防雷與接地的設(shè)計

10、防雷與接地的設(shè)計防雷保護(hù)變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，假設(shè)發(fā)生雷擊事故將造成大面積停電，因此，變電所的防雷保護(hù)必需是格外牢靠的。變電所患病雷擊可能來自兩個方面：雷電直擊變電所；雷擊線路、沿線中路向變電所入侵的雷電波。1、變電所直擊雷保護(hù)的根本原則：全部被保護(hù)設(shè)備〔電氣設(shè)備、易燃易爆裝置等〕均應(yīng)處于避雷針〔避雷線〕的保護(hù)范圍之內(nèi)，以免患病直擊雷擊。當(dāng)雷擊避雷針后，它們對地電位可能上升，它們與被保護(hù)設(shè)備之間的絕緣距離不還擊。此時，仍能將高電位加至被保護(hù)設(shè)備，造成事故。變電所的設(shè)備與建筑物的高度是它確定的，合理選擇避雷針的位置、避雷針的高度，便可滿足上述兩個原則。2、為防止侵入變電所的行波損壞電氣設(shè)備，應(yīng)從兩方面實行措施：使用閥型避雷器。在距變電所適當(dāng)距離內(nèi)裝設(shè)牢靠的進(jìn)線保護(hù)。運(yùn)行閱歷，進(jìn)展全面分析和技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，符合電力系統(tǒng)和電力設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。變電所直擊雷保護(hù)依據(jù)變電所總平面布置圖，變電所總長184.5m79m12m，要求確定避雷針的布置、數(shù)量、高度，現(xiàn)設(shè)計計算如下：四支等高為h的避雷針布置，如圖10-1所示。安裝1～4號避雷針，兩支避雷針之間的距離為：D D12 34

75m，D D23

180.5m，D D13

195.5m。1D7P(hh

)，確定相應(yīng)的h

和hP

=0.8。Dh

h 195.5

a h34.9ma 7Phhhha x

70.8034.91246.9m50mh=12mr，計算x x其保護(hù)范圍。由于h

h 30h120mP

5.5 5.5

，則有h50x 2 h50

0.78r (1.5h2h)Px x

(1.550212)0.7839.78m2、求各避雷針的bx計算假想針的高度h0D 75h012

h034

h 127PhD

50 36.3m70.78180.5h023h

h014h

h 237PhDh 13

50 16.94m70.7850 195.5 14.2m013

024 7Ph

70.78計算最小寬度bxbx.12bx.23bx.13

bx.23bx.14bx.24

1.5(h0.121.5(h0.231.5(h0.13

h)1.5(36.312)34mxh)1.5(16.9412)7.4mxh)1.5(14.212)3.3mx按上述方法，四支針的保護(hù)范圍完全掩蓋了所建變電站，滿足要求。10-1防雷布置圖雷電進(jìn)入波的過電壓保護(hù)為防止侵入變電所的行波損壞電氣設(shè)備，應(yīng)從兩方面實行措施：〔1〕〔2〕在距變電所適當(dāng)距離內(nèi)裝設(shè)牢靠的進(jìn)線保護(hù)。〔一〕閥型避雷器應(yīng)按以下條件選擇：型式：選擇避雷器型式時，應(yīng)老率被保護(hù)電器的絕緣水平和使用特點。變電所的配電裝置一般承受站用一般閥型。額定電壓：避雷器的額定電壓U 應(yīng)與系統(tǒng)額定電壓全都。n滅弧電壓：依據(jù)使用狀況，校驗避雷器安裝地點可能消滅的最大的導(dǎo)線對地電壓，是否等于或小于避雷器的最大容許電壓〔滅弧電壓U 。mh在中性點非直接接地的電網(wǎng)中應(yīng)不低于設(shè)備最高運(yùn)行線電壓〔最高運(yùn)行線電壓按10﹪浮動計算。在中性點直接接地的電網(wǎng)中應(yīng)取設(shè)備最高運(yùn)行線電壓的80%。工頻放電電壓：在中性點絕緣或經(jīng)阻抗接地的電網(wǎng)中，工頻放電電壓U 一般應(yīng)大于gf最大運(yùn)行相電壓的3.5倍在中性點直接接地的電網(wǎng)工頻放電電壓一般應(yīng)大于最大運(yùn)行相電壓U 的3倍。工頻放電電壓應(yīng)大于滅弧電壓的1.8倍。xg沖擊放電電壓U

