù)器利用電感、電容和避雷器組成浪涌吸收單元,能吸收和濾掉高頻 雷電脈沖,限制雷

15、電過電壓,能有效地保護(hù)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、 調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信 系統(tǒng)的電源,使其免受雷電過電壓的破壞。1.4.2接地良好的接地是防雷系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)。 接地電阻值越小，過電壓值越低。 因此，在經(jīng)濟(jì)合理的前提下應(yīng)盡可能降低接地電阻。（1）安全接地： 使用交流電的設(shè)備通過黃綠色安全地線接地， 這里包含所有 用電設(shè)備的機(jī)殼，金屬框架及傳輸?shù)慕饘俟艿赖取＃?）雷電接地： 設(shè)施的雷電保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)， 由避雷針通過引下 線與接地系統(tǒng)相連組成。 該接地系統(tǒng)通常與用做電源參考地及黃綠色安全地線的 接地是共用的。（3）電磁兼容接地：出于電磁兼容設(shè)計(jì)而要求的接地，包括：屏蔽接地： 為了防止電路之間由于寄

16、生電容存在產(chǎn)生相互干擾、 電路輻射電 場或?qū)ν饨珉妶雒舾校?必須進(jìn)行必要的隔離和屏蔽， 這些隔離和屏蔽的金屬必須 接地。濾波器接地： 濾波器中一般都包含信號線或電源線到地的旁路電容， 當(dāng)濾波 器不接地時(shí)，這些電容就處于懸浮狀態(tài)，起不到旁路的作用。雷電對自動化系統(tǒng)造成干擾和破壞的主要原因， 是過去人們對低壓電源網(wǎng)絡(luò) 的防雷不重視。 在變電所低壓網(wǎng)絡(luò)缺少必要的防雷保護(hù)措施， 存在有較多的漏洞 和缺陷，使低壓電網(wǎng)的雷電過電壓得不到有效限制， 對微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、 調(diào)度自動 化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的電源造成了嚴(yán)重干擾和破壞， 從而影響了微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、 調(diào) 度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的安全運(yùn)行。1.5雷擊電子設(shè)備的途

17、徑及其原理雷擊過電壓損壞設(shè)備可分為兩種情況， 一種是受雷電直擊， 另一種受感應(yīng)雷 影響所致。 據(jù)統(tǒng)計(jì)電子設(shè)備受雷電直擊而損壞的機(jī)率很小， 而絕大多數(shù)損壞為感 應(yīng)雷造成，雷電行波通過傳輸信息的電路線傳至電子設(shè)備使其某些電子元件受 損。還有一種情況值得重視的是電子設(shè)備附近的大地或其他設(shè)備的接地體， 因受 直擊雷引起的電位升高， 會使電子設(shè)備造成反擊， 使之對地絕緣擊穿。 根據(jù)傳統(tǒng) 經(jīng)驗(yàn)電子設(shè)備的地線與電源設(shè)備的地線分開設(shè)置是減少這種雷電侵入途徑的有 效措施之一。所以凡聯(lián)結(jié)有輸人或輸出線路的電子設(shè)備應(yīng)考慮以上三條侵入途 徑。不論那種途徑侵入的雷擊過電壓加在電子設(shè)備上沖擊引起兩種過電壓， 一種 是：使

18、平衡電路某點(diǎn)出現(xiàn)超過允許的對地過電壓， 稱為縱向過電壓， 地電位上升 引起的反擊也屬于從地系統(tǒng)侵入的縱向過電壓； 另一種是平衡電路線間或不平衡 電路線對地出現(xiàn)的過電壓稱為橫向過電壓。 使用對稱傳輸線的設(shè)備， 橫向過電壓 是因線路兩線間存在不同的縱向過電壓；或因縱向防護(hù)元件放電性能的分散性(如動作時(shí)間有快慢的差別)是造成橫向過電壓的原因， 如果在平衡線路上的兩個(gè) 縱向防護(hù)元件， 其中一路故障或失效這就造成了橫向過電壓的極限情況。 對不平 衡電路如對連接同軸電纜的電子設(shè)備其縱向過電壓即橫向過電壓。 雷電沖擊過電 壓可導(dǎo)致絕緣擊穿， 也可產(chǎn)生過電流。 進(jìn)行縱向雷擊試驗(yàn)的目的， 在于檢驗(yàn)設(shè)備 在縱向過

19、電壓下元器件對地的絕緣。 橫向雷擊試驗(yàn)則是檢驗(yàn)兩線間出現(xiàn)沖擊過電 壓時(shí)設(shè)備耐受沖擊的能力。電子元件受雷擊損壞的情況， 概括起來不外下列三種：(1)受過電壓損壞的， 如電容器、變壓器及電子元件的反向耐壓。(2)受過電壓沖擊能量損壞的，如二 極管PN結(jié)正向損壞，沖擊危險(xiǎn)程度在于流過元器件的過電流大小和持續(xù)時(shí)間， 即能量大小。(3)易受沖擊功率損壞的，對元件的危害決定于沖擊電壓峰值和由 此而產(chǎn)生的過電流。1.6 雷電日和雷電小時(shí)為了表征不同地區(qū)雷擊活動的頻繁程度， 通常采用年平均雷電日作為計(jì)量單 位.我國亦是如此.雷電日是指該地區(qū)一年四季中有雷電放電的天數(shù)，一天中只要 聽到一次以上雷聲就算一個(gè)雷電日

