kv變電所防雷設(shè)計(jì)

1、摘 要 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本次設(shè)計(jì)為110kV變電所的防雷設(shè)計(jì)，變電所是電力系統(tǒng)中重要組成部分，而且變電所的電氣部分要裝設(shè)合理的避雷裝置和接地裝置，因此，它是防雷的重要保護(hù)對(duì)象。 如果變電所發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，給人民生活和社會(huì)生產(chǎn)帶來(lái)重大不便，還有可能給國(guó)家造成大經(jīng)濟(jì)損失，這就要求防雷措施必須十分可靠變電所的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)做到設(shè)備先進(jìn)、保護(hù)動(dòng)作靈敏、安全可靠、維護(hù)方便，在此前提下，力求經(jīng)濟(jì)合理的原則。 本次設(shè)計(jì)，主要對(duì)變電所的主要設(shè)備進(jìn)行選擇，重點(diǎn)設(shè)計(jì)變電所的防雷部分，包括變電所進(jìn)線段保護(hù)、防直擊雷、防感應(yīng)雷以及變電所二次設(shè)備的防雷。通過(guò)對(duì)各種避雷器的性能對(duì)比，結(jié)合變電所實(shí)際情況

2、，確定變電所的避雷器的選擇，并考慮變電所控制系統(tǒng)的防雷，提出防雷方案。 氧化鋅避雷器以其優(yōu)越的性能，越來(lái)越受到電力行業(yè)的關(guān)注。本次設(shè)計(jì)，將結(jié)合氧化鋅避雷器性能的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合變電所設(shè)計(jì)的情況，討論氧化鋅避雷器在變電所中的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：變電所 避雷器 防雷保護(hù)目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc4108 1 引言 PAGEREF _Toc4108 1 HYPERLINK l _Toc1092 1.1 課題背景 PAGEREF _Toc1092 1 HYPERLINK l _Toc32008 1.2 課題研究的意義 PAGEREF _Toc32008 1 HYPER

3、LINK l _Toc23716 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的研究 PAGEREF _Toc23716 2 HYPERLINK l _Toc16773 2.1雷電對(duì)變電所的危害 PAGEREF _Toc16773 2 HYPERLINK l _Toc9078 2.1.1雷的直擊和繞擊危害 PAGEREF _Toc9078 2 HYPERLINK l _Toc14544 2.1.2雷電反擊危害 PAGEREF _Toc14544 2 HYPERLINK l _Toc16493 2.1.3 感應(yīng)雷危害 PAGEREF _Toc16493 3 HYPERLINK l _Toc9991 2.1.4雷電侵入波危害

4、 PAGEREF _Toc9991 3 HYPERLINK l _Toc15766 2.2變電所簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc15766 4 HYPERLINK l _Toc4802 2.2.1變電所概述 PAGEREF _Toc4802 4 HYPERLINK l _Toc8422 2.2.2變電所主要任務(wù) PAGEREF _Toc8422 4 HYPERLINK l _Toc1268 2.2.3變電所主接線 PAGEREF _Toc1268 4 HYPERLINK l _Toc18185 2.3變電所防雷措施 PAGEREF _Toc18185 5 HYPERLINK l _Toc1049

5、0 2.3.1變電所遭受雷擊的來(lái)源 PAGEREF _Toc10490 5 HYPERLINK l _Toc29129 2.3.2變電所防雷具體措施 PAGEREF _Toc29129 6 HYPERLINK l _Toc21995 2.3.3變電所對(duì)直擊雷防護(hù) PAGEREF _Toc21995 6 HYPERLINK l _Toc3717 2.3.4變電所對(duì)雷電侵入波的防護(hù) PAGEREF _Toc3717 6 HYPERLINK l _Toc5033 2.3.5變電站的進(jìn)線防護(hù) PAGEREF _Toc5033 7 HYPERLINK l _Toc7570 2.3.6變壓器的防護(hù) PAG

6、EREF _Toc7570 7 HYPERLINK l _Toc328 2.3.7變電所的防雷接地 PAGEREF _Toc328 7 HYPERLINK l _Toc10625 3 防雷保護(hù)裝置 PAGEREF _Toc10625 7 HYPERLINK l _Toc28603 3.1避雷針 PAGEREF _Toc28603 7 HYPERLINK l _Toc30097 3.1.1避雷針原理 PAGEREF _Toc30097 7 HYPERLINK l _Toc23278 3.1.2避雷針設(shè)置原則 PAGEREF _Toc23278 8 HYPERLINK l _Toc1257 避雷針

