35KV變電站防雷接地技術(shù)畢業(yè)論文

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目： 變電站防雷接地技術(shù) 學(xué)習(xí)中心： 層 次： ?？破瘘c(diǎn)本科 專 業(yè)： 年 級(jí)： 年 春/秋 季 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 年 月 日內(nèi)容摘要變電站是電力系統(tǒng)中對(duì)電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場(chǎng)所，是聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶的紐帶，擔(dān)負(fù)著電壓變換和電能分配的重要任務(wù)。如果變電所發(fā)生雷擊事故，會(huì)給國家和人民造成巨大的損失。所以變電所的防雷是不可忽視的問題。隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，使得電能這一清潔能源在人民生產(chǎn)、生活中得到了普遍使用。但當(dāng)高壓輸電網(wǎng)在為人們提供動(dòng)力和照明時(shí)，不能忽視自然界產(chǎn)生的雷電對(duì)高壓輸變電設(shè)備產(chǎn)生的大

2、量危害。因此，必須加強(qiáng)變電站防雷接地問題的認(rèn)識(shí)與研究。本論文針對(duì)目前變電站設(shè)備中防雷接地技術(shù)的中存在的問題，針對(duì)35kv變電站進(jìn)行防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)；根據(jù)變電站國家防雷接地標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合35kv變電站電氣接線圖以及具體情況，學(xué)習(xí)利用各種防雷接地裝置等，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的直擊雷防護(hù)、雷電侵入波防護(hù)以及變電站的接地保護(hù)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：變電站；防雷接地；直擊雷防護(hù)；雷電侵入波防護(hù)目 錄內(nèi)容摘要i1 緒論11.1 變電站防雷接地的意義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42 變電站的防雷保護(hù)62.1 變電站的直擊雷保護(hù)82.2 變電站的侵入波保護(hù)112.3 變電站的進(jìn)線段保護(hù)122.4

3、避雷針與避雷線的保護(hù)范圍的計(jì)算143 變電站的防雷接地163.1 接地概述163.2 接地電阻173.3 變電所接地裝置183.4 變電站的接地原則183.5 降低變電所接地裝置工頻接地電阻的措施184 變電所防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例204.1 變電所的規(guī)模204.2 變電所位置的自然條件204.3 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn)214.4 接地裝置的設(shè)置225 結(jié)論24參考文獻(xiàn)25附 錄261 緒論1.1 變電站防雷接地的意義雷電是大自然中最宏偉但又最恐怖的氣體放電現(xiàn)象。對(duì)雷電的物理本質(zhì)了解開始于18世紀(jì)，最有名的當(dāng)屬美國的富蘭克林和俄國的羅蒙索諾夫。富蘭克林在18世紀(jì)中期提出了雷電是大氣中的火花放電，

4、且首次闡述了避雷針的原理并進(jìn)行了試驗(yàn)。近幾十年來，由于雷電放電對(duì)于現(xiàn)代航空、電力、通信、建筑等領(lǐng)域都有很大的影響，促使人們從20世紀(jì)30年代開始加強(qiáng)了對(duì)雷電及其防護(hù)技術(shù)的研究。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。因此，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

5、少雷擊事故發(fā)生，有著極其重要的意義。1.2 變電站防雷接地的研究背景在我國有過許多的遭受雷擊的危害事故。1981年8月27日，江蘇省常州市某微波站遭到雷擊，電力載波204、102電路終端機(jī)報(bào)警整流器的3只整流二極管被擊穿；鉛皮電纜外皮與地網(wǎng)接觸處燒出凹坑；微波設(shè)備回路機(jī)的4線收發(fā)信號(hào)衰耗器燒壞，致使南京方向的7、8、11路電話中斷，上海方向的第7路不通。 1983年9月西南某工程遭受一次雷擊，使配套的一批電子設(shè)備損壞，系統(tǒng)工作無法進(jìn)行，損壞的電子設(shè)備和元件有：數(shù)字傳輸機(jī)損壞集成電路芯片20多塊；通信系統(tǒng)8臺(tái)機(jī)中有6臺(tái)受到不同程度的損壞；時(shí)控單元脈沖處理回路和脈沖變換電路4塊芯片損壞；遙測(cè)系統(tǒng)由

6、于連接電纜較長，損壞電路板3塊。 華中大電網(wǎng)有微波站近百個(gè)，其中進(jìn)口設(shè)備站65個(gè)。事故統(tǒng)計(jì)表明，造成設(shè)備損壞、導(dǎo)致長時(shí)間通信中斷的主要原因就是雷害。武-衡線段的15個(gè)微波站12個(gè)曾遭受雷擊影響正常通信，甚至損壞多臺(tái)設(shè)備。 1987年8月1日三門峽站受雷擊損壞16臺(tái)裝置柜。 1989年8月30日有5個(gè)站遭雷擊損壞11塊電路盤，通信中斷17小時(shí)。 1990年9月27日黑龍江省電力局調(diào)度大樓遭受雷擊，使調(diào)度自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和程控交換設(shè)備損壞停止運(yùn)行27小時(shí)。其中，程控交換機(jī)損壞電路板8塊，vax 計(jì)算機(jī)接口板損壞，遠(yuǎn)動(dòng)室調(diào)度模擬盤 43 塊顯示消失，pdp-11/24型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的pma接口板損壞

7、，內(nèi)存損壞8塊。 1992年6月22日傍晚，北京城區(qū)下了一陣中雨。8時(shí)左右，雷電擊中國國家氣象中心大樓樓頂，樓內(nèi)的大型計(jì)算機(jī)與小型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，6條同步線路和1條國際同步線路被中斷。整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)停止工作46小時(shí)，氣象業(yè)務(wù)受到嚴(yán)重影響，損失數(shù)十萬元，次日中央電視臺(tái)氣象預(yù)報(bào)空白。因?yàn)榇髽茄b有避雷針，使閃電由避雷針引入大地，所以大樓、人員及普通設(shè)備安然無恙，但是雷電流在四周產(chǎn)生的巨大脈沖電磁場(chǎng)，卻損壞了具有極為敏感的微電子器件及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 1993年5月17日和6月3日，雷擊廣西人民銀行證券中心，擊壞計(jì)算機(jī)16臺(tái)，損失11萬元。廣西南寧市兩個(gè)專業(yè)銀行的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及電信局程控機(jī)也同時(shí)損壞。 19