20、。由于不同年份的雷電日數(shù)變化較大， 所以要 采用多年平均值年平均雷電日。要做好防雷保護(hù)工作，還要注意觀察當(dāng)?shù)乩纂娀顒蛹竟?jié)的開始和終了日期，我國南部雷電季節(jié)從2月開始.長江流域一般在3月，華北、東北在月，西北較 遲到5月。01月以后，除江南以外，雷電活動就幾乎停止了。雷電日和雷電小時(shí)的統(tǒng)計(jì)，并沒有區(qū)分雷云之間的放電和雷云對地的放電。實(shí)際上云間放電遠(yuǎn)多于云地放電。 雷電日數(shù)越多，云間放電的比重越大云間放電 與云地放電之比，在溫帶約為1.5-3.0，在熱帶約為3-6。對防雷保護(hù)設(shè)計(jì)研究 更有實(shí)際意義的，還是雷云對地放電的年平均次數(shù)?？上壳斑€缺乏這方面的比 較充分可靠的統(tǒng)汁資料，觀測手段也還未能準(zhǔn)確

21、區(qū)分出對地雷擊。雷云對地放電的頻繁和強(qiáng)烈程度，由地面落雷密度 來表示.是指每個(gè)雷 電日每平方公里地面上的平均落雷次數(shù).實(shí)際上，值與年平均雷電日數(shù) Td有關(guān).一般，Td較大的地區(qū)，其 值也較大。關(guān)于地面落雷密度與雷電日數(shù)的關(guān)系，我國標(biāo)準(zhǔn)推薦采用國際大電網(wǎng)會 議（CIGRE）1980年提出的以下關(guān)系式：Ng壯0.023!；3（1.1）式中：為每年每平方公里地面落雷數(shù)：Td為雷電日數(shù)；由此可以推得：亍-0.023Td03（1.2）根據(jù)式（1.2），對 Td=40的地區(qū)，按我國標(biāo)準(zhǔn)取值=0.07。第 2 章 變電站的防雷設(shè)備2.1避雷針為免遭直擊雷破壞， 變電所一般設(shè)有獨(dú)立避雷針和構(gòu)架避雷針， 有些峽

22、谷地 帶變電所則采用避雷線保護(hù)。 其結(jié)構(gòu)均分為接閃器、 引下線和接地體， 防雷原理 相同。為了防止反擊，要求避雷針與被保護(hù)設(shè)備之間空中距離不小于5m地中距離不小于3m構(gòu)架避雷針一般用于110kV及以上，且裝設(shè)集中接地裝置后與主 地網(wǎng)連接。微波塔也是一種獨(dú)立避雷針。對于所內(nèi)設(shè)有微波塔的，規(guī)程規(guī)定微波塔必須 與通信室地網(wǎng)連接。通訊室和主控室地網(wǎng)一體， 雷電流通過主控室地網(wǎng)泄放。 按 前面分析，如果咼壓配電室、主控室、通訊室內(nèi)保護(hù)、監(jiān)控、計(jì)量表、RTU等接于相距較遠(yuǎn)的地網(wǎng)， 且之間又有電的聯(lián)系時(shí)， 所內(nèi)電子設(shè)備遭受的反擊機(jī)率更大。避雷針的年雷擊次數(shù)，可按經(jīng)驗(yàn)公式N= 0.015nk(l+5h) (b

23、+5h)計(jì)算。其中n為年雷暴日數(shù)，K為校正系數(shù)金屬結(jié)構(gòu)取2。l、b、h分別為建筑物 的長、寬、高。按該式在年雷暴日為40的地區(qū),35kV室外終端變電所，母線構(gòu) 架5.5m高，受雷擊概率為每年0.000454次，而加1根30m高避雷針后，則每年 將受0.027次雷擊。如果一個(gè)變電所有4根針，每邊相距50m雷擊概率則為0.048次年。避雷針大大增加雷擊概率，使得依附于一次設(shè)備的目前正在大量更新的保 護(hù)、監(jiān)控、綜自及通訊等微電子設(shè)備感受雷害的機(jī)率大大增加， 損壞方式也多種 多樣，使電力生產(chǎn)帶來很大的損失。2.2避雷器避雷器的作用是限制過電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。 為了防護(hù)感應(yīng)雷和輸電線路的 雷電侵入波的危

24、害，變電所采用了避雷器。 以前裝設(shè)的避雷器大多為裝在線路端 的管型避雷器和裝在母線、 設(shè)備處的閥型避雷器， 目前均由性能更好的金屬氧化 物避雷器所取代。2.2.1避雷器的種類從組合結(jié)構(gòu)分；現(xiàn)在市場上的避雷器有幾下幾種：1)間隙類；開放式間隙、密閉式間隙2)放電管類:開放式放電管密封式放電管3)壓敏電阻類:單片、多片4)抑制二極管類5)壓敏電阻/氣體放電管組合類:簡單組合、復(fù)雜組合6)碳化硅類按照其保護(hù)性質(zhì)有可以分為：開路式避雷器、短路式避雷器或開關(guān)型、限壓型； 按照工作狀態(tài)(安裝形式)又可分為：并聯(lián)避雷器和串聯(lián)式避雷器。2.2.2各避雷器的特點(diǎn)1、開放式間隙避雷器：間隙避雷器的工作原理： 基于

