35kv變電所接地裝置與防雷的設(shè)計(jì)
35kv變電所接地裝置與防雷的設(shè)計(jì)
目錄
一. 前言………………………………………………………………1 二. 設(shè)計(jì)任務(wù)……………………………………………………………1 三. 設(shè)計(jì)方案及相關(guān)計(jì)算………………………………………………1 3.1 雷電參數(shù)………………………………………………………1 3.1.1雷電流的幅值、波頭、波長(zhǎng)和陡度………………………1 3.1.2 雷電流極性及波形…………………………………………2 3.1.3雷電波阻抗(Z0) ……………………………………………3 3.1.4地面落雷密度………………………………………………3 3.2變電所遭受雷擊的主要原因…………………………………4 3.3變電所防雷的原則……………………………………………4 3.4變電站防雷具體措施分類(lèi)……………………………………5 3.4.1 避雷針或避雷線(xiàn)……………………………………………5 3.4.2避雷器………………………………………………………8 3.4.3 直擊雷防護(hù)…………………………………………………9 3.4.4變電站雷電侵入波防護(hù) …………………………………13 3.4.5變電站的進(jìn)線(xiàn)段雷電防護(hù)設(shè)計(jì)……………………………16 3.5接地裝置的設(shè)計(jì)………………………………………………18 3.6 變電站弱電設(shè)備防雷措施……………………………………28 四. 結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………28 五. 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………28 六. 調(diào)研報(bào)告……………………………………………………………29
一、前言
變電所是電力系統(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(chǎng)與電力用戶(hù)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(guó)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(wèn)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)生的大量危害。因此,必須加強(qiáng)變電所雷電防護(hù)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)與研究。
隨著電力工業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，對(duì)安全供電的要求也越來(lái)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)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、特點(diǎn)、規(guī)律和防護(hù)措施；另一方面是研究用電氣的方法解決各種安全問(wèn)題，即研究運(yùn)用電氣監(jiān)測(cè)、電氣檢查和電氣控制的方法來(lái)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的安全性或獲得必要的安全條件。
二、設(shè)計(jì)任務(wù)
本設(shè)計(jì)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(guó)家防雷接地標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合35KV變電站電氣接線(xiàn)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)。
三、設(shè)計(jì)方案及相關(guān)計(jì)算
3.1雷電參數(shù)
3.1.1雷電流的幅值、波頭、波長(zhǎng)和陡度
（1）雷電流幅值的概率分布 我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)推薦按下式計(jì)算
lgP??
I
88
式中：I是雷電流幅值，kA；P是 幅值等于大于I的雷電流概率。例如幅值等于和超過(guò)50kA的雷電流，計(jì)算可得概率為33%。
上述雷電流幅值累積概率計(jì)算公式適用于我國(guó)大部分地區(qū)。對(duì)于雷電活動(dòng)很弱的少雷地區(qū)(年平
均雷電活動(dòng)20日以下)，例如陜南以外的西北地區(qū)及內(nèi)蒙古自治區(qū)的部分地區(qū)。雷電流幅值概率可按以下公式求得：
lgP??
I
44
（2）雷電流的波頭和波長(zhǎng)
雖然雷電流幅值隨各國(guó)的自然條件不同而差別很大，但是各國(guó)側(cè)得的雷電流波形卻基本一致。據(jù)統(tǒng)計(jì)，波頭長(zhǎng)度大多在1?s～5?s的范圍內(nèi)，平均2?s～2.5?s。我國(guó)在防雷保護(hù)設(shè)計(jì)中建議采用2.6?s的波頭長(zhǎng)度。
至于雷電流的波長(zhǎng)，實(shí)測(cè)表明在20?s～100?s范圍之內(nèi)，平均約為50?s,大于50?s的僅占18%～30%。
根據(jù)以上分析，在防雷保護(hù)計(jì)算中，雷電流的波形可采用2.6/50?s。 (3)雷電流陡度
由于雷電流的波頭長(zhǎng)度變化范圍不大，所以雷電流的陡度和幅值必然密切相關(guān)。我國(guó)采用2.6?s的固定波頭長(zhǎng)度，即認(rèn)為雷電流的平均陡度石和幅值線(xiàn)性相關(guān)：
a?
I
2.6
即幅值較大的雷電流同時(shí)也具有較大的陡度。
雷電流的各項(xiàng)主要參數(shù)---幅值、波頭、波長(zhǎng)和陡度的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具有很大的分散性。許多研究者發(fā)表過(guò)各種結(jié)果，雖然基本規(guī)律大體相近，但其具體數(shù)值卻有差異。其原因一方面在于雷電放電本身的隨機(jī)性受到自然條件多種因素的影響;另一方面也在于測(cè)量條件和技術(shù)水平的不同。我國(guó)幅員遼闊，各地自然條件千差萬(wàn)別。雷電觀(guān)測(cè)工作的基礎(chǔ)還比較薄弱，有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。
3.1.2 雷電流極性及波形
國(guó)內(nèi)外實(shí)測(cè)結(jié)果表明，75%～90%的雷電流是負(fù)極性，加之負(fù)極性的沖擊過(guò)電壓波沿線(xiàn)路傳播衰減，因此電氣設(shè)備的防雷保護(hù)中一般按負(fù)極性進(jìn)行分析研究。
在電力系統(tǒng)的防雷保護(hù)計(jì)算中，要求將雷電流波形用公式描述，以便處理,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化和典型化可得以下三種常用的計(jì)算波形，如圖3-1所示。
(a)標(biāo)準(zhǔn)沖擊波形 (b)等值斜角波頭 (c)等值半余弦波頭 圖3-1 雷電流的等值波形 圖3-1(a)標(biāo)準(zhǔn)波形，它是由雙指數(shù)公式所表示的波形
i?I0(e
??t
?e
??t
)
這種表示是與實(shí)際雷電流波形最為接近的等值波形，但比較繁瑣。當(dāng)被擊物體的阻抗只是電阻R時(shí)，作用在R上的電壓波形u和電流波形i是相同的。雙指數(shù)波形也取作沖擊絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓的波形，對(duì)它定出標(biāo)準(zhǔn)波前和波長(zhǎng)為1.2/50?s。
圖2-2-1（b）為斜角平頂波，其陡度α可由給定的雷電流幅值I和波前時(shí)間定。斜角波的數(shù)學(xué)表達(dá)式最簡(jiǎn)單，便于分析與雷電流波前有關(guān)的波程，并且斜角平頂波用于分析發(fā)生在10?s以?xún)?nèi)的各種波過(guò)程，有很好的等值性。
圖3-2-1（c）為等值半余弦波，雷電流波形的波前部分，接近半余弦波，可用下式表達(dá)：
i?
