35kv變電站防雷接地技術(shù)畢業(yè)論文

1、<p>　　XXXXX學(xué)校 </p><p>　　本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）</p><p>　　題 目： 變電站防雷接地技術(shù) </p><p>　　學(xué)習(xí)中心： </p><p>　　層 次： &

2、lt;/p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　年 級： 年 春/秋 季 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué) 生： </p><p

3、>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成日期： 年 月 日</p><p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所，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)

4、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)生的雷電對高壓輸變電設(shè)備產(chǎn)生的大量危害。因此，必須加強(qiáng)變電站防雷接地問題的認(rèn)識(shí)與研究。</p><p>　　本論文針對目前變電站設(shè)備中防雷接地技術(shù)的中存在的問題，針對35KV變電站進(jìn)行防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)；根據(jù)

5、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)。</p><p>　　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)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　內(nèi)容摘要I<

6、/b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 變電站防雷接地的意義1</p><p>　　1.2 變電站防雷接地的研究背景1</p><p>　　1.3 本次論文的主要工作4</p><p>　　2 變電站的防雷保護(hù)6</p&g

7、t;<p>　　2.1 變電站的直擊雷保護(hù)8</p><p>　　2.2 變電站的侵入波保護(hù)11</p><p>　　2.3 變電站的進(jìn)線段保護(hù)12</p><p>　　2.4 避雷針與避雷線的保護(hù)范圍的計(jì)算14</p><p>　　3 變電站的防雷接地16</p><p>　　3.1

8、 接地概述16</p><p>　　3.2 接地電阻17</p><p>　　3.3 變電所接地裝置18</p><p>　　3.4 變電站的接地原則18</p><p>　　3.5 降低變電所接地裝置工頻接地電阻的措施18</p><p>　　4 變電所防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例20</p>

9、<p>　　4.1 變電所的規(guī)模20</p><p>　　4.2 變電所位置的自然條件20</p><p>　　4.3 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn)21</p><p>　　4.4 接地裝置的設(shè)置22</p><p><b>　　5 結(jié)論24</b></p><p>

10、;<b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　附 錄26</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 變電站防雷接地的意義</p><p>　　雷電是大自然中最宏偉但又最恐怖的氣體放電現(xiàn)象。對雷電的物理本質(zhì)了解

11、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，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)了對雷電及其防護(hù)技術(shù)的研究。</p><p>　　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)對電網(wǎng)造成較大的危害。近年來，隨

12、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。</p><p>　　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，最大程度的減少雷擊事故發(fā)生，有著極其重要的意義。</p><p&g

13、t;　　1.2 變電站防雷接地的研究背景</p><p>　　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。 </p><p>　　1983年9月西

14、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；遙測系統(tǒng)—由于連接電纜較長，損壞電路板3塊。 </p><p>　　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、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。 </p><p>　　1987年8月1日三門峽站受雷擊損壞16臺(tái)裝置柜。 </p><p>　　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)。 </p><p>　　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

16、，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，內(nèi)存損壞8塊。 </p><p>　　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

17、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，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)。 </p><p>　　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。 </p><p>　　199

18、4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。 </p><p>　　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。 </p><p>　　1996年8月31日，華夏證券公司廣州分公司遭雷擊，

19、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。 </p><p>　　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

20、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。 </p><p>　　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。 </p><p>　　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、對講系統(tǒng)、6只攝像機(jī)、13部電梯

21、的電腦控制程序遭損壞，損失嚴(yán)重。 </p><p>　　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。 </p><p>　　2001年2月21日凌晨，由于大霧閃絡(luò)造成外

22、部電網(wǎng)對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。 </p><p>　　從以上的雷電事故來看，自二十世紀(jì)八十年代以來，我國

23、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，這也說明對于弱電系統(tǒng)的防雷保護(hù)措施還有待加強(qiáng)。因此，對于弱電系統(tǒng)的防雷保護(hù)的各項(xiàng)措施還應(yīng)不斷完善。</p><p><b>　　研究現(xiàn)狀：</b></p><p>　　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，任何電壓等級的設(shè)備絕緣都會(huì)難以耐受變電站對于直擊雷的保護(hù)一般采取裝設(shè)避雷針或采用沿變電站進(jìn)線段

24、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。</p><p>　　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。</p><p>　　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)對象主要是保護(hù)