25、電弧放電技術(shù)， 當(dāng)電極間的電壓達(dá)到一定程度 時(shí)，擊穿空氣電弧在電極上進(jìn)行爬電。優(yōu)點(diǎn)：放電能力強(qiáng)，通流量大(可以達(dá)到100KA漏電流小 熱穩(wěn)定性好缺點(diǎn)：殘壓高，反映時(shí)間慢，存在續(xù)流工藝特點(diǎn)：由于金屬電極在放電時(shí)承受較大電流， 所以容易造成金屬的升華， 使放電腔內(nèi)形成金屬鍍膜影響避雷器的啟動和正常使用。 放電電極的生產(chǎn)主要還 是集中在國外一些避雷器生產(chǎn)企業(yè)， ，電極的主要成分是鎢金屬的合金。工程應(yīng)用：該種結(jié)構(gòu)的避雷器主要應(yīng)用在電源系統(tǒng)做B級避雷器使用。但由于避 雷器自身的原因容易引起火災(zāi)，避雷器動作后（飛出）脫離配電盤等事故。根據(jù) 型號的不同適合與各種配電制式。2、 密閉式間隙避雷器： 現(xiàn)在國內(nèi)市

26、場有一種多層石墨間隙避雷器， 這種避雷器主要利用的是多層間隙連續(xù)放電， 每層放電間隙相互絕緣， 這種疊層技術(shù)不僅解決了續(xù)流問題而且是 逐層放電，無形中增大了產(chǎn)品自身的通流能力。優(yōu)點(diǎn)：放電電流大 測試最大50KA（實(shí)際測量值）漏電流小 無續(xù)流 無電弧 外瀉 熱穩(wěn)定性好缺點(diǎn)：殘壓高，反映時(shí)間慢工藝特點(diǎn)：石墨為主要材料， 產(chǎn)品內(nèi)采用全銅包被解決了避雷器在放電時(shí)的 散熱問題， 不存在后續(xù)電流問題， 最大的特點(diǎn)是沒有電弧的產(chǎn)生， 且殘壓與開放 式間隙避雷器比較要低很多。工程應(yīng)用：該種避雷器應(yīng)用在各種B、C類場合，與開放式間隙比較不用考 慮電弧問題。根據(jù)型號的不同該種產(chǎn)品適合與各種配電制式。3、 簡單組合

27、避雷器：組合式避雷器典型結(jié)構(gòu)是N-PE結(jié)構(gòu)形式，這種避雷器與單一結(jié)構(gòu)的避雷器 相比，綜合了兩種不同產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，而減少了單一器件的缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：通流量大 反應(yīng)時(shí)間快缺點(diǎn)：殘壓相對較高工程應(yīng)用：僅在N-PE制式使用的避雷器，適合電壓波動率較大地區(qū)使用。4、 復(fù)雜型組合式避雷器 ： 這種避雷器充分發(fā)揮各種元器件的優(yōu)點(diǎn)， 再結(jié)構(gòu)上一般使用數(shù)量較多的壓敏電阻和氣體放電管。這種結(jié)構(gòu)的避雷器一般具有較高的通流能力，且殘壓較低。 行業(yè)內(nèi)也稱這種結(jié)構(gòu)的避雷器為一體化避雷器。優(yōu)點(diǎn)：通流量大 反映時(shí)間快 殘壓低 無續(xù)流 熱穩(wěn)定性好 缺點(diǎn)：無聲音報(bào)警 無計(jì)數(shù)器工藝特點(diǎn)：一體化避雷器的電路結(jié)構(gòu)緊湊， 充分發(fā)揮了氧化鋅電阻

28、反映時(shí)間 快的特點(diǎn)， 有結(jié)合了氣體放電管具有較高通流能力的優(yōu)點(diǎn)。 在電路上避雷器使用 了較多的氧化鋅電阻來提高整體避雷器的通流能力， 用氣體放電管作為備用放電 通道?；谶@種完善的電路結(jié)構(gòu)使避雷器的使用壽命大大提高。5、碳化硅避雷器（閥式避雷器） ： 碳化硅避雷器主要應(yīng)用于高壓電力防雷， 目前仍是電力系統(tǒng)使用率較高的電 力防雷產(chǎn)品。由于雷電侵入波主要對35kV以下系統(tǒng)危害較大，變電所著重對35kV和10kV線路入侵波進(jìn)行防護(hù)。對35kV架空進(jìn)線，一般是采用進(jìn)線段12km的 架空避雷線配其兩端的管型避雷器進(jìn)行防護(hù)。對10kV線路，則每條進(jìn)線均采用 一組閥型或氧化鋅避雷器進(jìn)行防護(hù)。 對310kV配

29、電變壓器，一般只規(guī)定了高壓 側(cè)采用閥型避雷器的保護(hù)，對多雷區(qū)外送的Y/Y0連接的變壓器的只規(guī)定了裝設(shè) 以防變波及低壓側(cè)雷電入侵波擊穿變壓器高壓側(cè)絕緣的避雷器。6、氧化鋅避雷器：氧化鋅避雷器是目前國際最先進(jìn)的過電壓保護(hù)器。 由于其核心元件采用氧化 鋅電阻片， 與傳統(tǒng)碳化硅避雷器相比， 改善了避雷器的伏安特性， 提高了過電壓 通流能力， 從而帶來避雷器具特征的根本變化。 避雷器是電力系統(tǒng)中主要的防雷 保護(hù)裝置之一，只有正確地選擇避雷器，方能發(fā)揮其應(yīng)有的防雷保護(hù)作用。優(yōu)點(diǎn)：無間隙 通流容量大 體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)簡單 運(yùn)行維護(hù)方便 使用 壽命長2.3 變電所建筑物的防雷室外變電所的建筑物一般有高壓室