8、94年7月5日和17日兩天，四川省氣象局業(yè)務(wù)系統(tǒng)連遭雷擊，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、氣象雷達(dá)、衛(wèi)星接收系統(tǒng)等電子設(shè)備被損壞。 1995年9月3日19時(shí)55分到4日21時(shí)26分，河南省三門峽市出現(xiàn)強(qiáng)雷雨天氣，致使中國工行三門峽市湖濱支行遭受嚴(yán)重雷擊，當(dāng)即擊毀計(jì)算機(jī)16部、內(nèi)部電話總機(jī)1臺(tái)，直接經(jīng)濟(jì)損失15萬元。 1996年8月31日，華夏證券公司廣州分公司遭雷擊，損壞彩色及單色lbe大屏幕設(shè)備、交換式集成器、四塊電話語音卡、微機(jī)設(shè)備等，經(jīng)濟(jì)損失約28多萬元。 1996年6月22日晚9時(shí)前后，天空烏云密布，雷聲隆隆，忽遠(yuǎn)忽近。一聲巨響之后，北京東直門附近一座居民樓2至6層的20戶居民中，15臺(tái)電視機(jī)被強(qiáng)大的雷電

9、擊毀；一層辦公室中的視盤機(jī)、一臺(tái)觸摸式臺(tái)燈和小型程控電話交換機(jī)也被雷擊損壞；鄰近的一棟樓上，也有數(shù)臺(tái)電話機(jī)遭到破壞。據(jù)報(bào)道，同日西城區(qū)展覽路也有居民的電視機(jī)和單位的電話機(jī)遭到雷擊。 1997年10月13日吉山珠村化工倉庫遭雷擊造成嚴(yán)重的火災(zāi)爆炸事故，燒毀兩座共貯存240噸純苯的簡(jiǎn)易倉庫，直接經(jīng)濟(jì)損失70萬元。幸好消防部門撲救及時(shí)，不致使爆炸蔓延釀成更大災(zāi)害。 1998年7月29日上海市某電子工程有限公司智能大樓遭雷電襲擊，樓內(nèi)安防管理監(jiān)控報(bào)警、對(duì)講系統(tǒng)、6只攝像機(jī)、13部電梯的電腦控制程序遭損壞，損失嚴(yán)重。 1999年8月9日，吉林省蛟河發(fā)生雷害，天崗地區(qū)某單位的通訊設(shè)備被雷擊毀，當(dāng)?shù)?000

10、余臺(tái)電視機(jī)和300余部電話出現(xiàn)故障。雷害發(fā)生后的36小時(shí)內(nèi)， 遠(yuǎn)離百里的蛟河市區(qū)，市話、手機(jī)全停，銀行專線無法正常運(yùn)行，損失嚴(yán)重。相當(dāng)多的公安機(jī)關(guān)的專線和軍事機(jī)關(guān)的雷達(dá)也受到雷擊。 2001年2月21日凌晨，由于大霧閃絡(luò)造成外部電網(wǎng)對(duì)邯鄲鋼鐵股份有限公司電力供應(yīng)中斷，使煉鐵、煉鋼、軋鋼三大系統(tǒng)全面停產(chǎn)，這是公司歷史上從未有過的特大事故。由于停電影響，煉鐵廠全部高爐斷水、斷電、斷氣，不同程度發(fā)生灌渣、燒壞冷卻設(shè)備等事故；煉鋼系統(tǒng)導(dǎo)致鐵水、鋼水落地，部分鐵包、鋼包損壞；軋鋼系統(tǒng)造成部分設(shè)備損壞。本次停電事故，給公司生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響，初步估計(jì)直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千萬元。 從以上的雷電事故來看，自二十世紀(jì)

11、八十年代以來，我國幾乎每年都有由于雷電引起的弱電系統(tǒng)重大事故發(fā)生，這也說明對(duì)于弱電系統(tǒng)的防雷保護(hù)措施還有待加強(qiáng)。因此，對(duì)于弱電系統(tǒng)的防雷保護(hù)的各項(xiàng)措施還應(yīng)不斷完善。研究現(xiàn)狀：當(dāng)雷電直接擊中電力系統(tǒng)的導(dǎo)線部分時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極高的雷電過電壓，任何電壓等級(jí)的設(shè)備絕緣都會(huì)難以耐受變電站對(duì)于直擊雷的保護(hù)一般采取裝設(shè)避雷針或采用沿變電站進(jìn)線段一定距離內(nèi)架設(shè)避雷線，吸引雷電擊向自身，減低雷擊點(diǎn)的過電壓，通過良好接地的裝置，將雷電流迅速泄入大地。為了限制入侵雷電波的幅值，在變電站內(nèi)要求裝設(shè)避雷器，使電氣設(shè)備的過電壓不致于超過其沖擊耐壓值在變電站的進(jìn)線段上裝設(shè)避雷器，可以限制流經(jīng)避雷器的雷電流幅值及入侵雷電流的陡度

12、。建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范gb50057-94中指出，常規(guī)防雷的保護(hù)對(duì)象主要是保護(hù)建筑物免遭直接雷擊，防雷保護(hù)的措施主要是裝設(shè)避雷針或避雷網(wǎng)(帶)，其中避雷針的應(yīng)用最為普遍，在各類建筑物的頂端一般都布置了避雷針。這種常規(guī)的防雷方法已經(jīng)有兩百多年的歷史了，而且經(jīng)過長期實(shí)踐證明，它對(duì)直擊雷的防護(hù)的確是有效的“但是防雷光靠裝設(shè)避雷針肯定是不行的，因?yàn)楸芾揍樖峭ㄟ^把雷電引到自身來完成其保護(hù)范圍內(nèi)的被保護(hù)對(duì)象免遭直接雷擊的。所以在這樣的保護(hù)過程中會(huì)產(chǎn)生較多的負(fù)面影響，其中最主要的有：增加雷擊概率、產(chǎn)生感應(yīng)雷以及地電位反擊等。避雷針大大增加雷擊概率，這使得依附于一次設(shè)備的，目前正在大量更新的保護(hù)、監(jiān)控、通信等二

13、次設(shè)備遭受雷擊的概率大大增加，損壞方式也多種多樣，從而給電力生產(chǎn)帶來很大的損失。這些二次設(shè)備防感應(yīng)雷基本上靠機(jī)殼和內(nèi)部元件本身，可靠性較低，當(dāng)雷擊使高壓線路引入雷電波時(shí)，往往影響到變電站的整個(gè)低壓電源系統(tǒng)通信系統(tǒng)，導(dǎo)致低壓電源系統(tǒng)中絕緣薄弱設(shè)備的某些元件損壞，如設(shè)備的電源模塊，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等，一旦被波及往往造成接口元件擊穿或燒壞。接地起著維持正常運(yùn)行、保護(hù)、防雷、防干擾等作用。當(dāng)接地不規(guī)范時(shí)，雷電電磁脈沖容易引起接地點(diǎn)之間電位差，產(chǎn)生的電磁場(chǎng)干擾二次設(shè)備的運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞設(shè)備內(nèi)部的電子回路。接地電阻不合格，雷電引起的地電位升高，也會(huì)通過設(shè)備的接地線引入二次設(shè)備中，損壞設(shè)備的插件。所以，各接