7、保護(hù)范圍的計(jì)算 PAGEREF _Toc1257 8 HYPERLINK l _Toc31927 3.2避雷器 PAGEREF _Toc31927 14 HYPERLINK l _Toc26686 3.2.1避雷器作用原理 PAGEREF _Toc26686 15 HYPERLINK l _Toc20548 3.2.2氧化鋅避雷器的研究與應(yīng)用 PAGEREF _Toc20548 15 HYPERLINK l _Toc28181 氧化鋅避雷器的特性 PAGEREF _Toc28181 15 HYPERLINK l _Toc20967 氧化鋅避雷器的優(yōu)勢(shì) PAGEREF _Toc20967 16

8、HYPERLINK l _Toc29132 3.2.5氧化鋅避雷器在變電所中的發(fā)展前景 PAGEREF _Toc29132 17 HYPERLINK l _Toc26237 3.2.6氧化鋅避雷器的安裝要求 PAGEREF _Toc26237 17 HYPERLINK l _Toc10236 3.3主控室及屋內(nèi)配電裝置對(duì)直擊雷的防雷措施 PAGEREF _Toc10236 18 HYPERLINK l _Toc28346 3.4防雷接地 PAGEREF _Toc28346 18 HYPERLINK l _Toc31489 4 本設(shè)計(jì)的防雷方案 PAGEREF _Toc31489 19 HYPE

9、RLINK l _Toc28189 4.1 電工裝置的防雷設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc28189 19 HYPERLINK l _Toc24741 4.1.1進(jìn)線段保護(hù) PAGEREF _Toc24741 19 HYPERLINK l _Toc10854 4.1.2 直擊雷的保護(hù) PAGEREF _Toc10854 20 HYPERLINK l _Toc6724 4.1.3雷電入侵波的保護(hù) PAGEREF _Toc6724 21 HYPERLINK l _Toc4024 4.1.4 變電所二次設(shè)備防雷保護(hù) PAGEREF _Toc4024 23 HYPERLINK l _Toc6879 4.

10、2 接地裝置 PAGEREF _Toc6879 24 HYPERLINK l _Toc18129 4.2.1 接地網(wǎng) PAGEREF _Toc18129 24 HYPERLINK l _Toc27384 4.2.2接地線 PAGEREF _Toc27384 26 HYPERLINK l _Toc5629 防雷接地 PAGEREF _Toc5629 26 HYPERLINK l _Toc24626 總結(jié) PAGEREF _Toc24626 27 HYPERLINK l _Toc10930 致謝 PAGEREF _Toc10930 28 HYPERLINK l _Toc28424 參考文獻(xiàn) PAG

11、EREF _Toc28424 291 引言1.1 課題背景變電所是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，它從電力系統(tǒng)取得電能，通過(guò)其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備。隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過(guò)新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電所的防雷保護(hù)也越來(lái)越得到重視。 本次設(shè)計(jì)為110kV牽引變電所防雷設(shè)計(jì)，牽引變電所是指主要向牽引系統(tǒng)供電的變電所。牽引變電所主要應(yīng)用于工礦企業(yè)

12、電氣化運(yùn)輸、城市公共交通、市郊電氣化鐵路、煤礦井下平巷運(yùn)輸和地面工業(yè)廣場(chǎng)運(yùn)輸，為運(yùn)輸機(jī)車提供可靠的供電電源。1.2 課題研究的意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，作為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和先行官電力工業(yè)，也隨之有了很大的發(fā)展。電力需求的大大增加，促使電力技術(shù)和電力工業(yè)進(jìn)一步向高電壓，大機(jī)組，大電網(wǎng)的方向發(fā)展。 110kV變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變電所設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。 雷電放電落于電氣設(shè)備上時(shí),如沒有特殊保

13、護(hù),雷云放電能產(chǎn)生數(shù)百萬(wàn)伏的過(guò)電壓電波,這種過(guò)電壓足以使任何額定電壓的設(shè)備發(fā)生絕緣閃絡(luò)或擊穿。從而會(huì)使設(shè)備損壞，甚至危及人身安全，造成不可彌補(bǔ)的損失。電力設(shè)備的造價(jià)普遍較高，而且建造工期較長(zhǎng)，電力設(shè)備的損壞，不但會(huì)造成發(fā)電廠或變電所的巨大損失，更會(huì)影響到對(duì)用戶的供電，造成更大面積、更嚴(yán)重的后果。 雷電一直是危害電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一，如果變電所發(fā)生雷擊事故，將造成大面積停電,給社會(huì)生產(chǎn)和人民生活帶來(lái)不便，這就要求防雷措施必須十分可靠。隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過(guò)新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同