Im2
(1?cos?t)
這種波形多用于分析雷電流波前的作用，因?yàn)橛糜嘞液瘮?shù)波前計(jì)算雷電流通過(guò)電感支路所引起壓降比較方便。還有在設(shè)計(jì)特高桿塔時(shí)，采用此種表示將使計(jì)算更加接近于實(shí)際。
3.1.3雷電波阻抗(Z0)
雷電通道在主放電時(shí)如同導(dǎo)體，使雷電流在其中流動(dòng)同普通分布參數(shù)導(dǎo)線(xiàn)一樣，具有某一等值波阻抗，稱(chēng)為雷電波阻抗(Z0)。也就是說(shuō)，主放電過(guò)程可視為一個(gè)電流波阻抗Z0的雷電投射到雷擊點(diǎn)A的波過(guò)程。若設(shè)這個(gè)電流入射波為I0，則對(duì)應(yīng)的電壓入射波
u0?I0Z0
。
根據(jù)理論研究和實(shí)測(cè)分析，我國(guó)有關(guān)規(guī)程建議Z0取300Ω左右。
3.1.4地面落雷密度
雷云對(duì)地放電的頻繁和強(qiáng)烈程度，由地面落雷密度?來(lái)表小。?是指每個(gè)雷電日每平方公里地面上的平均落雷次數(shù)。實(shí)際上，?值與年平均雷電日Td有關(guān)。一般，Td大的地區(qū)，其?值也較大。 關(guān)于地面落雷密度與雷電日數(shù)的關(guān)系，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)推薦采用國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議推薦標(biāo)準(zhǔn):
Ng?0.023Td
1.3
式中，Ng為每年每平方公里地面落雷數(shù)；Td雷電日數(shù)；由此可得： 對(duì)
Td?40
??0.023Td
0.3
的地區(qū)，按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)取值??0.07。
3.2變電所遭受雷擊的主要原因
供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí),電氣設(shè)備的絕緣處于電網(wǎng)的額定電壓作用之下,但是由于雷擊的原因,供配電系統(tǒng)中某些部分的電壓會(huì)大大超過(guò)正常狀態(tài)下的數(shù)值,通常情況下變電所雷擊有兩種情況:一是雷直擊于變電所的設(shè)備上;二是架空線(xiàn)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(xiàn)路侵入變電所。其具體表現(xiàn)形式如下:
（1）直擊雷過(guò)電壓。雷云直接擊中電力裝置時(shí),形成強(qiáng)大的雷電流,雷電流在電力裝置上產(chǎn)生較高的電壓,雷電流通過(guò)物體時(shí),將產(chǎn)生有破壞作用的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。
（2）感應(yīng)過(guò)電壓。當(dāng)雷云在架空導(dǎo)線(xiàn)上方,由于靜電感應(yīng),在架空導(dǎo)線(xiàn)上積聚了大量的異性束縛電荷,在雷云對(duì)大地放電時(shí),線(xiàn)路上的電荷被釋放,形成的自由電荷流向線(xiàn)路的兩端,產(chǎn)生很高的過(guò)電壓,此過(guò)電壓會(huì)對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)造成危害。
因此,架空線(xiàn)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(xiàn)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。
3.3變電所防雷的原則
針對(duì)變電所的特點(diǎn),其總的防雷原則是將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散(外部保護(hù));阻塞沿電源線(xiàn)或數(shù)據(jù)、信號(hào)線(xiàn)引入的過(guò)電壓波(內(nèi)部保護(hù)及過(guò)電壓保護(hù));限制被保護(hù)設(shè)備上浪涌過(guò)壓幅值(過(guò)電壓保護(hù))。這三道防線(xiàn),相互配合,各行其責(zé),缺一不可。應(yīng)從單純一維防護(hù)(避雷針引雷入地———無(wú)源保護(hù))轉(zhuǎn)為三維防護(hù)(有源和無(wú)源防護(hù)),包括:防直擊雷,防感應(yīng)雷電波侵入,防雷電電磁感應(yīng)等多方面系統(tǒng)加以分析。 （1）外部防雷和內(nèi)部防雷
避雷針或避雷帶、避雷網(wǎng)引下線(xiàn)和接地系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng),主要是為了保護(hù)建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故;而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其它形式的過(guò)電壓侵入設(shè)備中造成損壞,這是外部防雷系統(tǒng)無(wú)法保證的。為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)部防雷,需要對(duì)進(jìn)出保護(hù)區(qū)的電纜,金屬管道等都要連接防雷、及過(guò)壓保護(hù)器,并實(shí)行等電位連接。 （2）防雷等電位連接
為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差,就特別需要實(shí)行等電位連接,電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)、金屬管道等都要通過(guò)過(guò)電壓保護(hù)器進(jìn)行等電位連接,各個(gè)內(nèi)層保護(hù)區(qū)的界面處同樣要依此進(jìn)行局部等電位連接,各個(gè)局部等電位連接棒互相連接,并最后與主等電位連接棒相連。
3.4變電站防雷具體措施分類(lèi)
3.4.1 避雷針或避雷線(xiàn)
避雷針是防直接雷擊的有效裝置。它的作用是將雷電吸引到自身并泄放入地中，從而保護(hù)其附近的建筑物、構(gòu)筑物和電氣設(shè)備等免遭雷擊。 1、避雷針的結(jié)構(gòu)和保護(hù)原理
避雷針是由接閃器、支持構(gòu)架、引下線(xiàn)和接地體四部分構(gòu)成。
（1）接閃器 是避雷針頂端1～2m長(zhǎng)的一段鍍鋅圓鋼或焊接鋼管。圓鋼直徑應(yīng)大于12～16mm；鋼管直徑應(yīng)大于20～25mm。通過(guò)接閃器和雷云發(fā)生閃絡(luò)放電。
（2）支持構(gòu)架 高度在15～20m一下的獨(dú)立避雷針可采用水泥桿；較高時(shí)宜采用鋼結(jié)構(gòu)支柱；110KV及以上電壓級(jí)變電站，當(dāng)條件允許時(shí)，可將避雷針安裝在高壓門(mén)型構(gòu)上；對(duì)于建筑物或構(gòu)筑物可裝于頂部。
（3）引下線(xiàn) 采用經(jīng)過(guò)防腐處理的圓鋼或扁鋼。圓鋼直徑不得小于8～12mm；扁鋼截面不得小于12mm×4mm。引下線(xiàn)應(yīng)沿支持構(gòu)架及建筑物外墻以最短路徑入地，以便盡可能減小雷電流通過(guò)時(shí)在引下線(xiàn)上產(chǎn)生的電感下降。
（4）接地體 埋于地下的各種型鋼，工程中多采用垂直打入地中的鋼管、角鋼或水平埋設(shè)扁鋼、圓鋼。入L50×50×5，長(zhǎng)2.5m的角鋼和截面為4mm×25mm的扁鋼。接地體是直接泄放雷電流的，所以其選用既要考慮經(jīng)濟(jì)，又要滿(mǎn)足接地電阻值的規(guī)定要求。
避雷針的保護(hù)原理是：當(dāng)雷云中的先導(dǎo)放電向地面發(fā)展，距離地面一定高度時(shí)，避雷針能使先導(dǎo)通道所產(chǎn)生的電場(chǎng)發(fā)生畸變，此時(shí)，最大電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?qū)⒊霈F(xiàn)在從雷電先導(dǎo)到避雷針頂端（接閃器）的連線(xiàn)上，致使雷云中的電荷被吸引到避雷針，并安全泄放入地。 2、避雷針的保護(hù)范圍
（1）單根針的保護(hù)范圍 如圖3-2所示。
圖3-2 單根避雷針的保護(hù)范圍
由上圖有，在被保護(hù)高度為hx水平面上, 其保護(hù)半徑rx為
hx?