14、地網(wǎng)間必須通過合理布置接地線，等電位連接屏蔽及裝置本身的電磁兼容防護(hù)來解決設(shè)備的安全問題?？傊?，變電站在高壓一次系統(tǒng)的防雷保護(hù)措施還是比較完善的。防直擊雷有避雷針(帶)，110kv及以上線路有架空地線保護(hù)；35kv線路、10kv線路有線路避雷器保護(hù)，變電站還有各級(jí)母線變壓器的避雷器保護(hù)。但在二次系統(tǒng)，由于重視程度不夠，防雷措施沒有跟上設(shè)備的發(fā)展，防雷保護(hù)措施都不夠完善，存在較多的問題和不足。變電站的防雷和接地問題既非常的復(fù)雜又至關(guān)重要不可或缺，它的好與壞直接對(duì)電氣系統(tǒng)的設(shè)備和人身的安全造成嚴(yán)重的后果。特別是如今隨著電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，接地短路電流被要求的越來越大。各式各樣的

15、微機(jī)監(jiān)控設(shè)備的不斷普及和應(yīng)用，同樣對(duì)防雷接地的要求逐漸增高。以前由于接地裝置的一些問題從而引發(fā)了主設(shè)備的損壞，變電站一度停止運(yùn)行帶來了巨大的損失和嚴(yán)重的問題，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大的麻煩，因此變電站的防雷接地措施必須要高度的重視起來。變電站的接地系統(tǒng)是保護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保障設(shè)備及人身安全的措施之一。1.3 本次論文的主要工作隨著電力工業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化程度越來越高，對(duì)安全供電的要求也越來越高。為了防止各種電氣事故，保障人民生產(chǎn)、生活的正常有序進(jìn)行，電氣安全已成為社會(huì)關(guān)注對(duì)象，各種電氣安全措施也正在建立與完善。電氣安全工作是一項(xiàng)綜合性的工作，有工程技術(shù)的一面，也有組織管理的一面。工程技術(shù)

16、和組織管理相輔相成，有著十分密切的聯(lián)系。電氣安全工作主要有兩方面的任務(wù)。一方面是研究各種電氣事故，研究電氣事故的機(jī)理、原因、構(gòu)成、選某某變電站作為設(shè)計(jì)對(duì)象，分析該變電站的防雷接地設(shè)計(jì)。大多數(shù)的中型電力用戶，都采用的是35 kv電壓等級(jí)供電，供電部門的35 kv變電站也就成為了電力用戶供電的重要的供電渠道。而變電站不一定在在變電站避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)，所以35 kv變電站很容易受到雷電的破壞，并給電力用戶的生產(chǎn)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來了嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致供電部門的供電可靠性也達(dá)不到要求。 本課題是針對(duì)我國農(nóng)村35kv變電站進(jìn)行防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)；根據(jù)變電站國家防雷接地標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合35kv變電站電氣接線圖

17、以及具體情況，學(xué)習(xí)利用各種防雷接地裝置等，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的直擊雷防護(hù)、雷電侵入波防護(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 變電站的防雷保護(hù)雷電是一種大氣里的放電現(xiàn)象，它產(chǎn)生在積雨里。積雨的云在形成的過程中， 部分云團(tuán)帶有正電荷，部分云團(tuán)帶有負(fù)電荷，因此，當(dāng)電荷總量積聚到了一定的程度時(shí)，在不同的電荷云團(tuán)之間，或者云團(tuán)和大地之間的電壓數(shù)值非常大，足夠擊穿空氣。當(dāng)云團(tuán)開始游離放電的時(shí)候，我們稱這個(gè)過程為先導(dǎo)放電。云團(tuán)對(duì)地的先導(dǎo)放電現(xiàn)象是云團(tuán)向地面的跳躍式逐漸發(fā)展的過程，當(dāng)先導(dǎo)放電現(xiàn)象到達(dá)地面的時(shí)候(地面的建筑物和架空輸電線路等)，就會(huì)產(chǎn)生從地面向云團(tuán)的主要放電階段。在主要放電階段中，由

18、于不同種電荷進(jìn)行劇烈中和，往往此時(shí)會(huì)出現(xiàn)非常大的雷電流(一般為在幾百千安到幾千千安之間)，并且隨后會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃電及巨大的響聲，從而形成了雷電。雷電的防護(hù)措施包括以下三個(gè)部分: 直擊雷的防護(hù)、側(cè)擊雷的防護(hù)和感應(yīng)雷的防護(hù)。防雷工程的一個(gè)十分方面是接地和引入下地下線路的基本布線工程，整個(gè)防雷工程的效果和防雷器件是否有效都取決這一點(diǎn)， 所以，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真的研究變電站中電力設(shè)備和電子設(shè)備的接地效果，它是保障電力設(shè)備的安全、操作人員的安全以及設(shè)備正常工作運(yùn)行的必要部分?？梢赃@樣說，只要是和電網(wǎng)相連的儀器和設(shè)備都必須接地；只要有電力需要的地方，就會(huì)是接地工程需要配置的地方。 變電站接地技術(shù)是用來防止電力設(shè)

19、備和電子設(shè)備遭到雷擊從而采取的基礎(chǔ)性的保護(hù)措施，它的目的是把由雷電產(chǎn)生的巨大的雷擊電流引到大地中，進(jìn)而起到保護(hù)變電站的作用。同時(shí)，變電站接地技術(shù)也是保護(hù)我們?nèi)松戆踩环N十分有效手段，如果由于某種原因而引起了相線與設(shè)備外殼相碰觸的時(shí)候，電力設(shè)備的外殼將會(huì)有非常危險(xiǎn)的電壓產(chǎn)生，此時(shí)，故障產(chǎn)成的電流將會(huì)流經(jīng)接地保護(hù)裝置到達(dá)大地，進(jìn)而起到了保護(hù)的作用。 因?yàn)樽冸娬揪哂械奶厥猸h(huán)境，比如強(qiáng)大的電磁場(chǎng)、巨大的雷電等其他許多因素影響，使得變電站特別容易受到各式各樣的干擾，因此，為了提高變電站運(yùn)行時(shí)的安全及工作時(shí)的可靠性，我們應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)實(shí)存在的不同的干擾源，來采取相應(yīng)的防雷和抗干擾的措施。一、變電站防雷及抗干擾

20、措施變電站防雷的措施總體可以為兩種：第一種是避免雷電電流進(jìn)入電網(wǎng)系統(tǒng)，第二種則是利用二次保護(hù)裝置把雷電流引入接地網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際不同的電網(wǎng)中，我們應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的雷電的形式、雷電的頻率、電流強(qiáng)度和需要保護(hù)的設(shè)施重要性，來采取符合需要的保護(hù)措施。1、正確屏蔽雷電流對(duì)于微機(jī)保護(hù)的控制裝置，電力系統(tǒng)的通信線路應(yīng)該采用帶有屏蔽層的多絞屏蔽電纜，并且應(yīng)該盡可能把強(qiáng)電的導(dǎo)線單獨(dú)安裝，同時(shí)保證電纜的屏蔽層接地自始至終都只有一個(gè)點(diǎn)。這是因?yàn)樵谧冸娬局?，電力裝置里既有模擬的電路還有數(shù)字的電路，所以，數(shù)字設(shè)備和模擬設(shè)備必須應(yīng)該分開，最后它們只能夠具有一個(gè)連接點(diǎn)，假如兩者不分開，將會(huì)互相地干擾，嚴(yán)重時(shí)甚至可能損壞設(shè)備