25、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。&

26、lt;/p><p>　　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

27、造成接口元件擊穿或燒壞。</p><p>　　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。</p&

28、gt;<p>　　總之，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。</p><p>　　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

29、好與壞直接對電氣系統(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</p><p>　　微機(jī)監(jiān)控設(shè)備的不斷普及和應(yīng)用，同樣對防雷接地的要求逐漸增高。以前由于接</p><p>　　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</p><p>　　損失和嚴(yán)重的問

30、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</p><p>　　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，</p><p>　　保障設(shè)備及人身安全的措施之一。</p><p>　　1.3 本次論文的主要工作</p><p>　　隨著電力工業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化程度越來越高，對安全供電的要求也越來越高。為了

31、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)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)對象，分析該變電站的防雷接地設(shè)計(jì)。</p><p>　　大多數(shù)的中型電力用

32、戶，都采用的是35 kV電壓等級供電，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。</p><p>　　本課題是針對我國農(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

33、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)，具有一定針對性和廣泛性。</p><p>　　2 變電站的防雷保護(hù)</p><p>　　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

34、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

35、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</p><p>　　2.1 變電站的直擊雷保

36、護(hù)</p><p><b>　　直擊雷的影響</b></p><p>　　直擊雷是指雷雨云對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)200~300kA，一般在20~40kA，其時(shí)間甚短，一般僅為10~100μs。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)

37、備等損壞。其對弱電設(shè)備的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： </p><p>　　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、（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 </p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中，平行導(dǎo)體的長度為1m。 </p>&l

38、t;p>　　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。</p><p>　　同樣對拐彎的導(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

39、采用直角拐彎時(shí)應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)件強(qiáng)度。</p><p>　　2、熱效應(yīng)的破壞作用 </p><p>　　根據(jù)焦耳定律，一次閃擊的雷電流發(fā)出的熱量Q</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中Q—發(fā)熱量，J；i—雷電流，A；R—雷電流通道的電阻，Ω； t—雷電流持續(xù)的時(shí)間，s。</p>

40、<p>　　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ΔT為 </p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中ΔT —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/kg·K。 </p><p>　　如果雷電擊在電弱電設(shè)備上，由于雷電流很大，通

41、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) 6000℃~10000℃，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)。 </p><p>　　3、雷電流沖擊波的破壞作用 </p><p>　　雷電通道的溫度高達(dá)幾千度至幾萬度，空氣受熱急劇膨脹，并以超聲速度向四周

42、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。</p><p><b>　　4、感應(yīng)雷的影響</b></p><p>　　感應(yīng)雷對弱電設(shè)備的影響主要是指在

43、雷云之間放電或雷云對地之間放電時(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

44、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。</p><p>　　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 </p><p><b>　　（2-4）</b></p><p>　　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

45、離，m； ——導(dǎo)線平均高度，m。 </p><p>　　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)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)大電場以及磁場變化時(shí)產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)造成的。</p><p><b>　　1、靜電感應(yīng) &

46、lt;/b></p><p>　　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強(qiáng)度超過兩者之間空氣的擊穿強(qiáng)度時(shí)，雷云對放電體放電，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)生很高的對地電位差。這個(gè)對地電位差稱為靜電感應(yīng)電壓。如果樓頂不采取良

47、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。 </p><p>　　雷擊時(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) 300~400kV；一般配電線路和通信線路雖然懸

48、掛高度較低，但雷電流大，感應(yīng)過電壓仍可達(dá)幾十千伏。</p><p><b>　　2、電磁感應(yīng) </b></p><p>　　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。處在這一電磁場中的導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢。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)成閉合回路的金屬物體產(chǎn)生感應(yīng)電流，對設(shè)備或建筑

49、物造成損害。 </p><p>　　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昭?，周圍高電荷區(qū)域與地電位相對絕緣的導(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。</p><p>　　避雷針(線)是接地的導(dǎo)電物，一般高于被保護(hù)物體，

50、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的畸變，在雷云電場的作用下，當(dāng)尖端的電場強(qiáng)度大于空氣電離場強(qiáng)時(shí)，開始電離空氣，形成迎面先導(dǎo)，并與雷云的雷電先驅(qū)相遇，完成雷擊過程。</p><p>　　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)。</p