h
2時(shí)， rx?(h?hx)p h
2時(shí)，
當(dāng)
當(dāng)
hx?
rx?(1.5h?2hx)p
20式中，p為考慮避雷針太高時(shí)，保護(hù)半徑不成正比增大的系數(shù)。當(dāng)h?30m時(shí)，p?1；當(dāng)30?h?1
p?
5.5
h；當(dāng)h?120m時(shí)，按120m計(jì)算。
時(shí)，
（2）兩根等高避雷針的保護(hù)范圍 如圖3-3所示。
圖3-3 兩根等高避雷針的保護(hù)范圍
首先根據(jù)被保護(hù)物的長(zhǎng)、寬和高度及避雷針理想的安裝位置等客觀(guān)情況，初步確定兩等高針之間的距離，并按照
D?7ha
，初步選取ha。根據(jù)D和ha，進(jìn)行兩等高針聯(lián)合保護(hù)范圍驗(yàn)算：兩針之間保
護(hù)范圍如圖2-4所示，計(jì)算公式有：
h0?h?
D
7p
bx?1.5(h0?hx)
式中: h0——為等高雙針的聯(lián)合保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)的高度(m )，p同上。
3、避雷線(xiàn)
避雷線(xiàn)是由懸掛在保護(hù)物上空的鍍鋅鋼絞線(xiàn)（即接閃器，截面不得小35mm2）、接地引下線(xiàn)和接地體組成。
（1）單根避雷線(xiàn)的保護(hù)范圍 如圖3-4所示。
圖3-4 單根避雷線(xiàn)的保護(hù)范圍
單根避雷線(xiàn)的一側(cè)，在高度為hx平面上的保護(hù)寬度rx按下式計(jì)算：
hx?
12h
當(dāng)
hx?
時(shí)，
rx?0.
47(h?hx)p
12
h
當(dāng)時(shí)，
rx?(h?1.53hx)p
（2）兩條平行架設(shè)的避雷線(xiàn)的保護(hù)范圍
圖3-5 雙避雷線(xiàn)的保護(hù)范圍
在兩根避雷線(xiàn)的外側(cè)的保護(hù)范圍按單根線(xiàn)方法確定；而兩避雷線(xiàn)內(nèi)側(cè)保護(hù)范圍的橫截面，是由通過(guò)避
h0?h?
D
4p（h為避雷線(xiàn)懸
雷線(xiàn)1和2及保護(hù)范圍上部 邊緣的最低點(diǎn)O的圓弧來(lái)確定，O點(diǎn)的高度掛高度；D為兩避雷線(xiàn)的水平間距；p的意義同前）。
兩避雷線(xiàn)端部的保護(hù)范圍分別按單根避雷線(xiàn)確定端部的保護(hù)范圍，兩線(xiàn)間端部保護(hù)范圍最小寬度有：
bx?h0?hx?h?
D4p
?hx
bx為兩避雷線(xiàn)端部最小保護(hù)寬度；hx為被保護(hù)物高度；h0為兩避雷線(xiàn)間保護(hù)最低點(diǎn)高度。
3.4.2避雷器
避雷器能將侵入變電所的雷電波降低到電氣裝置絕緣強(qiáng)度允許值以?xún)?nèi)。我國(guó)主要是采用金屬氧化物避雷器（MOA）。
避雷器是用來(lái)限制沿線(xiàn)路侵入的雷電壓（或因操作引起的內(nèi)過(guò)電壓）的一種保護(hù)設(shè)備。避雷器的連接如圖3-6所示：
圖3-6 避雷器的連接
為了使避雷器能夠達(dá)到預(yù)想的保護(hù)效果，必須滿(mǎn)足如下兩點(diǎn)基本要求。
（1）具有良好的伏秒特性，以實(shí)現(xiàn)與被保護(hù)電氣設(shè)備絕緣的合理配合。如圖3-7所示
u
t
圖3-7 避雷器與電氣設(shè)備的伏秒特性合理配合
1-電氣設(shè)備的伏秒特性；2-避雷器的伏秒特性；3-電器上可能出現(xiàn)的最高工頻電壓
伏秒特性，是表達(dá)絕緣材料（或空氣間隙）在不同幅值的沖擊電壓作用下，其沖擊放電電壓值與對(duì)應(yīng)的放電時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。
（2）間隙絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力要好，以便快速切斷工頻續(xù)流，保證電力系統(tǒng)繼續(xù)正常工作。 對(duì)于有間隙的避雷器以上兩條都適宜，這類(lèi)避雷器主要有保護(hù)間隙、管式避雷器及帶間隙的閥式避雷器。對(duì)于無(wú)間隙的金屬氧化物避雷器，基本技術(shù)要求則不同，它沒(méi)有滅弧問(wèn)題，相應(yīng)的卻產(chǎn)生了獨(dú)特的熱穩(wěn)定性問(wèn)題。
目前大部分變電站防雷電侵入波使用的氧化鋅避雷器的保護(hù)效果如圖3-8所示：
t
圖 3-8 氧化鋅避雷器的保護(hù)效果