21、。2、加裝浪涌的二次保護(hù)器 變電站開關(guān)的操作、靜電放電現(xiàn)象及閃電放電時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)過電壓可能會(huì)對(duì)電力設(shè)備造成毀滅性的傷害或者加快它的老化過程。 對(duì)于浪涌現(xiàn)象的保護(hù)方法主要是在變電站系統(tǒng)內(nèi)加裝浪涌的二次保護(hù)器。浪涌的二次保護(hù)器是采用同等電位的原理，及時(shí)把浪涌電流導(dǎo)入接地系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)的過電壓現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，瞬時(shí)的高電壓將會(huì)抑制電力二極管(rm)作為反應(yīng)速度最快的電力元件首先動(dòng)作，同時(shí)開始泄放巨大的雷電電流，并且把輸出的電壓鉗位控制在它的截止電壓之上，從而十分有效地防止了巨大的過電壓對(duì)于電力設(shè)備的損傷。當(dāng)加在tvs里的放電的電流隨著電壓幅值的上升進(jìn)而使得充氣式的放電器(hfb)兩端放電電壓超過了它的點(diǎn)火電

22、壓um時(shí)，gdt將會(huì)瞬時(shí)動(dòng)作，并且也會(huì)開始泄放雷電電流。這時(shí)，gdt呈現(xiàn)低阻的狀態(tài)，它的兩端僅僅只有2040v的電弧電壓，所以可以避免因?yàn)檫^電壓的持續(xù)時(shí)間長進(jìn)而把tvs燒毀。3、變電所接閃器 在變電站發(fā)生雷擊之后，防雷系統(tǒng)可以通過直接攔截的方法，引導(dǎo)雷電流進(jìn)入接地網(wǎng)。接閃器有避雷針和避雷線兩種。小型的變電所多數(shù)裝備獨(dú)立的避雷針，大型的變電所通常在變電所的架構(gòu)上采取避雷針和避雷線，或者把兩者相結(jié)合，并且大型變電所對(duì)于引流的線路和接地的裝置都有十分嚴(yán)格的要求。4、變電所避雷器避雷器能夠把侵入變電所中的雷電流降低至電氣裝置的絕緣強(qiáng)度允許范圍以內(nèi)。我國的變電所避雷器主要采用的是金屬氧化物的避雷路器(r

23、oa)，西方的國家除了使用roa之外，還在所有的電氣裝置內(nèi)安裝空氣的間隙，并作為roa失效之后的備用設(shè)備。5、合理布置避雷裝置的安裝位置 目前，大多數(shù)的rtu子站(或者一體化的微機(jī)二次保護(hù)裝置等)，大部分安裝在了高壓室的配電開關(guān)柜上，電力的量測(cè)信息通過從高壓配電室接到主控臺(tái)的通信電纜來傳輸，以ms-525等接口的方式與rtu(或這通信管理機(jī)器等)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。所以，通信電纜非常容易受到來自于開關(guān)的誤操作、電力負(fù)荷的波動(dòng)和強(qiáng)電的電纜所產(chǎn)生的巨大電磁場(chǎng)干擾，這些巨大的干擾輕則會(huì)增大電力量測(cè)信息的誤碼率，重則可能使得ms-525等數(shù)據(jù)接口發(fā)生損壞。此外，夏天時(shí)高壓室里的溫度比較高，rtu的子站(或者

24、一體化的微機(jī)二次保護(hù)裝置等)內(nèi)部因?yàn)闊崃窟^高而產(chǎn)生的干擾噪聲現(xiàn)象不容忽視。針對(duì)上面分析的問題，我們可以把rtu的子站(或者一體化的微機(jī)二次保護(hù)裝置等)在主控臺(tái)里集中組屏，這樣做不僅能夠減少物理干擾源(包括室內(nèi)溫度)對(duì)于電力裝置的影響，還可以改善電力設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境，并且能夠方便檢修和試驗(yàn)人員對(duì)電力裝置年檢的預(yù)試工作。二、變電站接地方式目前，變電站的接地方式有許多種，比如單點(diǎn)的接地、多點(diǎn)的接地和混合類型的接地等。單點(diǎn)的接地還分為串聯(lián)單點(diǎn)的接地及并聯(lián)單點(diǎn)的接地。一般來講，單點(diǎn)的接地常常用于簡(jiǎn)單線路，、以及頻率較低(f20mhz)的電路時(shí)，我們應(yīng)該采用多點(diǎn)的接地或者多層板的方式。雷電保護(hù)接地指為雷電保

25、護(hù)裝置(避雷針、避雷線和避雷器等)向大地泄放雷電流而設(shè)的接地。因此，變電站構(gòu)架避雷針（帶)和避雷器不僅應(yīng)采用雙引下接地方式，還須敷設(shè)23根放射狀垂直接地極與主網(wǎng)相連，以達(dá)到加強(qiáng)對(duì)雷電流的分流作用。對(duì)于全站接地網(wǎng)， 影響其工頻接地電阻值大小的主要取決于水平接地體，而垂直接地能有效地加強(qiáng)沖擊電流的擴(kuò)散，為避免其相互之間的屏蔽作用，在接地網(wǎng)的邊緣設(shè)置垂直接地極，且垂直接地極相互間的間距應(yīng)大于垂直接地體長度的2倍。 在進(jìn)線構(gòu)架接地引下線地面上方0.4米處設(shè)置可開斷點(diǎn)， 當(dāng)測(cè)量全站接地電阻值時(shí)與線路地線將其斷開，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。當(dāng)采用110kv和220kv構(gòu)架避雷針時(shí)，該接地裝置與主接地網(wǎng)連接，但地下

26、連接點(diǎn)至主變、35kv及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，沿接地體的長度不得小于15m。如因場(chǎng)地狹小，直線距離有困難時(shí)可考慮地下接地線彎成蛇形狀。2.1 變電站的直擊雷保護(hù)直擊雷的影響直擊雷是指雷雨云對(duì)大地和建筑物放電的現(xiàn)象。它以強(qiáng)大的沖擊電流、熾熱的溫度、猛烈的沖擊波以及強(qiáng)烈的電磁輻射損壞放電通道，其最高電流達(dá)200300ka，一般在2040ka，其時(shí)間甚短，一般僅為10100s。直接擊在建筑物構(gòu)架上，因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和雷電沖擊波等作用而造成電力線路、電力系統(tǒng)弱電設(shè)備等損壞。其對(duì)弱電設(shè)備的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1、電效應(yīng)的破壞作用 根據(jù)安培定律，當(dāng) a、b 平行導(dǎo)體上分別通以電流、