30、、 主控室、通訊室以及部分附屬住宅樓辦 公樓等。按建筑物防雷等級劃分， 變電所生產(chǎn)性建筑物一般被劃分為第三類工業(yè) 建筑。由于設(shè)計(jì)時(shí)一般將此類建筑物置于變電所避雷針保護(hù)范圍， 因此除通訊室 按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行過防雷處理外， 其它部分因不設(shè)屋面避雷針和避雷帶， 故均壓帶 以及利用建筑物鋼筋作分流線和組成法拉第籠屏蔽網(wǎng)等措施均未采用。 對于防雷 電波入侵，引入建筑物內(nèi)的纜線等一般均通過與接地網(wǎng)連成一體的電纜溝支架和 電纜豎井支架引入，且部分電纜作了兩端屏蔽接地處理。因變電所建筑物未考慮直擊雷泄流通路， 其地網(wǎng)處理一般是與所內(nèi)主接地網(wǎng) 相連。雖然許多規(guī)程中分出了防雷地、交流地、直流地、保護(hù)地、數(shù)據(jù)地，但是

31、 執(zhí)行起來很不易，一是條件苛刻，場地狹?。?二是所用設(shè)備規(guī)模不大，沒有必要分得太清，于是造成了事實(shí)上的聯(lián)合地網(wǎng)。 現(xiàn)代研究認(rèn)為， 這種聯(lián)合地網(wǎng)經(jīng)濟(jì) 有效，并且可以解決各地網(wǎng)在內(nèi)外過電壓時(shí)產(chǎn)生的電位差， 造成對耐受水平低的 電子設(shè)備的反擊。不過聯(lián)合地網(wǎng)必須通過合理布置接地線和等電位處理技術(shù)及裝 置本身的電磁兼容防護(hù)來解決設(shè)備的安全問題。第 3 章 變電站的防雷區(qū)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則變電所傳統(tǒng)防雷措施對高壓電氣設(shè)備的防護(hù)是有效的， 但對電子設(shè)備的防護(hù) 并不恰當(dāng)， 為了適應(yīng)智能化變電所的發(fā)展要求， 必須在原定防雷措施基礎(chǔ)上， 更 進(jìn)一步進(jìn)行防范。采取措施的原則是分區(qū)防護(hù)、三級過壓保護(hù)、多重屏蔽、均衡 電位

32、、浮點(diǎn)電位牽制。根據(jù)1992年國際建筑物防雷會議上IEC/TC81中提出的防 雷保護(hù)區(qū)的新概念， 對變電的的防雷化分為三個(gè)區(qū)進(jìn)行分級防護(hù)， 根據(jù)設(shè)備的敏 感性和重要性進(jìn)行加強(qiáng)屏蔽可以起到事半功倍的效果。雷擊對變電所電子設(shè)備的危害主要表現(xiàn)在感應(yīng)過電壓， 侵入波過電壓、 地電 位反擊，雷電二次效應(yīng)等。電子設(shè)備的防雷保護(hù)重點(diǎn)是感應(yīng)雷。對變電所電子設(shè)備的防雷應(yīng)分區(qū)分級防護(hù)， 引雷、分流、散流、屏蔽、均壓、 隔離、限幅、嵌位、濾波相結(jié)合，充分利用當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)電子設(shè)備工作特 點(diǎn)選用低壓避雷器，如高頻避雷器、數(shù)據(jù)避雷器、放電管、硅瞬變二極管、瞬態(tài) 過電壓保護(hù)器、組合式避雷器等，將整個(gè)系統(tǒng)的雷電防護(hù)看成

33、是一個(gè)系統(tǒng)工程， 綜合考慮，全方位保護(hù)，將雷害事故和干擾減少到最低程度。變電所的防雷設(shè)計(jì)總的原則應(yīng)做到選型設(shè)備先進(jìn),保護(hù)系統(tǒng)靈敏、安全、可 靠,設(shè)備維護(hù)方便。針對雷電侵害的3種形式,進(jìn)行變電所的防雷設(shè)計(jì),其中防直 擊雷和雷電波侵入是主要任務(wù)。3.1第一級防護(hù)區(qū)的處理措施第一級防護(hù)區(qū)為全所范圍內(nèi)的高壓設(shè)備部分和高壓線路的進(jìn)線段保護(hù)范圍。主要措施為獨(dú)立避雷針、構(gòu)架避雷針、架空避雷線、高壓避雷器、設(shè)備引下線、 主接地網(wǎng)和微波塔及其接地。其主要任務(wù)為引雷、泄流、限幅、均壓，完成基本 的防雷功能。由于避雷針的采用增加了雷擊概率， 感應(yīng)雷對電子設(shè)備的危害機(jī)率增加。 為 了減輕雷擊感應(yīng)幅射， 有些工程采用了

34、帶屏蔽作用的引下線， 有的采用多條引下 線分流，這些措施均可起到一定作用。另外有些變電所以前選用了導(dǎo)體消雷器、 半導(dǎo)體消雷器、 少長針消雷器等多 種類型的無源消雷器。其評價(jià)褒貶不一，不過有一個(gè)不爭的事實(shí)： 消雷器的保 護(hù)范圍至少與同等高度避雷針一樣。 對于消雷器的運(yùn)行， 只要其接地滿足防雷規(guī) 范要求，空間和地中安全距離以及保護(hù)范圍滿足規(guī)程要求，就應(yīng)當(dāng)繼續(xù)使用作好 觀察記錄。如能夠消雷或部分消雷，都將會對電子設(shè)備有益。一級防過電壓區(qū)防護(hù)措施：(1)對主接地網(wǎng)的接地電阻、 接地網(wǎng)之間的連通、 設(shè)備的接地引下線進(jìn)行大電流測試；(2)逐級分別泄流， 微波塔加裝獨(dú)立接地體， 獨(dú)立接地體的接地電阻小于5Q