14、樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。而防雷保護(hù)作為變電所設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，同樣會(huì)有充分的發(fā)展空間。 眾所周知，防雷的最有效辦法就是架設(shè)避雷器。目前氧化鋅避雷器(MOA）在電力系統(tǒng)中作為過(guò)電壓限制措施的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其雷電侵入波的保護(hù)能，尤其是對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)距離，已成為變電所工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行亟待解決的問(wèn)題。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的研究2.1雷電對(duì)變電所的危害雷的直擊和繞擊危害雷云單體浮在大地上空，其所帶電荷拖著地表相反電荷猶如一個(gè)影子隨風(fēng)移動(dòng)。如果途經(jīng)變電所的避雷針或地表其它突出物，地電荷會(huì)導(dǎo)致突出物頂端電場(chǎng)畸變集中。閃電開始之前先是雷云底部的始發(fā)先導(dǎo)按間歇分級(jí)躍進(jìn)方式向地表發(fā)展，當(dāng)距地面501

15、00m時(shí)，由避雷針等地表突出物電場(chǎng)畸變集中的地方產(chǎn)生垂直向上的迎面先導(dǎo)。兩者相接，進(jìn)入直擊或繞擊的主放電階段。 通常當(dāng)?shù)孛嫔贤怀鑫锏母叨葹閔，雷云正下方的平均電場(chǎng)強(qiáng)度大于和等于580h-0.7kV/m時(shí)，則該突出物將容易受到直擊雷。原因是高為h的避雷針可影響雷云單體向下的始發(fā)先導(dǎo)發(fā)展方向的半徑，用公式表述為: R=16.3h0.61m 。該式還表明，地表安裝獨(dú)立避雷針后，將會(huì)在其附近出現(xiàn)大量的散擊，甚至對(duì)避雷針進(jìn)行直擊，對(duì)受避雷針保護(hù)范圍內(nèi)的物體進(jìn)行繞擊。 一次雷擊主放電一般為幾萬(wàn)安培到十幾萬(wàn)安培。瞬間高熱和電動(dòng)力，會(huì)造成混凝土桿炸裂，小截面金屬熔化，引起火災(zāi)和大爆炸，金屬導(dǎo)體連接部分?jǐn)嗔哑茡p

16、，建筑物倒坍，電氣設(shè)備損壞。雷電反擊危害直擊雷電流通過(guò)地表突出物的電阻入地散流。假如地電阻為10，一個(gè)30kA的雷電流將會(huì)使地網(wǎng)電位上升至300kV。如果受雷擊變電所輸電線路來(lái)自另一個(gè)不同地網(wǎng)的變電所，那么上升的地電位與輸電線上的電位將形成巨大反差，導(dǎo)致與輸電線路相連的電氣設(shè)備的損壞。不僅僅是輸電線路、動(dòng)力電纜，凡是引進(jìn)變電所的金屬管線都會(huì)引起雷電反擊。 另一種雷電反擊，對(duì)變電所的電子設(shè)備危害也不容忽視。雷電流沿變電所的接地網(wǎng)散流，支線上的雷電流和各點(diǎn)電位差異很大。連接在不同等電位地網(wǎng)上的電子設(shè)備。如果其間有電信號(hào)聯(lián)系，那么超過(guò)其容許承受能力的地電位差將導(dǎo)致設(shè)備損壞。 感應(yīng)雷危害直擊雷放電的能

17、量通過(guò)電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)方式向四周輻射，導(dǎo)致設(shè)備過(guò)電壓放電，則為感應(yīng)雷。顯然，感應(yīng)雷危害是大面積的，是電子設(shè)備的克星。 有資料計(jì)算表明，當(dāng)雷擊電流為30kA斜角波，雷云高度為3公里，導(dǎo)線高度為10m，擊中距末端匹配的500m長(zhǎng)架空線路中點(diǎn)100m處地面時(shí)，線路上感應(yīng)電壓為150kV幅值的振蕩波。此波為電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)共同作用的結(jié)果。還有計(jì)算顯示，一棟由工字鋼架構(gòu)且金屬部分連接成法拉第籠的10層（60m30m100m，每層高10m）的建筑物，被-2.6/40us，100kA的雷擊中樓頂，其各層樓面1m高處的感應(yīng)電場(chǎng)垂直分量達(dá)數(shù)kV/m，隨樓層降低感應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度趨向于均勻，但強(qiáng)度整體上無(wú)大的衰減。