27、（ka），a、b 的距離為d(m)時(shí)，每米導(dǎo)線所受的作用力按下式計(jì)算 （2-1）式中，平行導(dǎo)體的長度為1m。 假定雷擊的瞬間兩導(dǎo)體的電流和都等于100ka，兩導(dǎo)體的距離d為50cm，計(jì)算結(jié)果表明，這兩根導(dǎo)體每米都受到408kg的力。因此雷擊的時(shí)候，由于電動(dòng)力的作用，也有可能使弱電設(shè)備導(dǎo)線折斷。同樣對(duì)拐彎的導(dǎo)體或金屬構(gòu)件，在拐彎部分也將受到電動(dòng)力作用，它們之間的夾角越小，受到的電動(dòng)力越大。當(dāng)拐角的夾角為銳角時(shí)受到的作用力最大，鈍角最小。所以接閃器及其引下線不應(yīng)出現(xiàn)銳角的拐彎，在不得已采用直角拐彎時(shí)應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)件強(qiáng)度。2、熱效應(yīng)的破壞作用 根據(jù)焦耳定律，一次閃擊的雷電流發(fā)出的熱量q （2-2）式中q發(fā)

28、熱量，j；i雷電流，a；r雷電流通道的電阻，； t雷電流持續(xù)的時(shí)間，s。實(shí)際上，雷電流作用的時(shí)間很短，散熱影響可以忽略，在電流通路上引起的溫升t為 （2-3）式中t 溫升，k；m雷電流通過的物體質(zhì)量，kg；c通過雷電流的物體的比熱容，j/kgk。 如果雷電擊在電弱電設(shè)備上，由于雷電流很大，通過的時(shí)間極短，被擊得物體瞬間產(chǎn)生巨大熱量，又來不及散發(fā)，將產(chǎn)生巨大的爆炸力。當(dāng)雷電流通過金屬體時(shí)，如果金屬體的截面積不夠大時(shí)，甚至可使其熔化。因?yàn)橥ǖ赖臏囟瓤筛哌_(dá) 600010000，甚至更高。因此在雷電流通道上遇到易燃物質(zhì)，可能引起火災(zāi)。 3、雷電流沖擊波的破壞作用 雷電通道的溫度高達(dá)幾千度至幾萬度，空氣

29、受熱急劇膨脹，并以超聲速度向四周擴(kuò)散，其外圍附近的空氣被強(qiáng)烈壓縮，形成“激波”。被壓縮空氣層的外界稱為“激波波前”?！凹げúㄇ啊钡竭_(dá)的地方，空氣的密度、壓力和溫度都會(huì)突然增加?！凹げúㄇ啊边^去后，該區(qū)壓力下降，直到低于大氣壓力。這種“激波”在空氣中傳播，會(huì)使其附近的電力線路、電氣設(shè)備受到破壞。4、感應(yīng)雷的影響感應(yīng)雷對(duì)弱電設(shè)備的影響主要是指在雷云之間放電或雷云對(duì)地之間放電時(shí)，在附近的戶外傳輸信號(hào)線路、埋地電纜線路、設(shè)備連接線上產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備，使串聯(lián)在線路之間或線路末端的電子設(shè)備受到損壞。感應(yīng)雷雖不如直擊雷猛烈，但其發(fā)生的概率比直擊雷高得多。 當(dāng)雷云層與層之間以及雷云與大地之間放電時(shí)，在放

30、電通道周圍產(chǎn)生的電磁感應(yīng)、雷電電磁脈沖的輻射以及雷云電場(chǎng)的靜電感應(yīng)，使建筑物上的金屬部件、管道、鋼筋和由室外進(jìn)入室內(nèi)的電源線、信號(hào)傳輸線、天線饋線等感應(yīng)出雷電高電壓，并通過這些線路以及進(jìn)入室內(nèi)的管道、電纜等引入室內(nèi)造成電子設(shè)備損壞。顯然感應(yīng)雷危害是大面積的，是危害電子設(shè)備的主要干擾源。例如，當(dāng)雷擊大地時(shí)，在線路產(chǎn)生感應(yīng)過電壓的值可以按下述經(jīng)驗(yàn)公式估算 （2-4）式中u 感應(yīng)過電壓，kv； i 雷電流幅值，ka；b 雷擊點(diǎn)與導(dǎo)線間的水平距離，m； 導(dǎo)線平均高度，m。 當(dāng)雷擊電流為30ka斜角波，雷云高度為 3km，導(dǎo)線高度為10m，雷電擊中距500m長架空線路中點(diǎn)100m處的地面時(shí)，則線路上會(huì)產(chǎn)

31、生感應(yīng)電壓幅值為75kv的振蕩波。此振蕩波為電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)共同作用的結(jié)果。雷電感應(yīng)是雷電流的強(qiáng)大電場(chǎng)以及磁場(chǎng)變化時(shí)產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)造成的。1、靜電感應(yīng) 當(dāng)建筑物頂部或其他導(dǎo)體處于雷云與大地間所形成的電場(chǎng)中時(shí)，建筑物頂部或?qū)w上就會(huì)聚集極性與雷云下部電荷極性相反的大量電荷。當(dāng)雷云與放電體間的電場(chǎng)強(qiáng)度超過兩者之間空氣的擊穿強(qiáng)度時(shí)，雷云對(duì)放電體放電，正、負(fù)電荷在電路中猛烈地中和。雷云放電后，云與大地間的電場(chǎng)突然消失，建筑物頂部或?qū)w上的電荷來不及立即流散，因而產(chǎn)生很高的對(duì)地電位差。這個(gè)對(duì)地電位差稱為靜電感應(yīng)電壓。如果樓頂不采取良好的接地措施，室內(nèi)的設(shè)備即有可能因靜電感應(yīng)電壓而受損。 雷擊

32、時(shí)，除建筑物產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓外，在輸電線路和通信線路上同樣會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。由于感應(yīng)電壓極性與雷云極性相反的電荷聚積到一段線路上成為束縛電荷。當(dāng)雷云對(duì)放電體放電時(shí)，雷電通道中的電荷猛烈中和，線路上的束縛電荷變?yōu)樽杂呻姾刹⑾驅(qū)Ь€兩邊流動(dòng)，形成感應(yīng)過電壓波。高壓輸電線路上的感應(yīng)過電壓可達(dá) 300400kv；一般配電線路和通信線路雖然懸掛高度較低，但雷電流大，感應(yīng)過電壓仍可達(dá)幾十千伏。2、電磁感應(yīng) 由于雷電流具有極大的幅值和陡度，在放電通道周圍的空間里會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的變化電磁場(chǎng)。處在這一電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢(shì)。如果回路中有些地方接觸不良，就會(huì)產(chǎn)生局部發(fā)熱或放電現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象還可以使構(gòu)成閉

