《變電站避雷針保護(hù)范圍的計算案例》2900字

變電站避雷針保護(hù)范圍的計算案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u8113變電站避雷針保護(hù)范圍的計算案例綜述 1176731.1.1避雷針的介紹 1192881.1.2避雷針保護(hù)范圍相關(guān)計算 2181521.1.3變電站所需避雷針驗算 5避雷針的介紹避雷針最早于18世紀(jì)被富蘭克林按照雷雨天中導(dǎo)電的風(fēng)箏線所發(fā)明。正如雷暴天空中高聳而接閃的風(fēng)箏一樣，避雷針通過高于所保護(hù)的電氣設(shè)備從而更快的形成尖端放電，將雷電的先導(dǎo)放電傳導(dǎo)到大地。避雷針將雷電流引下之后通過埋在地下的接地泄流地網(wǎng)釋放電荷，因此我們可以看出：避雷針需要有穩(wěn)定牢固的接閃線和較小接地電阻。在雷暴天時，天空中的大量雷云產(chǎn)生大氣放電并使地面的感應(yīng)帶電導(dǎo)體產(chǎn)生過電壓，而這些感應(yīng)電荷由于電荷密度更大而尖端放電。天空與大地之間的接觸面積小但是電荷量大，所以就很容易發(fā)生擊穿。這就出現(xiàn)了閃電擊中于避雷針之上的情況。由于避雷針的接地電阻較小，這就可以將巨量的雷電流或電荷通向大地，閃電也自然不再理睬或影響避雷針之下的電氣設(shè)備了。避雷針可裝為單根獨(dú)立，也可安在別的設(shè)備上。由于后者可以直接安于設(shè)備之上可以節(jié)約占地面積，又可以利用配電裝置的接地部分。相比前者有更高的經(jīng)濟(jì)型，但是在雷擊架構(gòu)避雷針時，若35kv以下裝置容易發(fā)生絕緣被保護(hù)處的電壓高于別處的事故從而造成更大的破環(huán)。所以我國規(guī)定布置獨(dú)立的單根避雷針防護(hù)35kv及以下的配電設(shè)備。110kv及以上可以采用將他安裝在其他物品上。在安裝獨(dú)立避雷針時我們需要注意兩點(diǎn)。一是避雷針應(yīng)與相鄰配電設(shè)備以及它的接地裝置之間保持距離，這個距離包括地面之上以防空氣間隙被擊穿的空氣間距；地面之下與相鄰設(shè)備防止兩者下方土壤被擊穿的土壤長度。按照我國規(guī)定及一般計算，一般地上應(yīng)大于五米，地下土壤中距離大于三米。二是它能庇護(hù)的地域面積問題。避雷針的作用區(qū)域如同一個展開的大傘，具體的相關(guān)數(shù)據(jù)我們在之后進(jìn)行討論。俗話說“天下沒有不透風(fēng)的墻”，我們不可能認(rèn)為處于保護(hù)范圍之內(nèi)的所有設(shè)備都不會受到雷擊影響。所以我國規(guī)定若在避雷針保護(hù)范圍內(nèi)的繞擊率小于等于0.1%就是一個保護(hù)性能可靠的避雷針了。避雷針保護(hù)范圍相關(guān)計算一、單支避雷針圖圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s11單只避雷針保護(hù)的范圍如圖所示，當(dāng)避雷針為單根時保護(hù)區(qū)域是一個傘狀的曲線圓錐。在它的上下兩部分為不同斜率。保護(hù)范圍的半徑具體計算如下：hx≥?2： rhx<?2： rx式中：h——避雷針整體高度，m；P——高度修正系數(shù)。（2-1，2-2）中當(dāng)h≤30m時P=1；當(dāng)30m<h≤120m時P=30從上面計算發(fā)現(xiàn)隨著避雷針越高，相應(yīng)的P越小。特別高的避雷針反倒性價比變小，為擴(kuò)大范圍可采用多根一起保護(hù)。（二）一對一樣高的避雷針圖圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s12一對一樣高避雷針的防護(hù)區(qū)域兩者之間的共同保護(hù)范圍大小為： ? 2b式中：h——避雷針的整體全高，m；ho——所保護(hù)最低處離地高，m；2bx——一定高度上最窄長度，m；D——兩避雷針之間的間距，m；Ｐ——高度修正系數(shù)，同單根時隨避雷針高度而變化。在計算中先確定避雷針們保護(hù)的邊緣的最小寬度bx和變電站中最高點(diǎn)hx。我們可以在得到這個高度的防雷情況?？梢缘玫皆诖怪庇诘孛媲颐嫦騼杀芾揍樧钫幍慕孛嫔蟗x與hx的關(guān)系如圖2-2右上角所示，在地平面上(hx=0)時，bx最大為1.5倍h0。通過上圖可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩針離得越遠(yuǎn)，他們的保護(hù)范圍的高度也會變得越來越小，防護(hù)最窄處的寬度也越來越細(xì)。所以避雷針之間不可離得太遠(yuǎn)。一般情況下他們的距離不應(yīng)大于5倍其高度。