3.4.3 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受器。它將雷吸引到自己的身上, 并安全導(dǎo)人地中, 從而保護(hù)了附近絕緣水平比它低的設(shè)備免遭雷擊。變電站裝設(shè)避雷針時(shí), 應(yīng)該使站內(nèi)設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)。此外, 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(mǎn)足不發(fā)生反擊的要求；對(duì)于110KV及以上的變電站, 由于此類(lèi)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)備的反擊事故。 （1） 年預(yù)計(jì)累計(jì)次數(shù)計(jì)算
假設(shè)35KV變電站，占地面積長(zhǎng)50m，寬40m,變電站的最高點(diǎn)高度為20m,當(dāng)?shù)啬昶骄纂娙諡?0，故有：
據(jù)
N?kNgAe?0.024kTdAe
1.3
?6
Ae?[LW?2(L?W)H(200?H)??H(200?H)]*10
?6
?[50?40?2(50?40)20(200?20)?3.14?20(200?20)]?10
=0.024104 k=1；Td=40；
Td
1.3
=401.3=120.97
故 N=0.024×1×120.97×0.0241=0.0700次/a
1
?14.286
由于0.0700（2） 反擊
年/次，即該變電站可能平均運(yùn)行14年就要遭受一次雷擊。
所謂反擊是指雷擊避雷針（線(xiàn)）瞬間，強(qiáng)大的雷電流通過(guò)避雷針頂端的接閃器及引下線(xiàn)和接地體
向大地泄放時(shí)產(chǎn)生的高電位。如果避雷針（線(xiàn)）與附近的金屬物體的空間距離，或者其接地裝置與其
圖3-9 雷擊獨(dú)立避雷針時(shí)的高電位分析
如圖3-9所示，高度為h的A點(diǎn)電位記為Uk，避雷針輔助接地裝置上的電位記為Ud，則有：
Uk?iRch?L
didt
Ud?iRch
式中，i為雷電流，kA，幅值取150kA，斜角波長(zhǎng)2.6?s；Rch為獨(dú)立避雷針輔助接地裝置的沖擊接地電阻，Ω；L為A點(diǎn)到地面，接地引下線(xiàn)h長(zhǎng)度上的電感,?H,可取L0=1.6?H/m，L=L0h。
為防止發(fā)生反擊，避雷針距金屬物體空間間隙Sk應(yīng)滿(mǎn)足：
Sk?
UkEk
避雷針輔助接地裝置與其他接地裝置的地中間隙Sd應(yīng)滿(mǎn)足：
Sd?
UdEd
Ek
和
Ed
分別為空氣間隙和土壤的擊穿場(chǎng)強(qiáng)，單位kV/m，可取Ek=500kV/m，
Ed=300kV/m。 《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：
Sk?0.3Rch?0.1hSd?0.3Rch
一般情況下，要求
。對(duì)于35KV及以下電壓級(jí)的配電裝置和土壤電阻率
Sk?5m
；
Sd?3m
大于500Ω·m的地區(qū)，不宜采用構(gòu)架式避雷針。
裝設(shè)避雷針的構(gòu)架應(yīng)埋設(shè)輔助集中接地裝置。輔助接地裝置與變電站的主接地網(wǎng)相連接時(shí)，
其連接點(diǎn)距離變壓器與主接地網(wǎng)的連接點(diǎn)不得小于15m，目的是保證雷擊避雷針時(shí)，在接地裝置上產(chǎn)生的高電壓波經(jīng)過(guò)這段距離的衰減，傳播到變壓器連接點(diǎn)不會(huì)對(duì)變壓器造成反擊。 特別指出，變壓器的進(jìn)線(xiàn)門(mén)型構(gòu)不允許裝設(shè)避雷針，因?yàn)樽儔浩魇亲冸娬镜闹匾姎庠O(shè)備，其絕緣較弱，萬(wàn)一發(fā)生反擊，必將造成嚴(yán)重后果。 (3)35kv變電站直擊雷防護(hù)避雷針設(shè)計(jì)
變電站所處地區(qū)土壤電阻率2×10Ω·m，雖然不大于500Ω·m，但由于是35KV電壓級(jí)的配電裝置，故不宜采用構(gòu)架式避雷針。
①采用兩根等高避雷針進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)
由于此35KV變電站，占地面積長(zhǎng)50m，寬40m,變電站的最高點(diǎn)高度為20m,在變電站寬兩側(cè)對(duì)稱(chēng)位置上距5m處設(shè)立兩等高避雷針。如圖3-10所示。
2
2
圖3-10 兩等高避雷針位置圖
據(jù)題有：兩針間距D=5+50+5=60m。設(shè)避雷針高度為h，又變電站的最高點(diǎn)為20m，故hx=20m。 在避雷針1或2的一側(cè)按單避雷針來(lái)計(jì)算 顯然有 hx
rx?(1.5h?2hx)p
且要
rx?20
m ，故h?42m。
在避雷針1號(hào)2號(hào)之間，D12=60m, 兩等高避雷針針在hx=20m高度處的最小保護(hù)寬度有bx?
(25?5)?20
2
2
，故有
bx?36
m；
D
7p 所以h?56 m。
又
bx?1.5(h0?hx)
h0?h?