35、,如果微波塔或獨(dú)立避雷針與主接地相接，微波 塔與主接地網(wǎng)的連接點(diǎn)距35kV及以下設(shè)備與主地網(wǎng)的連接點(diǎn)的距離大于15m，以使其在遭雷擊時(shí)主要通過自身的接地極泄放雷 電流，盡量少地波及到其它設(shè) 備；(3)均勻地網(wǎng)系統(tǒng)電壓，各個(gè)設(shè)備區(qū)之間建立良好的等電位接地，各設(shè)備區(qū) 之間連接良好，主控室的低壓控制部分加裝均壓帶，使各點(diǎn)的接地為等電位。防護(hù)位置： 據(jù)IEC1312雷電電磁脈沖的防護(hù)中的雷電保護(hù)區(qū)域的劃分 原則。避雷器的安裝位置應(yīng)在不同保護(hù)區(qū)的交界處,對于此網(wǎng)絡(luò)即第一級防護(hù) 應(yīng)設(shè)在交流母線處。在兩根母線上各加裝一個(gè)同型號的B級三相電源避雷器。安裝位置： 交流母線(機(jī)柜內(nèi))。3.2第二級防護(hù)區(qū)的處理措施

36、第二級防護(hù)區(qū)包括進(jìn)出變電所管線、 二次電纜、 端子箱、 所用電系統(tǒng)及微波 天饋線。其主要任務(wù)是防感應(yīng)雷過電壓和侵入波過電壓的傳遞， 以及危險(xiǎn)電位內(nèi) 引外送。二級防過電壓區(qū)防護(hù)措施：(1)加強(qiáng)屏蔽，將進(jìn)入變電站的電纜線全部使用 屏蔽電纜，并將屏蔽層可靠接地；(2)對低壓電源限制，對低壓供電電源加裝金 屬氧化鋅避雷器或加裝電源電壓瞬變抑制器， 限制電源電壓的抬高， 加裝隔離變 壓器；(3)將微波饋線的屏蔽與微波塔實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)以上相接。安裝位置： 空氣開關(guān)(機(jī)柜內(nèi))。3.2.1進(jìn)出所管線的處理進(jìn)出所管線包括水管、煤氣管、熱力管、電源線、縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線、信息傳 輸線等。進(jìn)所金屬管類均應(yīng)直埋進(jìn)所， 并與地網(wǎng)

37、分幾處連接， 且宜在進(jìn)所前經(jīng)絕 緣管道隔離后引入。 所用電源一般不外送， 如內(nèi)引應(yīng)經(jīng)隔離變壓器引入， 引入前 穿管直埋15m進(jìn)所。仍采用縱聯(lián)導(dǎo)引線保護(hù)的，導(dǎo)引線應(yīng)按部頒反措經(jīng)隔離變壓 器后引入， 進(jìn)所部分穿管直埋。 進(jìn)出所的信息傳輸線纜應(yīng)穿管直埋入所并經(jīng)保安 單元或相應(yīng)的數(shù)據(jù)避雷器后引入機(jī)房。 有金屬線的光纜穿管直埋入所先經(jīng)接地匯 接排后才能引入機(jī)房。接地的波導(dǎo)管本身具有良好的防雷作用，不需加避雷器， 按規(guī)程沿路接地即可， 對同軸電纜天饋線應(yīng)加裝相應(yīng)高頻避雷器， 避雷器的地線 就近與機(jī)房的接地匯接排相連。3.2.2二次電纜及端子箱直接與電子設(shè)備屏柜和裝置相連的控制信號電纜、電流、 電壓回路電纜

38、都應(yīng) 該采用屏蔽電纜，且屏蔽層金屬保護(hù)層及備用芯均應(yīng)兩端接地。 端子箱及斷路器 機(jī)構(gòu)箱、匯控柜等不管內(nèi)部是否安裝電子設(shè)備均應(yīng)避開避雷器或構(gòu)架避雷針的主 要散流線接地。3.2.3所用電系統(tǒng)的保護(hù)電子設(shè)備雷害事故大多與電源相關(guān)。 一方面是防護(hù)力度不夠， 另一方面說明 從所用電入侵的雷電波能量足夠大，經(jīng)幾級高壓泄放仍具有強(qiáng)大的破壞力。根據(jù)國標(biāo)（GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對微電子設(shè)備的供 配電系統(tǒng)應(yīng)采取三級過電壓保護(hù)。 三級分別為所用變低壓出口， 所用電配電柜各 分路出口，各設(shè)備UPS電源出口。低壓配電系統(tǒng)避雷器一般以MOV（金屬氧化物可變電阻）為主。M0失效率 較高，雖說經(jīng)改進(jìn)后的

39、MOVS流容量越做越大，且有一些產(chǎn)品采用熔斷器和溫度 斷開裝置予以保護(hù)，但仍有損壞，有必要采取三級冗余以增強(qiáng)可靠性。3.3 第三級防護(hù)區(qū)的主要任務(wù)第三級防護(hù)區(qū)包括變電所主控室、 遠(yuǎn)動通信機(jī)房及全部電子設(shè)備。 其主要任 務(wù)是多重屏蔽、電源過壓嵌位、信號限幅濾波、地電位均壓、浮點(diǎn)電位牽制。3.3.1 多重屏蔽微電子設(shè)備工作電壓低擊穿功率小， 靠單一屏蔽難以達(dá)到預(yù)期效果， 必須采 取多重屏蔽。 利用建筑物鋼筋網(wǎng)組成的法拉第籠， 以及設(shè)備屏柜金屬外殼、 裝置 金屬外殼等逐級屏蔽。早期的變電所建筑留下了許多防雷的先天不足，新建的變電所必須按國標(biāo)（GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范及郵電部（YD201