18、 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(lái)解釋。帶電雷云飄浮在地表上空，地表帶上與雷云相反的等量電荷。當(dāng)雷擊過(guò)后，雷擊點(diǎn)地表變?yōu)殡姾傻南鄬?duì)空穴，周圍高電荷區(qū)域內(nèi)與地電位相對(duì)絕緣的導(dǎo)體上的電荷，將像受突然擊發(fā)的水波一樣沖向雷擊點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)備打火，絕緣受損和電子設(shè)備失效。特別注意的是電子設(shè)備的高阻抗輸入回路，信號(hào)回路等引線較長(zhǎng)，且直接連接的金屬體積較大處，雖然已作電磁屏蔽（采用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地）仍會(huì)遭受厄運(yùn)。雷電侵入波危害遠(yuǎn)方落雷，通過(guò)直擊或電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)方式從高壓輸電線路、配電線路、低壓電源線路、通信線、電纜線、金屬管道等途徑侵入變電

19、所，由于管線相對(duì)較長(zhǎng)，且存在著分布電感和電容，使雷電傳播速度減慢，這樣一種現(xiàn)象用波傳輸理論來(lái)說(shuō)明的概念稱作雷電波。雷電波在傳輸過(guò)程中通過(guò)不同參數(shù)的連接線段或線路端點(diǎn)時(shí)，波阻抗發(fā)生變化會(huì)產(chǎn)生反射、折射，可導(dǎo)致波阻抗突變處的電壓升高許多，加大了對(duì)設(shè)備的危害。2.2變電所簡(jiǎn)介變電所概述 電力牽引的專用變電所。牽引變電所把區(qū)域電力系統(tǒng)送來(lái)的電能，根據(jù)電力牽引對(duì)電流和電壓的不同要求，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于電力牽引的電能，然后分別送到沿鐵路線上空架設(shè)的接觸網(wǎng)，為電力機(jī)車供電，或者送到地下鐵道等城市交通所需的供電系統(tǒng)，為地鐵電動(dòng)車輛或電車供電。一條電氣化鐵路沿線設(shè)有多個(gè)牽引變電所，相鄰變電所間的距離約為4050公里。

20、在長(zhǎng)的電氣化鐵路中，為了把高壓輸電線分段以縮小故障范圍,一般每隔200250公里還設(shè)有支柱牽引變電所,它除了完成一般變電所的功能外，還把高壓電網(wǎng)送來(lái)的電能，通過(guò)它的母線和輸電線分配給其他中間變電所。 牽引變電所的主要電力設(shè)備是單機(jī)容量為10000千伏安以上的降壓變壓器,稱主變壓器或牽引變壓器。工礦和城市交通大多采用直流電力牽引，故直流牽引變電所里除降壓變壓器外，還有把交流電變成直流電的半導(dǎo)體整流器。此外，各類牽引變電所中還有用來(lái)接通和開斷電力電路的主斷路器、為了檢修和安全用的隔離開關(guān)，以及為了自動(dòng)、遠(yuǎn)動(dòng)控制和保護(hù)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)和斷電保護(hù)系統(tǒng)。變電所主要任務(wù) 將電能從電力系統(tǒng)傳送給電力機(jī)車的電

21、力裝置的總稱叫電氣化鐵路的供電系統(tǒng)，又稱牽引供電系統(tǒng)，主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩大部分組成。牽引變電所將電力系統(tǒng)輸電線路電壓從110kV(或220kV)降到所需要的電壓，經(jīng)饋電線將電能送至接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設(shè)，電力機(jī)車升弓后便可從其取得電能，用以牽引列車。牽引變電所所在地的接觸網(wǎng)設(shè)有分相絕緣裝置，兩相鄰牽引變電所之間設(shè)有分區(qū)亭，接觸網(wǎng)在此也相應(yīng)設(shè)有分相絕緣裝置。牽引變電所至分區(qū)亭之間的接觸網(wǎng)(含饋電線)稱供電臂。變電所主接線電氣主接線又稱為電氣一次接線，變電所主接線是變電所中的重要組成部分，它的連接形式對(duì)于防護(hù)雷電入侵波有著重要的作用。它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號(hào)，按電能生產(chǎn)、