且
綜上所述，只用兩根等高避雷針實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的直擊雷防護(hù)，需要求避雷針高度不小于56m。 由于不宜采用構(gòu)架式避雷針，只能用兩根60m的避雷針按圖3-4-1設(shè)計(jì)聯(lián)合保護(hù)。其中支架高58m，
接閃器選2m長(zhǎng)，直徑為12～16mm的圓鋼，引下線(xiàn)選截面12mm×4mm扁鋼。接閃器和引下線(xiàn)要做防腐處理。
②采用四根等高避雷針進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)
變電站的最高建筑物是門(mén)型框架，高度為20m，35KV與10.5KV母線(xiàn)架高度都為15m,變電裝置屋高為8m。采用四根等高避雷針對(duì)變電站進(jìn)行防護(hù)，避雷針1號(hào)與2號(hào)，3號(hào)與4號(hào)處于水平位置上，如圖3-11所示。
圖3-11 四等高避雷針的位置圖
門(mén)型框架兩側(cè)，1號(hào)和2號(hào)針之間，假設(shè)選高度為40m的避雷針，即40m,20m。 顯然 hx=h/2 故1號(hào)2號(hào)單根保護(hù)半徑rx為：
50m 60m
避雷針1
10.5KV母線(xiàn)架
避雷針3
35KV母線(xiàn)架
避雷針4
變配電裝置
門(mén)型框架
避雷針2
rx?(h?hx)p
= （40-20）×0.79 =15.8m
兩等高避雷針針聯(lián)合保護(hù)范圍 D12=60m h0=40-60/(7×0.79)=29.2m bx=1.5×(29.2-20)=13.8m
35KV側(cè)，3號(hào)和4號(hào)之間，選用40m高的避雷針即h=40m,hx=15m。 顯然 hx
rx?(1.5h?2hx)p
=（1.5×40-2×15）×0.79 =23.7m
兩等高避雷針針聯(lián)合保護(hù)范圍 D34=60m h0=40-60/(7×0.79)=29.2m bx=1.5×(29.2-15)=21.3m
35KV與10.5KV同一側(cè)，2號(hào)與4號(hào)避雷針之間，選用40m 高的避雷針即h=40m , hx= 15m。 顯然 hx
rx?(1.5h?2hx)p
=（1.5×40-2×15）×0.79 =23.7m
兩等高避雷針針聯(lián)合保護(hù)范圍 D24=36m h0=40-36/(7×0.79)=33.5m bx=1.5×(33.5-15)=27.8m
35KV與10.5KV對(duì)角線(xiàn)一側(cè)，2 號(hào)和3 號(hào)針之間, 選用40m 高的避雷針即h=40m，hx= 15m。 顯然 hx
rx?(1.5h?2hx)p
=（1.5×40-2×15）×0.79 =23.7m
兩等高避雷針針聯(lián)合保護(hù)范圍 D24=62m h0=40-62/(7×0.79)=28.8m bx=1.5×(28.8-15)=20.7m
由以上計(jì)算結(jié)果可見(jiàn), 這四根針可以將整個(gè)變電站站都保護(hù)到位。所以可選四根40m的避雷針按圖3-4-2設(shè)計(jì)聯(lián)合保護(hù)。其中支架高38.5m，接閃器選1.5m長(zhǎng)，直徑為12～16mm的圓鋼，引下線(xiàn)選截面12mm×4mm扁鋼。接閃器和引下線(xiàn)要做防腐處理。
3.4.4變電站雷電侵入波防護(hù)
（1）變電站對(duì)雷電侵入波防護(hù)概述
雷擊輸電線(xiàn)路的次數(shù)遠(yuǎn)多于雷擊變電站，所以沿線(xiàn)路侵入變電站的雷電侵入波較常見(jiàn)。再加上輸電線(xiàn)路的絕緣水平（即絕緣子串50%沖擊放電電壓U50%）比變壓器及其他電氣設(shè)備的沖擊絕緣水平高得多，因此，變電站對(duì)雷電侵入波的防護(hù)顯得很重要。
在變電站內(nèi)裝設(shè)避雷器是變電站對(duì)侵人波防護(hù)的主要措施�，F(xiàn)階段, 大部分變電站都采取使用氧化鋅避雷器代替原來(lái)的閥型避雷器。主要由于氧化鋅避雷 器除具有較理想的非線(xiàn)性伏安特性外, 還有無(wú)
間隙、無(wú)續(xù)流、電氣所受過(guò)電壓可以降低和通流容量大, 可以用來(lái)限制內(nèi)部過(guò)電壓等等優(yōu)點(diǎn)。然而，要有效及經(jīng)濟(jì)地保護(hù)變電站所有電氣設(shè)備，不僅要正確選擇避雷器，還要合理地確定避雷器的接線(xiàn)；同時(shí)還要限制由線(xiàn)路傳來(lái)的雷電波陡度及流過(guò)避雷器的雷電流幅值。 （2）避雷器的設(shè)計(jì) ①避雷器的防護(hù)距離
以主變壓器為保護(hù)對(duì)象，雷電波沿變電站進(jìn)線(xiàn)侵入，避雷器連接點(diǎn)距離變壓器連接點(diǎn)的最大允許電氣距離。在此稱(chēng)為避雷器的防護(hù)距離，參見(jiàn)圖3-12。
圖3-12 分析避雷器保護(hù)距離的簡(jiǎn)單回路
當(dāng)雷電波入侵時(shí),變壓器上的電壓具有振蕩性質(zhì),其振蕩軸為避雷器的殘壓
Uc5
。主要原因是由于避
雷器動(dòng)作后產(chǎn)生的電壓波在避雷器和變壓器之間多次反射引起,因此,只要變壓器離避雷器有一段距離,變壓器所受沖擊電壓的最大值必然要超過(guò)避雷器的殘壓
Uc5
, 有時(shí)會(huì)對(duì)變壓器絕緣造成威脅,因此變
Um
壓器與避雷器之間的安裝距離l要進(jìn)行限制,該距離不能太遠(yuǎn)；變壓器上所受沖擊電壓的最大值
Um?Uc5?2a?l/??Uc5?2a0?l
lmax?(Um?Uc5)/2a0
。
a0
式中，波速?為定值；a為侵入波的時(shí)間陡度（kV/s）；
為侵入波的空間陡度（kV/m）。