51、><p>　　2.2 變電站的侵入波保護(hù)</p><p>　　變電站對侵入波的防護(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。</p>&

52、lt;p>　　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)備受到可靠保護(hù)。</p><p>　　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

53、力，防止工頻接地短路事故的發(fā)生。</p><p>　　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。避雷器的基本要求：</p><p>　　1、避雷器與被保

54、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)?，從而起到可靠的保護(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；</p><p>　　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)

55、能夠繼續(xù)正常運(yùn)行；</p><p>　　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。</p><p>　　2.3 變電站的進(jìn)線段保護(hù)</p><p>　　要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的波度，就必須對變電站進(jìn)線實(shí)施保護(hù)。當(dāng)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

56、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)，勢必會(huì)對線路造成破壞。變電站進(jìn)線保護(hù)是在靠近變電站出線架1～2km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。</p><p>　　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。</p><p>　　一、35kV及以上變電所的進(jìn)線段保

57、護(hù)</p><p>　　對于35~110kV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值，因此對對于35~110kV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</p><p>　　1、未沿全線架設(shè)

58、避雷線的進(jìn)線段保護(hù)</p><p>　　圖4.1進(jìn)段保護(hù)示意圖</p><p>　　（1）閥型避雷器的作用：保護(hù)全所設(shè)備；</p><p>　?。?）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；</p><p>　?。?）管型避雷器1：限流；</p>

59、;<p>　?。?）管型避雷器2：保護(hù)開關(guān)。</p><p>　　二、全線架設(shè)避雷線的變電所進(jìn)線段保護(hù)</p><p>　　圖4.2全線架設(shè)避雷線的變電所進(jìn)線段保護(hù)</p><p>　　三、35kV小容量變電所的簡化進(jìn)線保護(hù)</p><p>　　圖4.3 35kV小容量變電所的簡化進(jìn)線保護(hù)</p><p&g

60、t;　　四、用電抗線圈代替進(jìn)線段的保護(hù)接線</p><p>　　圖4.4 用電抗線圈代替進(jìn)線段的保護(hù)接線</p><p>　　2.4 避雷針與避雷線的保護(hù)范圍的計(jì)算</p><p>　　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，對引流線和接地裝置都有嚴(yán)格的要

61、求。</p><p>　　一、避雷針保護(hù)范圍確定</p><p>　　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。在工程上可由簡化保護(hù)范圍的計(jì)算方法確定。</p><p>

62、　　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。</p><p>　　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

63、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。</p><p>　　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)按下列方法確定：</p><p>　　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；</p><p>　　2、各邊的保護(hù)范圍一側(cè)最小寬度b:之0時(shí)

64、(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)；</p><p>　　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</p><p>　　二、避雷線保護(hù)范圍的確定</p><p>　　避雷線相當(dāng)于掛在高空的接地導(dǎo)線。避雷線對雷云與大地間電場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

65、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。</p><p>　　避雷線和避雷針一樣，也有一定的保護(hù)范圍，保護(hù)范圍與避雷線的數(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。</p><p

66、>　　3 變電站的防雷接地</p><p>　　接地裝置的設(shè)計(jì)對于電力系統(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

67、人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地；雷電保護(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)安全除了對接地阻抗有要求外，還對地網(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。</p><p>　　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

68、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50mm×5mm，垂直接地極采用角鋼50mm×5mm，垂直接地極間距5m～6m，主接地網(wǎng)接地裝置電阻不大于4Ω，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。

69、 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。</p><p><b>　　3.1 接地概述</b></p><p>　　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

70、內(nèi)容劃分為以下幾種：</p><p><b>　　1．工作接地</b></p><p>　　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

71、、功率地、電源地等。</p><p><b>　　2．防雷接地</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　3．安全接地</b></p><p>　　為了保證人身的安全，將電氣設(shè)備外殼設(shè)置

72、的接地。任何接地極都存在著接地電阻，正因?yàn)槿绱耍?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。</p><p><b>　　3.2 接地電阻</b></p><p>　　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

73、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)的電場分布，其電場強(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，電場強(qiáng)度E也越小。</p><p>　　把接地點(diǎn)處的電位Um與接

74、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Um，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。</p><p&