22、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單相接線圖。它把各電源送來(lái)的電能匯集起來(lái)，并分給各用戶。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，對(duì)發(fā)電廠和變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用，并對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定有較大影響。通過(guò)查找相關(guān)資料，以及參考電力工程電氣手冊(cè)，結(jié)合自己所學(xué)。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的110kV牽引變電所的主接線設(shè)計(jì)為110kV側(cè)采用單母分段的連接方式，35kV側(cè)采用單母分段連接，10kV側(cè)采用單母分段連接。 此方案設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：110kV側(cè)采用單母分段的連接

23、方式，供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便，35kV、10kV采用單母分段連線，對(duì)重要用戶可從不同段引出兩個(gè)回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常母線供電不間斷，所以此方案同時(shí)兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性的要求。此方案電氣主接線圖如下：圖2.1電氣主接線圖2.3變電所防雷措施變電所遭受雷擊的來(lái)源 由于變電所是電力系統(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。因此要求變電所的防雷措施必須十分可靠。變電所遭受雷擊主要來(lái)自兩個(gè)方面：雷直擊于變電所的設(shè)備上；架空線路的雷電感應(yīng)過(guò)電壓和直擊雷過(guò)電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所。因此直擊雷和雷電侵入

24、波對(duì)變電站進(jìn)線及變壓器的破壞的防護(hù)十分重要。變電所防雷具體措施變電所對(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所進(jìn)線段一定距離內(nèi)架設(shè)避雷線的方法解決。架空線路的雷電感應(yīng)過(guò)電壓和直擊雷過(guò)電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所，是導(dǎo)致變電所雷害的主要原因，若不采取防護(hù)措施，勢(shì)必造成變電所電氣設(shè)備絕緣損壞，引發(fā)事故。在變電所內(nèi)裝設(shè)避雷器的目的在于限制入侵雷電波的幅值，使電氣設(shè)備的過(guò)電壓不致于超過(guò)其沖擊耐壓值。而變電所的進(jìn)線段上裝設(shè)保護(hù)段的主要目的，在于限制流經(jīng)避雷器的雷電流幅值及入侵雷電波的陡度。變電所對(duì)直擊雷防護(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收器。他

25、將雷引到自己的身上，并安全導(dǎo)入大地中從而保護(hù)了附近絕緣水平比它低的設(shè)備免受雷擊。裝設(shè)避雷針時(shí)對(duì)于35kv變電站必須裝有獨(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比較高，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)備反擊事故。變電所對(duì)雷電侵入波的防護(hù)變電站對(duì)侵入波防護(hù)的主要措施是在其進(jìn)線上裝設(shè)閥型避雷器或保護(hù)間隙。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(lái)保護(hù)小容量的配電裝置SFZ系列閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)中等及大容量變電站的電氣設(shè)備;FCZ

26、1系列磁吹閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)變電所的高壓電器設(shè)備。變電站的進(jìn)線防護(hù)對(duì)變電站進(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(guò)電壓時(shí)，將有行波沿著導(dǎo)線向變電站行進(jìn)，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，在靠近變電所的進(jìn)線上加裝避雷線是防雷的主要措施，如果沒有架設(shè)避雷線，當(dāng)靠近變電所的進(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(guò)5KA，且其陡度也會(huì)超過(guò)允許值，勢(shì)必會(huì)對(duì)電路造成破壞。變壓器的防護(hù)變壓器的基本保護(hù)措施是靠近變壓器安裝避雷器，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

27、器，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)該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)。變電所的防雷接地變電所防雷保護(hù)在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。3 防雷保護(hù)裝置防雷保護(hù)裝置是指能使被保護(hù)物體避免雷擊，而引雷于本身，并順利地泄入大地的裝置。電力系統(tǒng)中最基本的防雷保護(hù)裝置有:避雷針避雷線避雷器和防雷接地