40、1-93微波站防雷與 接地設(shè)計(jì)規(guī)范 、電力部（DL548-94） 電力系統(tǒng)通信站防雷運(yùn)行管理規(guī)程等要 求利用建筑物女兒墻、 天面防雷網(wǎng)及結(jié)構(gòu)鋼筋、 基礎(chǔ)鋼筋焊接成一體的網(wǎng)， 以及 設(shè)備特殊要求的金屬幕墻組成第一級屏蔽。 設(shè)備屏柜、裝置本體訂貨時(shí)必須注明 電磁兼容防護(hù)等級，使用環(huán)境。332 地電位均壓室內(nèi)采用聯(lián)合地網(wǎng)，設(shè)環(huán)形地母線、接地匯集線。地母線與地網(wǎng)采用多條引 下線對稱引下連接。對于數(shù)字地、模擬地等功能地與保護(hù)地確實(shí)需要分開的，可 采用地極防雷器連接。對于電子設(shè)備之間電的聯(lián)系跨度較大的部分， 跨越幾個(gè)防護(hù)區(qū)的部分，常因 地電位不均衡造成工作出錯或損害。 國家電力調(diào)度通信中心曾發(fā)文制定反措，

41、在 變電所主控室電纜層敷設(shè)不小于100mm的銅地網(wǎng)延伸至220kV耦合電容結(jié)合濾 波器處連接。這一措施實(shí)施以來效果令人滿意。 不僅僅是高頻保護(hù)，目前就地布 置的電子設(shè)備與分控室或主控室之間的通信如果采用電的聯(lián)系， 同樣會遭遇此問 題?，F(xiàn)場可以根據(jù)具體情況采取地電位均衡措施。3.3.3 浮點(diǎn)電位牽制建筑物內(nèi)金屬門窗、玻璃幕墻、吊頂龍骨、燈具等均可能隨雷電二次效應(yīng)危 害電子設(shè)備，應(yīng)予就近多點(diǎn)接地以防不測。變電所二次回路直流蓄電池長期為浮點(diǎn)運(yùn)行。為防雷害，應(yīng)采用直流避雷器和在絕緣監(jiān)察裝置內(nèi)加裝氣體放電管。3.4變電所綜合防雷措施3.4.1避雷針對直擊雷的防護(hù)為免遭直擊雷破壞，變電所一般設(shè)有獨(dú)立避雷針

42、和構(gòu)架避雷針，有些峽谷地 帶變電所則采用避雷線保護(hù)。其結(jié)構(gòu)均分為接閃器、引下線和接地體，防雷原理相同。防護(hù)直擊雷的主要措施是裝設(shè)避雷針。 避雷針位置要根據(jù)變電所的建筑 布局、設(shè)備分布狀況確定。1、單支避雷針在地面上的保護(hù)半徑(r)。r=1.5h,其中h為避雷針高。單支 避雷針在被保護(hù)物高度hx水平面上的保護(hù)半徑：當(dāng) hx- h/2時(shí),rx=( h-hx)p； 當(dāng) hx h/2時(shí)，rx=(1.5 h-2hx)p。其中6為避雷針在 hx水平面上的保護(hù)半徑；p為高度影響系數(shù)。h30m時(shí),p=1;30m70.5m2（包括站區(qū)圍墻）。變壓器：兩臺三繞組變壓器連接組別YN,yn0,d11出線規(guī)模：110k

43、V出線4回，向北架空出線；35kV出線6回，向東架空出線；10kV出線通過電纜溝均由本所南側(cè)出線。5.2 城西 110kV 變電所的直擊雷防護(hù)方案及計(jì)算5.2.1 直擊雷防護(hù)方案變電所對于直擊雷的保護(hù)一般采取裝設(shè)避雷針和采用沿變電所進(jìn)線段一定距離內(nèi)架設(shè)避雷線的方法解決，其作用是將雷電吸引到避雷針（線）本身上來并 安全地將雷電流引入大地從而保護(hù)了設(shè)備。為免遭受雷擊，所有被保護(hù)設(shè)備均應(yīng)處于避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)，當(dāng)雷擊避雷針時(shí)，避雷針對地面的電位可能很高， 如它們與被保護(hù)電氣設(shè)備之間的絕緣距離不夠，就有可能在避雷針遭受雷擊后， 使避雷針與被保護(hù)設(shè)備之間發(fā)生放電現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫反擊。此時(shí)避雷針仍能將

44、雷電波的高電位加至被保護(hù)的電氣設(shè)備上，造成事故。不發(fā)生反擊事故的避雷針與電氣設(shè)備之間的距離稱為避雷針與電氣設(shè)備之間防雷最小距離。由以上原則， 再考慮到城西變電所設(shè)備、建筑的實(shí)際布局情況，設(shè)計(jì)城西110kV變電所其防直擊雷的保護(hù)是采用安裝四只構(gòu)架避雷針的方法（安裝位置如圖4-1所示），在配電裝置的構(gòu)架或房頂上安裝兩支避雷針予以保護(hù)。因?yàn)?10KV變電所的電壓等級的絕緣水平較高，即使遭受直接雷擊，一般也不易引起反擊，因此采用構(gòu)架 避雷針。避雷針圖 5-1 變電所避雷針安裝位置圖5.2.2 避雷針的計(jì)算及其安裝1避雷針高度計(jì)算已知城西110kV變電所長72m,寬60m,變電所內(nèi)最高建筑為7m.則 h