33、合回路的金屬物體產(chǎn)生感應(yīng)電流，對(duì)設(shè)備或建筑物造成損害。 事實(shí)上，在生產(chǎn)實(shí)踐中雷擊的靜電感應(yīng)破壞力數(shù)倍于電磁感應(yīng)。靜電感應(yīng)還可用雷擊的二次效應(yīng)理論來解釋。帶電雷云飄浮在地表上空，地表帶上極性與雷云極性相反的等量電荷。當(dāng)雷擊過后，雷擊點(diǎn)地表變?yōu)殡姾傻南鄬?duì)空穴，周圍高電荷區(qū)域與地電位相對(duì)絕緣的導(dǎo)體上的電荷，將導(dǎo)致設(shè)備打火、絕緣受損和電子設(shè)備失效。避雷針(線)是接地的導(dǎo)電物，一般高于被保護(hù)物體，它們的作用就是將雷電吸引到自己身上，安全并迅速地導(dǎo)入地中。避雷針通過自身的高度，在其尖端的高突處形成電場(chǎng)的畸變，在雷云電場(chǎng)的作用下，當(dāng)尖端的電場(chǎng)強(qiáng)度大于空氣電離場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，開始電離空氣，形成迎面先導(dǎo)，并與雷云的雷電

34、先驅(qū)相遇，完成雷擊過程。為了使雷電流能夠順利下泄，必須有良好的導(dǎo)電通道。因此，避雷針(線)的基本組成部分是接閃器(引發(fā)雷擊的部位)、引下線和接地體。首先介紹相關(guān)方面的知識(shí)。2.2 變電站的侵入波保護(hù)變電站對(duì)侵入波的防護(hù)的主要措施是在其進(jìn)出線上裝設(shè)閥型避雷器，避雷器裝設(shè)在被保護(hù)物的引入端，其上端接在線路上，下端接地，一般安裝在變電站母線上。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻。目前，sfz系列閥型避雷器，主要用來保護(hù)中等及大容量變電站的電氣設(shè)備。fs系列閥型避雷器，主要用來保護(hù)小容量的配電裝置。變電站中限制侵入波的主要設(shè)備是避雷器，它接在變電站的母線上，與被保護(hù)設(shè)備相并聯(lián)，并使所有設(shè)備受到

35、可靠保護(hù)。避雷器實(shí)質(zhì)上是一種放電器(或稱限壓器)，并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備附近。避雷器的擊穿電壓要比被保護(hù)設(shè)備的低。當(dāng)線路上傳來的過電壓超過避雷器的放電電壓時(shí)，避雷器會(huì)先行放電，把入侵波導(dǎo)入大地，限制設(shè)備上的過電壓，避免電氣設(shè)備絕緣遭擊穿損壞。當(dāng)入侵波消失后，避雷器又能夠自行恢復(fù)絕緣能力，防止工頻接地短路事故的發(fā)生。目前使用的避雷器主要有四種類型，即保護(hù)間隙、管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。前兩種主要用于變電站進(jìn)線段的保護(hù)，以限制入侵的大氣過電壓；后兩者主要用于保護(hù)變壓器或其他電氣設(shè)備，其保護(hù)特性是選擇高壓電力設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)。為了使避雷器達(dá)到預(yù)期的保護(hù)效果，必須正確選擇和使用避雷器。避雷器的

36、基本要求：1、避雷器與被保護(hù)設(shè)備之間應(yīng)有合理的伏秒特性的配合，在被保護(hù)物可能擊穿以前，避雷器就已發(fā)生動(dòng)作，將過電壓波截?cái)啵瑥亩鸬娇煽康谋Ｗo(hù)作用。工程上常用沖擊系數(shù)。來反映伏秒特性的形狀。沖擊系數(shù)a是指沖擊放電電壓與工頻放電電壓的比值，其比值越小，伏秒特性越平直，一般希望它接近于1。因此，應(yīng)選用沖擊系數(shù)小的避雷器作為電氣設(shè)備的保護(hù)裝置；2、當(dāng)瞬間的雷電過電壓消失后，避雷器能自行截?cái)喙ゎl續(xù)流、恢復(fù)絕緣強(qiáng)度，保證電力系統(tǒng)能夠繼續(xù)正常運(yùn)行；3、具有一定通流容量，且其殘壓應(yīng)低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓值。2.3 變電站的進(jìn)線段保護(hù)要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的波度，就必須對(duì)變電站進(jìn)線實(shí)施保護(hù)。當(dāng)

37、線路上出現(xiàn)過電壓時(shí)，將有行波導(dǎo)線向變電站運(yùn)動(dòng)，起幅值為線路絕緣的50%沖擊閃絡(luò)電壓，線路的沖擊耐壓比變電站設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。因此，在接近變電站的進(jìn)出線上加裝避雷線是防雷的主要措施。如不架設(shè)避雷線，當(dāng)遭受雷擊時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)線路造成破壞。變電站進(jìn)線保護(hù)是在靠近變電站出線架12km線路上所采取的可靠的防雷保護(hù)措施，變電站進(jìn)線保護(hù)具體措施視變電站的線路情況而定。為了限制流經(jīng)避雷器的雷電流和限制入侵波的陡度，變電所需采用進(jìn)線保護(hù)接線。一、35kv及以上變電所的進(jìn)線段保護(hù)對(duì)于35110kv無避雷線的線路，當(dāng)雷擊于變電所附近線路的導(dǎo)線上時(shí)，沿線入侵流經(jīng)避雷器的雷電流可能超過5ka，而且陡度也可能超過允許

38、值，因此對(duì)對(duì)于35110kv無避雷線的線路，在靠近變電所的一段進(jìn)線上，必須架設(shè)避雷線，在進(jìn)線段內(nèi)出現(xiàn)雷電波的概率大大減小，保證雷電波只能在進(jìn)線段以外出現(xiàn)。架設(shè)避雷線的這段進(jìn)線稱為變電所進(jìn)線保護(hù)段1、未沿全線架設(shè)避雷線的進(jìn)線段保護(hù)圖4.1進(jìn)段保護(hù)示意圖（1）閥型避雷器的作用：保護(hù)全所設(shè)備；（2）避雷線作用：避雷線保護(hù)角很小，在進(jìn)線段內(nèi)不發(fā)生繞擊，雷擊于進(jìn)線段以外的導(dǎo)線上時(shí)，導(dǎo)線自身電阻將消耗入侵波能量，來限制入侵波幅值；（3）管型避雷器1：限流；（4）管型避雷器2：保護(hù)開關(guān)。二、全線架設(shè)避雷線的變電所進(jìn)線段保護(hù)圖4.2全線架設(shè)避雷線的變電所進(jìn)線段保護(hù)三、35kv小容量變電所的簡(jiǎn)化進(jìn)線保護(hù)圖4.3