在平常的設(shè)計(jì)要求中,根據(jù)上述公式,只要距離l滿(mǎn)足要求即認(rèn)可,但是,隨著變電站設(shè)備的老化,其耐雷水平或承受過(guò)電壓的能力都會(huì)存在不同程度的下降,對(duì)變電站來(lái)說(shuō),最重要的設(shè)備是變壓器,其承受過(guò)電壓的能力相應(yīng)低于其他設(shè)備,因此,在電氣設(shè)備的絕緣配合中,通常應(yīng)以變壓器作為絕緣配合的核心,站內(nèi)母線(xiàn)避雷器的安裝,要盡可能做到與主變壓器之間的距離最短；在一些變電站, 比如10 kV (35kV) 母線(xiàn)避雷器與TV 安裝于同一間隔內(nèi),該間隔可以安裝于該母線(xiàn)段的任何位置,但從其與主變最小距離考慮,該間隔盡可能做到挨著主變側(cè)開(kāi)關(guān)間隔安裝,在實(shí)際設(shè)計(jì)、施工中也是容易做到的,對(duì)保護(hù)變壓器側(cè)的絕緣是有好處的。
以此35 kV電壓等級(jí)為例進(jìn)行說(shuō)明:由于此變電站1km 進(jìn)線(xiàn)段有避雷線(xiàn)，若取a0= 1.0 kV/ m ,若l與變壓器減小5 m ,則變壓器所受沖擊電壓將減少10 kV ,這對(duì)保護(hù)變壓器的絕緣是很有利的。
同時(shí),還應(yīng)對(duì)被保護(hù)設(shè)備與避雷器之間的安裝距離l 進(jìn)行校核,即雷電防護(hù)要有一定裕度。
Ubil/Um?K
Ubil/K?Um
而不應(yīng)當(dāng)用公式 的電壓明顯要高于
Uc5
Ubil/(Uc5?2a0?l)?K
Ubil/Uc5?K
Uc5
來(lái)校核,因?yàn)橹灰槐Ｗo(hù)設(shè)備與避雷器有一定距離,被保護(hù)設(shè)備上
,若用
進(jìn)行校核,在l 較大的情況下可能存在沒(méi)有保護(hù)裕度。
Ubil
K —是一個(gè)大于1的配合系數(shù), 可取1.05～1.1；器的雷電沖擊殘壓；
Um
—被保護(hù)設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓；
Uc5
—避雷
—設(shè)備上所受沖擊電壓的最大值。
②避雷器與變壓器的最大電氣距離
35KV變壓器允許的距離
lmax
Um?Uc5?2a?l/??Uc5?2a0?l
a0
當(dāng)運(yùn)行進(jìn)線(xiàn)為1條時(shí)：根據(jù)，令
Um?Ubli
（35KV變壓器的雷
電沖擊耐受電壓為185kV，35KV進(jìn)線(xiàn)1km有避雷線(xiàn)，其陡度 185=134+2×1×
lmax
取1.0kV/m）。
lmax
=25（m）
35KV進(jìn)線(xiàn)2km或全線(xiàn)有避雷線(xiàn)，其陡度 185=134+2×0.5× 當(dāng)進(jìn)線(xiàn)數(shù)增加時(shí)，
lmax
lmax
a0
取0.5kV/m。
lmax
=51（m）
可參考表3-1的數(shù)據(jù)。
lmax
表3-1 進(jìn)線(xiàn)數(shù)與
的關(guān)系
lmax
10.5KV變壓器允許的距離 當(dāng)運(yùn)行進(jìn)線(xiàn)為1條時(shí)：根據(jù)
Um?Uc5?2a?l/??Uc5?2a0?l
，令
Um?Ubil
（10kV 變壓器的雷
電沖擊耐受電壓為75kV,10kV全線(xiàn)無(wú)避雷線(xiàn),其陡度a0取1kV/ m）。 75 = 45 + 2 ×1 × 當(dāng)進(jìn)線(xiàn)增加，
lmax
lmax
lmax
= 15 (m)
參照表3-2的數(shù)據(jù)
lmax
表3-2 進(jìn)線(xiàn)數(shù)與的關(guān)系
故由計(jì)算可知，在35KV變電站里面距變壓器（35/10.5KV、35/0.4KV）25m內(nèi)必須要安裝避雷器，距變壓器（10.5/0.4KV）15m內(nèi)須安裝避雷器。
依據(jù)分析和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于本35KV電壓級(jí)的變電站，實(shí)際上只要保證在每一段（包括分段母線(xiàn)）可能單獨(dú)運(yùn)行的母線(xiàn)上都裝設(shè)一組避雷器，就可以使整個(gè)變電站得到保護(hù)。
3.4.5變電站的進(jìn)線(xiàn)段雷電防護(hù)設(shè)計(jì)
①進(jìn)線(xiàn)段防護(hù)必要性
當(dāng)
lmax
一經(jīng)確定，為使避雷器能可靠地保護(hù)設(shè)備，還必須設(shè)法限制侵入波陡度。對(duì)于已安裝好的
a?
'
(U
jcf
?Uchf)2l
電氣距離l，可求出最大允許陡度
。同時(shí)，應(yīng)限制流過(guò)避雷器的雷電流的大小，以降
低殘壓，尤其不能超過(guò)避雷器的額定通流能力，否則避雷器就會(huì)燒壞。
變電站因雷電侵入波形成的雷害事故有50%是離變電站1km以?xún)?nèi)雷擊線(xiàn)路引起的，約有71%是3km以?xún)?nèi)雷擊線(xiàn)路引起的。說(shuō)明加強(qiáng)變電站進(jìn)線(xiàn)段的雷電防護(hù)的必要性和重要性。
雷電侵入波沿導(dǎo)線(xiàn)傳播時(shí)有損耗。具體是雷電壓在線(xiàn)路上感應(yīng)產(chǎn)生的地點(diǎn)離變電站愈遠(yuǎn)，它流動(dòng)到變電站時(shí)的損耗就愈大，其波陡度和幅值就降得愈低。為此，可以在變電站進(jìn)線(xiàn)段，即距變電站1～2km的這段線(xiàn)路上加強(qiáng)防雷保護(hù)。對(duì)全線(xiàn)無(wú)架設(shè)避雷線(xiàn)的，應(yīng)在這段線(xiàn)路增設(shè)避雷線(xiàn)；當(dāng)全線(xiàn)有避雷線(xiàn)時(shí)，應(yīng)使該段線(xiàn)路具有更高的耐壓水平，減少進(jìn)線(xiàn)段內(nèi)繞擊和反擊形成侵入波的概率。這樣，侵入變電站的雷電過(guò)電壓波主要來(lái)自進(jìn)線(xiàn)段外，并經(jīng)過(guò)1～2km線(xiàn)路的沖擊電暈影響，不但削弱了侵入波的幅值和陡度，而且因進(jìn)線(xiàn)段波阻抗的作用，也限制了通過(guò)避雷器的雷電流，使其不超過(guò)規(guī)定值，保證了避雷器的