45、x=7m,D12=72m,D24- 60m。由前面關(guān)于多支等高避雷針的介紹可知， 要使城西變電所全面積都在避雷針 的保護(hù)范圍內(nèi)，則要使四針?biāo)鶚?gòu)成四邊形的對角線L滿足 L 空 8haP 且滿足任意兩針間水平面上保護(hù)范圍一側(cè)的保護(hù)范圍最小處的最大保護(hù)寬度bx- 0。城西110kV變電所采用4針聯(lián)合保護(hù)，四針?biāo)鶚?gòu)成四邊形的對角線為L仝62270.52二93.72假設(shè)避雷針高度h乞30，則 p =1由 L 乞 8haP 可得到ha丄8P 8h =hahx-18.72為了留有裕量h取20m，即避雷針的高度取為20m下面來檢驗(yàn)下 bx是否滿足 bx- 0。由ho = h - -D可得到7ph012=9.7

46、17p793.728=11.72Ud=iLRcjD?460ho24二 h二 20=11.437p7bx=1.5 h。-hx則bx12-1.5 ho1 _hx-4.60=4.01bx24= 1.5%24 -hx=6.65此時(shí)bx12二bx34二 4.01 丄0bx24 -bx23= 6.65 一0故變電所全面積得到保護(hù)。2.避雷針與電氣設(shè)備之間防雷最小距離的確定雷擊避雷針時(shí)，雷電流流經(jīng)避雷針及其接地裝置，為了防止避雷針與被保護(hù) 設(shè)備或構(gòu)架之間的空氣間隙被擊穿而造成反擊事故， 空氣間隙必須大于最小安全 凈距。1變壓器；2母線0圖 5-2獨(dú)立避雷針與配電構(gòu)架應(yīng)有的距離雷擊避雷針時(shí)，雷電流流經(jīng)避雷針及

47、其接地裝置，如圖5-2所示。在避雷針的h高度處和接地裝置上，將出現(xiàn)高電位 Uk和 Ud，即：Uk=Lgt -iLRcjdt式中：Lgt避雷針咼度為h段的等效電感;Rq避雷針的沖擊接地電阻;d 實(shí)際中取雷電流 iL幅值為150kA，雷電流的平均上升速度 亠 為30kA/us,dt避雷針電感為1.7uH/m，則可得相應(yīng)電位幅值為：uk=150Rcj50h KV(5-1)Ud=150RcjKV(5-2)上兩式表明，避雷針與避雷針接地裝置的電位幅值Uk和 Ud與沖擊接地電阻Rcj有關(guān)，Rq 越小則 Uk和 Ud越低。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，Sk必須大于設(shè)

48、備最小安全凈距。若取空氣的平均擊穿場強(qiáng)為500kV/m，則最小安全凈距 Skmin應(yīng)滿足下式要求：Skmin0.3Rcj0.1h m(5-3)為了防止避雷針接地裝置與被保護(hù)裝置或構(gòu)架之間在土壤中的間隙Sd被擊穿，要求 Sd設(shè)定必須大于設(shè)備接地最小安全凈距。若取土壤的擊穿場強(qiáng)為500kV/m，則與設(shè)備接地最小安全凈距，Sd m in應(yīng)滿足下式要求：Sdmin0.3Rcjm（5-4）通過實(shí)驗(yàn)測得，避雷針工頻接地電阻不超過10歐，沖擊接地電阻一般不做規(guī)定，但 Rcj不宜大于40Q,所以在一般情況下，Sdmin大于5m，Sdmin大于3m， 滿足規(guī)程設(shè)計(jì)要求。3.避雷針的安裝：1）避雷針安裝的要求選擇

49、獨(dú)立避雷針的裝設(shè)地點(diǎn)時(shí)，避雷針及其接地裝置與配電裝置之間應(yīng)保持 以下規(guī)定距離：在地上，由獨(dú)立避雷針到配電裝置的導(dǎo)電部分間，以及到變電所電氣設(shè)備與構(gòu)架接地部沙間的空氣距離一般不小于5米。didt-流經(jīng)避雷針的雷電流和雷電流的平均上升速度在地下，由獨(dú)立避雷針本身的接地裝置與變電所接地網(wǎng)間最近的地中距離一般不小于3米2）裝設(shè)避雷針的注意事項(xiàng)1為防止雷擊避雷針時(shí)雷電波沿電線傳入室內(nèi)， 危及人身安全，所以照明線 或電話線不要架設(shè)在獨(dú)立避雷針上。2獨(dú)立避雷針及其接地裝置， 不應(yīng)裝設(shè)在人畜經(jīng)常通行的地方并應(yīng)距離道路 不小于3米，否則應(yīng)采取均壓措施，或鋪設(shè)厚度為50mm到80mm的瀝青加碎 石層。523 短路

50、計(jì)算1 原始資料計(jì)算基準(zhǔn)值表 5.1 變電站網(wǎng)絡(luò)等值電路參數(shù)基準(zhǔn)值取值電氣量關(guān)系式基準(zhǔn)值SB(MV A)100UB(kV)UB=Uav1153710.5IB(kA)lb二SB八3UB0.5021.565.5等值電路圖由前面的已知條件可以得出下面的等值電路k-d3圖 5.3 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖3參數(shù)標(biāo)幺值系統(tǒng)側(cè)正、負(fù)序電抗:Xs1=0.123556XS2=1.418182系統(tǒng)側(cè)零序電抗Xs10=0.1758XS20=1.6384變壓器電抗X1= X3二-0.00793X2二 X4=0.34127X5二 X6=0.2142862 短路計(jì)算短路計(jì)算過程說明：在變電站的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中一個(gè)重