39、 35kv小容量變電所的簡(jiǎn)化進(jìn)線保護(hù)四、用電抗線圈代替進(jìn)線段的保護(hù)接線圖4.4 用電抗線圈代替進(jìn)線段的保護(hù)接線2.4 避雷針與避雷線的保護(hù)范圍的計(jì)算雷擊只能通過攔截導(dǎo)引措施改變其入地路徑。接閃器有避雷針、避雷線。小變電所大多采用獨(dú)立避雷針，大變電所大多在變電所架構(gòu)上采用避雷針或避雷線，或兩者結(jié)合，對(duì)引流線和接地裝置都有嚴(yán)格的要求。一、避雷針保護(hù)范圍確定在一定高度的避雷針下面有一個(gè)安全區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域中的物體基本上不會(huì)受到雷擊，這個(gè)安全區(qū)域就是避雷針的保護(hù)范圍。當(dāng)然由于雷電的路徑是受很多偶然因素的影響，要保證被保護(hù)物絕對(duì)不受直接雷擊是不現(xiàn)實(shí)的，因此保護(hù)范圍是按照99.9%的保護(hù)概率而定的。在工程

40、上可由簡(jiǎn)化保護(hù)范圍的計(jì)算方法確定。工程中多采用兩根或多根避雷針用來擴(kuò)大保護(hù)范圍。兩支等高避雷針相距不太遠(yuǎn)時(shí)，由于兩針的聯(lián)合屏蔽作用，是兩針中間部分的保護(hù)范圍比單針時(shí)要大，避雷針外側(cè)的保護(hù)范圍與單根避雷針時(shí)相同。為保證兩針聯(lián)合保護(hù)效果，兩針間距離與針高之比d/h不宜大于5。當(dāng)兩支避雷針不等高時(shí)，兩外側(cè)的保護(hù)范圍仍按單針方法求出。兩針之間的保護(hù)范圍可按如下方法確定:首先按單針?biāo)愠龈哚樀谋Ｗo(hù)范圍，然后由低針的頂點(diǎn)作水平線與高針的保護(hù)范圍邊界點(diǎn)設(shè)為假想的避雷針，按兩根等高避雷針的方法，求出低針與假想針之間的保護(hù)范圍。由于變電站的面積比較大，實(shí)際上都采用多支避雷針保護(hù)的方法，多支避雷針保護(hù)范圍應(yīng)按下列方

41、法確定：1、將多支避雷針的多邊形，按相臨近的原則，劃分成若干個(gè)3支避雷針組成的三角形；2、各邊的保護(hù)范圍一側(cè)最小寬度b:之0時(shí)(b:指在高度為被保護(hù)物體高度的水平面上，保護(hù)范圍一側(cè)的最小保護(hù)寬度)，則全部面積才能受到保護(hù)；3、多支避雷針的外側(cè)保護(hù)范圍，應(yīng)分別按等高或不等高兩針的保護(hù)范圍的方法確定二、避雷線保護(hù)范圍的確定避雷線相當(dāng)于掛在高空的接地導(dǎo)線。避雷線對(duì)雷云與大地間電場(chǎng)畸變的影響比避雷針小，所以其引雷作用和保護(hù)寬度比避雷針要小。但因避雷線的保護(hù)長度是與線路等長的，所以特別適合保護(hù)架空線路，有時(shí)還可以編成防雷保護(hù)網(wǎng)或避雷帶來保護(hù)一些重要的建筑物。避雷線和避雷針一樣，也有一定的保護(hù)范圍，保護(hù)范

42、圍與避雷線的數(shù)量、高度、架設(shè)的位置、雷云高度及雷云對(duì)避雷線的位置有關(guān)。避雷線保護(hù)范圍還可以用保護(hù)角(指避雷線同外側(cè)導(dǎo)線的連線與垂直線之間的夾角)來表示，雷擊導(dǎo)線的概率隨保護(hù)角的減小而降低。3 變電站的防雷接地接地裝置的設(shè)計(jì)對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。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

43、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。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。小變電所用獨(dú)立避雷針，大變電大多在獨(dú)立避雷針與配電裝置帶電部分的空氣中最短途徑不得小于五米。避雷針接地引下線埋在地中部分與配電裝置構(gòu)架的接地導(dǎo)體埋在地中部分在土壤中的距離必須大于三米，變電所電氣裝置的接地裝置采用水平接地極為主的人工接地網(wǎng)，水平接地極采用扁鋼50

44、mm5mm，垂直接地極采用角鋼50mm5mm，垂直接地極間距5m6m，主接地網(wǎng)接地裝置電阻不大于4，主接地網(wǎng)埋于凍土層1m以下。人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形。大變電所安裝在架構(gòu)上的避雷針，與主接地網(wǎng)應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置。避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至變壓器的接地線主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長度不得小于15m，同時(shí)變壓器門形架構(gòu)上不得裝避雷針。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：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

45、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。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 接地電阻大地是個(gè)導(dǎo)體，當(dāng)其中沒有電流流通時(shí)是等電位的，可以認(rèn)為大地具有零電位。如果地面上

46、的金屬物體與大地牢固連接，在沒有電流流通的情況下金屬物體與大地之間也是等電位的，該金屬物體就具有了大地的零電位，這就是接地。實(shí)際上，大地并不是理想導(dǎo)體，有一定的電阻率。如果有電流流過，大地就不再保持等電位。流進(jìn)大地的電流是經(jīng)過接地體注入的，進(jìn)入大地后的電流會(huì)向四處擴(kuò)散。如果設(shè)土壤的電阻率為p，大地中的電流密度為j，則大地中必然產(chǎn)生相應(yīng)的電場(chǎng)分布，其電場(chǎng)強(qiáng)度為e=pj。離電流注入點(diǎn)距離越遠(yuǎn)，地中的電流密度j就越小，電場(chǎng)強(qiáng)度e也越小。把接地點(diǎn)處的電位um與接地電流i的比值稱為接地電阻r。當(dāng)接地電流i一定是，接地電阻r越大，那么電位um越高,這時(shí)地面上的接地物體（如一些電氣設(shè)備外殼）也具有了的電位u

47、m，這就可能引起與其他帶電部分間的絕緣閃絡(luò)，也可能引起大的接觸電壓uj和跨步電壓uk,使得通過人體的電流超過安全值，從而危及人身的安全。所以最大限度地降低接地電阻非常重要。在工程計(jì)算中，通過分析接地電阻，可了解雷擊時(shí)地電位升高和反擊情況，從而采取相應(yīng)的防雷措施。接地電阻電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中對(duì)接地電阻值有具體的規(guī)定，一般不大于0.5。在高土壤電阻率地區(qū)，當(dāng)接地裝置要求做到規(guī)定的接地電阻在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上極不合理時(shí)，大接地短路電流系統(tǒng)接地電阻允許達(dá)到5，但應(yīng)采取措施，如防止高電位外引采取的電位隔離措施，驗(yàn)算接觸電勢(shì)，跨步電壓等。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，主要是以發(fā)生接地故障時(shí)，接地電位的升高不超過2000v進(jìn)