（三）兩避雷針高度不一樣圖圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s13兩避雷針不同高度時保護(hù)范圍（四）避雷針根數(shù)為三及以上時圖圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s14a.三角形布置時情況b.四根時情況三根時計算和之上類似。然后可以按照電氣設(shè)備最高位置處的水平面上判斷每兩個避雷針之間的最窄保護(hù)范圍寬度大于0（并不是沒有防護(hù)）的情況下就可以認(rèn)為中間部分可以收到三避雷針的共同防護(hù)，具體情況如圖2-4（a）。當(dāng)避雷針根數(shù)為4或四針以上時，我們可以按照其中每三根避雷針的共同防護(hù)情況判斷是否在電氣設(shè)備最高點(diǎn)處的保護(hù)范圍最窄寬度大于等于0，從而確定在這些避雷針整體保護(hù)范圍的中央?yún)^(qū)域是否有防護(hù)狀態(tài)，具體情況如圖2-4(b)。變電站所需避雷針驗算根據(jù)任務(wù)書預(yù)設(shè)，我們需要對這個大小為90*70*10m的變電站進(jìn)行避雷針架設(shè)。所以一定要將所有設(shè)備放于其保護(hù)中。依據(jù)變電站的長方形且防護(hù)功能應(yīng)一致的布局，現(xiàn)可擬用兩種避雷針布局方案，一是三根等高針呈等邊三角形布局；二是四根呈長方形布局。方案Ⅰ采用三支等高避雷針圖圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s15當(dāng)任務(wù)變電站用三根避雷針保護(hù)時的范圍（單位：m）在此設(shè)計圖中，外圍粗線是變電站圍墻的范圍，由于變電站配電裝置距離圍墻12米，所以具體有配電裝置的范圍大致是圖中mnpq虛線范圍，我們將避雷針采用等邊三角形布局分別安裝至A、B、C處，在等邊三角形布局中AB、BC、CA的相距長度相等均為60m。圖中h為避雷針的全高，hx可預(yù)設(shè)為配電裝置中的最高點(diǎn)為10米，在變電站中兩針之間共同保護(hù)范圍也應(yīng)高于10米。由圖2-5可見，處于變電站邊緣mn邊的配電設(shè)備距離避雷針A點(diǎn)相對B、C點(diǎn)和附近配電裝置距離較遠(yuǎn)，因而應(yīng)當(dāng)檢驗配電設(shè)備m或n點(diǎn)處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)。也就是需要將獨(dú)立避雷針A的保護(hù)圓的半徑大于等于A到m點(diǎn)的距離。Am=332+3a.設(shè)hx≥?2，即10?2時，則20 r 33.14 h=43.14m與所設(shè)避雷針高度條件不符相矛盾，舍去b.hx<?2時，即10<?2 r 33.14=（1.5??2?10)*解得：h=38.14m成立B、C兩避雷針間共同保護(hù)距離D長度為60m，再計算避雷針保護(hù)范圍能否達(dá)到全范圍，其中包括兩避雷針最窄保護(hù)寬度是否小于到配電設(shè)備的距離和最低高度能否高于配電設(shè)備。當(dāng)h=38.14m時，計算 ?0 ?0=38.14- ?0 bx bx由此數(shù)據(jù)可知，當(dāng)避雷針為三根長為38.14米，呈等邊三角形布置時可以保護(hù)全站方案Ⅱ四根呈正方形布置圖圖STYLEREF1\s26四根的保護(hù)范圍示意圖（單位：m）如圖2-6所示，圖中外圍粗線是變電站圍墻的范圍，內(nèi)部虛線為距變電站圍墻12m的配電設(shè)備的范圍mnpq，預(yù)設(shè)將避雷針安裝于A、B、C、D四點(diǎn)處，整體形狀是一個長為60m的正方形布置。由圖可知，避雷針之間的聯(lián)合保護(hù)范圍的最窄寬度bx=3m，配電設(shè)備最高h(yuǎn)x=10m。計算AB時 b 3=1.5（?0?10） ?0式中：D:兩避雷針間的距離為60m 12=??60設(shè)：避雷針高度h<30m，P=1此時：h=20.57m成立由于hx<h/2，rx=(1.5h-2hx)P再對避雷針與相距最遠(yuǎn)點(diǎn)進(jìn)行范圍大小驗算，由于四個避雷針都布局相同，可采用避雷針A與配電設(shè)備m計算，其余四點(diǎn)均相同。 Am=7取測試水平高度hx=10m，避雷針高度h=20.57m則， r r所以四個避雷針的保護(hù)區(qū)域可以覆蓋m、n、p、q四點(diǎn)。將對避雷針A、C之間距離驗算，此時將最窄寬度bx=0作為極限，判斷是否能覆蓋整個變電站。此時設(shè)最低保護(hù)范圍為配電設(shè)備最高高度：10m D=AC=60 ? 10=??解得：h=22.12m此時結(jié)果大于之前所得結(jié)果20.57m當(dāng)避雷針高度為22.12m時，避雷針的保護(hù)范