51、要環(huán)節(jié)，在計(jì)算最大允許接地電阻時(shí)，需要用到短路電流。其中一定要注意以下幾點(diǎn)：(1)接線方式：計(jì)算短路電流時(shí)方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接 線方式，即最大運(yùn)行方式。(2)短路種類：因?yàn)槭侨@組變壓器，所以選擇的是單相和兩相接地短路， 因?yàn)槠淙氲仉娏鞅容^大。(3)短路計(jì)算點(diǎn)的選擇：短路計(jì)算點(diǎn)是指在正常接線方式時(shí)，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)。本變電站系統(tǒng)的短路計(jì)算點(diǎn)為110kV高壓側(cè)、35kV母線和10kV母線處，分別記為 d1、d2、d3。I計(jì)算序阻抗(1)110kV母線側(cè)短路(即d1短路) 正序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的合成阻抗等值電路由圖5.4可得：X：X1X2/ X3X4=0.1667X6

52、= 1.58485正序輸入阻抗竺=0.11462Xff 2二Xff 1二 O.11462圖 5.4 di 正序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的合成阻抗等值電路圖零序網(wǎng)絡(luò)的合成阻抗等值電路S?圖 5.5di 零序網(wǎng)絡(luò)的合成阻抗等值電路圖! XAEX 理13乂 fi?1,diJ37kV37kV115UVKE115kvXiX4Xfcdi負(fù)序輸入阻抗SiX rim115kX*?0X叭口37kVU5VX uX L/X3X t/ X n 5扁鋼接地網(wǎng)總面積：S=62 70.5 =4371 m2水平接地極總長度：L= 558+634.5=1192.5 m（-50 5熱鍍鋅扁鋼）垂直接地極深度：H=2.5m，共設(shè)置81根垂直地極

53、接地極總長度：L=1192.5（-50熱鍍鋅扁鋼）+81X2.5（L50X5垂直角鋼）=1395 m水平接地極埋深：h=0.8 m水平接地極：d=0.025 m地網(wǎng)主邊緣長度：L0=258 m=0.94341 46s1戀4371= 5.63580.5427Re二 0.213 1 B2 叫 kn9hd 5BJ= 0.213900437110.94349002 二 139543719 0.8 0.025-5 0.9434= 6.1785Losa =31n - 0.2. SLo=3in258-0.2竺1 0.820.4 4371n= 0.0725Ta=0.8 即跨步距離Usmax二0.0725Ug7

54、由接觸電位差和跨步電位差允許值反推接地電阻要求值算出的接觸電壓和跨步電壓允許值如下:Utmax= 691.3 VUsmax= 1798.7 V(1)根據(jù)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)接觸電位差允許值反推接地電阻值要求值的得:Ut max Kt maxUgU - U Kgt max t max=691.3/0.1989=3475.6V接地電阻值要求值 R 二 Ug/I=3475.6/11170= 0.3仁(2)根據(jù)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)跨步電位差允許值反推接地電阻值要求值的得:UsmaxKsmaxUgU - U / Kgs max s max=1798.7/0.0725=24809.7V接地電阻值要求R=Ug/l=24809.

55、7/11170= 2.211(3)若考慮絕緣地面=5 00 0mUt =：174 0.17 訂 / t則：二 1740.17 5000 / 0.2= 2289.7R =Ug/I =Ut/Ktmaxl= 2289.7/ 0.1989 11170=1.03門計(jì)算結(jié)論綜上所述，變電站的接地電阻不能超過接地網(wǎng)表面的最大接觸點(diǎn)位差的接地電阻 值，即R乞2.2，由上述的計(jì)算結(jié)果可知 人工接地裝 置的接 地電阻的值 為 Rw=6.15，不滿足接地電阻、跨步電壓和接地電壓的要求，故本站的人工接地 裝置需要進(jìn)行降阻處理。改善電阻率的辦法有：換土法，即使用電阻率p較低 的土壤來置換掉土壤電阻率較高的土壤。工業(yè)廢渣

56、填充法，即利用附近工廠的廢渣，做到綜合利用。置換材料的特性應(yīng)保證：電阻率低，性能穩(wěn)定，易于吸收 和保持水分，無強(qiáng)烈的腐蝕作用，并且施工方便、經(jīng)濟(jì)合理。目前最常用的是采 用各種降阻劑法。5.3 城西 110kV 變電所感應(yīng)雷的防護(hù)變電所對感應(yīng)雷防護(hù)的主要措施是在進(jìn)線 (或母線上)裝設(shè)閥型避雷器。避雷器與被保護(hù)的電氣設(shè)備之間的電氣距離直接影響避雷器的保護(hù)效果。裝設(shè)避雷器是限制侵入波過電壓的主要措施， 所以必須正確選擇避雷器的型式，合理確定 保護(hù)接線方式如避雷器的臺數(shù)、裝設(shè)位置等。同時(shí)采取相應(yīng)的措施限制入侵波的 幅值和陡度。變電所中所有設(shè)備的絕緣都要受到避雷器的可靠保護(hù)。 變壓器在變電所中是最重要的設(shè)備，且其絕緣水平低，故避雷器安裝位置應(yīng)盡量靠近變壓器。 為了對變壓器進(jìn)行有效的保護(hù)避雷器伏特性的上限應(yīng)低于變壓器伏特性的下限。 避雷器還應(yīng)安