48、行控制，其次以接地電阻不大于0.5和5進(jìn)行要求。因此，人們普遍認(rèn)為110kv及以上變電所中，接地電阻值小于0.5即認(rèn)為合格，大于0.5就是不合格，不管短路電流有多大都不必采取措施，這是不合理的。3.3 變電所接地裝置保護(hù)和屏蔽措施都要求有科學(xué)可靠的接地裝置。可以分為：接地體和接地。1、接地體接地體可分為自然接地體和人工接地體，設(shè)計(jì)中通常采用人工接地體，以便達(dá)到所規(guī)定的接地電阻，并避免外界其他因素的影響。人工接地體又可分為水平接地體和垂直接地體。接地體的接地電阻值取決于接地體與大地的接觸面積、接觸狀態(tài)和土壤性質(zhì)。垂直接地體之間的距離為5m左右，頂部埋深0.50.8m。接地體與道路或通道出入口的距

49、離不小于3m，當(dāng)小于3m時(shí)，接地體的頂部處應(yīng)埋深1m以上，或采用瀝青砂石鋪路面，寬度超過2m。埋在土壤中的接地裝置連接部位應(yīng)按規(guī)范規(guī)定的搭接長度焊接以達(dá)到電氣連接。焊接部位應(yīng)作防腐處理。2、接地線接地線即接地體的外引線，連接被保護(hù)或屏蔽設(shè)施的連線，可設(shè)主接地線、等電位連接板和分接地線。防雷接地裝置的接地線即防雷接閃裝置的引下線，可采用圓鋼或扁鋼，兩端按規(guī)定的搭接長度焊接達(dá)到電連接。防靜電保護(hù)和防干擾屏蔽裝置的主接地線一般采用多股銅芯電纜，分接地線采用多股銅芯軟線。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

50、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

51、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 變電所防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例4.1 變電所的規(guī)模擬建的35kv變電所位于我國大多數(shù)農(nóng)村，采

52、用設(shè)計(jì)安裝避雷針針對(duì)變電站直擊雷的保護(hù)，而對(duì)變電站雷電侵入波的防護(hù)則設(shè)計(jì)安裝避雷器。變電站防雷保護(hù)目的就是設(shè)法防止雷電過電壓侵入電氣設(shè)備，并應(yīng)采取相應(yīng)措施將它盡可能降低到對(duì)電氣設(shè)備的絕緣不致造成損害的程度。避雷針，避雷線，避雷網(wǎng)，避雷帶是經(jīng)常采用的防雷裝置，接地裝置是防雷裝置的重要組成部分。對(duì)于農(nóng)村35千伏變電站的防雷保護(hù)措施主要有: 裝設(shè)避雷針保護(hù)整個(gè)變電所建筑物以避免遭到直接的雷擊；裝設(shè)架空避雷線（或避雷針）及其它避雷裝置作為變電所進(jìn)出線段的防雷保護(hù)。根據(jù)對(duì)農(nóng)村35kv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。 1、變電所的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)變

53、電站的接地網(wǎng)常采用40mm4mm的扁鋼或直徑為20mm的圓鋼排列成方孔形或長孔形，埋地0.60.8m，在北方應(yīng)埋在凍土層以下，其面積與變電站的面積相同或稍大，埋在變電站的圍墻外側(cè)，距墻1.52m，四周外緣應(yīng)閉合，外緣各角做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小于接地網(wǎng)內(nèi)均壓帶間距的一半。網(wǎng)內(nèi)敷設(shè)的均壓帶間距一般取310m，可以等間距布置，也可以不等間距布置，但應(yīng)按一定規(guī)律變化。2、變電站的進(jìn)線保護(hù)設(shè)計(jì)變電站設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定對(duì)35kv變電站進(jìn)線要進(jìn)行防護(hù)雷保護(hù)。在土壤電阻率不大于500m的地區(qū)，允許將線路的避雷線引到站內(nèi)出線門型架構(gòu)上，并應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置，避雷線與集中接地裝置的連接點(diǎn)應(yīng)便于分開。在土壤電阻率大

54、于 500m的地區(qū)，避雷線應(yīng)架設(shè)到線路終端桿塔為止，從終端塔到配電裝置的進(jìn)線段可采用獨(dú)立的避雷針或在線路終端塔上裝設(shè)避雷針進(jìn)行保護(hù)。為便于進(jìn)線防雷保護(hù)避雷線的安裝，要求線路終端塔與母線門型架不帶角度 (小于)，但在以前完成的35kv變電站設(shè)計(jì)中，這個(gè)問題常被忽視。常出現(xiàn)的錯(cuò)誤是輸電線路終端桿塔與母線門型架有角度偏移，從而無法進(jìn)行避雷線安裝，使變電站又要重新設(shè)計(jì)，重新施工，造成了一定人力、物力的損失，所以在35kv變電站設(shè)計(jì)中要特別地注意這個(gè)問題。 4.2 變電所位置的自然條件建在視野開闊的偏僻地區(qū)，附近無高層建筑。占地面積長為50m，寬為40m。變電站最高點(diǎn)為20m，且當(dāng)?shù)仄骄纂娙諡?0。有

55、三種規(guī)格的變壓，分別為35/10.5kv（主變壓器）、35/0.4kv與10.5/0.4kv的形式。最熱月平均溫度27.9oc，最熱月平均最高溫度31.9 oc，極端最高溫度38.9 oc，極端最低溫度-9.4 oc，最熱月地下0.8m深處平均溫度27.2 oc，年平均雷電日數(shù)40日/年。土壤電阻率2104cm，中等含水量，土壤熱阻系數(shù)80cm/w。4.3 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn)避雷針的作用就是利用尖端放電原理，將雷吸引到避雷針上來并安全導(dǎo)入地中，避免電氣設(shè)備或建筑物遭到直擊雷的破壞。在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算法常采用電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的折線法計(jì)算，但也存在采用滾球法計(jì)算。圖4.1為根據(jù)水利電力部，西北電力設(shè)計(jì)院編的電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)，電氣一次部分折線法計(jì)算方法所確定的保護(hù)范圍 (如黑色的粗線所示) ，從圖中保護(hù)范圍可見，可以滿足該變電站防雷保護(hù)要求。圖中： （4-1）式中被保護(hù)物高度為的平面保護(hù)半徑；被保護(hù)物高度為高度平面上保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度；避雷針高度影響系數(shù)；按設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定；被保護(hù)物高度；避雷針高度；2個(gè)等高避雷針間距離。圖4.1電氣一次部分折線法計(jì)算方法所確定的保護(hù)范圍所以，取時(shí)，可得。多年來的實(shí)踐證明折線法計(jì)算能滿足電力行業(yè)的要求，而且與滾球法相比具有一定的優(yōu)越性；