良好配合，這一措施就是變電站進(jìn)線(xiàn)段保護(hù)。 ②進(jìn)線(xiàn)保護(hù)段接線(xiàn)設(shè)計(jì)
圖3-13 35KV進(jìn)線(xiàn)保護(hù)段接線(xiàn)圖
由于此35KV變電站全線(xiàn)無(wú)避雷線(xiàn)線(xiàn)路，故變電站進(jìn)線(xiàn)保護(hù)段接線(xiàn)方案可根據(jù)圖3-13設(shè)計(jì)。方案中架設(shè)1～2km避雷線(xiàn)可防止進(jìn)線(xiàn)段遭受直接雷擊和屏蔽雷電感應(yīng)。圖中管型避雷器GB1和GB2在一般線(xiàn)路不必裝設(shè)，但對(duì)于沖擊絕緣強(qiáng)度特別高的木桿線(xiàn)路或者鋼筋混凝土桿木橫擔(dān)線(xiàn)路，應(yīng)在進(jìn)線(xiàn)保護(hù)段首端加裝一組管型避雷器GB1，其工頻接地電阻一般不得超過(guò)10Ω。GB1的作用是限制從進(jìn)線(xiàn)段外沿導(dǎo)線(xiàn)侵入的雷電流幅值。在進(jìn)線(xiàn)保護(hù)末端裝設(shè)一組GB2的目的是保護(hù)斷路器QF。當(dāng)雷雨季節(jié)，QF處于開(kāi)斷狀態(tài)，且線(xiàn)路側(cè)帶工頻電壓，無(wú)GB2保護(hù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)較高的折射波電壓（2倍的侵入波電位），引起觸頭閃絡(luò)，甚至燒壞觸頭。母線(xiàn)上裝設(shè)一組閥型避雷器FZ的作用是保護(hù)變壓器及其他電氣設(shè)備。
圖3-14 3150kV·A以下35KV變電站的簡(jiǎn)化進(jìn)線(xiàn)保護(hù)
由于此變電站容量在3150kV·A以下（本變電站容量為2560kV·A），可采用圖3-14兩種簡(jiǎn)化接線(xiàn)。管型避雷器GB1、GB2可采用保護(hù)間隙JX代替，其工頻接地電阻應(yīng)小于或等于5Ω。
假設(shè)對(duì)此35KV變電站，當(dāng)在進(jìn)線(xiàn)區(qū)域架設(shè)避雷線(xiàn)較困難，為此不能保證要求的耐雷水平。在這種情況下，可以在進(jìn)線(xiàn)終端桿上安裝一組1000?H
的電抗器（L），以限制雷電侵入波的陡度a`和雷電流幅值I，起到進(jìn)線(xiàn)段保護(hù)的作用。接線(xiàn)見(jiàn)圖3-15所示。
另外，35KV變電站有進(jìn)線(xiàn)段采用電纜線(xiàn)路，在電纜線(xiàn)與架空線(xiàn)連接處，考慮波過(guò)程可能產(chǎn)生過(guò)電壓，故應(yīng)裝設(shè)一組避雷器保護(hù)，并且使避雷器的接地端與電纜的金屬外皮連接。如圖3-16所示。 或JX
圖3-15 用電抗器代替進(jìn)線(xiàn)段保護(hù)
圖3-16 35KV變電站電纜進(jìn)線(xiàn)段的保護(hù)接線(xiàn)
3.5接地裝置的設(shè)計(jì)
接地按其作用分兩類(lèi)，一位功能（或工作）接地，二為保護(hù)接地。
功能接地為電力系統(tǒng)正常運(yùn)行需要設(shè)置的接地，如三相交流系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)和變壓器中性點(diǎn)接地，雙極直流輸電系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地等。
保護(hù)接地，也稱(chēng)為安全接地，是為保證人身和設(shè)備安全，將電氣設(shè)備的金屬外殼、底座。配電裝置的金屬框架和輸電線(xiàn)路桿塔等外露導(dǎo)電部分接地，防止一旦絕緣損壞或產(chǎn)生漏電，
人員觸及發(fā)生電擊。保護(hù)接地，是在故障條件下發(fā)揮作用的。
另外，屬于功能接地范疇的還有：在電子設(shè)備中，為獲得穩(wěn)定的參考電位（零電位）所設(shè)置的邏輯接地；為防止電磁干擾的屏蔽接地；為保證信號(hào)有穩(wěn)定基準(zhǔn)電位所設(shè)置的信號(hào)接地。而屬于接地保護(hù)的還有防靜電接地（將靜電聚積電荷引入大地）和防電蝕接地（在地下埋設(shè)金屬體作為犧牲陽(yáng)極或犧牲陰極，以保護(hù)與其連接的金屬體）等。
1、接地計(jì)算：
大地并非理想的導(dǎo)體，它具有一定的電阻率。所以當(dāng)外界強(qiáng)制施加于大地內(nèi)部某一電流時(shí)，大地就不能保持等電位。
流進(jìn)大地的電流經(jīng)過(guò)接地線(xiàn)、接地體注入大地后，以電流場(chǎng)的形式向周?chē)h(yuǎn)處擴(kuò)散，如圖5-1所示。
圖3-17 半球接地極的電流場(chǎng)
設(shè)接地裝置（接地體）為一半徑為r0的半球體，并認(rèn)為接地體周?chē)临|(zhì)均勻，其電阻率為ρ，當(dāng)電流Id接地體注入地中時(shí)，電流Id將從半球表面均勻地散流出去，在接地半球表面上的`電流密度為：
?0?
Id2?r0
2
而在距半球球心為x的球面上，電流密度為：
?x?
Id
2?x
2
于是，大地中呈現(xiàn)出相應(yīng)的電場(chǎng)分布，其電場(chǎng)強(qiáng)度為：
Ex??x?
在地中沿電流散流方向，在dx段內(nèi)的電壓降落為：
dU
x
?Exdx??x?dx?
Id?2?x
2
dx
所以，在距離球心為x的球面上的電位為：
Ux?
?
?
rx
dU
x
?
?
?
Id?2?x
2
rx
dx?
Id?2?rx
而在半球接地體表面上的電位應(yīng)為：
Ud?