28、等裝置。3.1避雷針避雷針原理避雷針由金屬制成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，其保護(hù)原理是當(dāng)雷云放電時(shí)使地面電場(chǎng)畸變,在避雷針的頂端形成局部場(chǎng)強(qiáng)集中的空間以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，使雷電對(duì)避雷針?lè)烹?再經(jīng)過(guò)接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物體免受雷擊。避雷針的設(shè)計(jì)一般有一下幾種類型：?jiǎn)沃П芾揍樀谋Ｗo(hù)兩支避雷針的保護(hù)（3）多支避雷針的保護(hù)。變電所直擊雷保護(hù)的基本原則：一是獨(dú)立避雷針（線）與被保護(hù)物之間應(yīng)有一定的距離，以免雷擊針（線）時(shí)造成反擊。二是獨(dú)立雷針的接地裝置與被保護(hù)物之間也應(yīng)保持一定的距離Sd以免擊穿，在一般情況下，不應(yīng)小于3m。有時(shí)由于布置上的困難Sd無(wú)法保證，此時(shí)可將兩個(gè)接地裝置相聯(lián)

29、，但為了避免設(shè)備反擊，該聯(lián)接點(diǎn)到35kV及以下設(shè)備的接地線入地點(diǎn)，沿接地體的地中距離應(yīng)大于15m，因?yàn)楫?dāng)沖擊波沿地埋線流動(dòng)15后，500m時(shí)，幅值可衰減到原來(lái)的22%左右，一般不會(huì)引起事故了。避雷針設(shè)置原則對(duì)于110kV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)在配電裝置的構(gòu)架上，因而雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故。裝設(shè)避雷針的配電構(gòu)架，應(yīng)裝設(shè)輔助接地裝置，該接地裝置與變電所接地網(wǎng)的連接點(diǎn)，距主變壓器的接地裝置與變電所的接地網(wǎng)的連接點(diǎn)的電氣距離不應(yīng)小于15m。其作用是使雷擊避雷器時(shí)，在避雷器接地裝置上產(chǎn)生的高電位，沿接地網(wǎng)向變壓器接地點(diǎn)傳播的

30、過(guò)程中逐漸衰減，使侵入的雷電波在達(dá)到變壓器接地點(diǎn)時(shí)，不會(huì)造成變壓器的反擊事故。由于變壓器的絕緣較弱同時(shí)變壓器又是變電所的重要設(shè)備，故不應(yīng)在變壓器的門型構(gòu)架上裝設(shè)避雷針。避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算避雷針是一種簡(jiǎn)單的防直擊雷的裝置。就國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）推薦的滾球法對(duì)避雷針的保護(hù)范圍進(jìn)行了精確的計(jì)算。所謂滾球法是以hr為半徑的一個(gè)球體，沿需要防直擊雷的部位滾動(dòng)，當(dāng)球體只觸及接閃器（包括被利用作為接閃器的金屬物）或接閃器和地面（包括與大地接觸能承受雷擊的金屬物），而不觸及需要保護(hù)的部位時(shí)，則該部分就得到接閃器的保護(hù)。不同類別的防雷建筑物的滾球半徑如（表3.1）表3.1建筑物防雷的滾球半徑 一、1根避雷

31、針的保護(hù)范圍 1、當(dāng)避雷針的高度hhr時(shí)距地面hr處作一條平行于地面的平行線，以避雷針的針尖為圓心，hr為半徑畫弧，交水平線于A、B兩點(diǎn)，又分別以A、B兩點(diǎn)為圓心，hr為半徑，從針尖向地面畫弧。如圖3.1所示，則圖中曲線就是避雷針保護(hù)范圍的邊界，保護(hù)范圍是一個(gè)對(duì)稱的錐體。 圖3.1單根避雷針保護(hù)范圍剖面圖以圖1中O點(diǎn)為原點(diǎn)，地面為X軸，避雷針為Y軸，建立直角坐標(biāo)系。那么B點(diǎn)坐標(biāo)為：，即 以B為圓心，為半徑的圓的方程為： 那么，避雷針在高度為的水平面上的保護(hù)半徑為： （因弧在下半圓上，故取負(fù)號(hào)）當(dāng)避雷針的高度hhr時(shí)：在避雷針上取高度為hr的一點(diǎn)代替單根避雷針針尖作圓心，其余做法同上。 二、兩根