和殘壓Uch

ch(5)

可協(xié)作，故此項校驗從略?！捕潮芾灼鞯倪x擇〔1〕220kV220KVFCZ-220器，其技術(shù)參數(shù)為：10.1FCZ-220型號型號額定電壓〔kV〕滅弧電壓有效值〔kV〕FCZ-220220252工頻放電電壓有效值〔kV〕503/580沖擊放電電壓幅值1.5/20s(kV)710沖擊殘壓10/20s(kV)74010.2220kV校驗工程額定電壓校驗工程額定電壓UUFCZ-220220計算數(shù)據(jù)220N NS滅弧電壓Umh工頻放電電壓CUd mU kUgf 0 xgU kU252503580193.6419502.8220kV進(jìn)線及母線側(cè)裝設(shè)避雷器的選擇，按額定電壓和裝設(shè)地點，選擇FZ-220J型避雷器，其技術(shù)參數(shù)：10.2FZ-220J型號型號額定電壓〔kV〕滅弧電壓有效值〔kV〕工頻放電電壓有效值〔kV〕FZ-220J220200448/536沖擊放電電壓幅值1.5/20s(kV)630沖擊殘壓10/20s(kV)72810.3220kV校驗工程校驗工程FZ-220J計算數(shù)據(jù)220220200193.6448419536502.8額定電壓U額定電壓UUN NS滅弧電壓Umh工頻放電電壓CUd mU kUgf 0 xgU kU〔2〕110kV110kV出線及母線側(cè)裝設(shè)避雷器的選擇，按額定電壓和裝設(shè)地點，選擇FCZ-110型避雷器，其技術(shù)參數(shù)：10.4FCZ-110型號型號額定電壓〔kV〕滅弧電壓有效值〔kV〕工頻放電電壓有效值〔kV〕FCZ-110110126255/290沖擊放電電壓幅值1.5/20s(kV)345沖擊殘壓10/20s(kV)36510.5110kV校驗工程FCZ-110校驗工程FCZ-110計算數(shù)據(jù)額定電壓U U 110 110N NS滅弧電壓U CU 126 101.2mh d mU kU 255 219U kU 290 262gf mh〔3〕10kV10kV出線及母線側(cè)裝設(shè)避雷器的選擇，按額定電壓和裝設(shè)地點，選擇FZ-10型避其技術(shù)參數(shù)：10.6FZ-10工頻放電電 沖擊放電電額定電壓 滅弧電壓有 沖擊型號 壓有效值 壓幅值〔kV〕 效值〔kV〕 10/〔kV〕 1.5/20s(kV)FZ-10 10 12.7 26/31 4510.710kV工頻放電電壓 gf 0 xg校驗工程額定電壓U UN NS滅弧電壓U CUmh d mU kUU kUgf mh〔三〕變電所的進(jìn)線段保護(hù)變電所的進(jìn)線段保護(hù)的作用在于變電所防雷保護(hù)的重要措施之一。FZ-10 計算數(shù)據(jù)10 1012.7 12.6526 22.231 26.2限制流經(jīng)避雷器的雷電流幅值和降低入侵波的殘壓殘壓20s(kV)50工頻放電電壓工頻放電電壓gf0 xg220KV110KV2km出線段保護(hù)。避雷器的選取計算書〔一〕220kV型式選擇：依據(jù)設(shè)計規(guī)定選用FCZ系列磁吹式避雷器。額定電壓：UN