75、gt;　　接地電阻《電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中對接地電阻值有具體的規(guī)定，一般不大于0.5Ω。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5Ω，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，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)行控制，其次以接地電阻不大于0.5Ω和5Ω進(jìn)行要求。因此，人們普遍認(rèn)為110kV及以

76、上變電所中，接地電阻值小于0.5Ω即認(rèn)為合格，大于0.5Ω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。</p><p>　　3.3 變電所接地裝置</p><p>　　保護(hù)和屏蔽措施都要求有科學(xué)可靠的接地裝置?？梢苑譃椋航拥伢w和接地。</p><p><b>　　1、接地體</b></p><p>　　

77、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。</p><p>　　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)。</p><p>　　垂直接地體之間的距離為5m左右，頂部埋深0.5～0.8m。接地體與道路或通道出入口的距離不小于3m，當(dāng)小于3m時(shí)，接地體的頂

78、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。</p><p><b>　　2、接地線</b></p><p>　　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。</p><p>　　防雷接地裝置的接

79、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。</p><p>　　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。</p><p>　　3.4 變電站的接地原則</p><p>　　變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：</p><p>　　1、盡量采用建筑物地基的鋼筋和

80、自然金屬接地物統(tǒng)一連接地來作為接地網(wǎng)；</p><p>　　2、盡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；</p><p>　　3、應(yīng)采用統(tǒng)一接地網(wǎng)，用一點(diǎn)接地的方式接地。</p><p>　　3.5 降低變電所接地裝置工頻接地電阻的措施</p><p>　　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

81、電阻，其阻值與引線的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。</p><p>　　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)。</p><p>　　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)。</p><p>　　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

82、素是土壤的含水量。</p><p>　　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)量級的接地網(wǎng)。</p><p>　　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

83、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。</p><p>　　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。</p><p>　　4 變電所防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例</p><p>　　4.1 變電所的規(guī)模

84、</p><p>　　擬建的35KV變電所位于我國大多數(shù)農(nóng)村，采用設(shè)計(jì)安裝避雷針針對變電站直擊雷的保護(hù)，而對變電站雷電侵入波的防護(hù)則設(shè)計(jì)安裝避雷器。</p><p>　　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。對于農(nóng)村35千

85、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。 </p><p>　　1、變電所的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)</p><p>　　變電站的接地網(wǎng)常采用40mm×4mm的扁鋼或直

86、徑為20mm的圓鋼排列成方孔形或長孔形，埋地0.6～0.8m，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1.5～2m，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3～10m，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。</p><p>　　2、變電站的進(jìn)線保護(hù)設(shè)計(jì)</p><p&g

87、t;　　變電站設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定對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500Ω·M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。在土壤電阻率大于 500Ω·M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

88、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。 </p><p>　　4.2 變電所位置的自然條件</p><p>　　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

89、為40m。變電站最高點(diǎn)為20m，且當(dāng)?shù)仄骄纂娙諡?0。有三種規(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2×104Ω·cm，中等含水量，土壤熱阻系數(shù)80℃

90、·cm/W。</p><p>　　4.3 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn)</p><p>　　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。</p><p>　　圖4.1為根據(jù)水利電力部，西北電力設(shè)計(jì)院

91、編的電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊，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：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　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)手冊規(guī)定；—被保護(hù)物高度；—避雷針高

92、度；；—2個(gè)等高避雷針間距離。</p><p>　　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</p><p><b>　　所以，取時(shí)，可得。</b></p><p>　　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；如上例的變電站的防雷保護(hù)范圍用滾球法計(jì)算則需要再增加一根避雷針才能滿足保護(hù)范圍要求。

93、增加一根避雷針，則需增加投資近1.5萬元，這就造成了不必要的浪費(fèi)。</p><p><b>　　3、防止反擊過電壓</b></p><p>　　變電所內(nèi)的大氣過電壓除來自雷電對配電裝置的直接雷擊和架空進(jìn)線上出現(xiàn)的雷電浸入波外，還有來自于雷擊避雷針或避雷線后反擊到配電裝置的反擊過電壓。為此，35KV及以下的配電裝置不允許架設(shè)構(gòu)架避雷針，土壤電阻率大于500Ω·