32、等高避雷針的保護(hù)范圍當(dāng)避雷針的高度hhr時(shí)，若兩針之間的距離，其保護(hù)范圍按單根避雷針的方法確定。若，其保護(hù)范圍按下列方法確定：在地面上，分別以兩根避雷針為圓心，為半徑做弧，兩弧相交于E、C兩點(diǎn)，如圖3.2圖3.2兩根等高避雷針地面保護(hù)范圍截面圖圖3.3兩根避雷針保護(hù)范圍剖面圖 （1）在AEBC外側(cè)的保護(hù)范圍，按單根避雷針的方法確定。 （2）在地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度b0為：（勾股定理） 因?yàn)椋?，在AOB軸線上，如圖3.3，O距地面高度為hr，以O(shè)為圓心，OA（OAOB）為半徑，在A、B兩點(diǎn)間畫弧。若以中心線OO為y軸，地面為x軸，建立直角坐標(biāo)系，則O的坐標(biāo)為（0，hr），弧所在的圓方程為： 因?yàn)?/p>

33、，所以根據(jù)勾股定理 （1）式 那么，距中心線任一距離x處，其保護(hù)范圍邊緣上的保護(hù)高度hr可以由（1）式求得，即 三、兩根不等高避雷針的保護(hù)范圍當(dāng)各避雷針的高度h1和h2均hr時(shí)，如圖3.4所示:圖3.4兩根不等高避雷針地面保護(hù)范圍截面圖 若其保護(hù)范圍按單根避雷針?lè)椒ù_定。若D其保護(hù)范圍按下列方法確定。首先在距離地面高度為hr的水平線上找一點(diǎn)O，使OA=OB即（勾股定理）如圖3.4。（因?yàn)?，AH=D1，HO=hr-h1，GO=hr-h2,GB=D-D1）在地面上以避雷針A為圓心，為半徑所作的弧與以B為圓心，為半徑作的弧相交于E、C兩點(diǎn)，如圖3.5，則在AEBC外側(cè)的保護(hù)范圍，按單根避雷針?lè)椒ù_定

34、：在地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度b0為： （勾股定理）（ AO=D1）圖3.5兩根不等高避雷針保護(hù)范圍剖面圖在AOB軸線上的保護(hù)范圍的邊緣是以O(shè)為圓心，OA=OB=為半徑所作的弧，如圖3.4，若以O(shè)O為y軸，地面為x軸，建立直角坐標(biāo)系，則O坐標(biāo)為（0，hr），該弧所在的圓方程為： 那么距離OO軸線x處，其保護(hù)范圍邊緣上的保護(hù)高度為： 四、矩形布置的四根等高避雷針的保護(hù)范圍見圖3.6，若，其保護(hù)范圍各按兩根等高避雷針的方法確定若D22000V，這就要求R0.5，才能保證運(yùn)行的安全。本例中的垂直接地體采用直徑為50mm，管壁厚為4mm，長(zhǎng)度為2.5m的鋼管，水平接地體采用寬度為40mm，厚度為5mm的扁

35、鋼。埋在地下0.8m。根據(jù)變電所大小，確定接地網(wǎng)的大小為7200m2，接地體總長(zhǎng)度L為5600m，接地網(wǎng)外長(zhǎng)度為480m，水平接地體所埋深度h為0.8m，土壤電阻率為100m，等效直徑因此，可以根據(jù)以上公式計(jì)算。 =0.958=0.508=0.883接地線 接地線是連接接地體和電氣設(shè)備接地部分的金屬導(dǎo)體，=0.5080.883=0.4490.5滿足要求。 一般接地不小于4mm20mm扁鋼或直徑不應(yīng)小于6mm的圓鋼。防雷接地 變電所需要有良好的接地裝置，以滿足工作安全和防雷保護(hù)接地要求。一般的做法是根據(jù)安全和工作接地的要求，設(shè)置一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后再在避雷針和避雷器下面增加接地體，以滿足防雷接地的要求。 總結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，時(shí)間長(zhǎng)、內(nèi)容多，幾乎涵蓋了大學(xué)中所學(xué)的知識(shí)。我經(jīng)過(guò)了從收集資料、設(shè)計(jì)、繪圖、審核的整個(gè)過(guò)程。三個(gè)月的時(shí)間既充實(shí)又緊張。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我獲得了綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)過(guò)的大部分課程進(jìn)行設(shè)計(jì)的基本能力。本次設(shè)計(jì)中，主要完成了以下工作： （1）介紹了各種雷擊的危害 （2）各種防雷裝置的使用與計(jì)算 （3）討論了氧化鋅避雷器的應(yīng)用前景。 （4）解決了變電所防直擊雷、雷電入侵波的問(wèn)題。 （5）對(duì)于變電所的二次系統(tǒng)防雷提出了