U 220kV，因此選擇FCZ-220NS滅弧電壓校驗：Umh

2521.152200.8193.6kV工頻放電電壓校驗：Ugf

503kU0 xg

3

3196.33

419kVU gf xg

1.2419502.3kV〔二〕220kV型式選擇：依據(jù)設(shè)計規(guī)定選用FZ系列一般式避雷器。額定電壓：UN

U 220kV，因此選擇FZ-220JNS滅弧電壓校驗：Umh

2001.152200.8193.6kV工頻放電電壓校驗：Ugf

448kU0 xg

3

196.3

3419kV3U gf xg

1.2419502.3kV〔三〕110kV型式選擇：依據(jù)設(shè)計規(guī)定選用FCZ系列一般式避雷器。額定電壓：UN

U 110kV，因此選擇FCZ-220JNS滅弧電壓校驗：Umh

1261.11100.8101.2kV工頻放電電壓校驗：Ugf

255kU0 xg

3

3126.53

219kVU gf xg

1.2219262kV〔四〕10kV型式選擇：依據(jù)設(shè)計規(guī)定選用FZ系列一般式避雷器。額定電壓：UN

U 10kV，因此選擇FZ-10避雷器。NS滅弧電壓校驗：Umh

12.71.15100.812.65kV工頻放電電壓校驗：U 26kUgf 0 xg

3

22.2kV3U 3gf xg

1.222.226.2kV接地裝置電氣設(shè)備的任何局部與土壤之間作良好的電氣連接，稱為接地。與土壤直接接觸的金狀可分為管形接地體和帶形接地體等接地線可分為接地干線和接地支線。接地體和接地線合稱為接地裝置。1、接地裝置的作用變電所中的接地裝置按工作性質(zhì)分為工作接地和保護(hù)接地不帶電的電氣設(shè)備外殼或金屬構(gòu)造與接地體之間作良好的金屬連接。2、接地裝置的接地電阻允許值電氣設(shè)備中任何帶電局部，凡對地電壓大于250V，稱為高壓電氣設(shè)備。1000V以上的高壓電器設(shè)備的接地電阻，按《電力設(shè)備接地設(shè)計規(guī)程》規(guī)定：單相接地時，接地電位不超過2023V，接地電阻不超過4Ω；對高土壤電阻系數(shù)地區(qū)，接地電阻允許提高，但不超過5Ω。3、接地裝置的布置全值以下；其次應(yīng)充分利用自然接地體，以減低工程造價。人工接地體是由水平接地體和垂直接地體所組成2～3m作用使其每個接地體的散流作用降低受季節(jié)影響較大。敷設(shè)了接地裝置的電氣設(shè)備比沒敷設(shè)接地裝置的電氣設(shè)備要安全置的不好，仍將有觸電的危急，所以變電所的接地裝置布置成環(huán)路式接地體。螺栓連接時，應(yīng)設(shè)防松螺帽或防松墊片。電氣設(shè)備應(yīng)承受單獨(dú)的接地線，不允許一個接地線上串聯(lián)數(shù)個電氣設(shè)備。4、接地裝置的計算2.5m，頂端埋于地下0.4～1.5m.此時，單根垂直接地體接地電阻可以用以下簡化公式計算Rc=Kj〔Ω〕式中 Kj——簡化計算系數(shù)，當(dāng)接地體長2.5m，頂端埋于地下0.8m時，見單根垂直接地體的簡化計算系數(shù)表；——土壤電阻率Ω·m。接而組成復(fù)合接地體或接地體組。由于每根垂直接地體相互距離約在3～5m的電阻。這種影響電流流散的現(xiàn)象，稱為屏蔽作用。由于屏蔽作用，接地體組的流散電阻，阻R 可按下式計算cRR=c 〔Ω〕c nc式中 R——單根垂直接地體