94、M的地區(qū)，線路避雷線不允許進(jìn)門型構(gòu)架。對于設(shè)有獨(dú)立避雷針的變電所，獨(dú)立避雷針與配電裝置帶電部分和設(shè)備、構(gòu)架接地部分的空氣距離以及它們的接地裝置的地中距離均應(yīng)滿足規(guī)程要求，一般空氣中距離不小于5m，地中距離不小于3m。</p><p>　　4.4 接地裝置的設(shè)置</p><p>　　接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成，接地體的截面應(yīng)經(jīng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)，計(jì)及材料的腐蝕程度，并考慮一定裕度后確定。

95、一般35KV變電站水平接地體選用40mm×5mm扁鋼，垂直接地體選用L50mm×5mm角鋼，具體的設(shè)計(jì)原則可歸納總結(jié)如下：</p><p>　　1、避雷針接地裝置與道路或出入口等的距離不應(yīng)小于3m，否則應(yīng)采取措施，鋪設(shè)礫石或礫青地面；</p><p>　　2、獨(dú)立避雷針的接地裝置與主接地網(wǎng)的距離不應(yīng)小于3m。接地電阻值不應(yīng)大于10歐，當(dāng)實(shí)際接地電阻大于上述值時(shí)，可采取加

96、鉆深孔或?qū)⒔拥貛б羾鷫ν夥笤O(shè)一小接地網(wǎng)；</p><p>　　3、主接地網(wǎng)的接地電阻值應(yīng)不大于4歐，當(dāng)實(shí)際接地電阻值大于上述值時(shí)，采取加鉆深孔或?qū)⒔拥貛б羾鷫ν夥笤O(shè)一小接地網(wǎng)；</p><p>　　4、接地裝置埋深度為0.6米為宜，接地網(wǎng)的外緣須閉合，外緣各角應(yīng)做成園弧型，園弧半徑應(yīng)大于5米，回田土取土壤電阻率低的田園土，予留好引線，以備設(shè)備接地，扁鋼搭接長度大于寬度的2倍；</

97、p><p>　　5、電纜溝支架與水平接地體連通；</p><p>　　6、各種電氣設(shè)備外殼，構(gòu)架支架均須可靠接地；</p><p>　　7、接地網(wǎng)應(yīng)與土建基礎(chǔ)鋼筋連接。</p><p><b>　　接地裝置計(jì)算：</b></p><p>　　單根垂直接地體的接地電阻計(jì)算為</p><

98、;p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　初定垂直接地體根數(shù)，確定屏蔽系數(shù)因閉合接地裝置的周長L=[(1.5×2+50)+(1.5×2+40)]×2=192m，接地體間距a=6～7m，故垂直接地體根數(shù)約為 n=L/a=32～27.5根，實(shí)取 n=30 根。按n=30及，查得。</p><p>　　接地裝置的接地線（即

99、連接扁鋼）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　實(shí)選接地線40×5=200mm2>Smin，合格。</p><p><b>　　防雷接地：</b></p><p>　　35KV變電站用獨(dú)立避雷針, 避雷針接地引下線埋在地中部分與配電裝置構(gòu)架

100、的接地導(dǎo)體埋在地中部分在土壤中的距離大于3m, 變電站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50mm×5mm, 垂直接地極采用角鋼50mm×5mm, 垂直接地極間距5m～6m, 主接地網(wǎng)接地裝置電阻不大于4Ω, 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。</p><p><b>　　5 結(jié)論</b><

101、;/p><p>　　本論文首先對變電站防雷接地技術(shù)的基本技術(shù)問題作了詳盡的描述：針對目前變電站設(shè)備中防雷技術(shù)的中存在的問題，提出詳盡的防雷解決方案，還介紹了變電站接地設(shè)計(jì)的必要性和設(shè)計(jì)原則，闡述了變電站接地電阻的測量和降阻措施，提出了變電站電氣設(shè)備防雷措施。在理論分析的基礎(chǔ)上最后通過對我國農(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變電站電氣接線圖以及具體情況，學(xué)習(xí)利用各種防雷接地

102、裝置等，實(shí)現(xiàn)對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)，具有一定針對性和廣泛性。</p><p>　　由于時(shí)間和自己知識(shí)及能力的限制，導(dǎo)致此次課題設(shè)計(jì)存在錯(cuò)誤之處，懇請各位老師批評指正。</p><p>　　針對我國農(nóng)村35KV變電站進(jìn)行防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>&l

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