Id?2?r0
故散流電阻為： Rd=Ud/Id
由此可知，距離接地體（即電流注入點(diǎn)）越遠(yuǎn)，電流密度越小，電場(chǎng)強(qiáng)度越弱，電位越低。若在相當(dāng)遠(yuǎn)處（一般距球心20m以外），地中電流密度很小（可近似為零），電場(chǎng)強(qiáng)度可視為零，則該處的電位仍保持為零電位。
假設(shè)條件：土壤電阻率取280歐·米，考慮季節(jié)系數(shù)K=2，土壤電阻率按560歐·米考慮。變電站最大短路電流為三相短路電流20.45kA；最大接地短路電流Imax為單相接地短路電流15.04kA（有效值）；最大接地短路電流時(shí)，流經(jīng)變電站接地中性點(diǎn)的最大接地短路電流為3.88 kA（有效值）。
根據(jù)公式I = (Imax - In )Kf ，（Kf取0.5）求得入地短路電流為5.58kA，再由公式R=2000/I可得，變電站接地電阻應(yīng)不大于0.36歐姆。
根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》(電氣一次部分)912頁(yè)表16-8的估算公式：R=0.5×
?S
計(jì)算
（?=560，S=62*44=2728平米），求得變電站復(fù)合接地網(wǎng)自身接地電阻為5.36歐姆，大于0.36歐姆，達(dá)不到要求,必須采取降阻措施。
因?yàn)樽冸娬久娣e只有62米*44米共2728平方米，站區(qū)面積有限，而且變電站四周均為已建設(shè)的城市用地，變電站外引接地線(xiàn)非常困難，因此變電站考慮盡量在所址范圍內(nèi)解決接地問(wèn)題。 2、跨步電壓及接觸電位允許值計(jì)算 計(jì)算接觸電位差和跨步電位差允許值： http://www.oriental01.com/news/55CF510D6D5B3BF2.html Ut?
174?0.17?t
t174?0.7?t
t
Us?式中：Ut——接觸電位差，V； Us——跨步電位差，V；
?t——人腳站立處地表面的土壤電阻率，歐·m； t——接地短路(故障)電流的持續(xù)時(shí)間，s。
t取值：為保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加相應(yīng)的斷路器全分閘時(shí)間。取1.12s。
?t取值：在未做任何提高接觸電壓和跨步電位允許值的措施之前，變電站的土壤電阻率實(shí)測(cè)為280
歐·m，考慮季節(jié)系數(shù)后取560歐·m。
174?0.17?t174?0.17*560
?經(jīng)計(jì)算Ut?=254.4(V)（允許值）
t174?0.7?t174?0.7*560
=534.8 (V)（允許值） Us??
t3、接地方案及計(jì)算
從降低工程造價(jià)以及技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合的角度出發(fā)，變電站接地電阻設(shè)計(jì)值為1歐，全所接地網(wǎng)沿水平接地體、垂直接地體敷設(shè)降阻劑，必要時(shí)可加打垂直接地樁；全所做絕緣高阻地面，以滿(mǎn)足接觸電位差及跨步電位差的要求。 ①施加降阻劑后的接地電阻：
在具體施工中施加降阻劑后，有效地?cái)U(kuò)大接地體與土壤接觸面積，施加CFJ-1型降阻劑，按18公斤/米計(jì)算，按接地極總長(zhǎng)度1563米計(jì)算，約需30噸。
根據(jù)： R?
ρ
：平均土壤電阻率………………560Ω·m。
?2??L
ln
L
2
dh
L：接地極的總長(zhǎng)度 ……………..水平加垂直L=1563m。 d：接地極的等效直徑……………0.025m。 h：接地極的埋深 ………………...0.8m。 η：降阻劑的利用率……………….50℅。
R?
560
2?3.14?0.5?1563
ln
1563
2
0.025?0.8
R=2.12(Ω)
②加打接地深井后的接地電阻：
在站內(nèi)與復(fù)合接地網(wǎng)配合，在四個(gè)邊的中間打4×40米的深井接地，深井直徑200mm，接地極熱鍍鋅鋼管Ф=100mm，側(cè)壁鉆Ф=15mm的溢流孔。井內(nèi)用壓力灌裝機(jī)灌注降阻劑。
根據(jù)公式： Rρ
?
?
2?nL
ln
L
2
dh
：深40米土壤電阻率估計(jì)…………1200Ω·m。
L：深井接地極的總長(zhǎng)度 ……………..40m。 d：深井接地極的等效直徑……………0.20m。 h：深井接地極的埋深 ………………..0.8m。 n：深井?dāng)?shù)………………………………4口。
R=10.994(Ω)。
并接水平地網(wǎng)后，根據(jù)：R?
R1?R2R1?R2
K （k為屏蔽系數(shù)，取1.1）
R=1.95(Ω)
③外沿接地體后的接地電阻：
在站內(nèi)四個(gè)角加打4口5米深的外沿接地井，后采用鉆探配合，探頭感應(yīng)的方法施工，分別向6個(gè)方向斜向外沿（其中有兩個(gè)角同時(shí)向二個(gè)方向外沿），使原有接地網(wǎng)等效半徑增加3—4倍，在變電站內(nèi)向外延伸的深埋接地極（變電站內(nèi)采用機(jī)械施工，無(wú)需站外開(kāi)挖），每根長(zhǎng)度約80米。接地井均灌注降阻劑，深井降阻劑用量約16噸。
采用鉆孔深度5米外延接地網(wǎng)80米、孔徑Φ300mm，放置Φ＝100mm無(wú)縫鍍鋅圓管，在鋼管內(nèi)外施放長(zhǎng)效降阻劑的理論依據(jù):
R?
??1???14L4L?
ln?ln??
2?L?k1dk2d1?1
ρ: 深層土壤在考慮季節(jié)系數(shù)后土壤的電阻率取 560Ω·m ρ1: 降阻劑的電阻率 0.4Ω·m d1: 圓柱形的等效直徑 0.3m d：接地體（圓鋼管）的直徑 0.1m
k1、k2: 為接地體和降阻劑的計(jì)算系數(shù)，從有關(guān)列表中查得k1=0.98，k2=1。 L: 接地體埋設(shè)在地面下的長(zhǎng)度 6根×5m/根＝30m，外延6根×80m/根=480m。 合計(jì)510m。
R?
4?510560?0.44?510??0.4
ln?ln??
2?3.14?510?0.981010.3?
R?
13203R?
1
?0.408
13203
?5.318?559.6?8.825?
?4940.5?1.54(?)
深井地網(wǎng)與原變電站地網(wǎng)并接后
根據(jù)：R?
R1?R2R1?R2
K （k為屏蔽系數(shù)，取1.1）
R=0.95(Ω) ④并接部分模塊：
考慮在實(shí)際施工中存在不良因素，確保接地電阻達(dá)到R≤1.0Ω,并且在20～30年保持穩(wěn)定性,在水平接地網(wǎng)中并接部分模塊，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算：選用FMY-1209型模塊約150個(gè)。 4、變電所的接地設(shè)計(jì)
（1）在變電站集中安裝了最重要的電氣設(shè)備和電氣裝置，如變壓器、斷路器及各種控制屏、保護(hù)柜等。這些設(shè)備需要避雷針（線(xiàn)）和避雷器來(lái)實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)；同時(shí)，這些電氣設(shè)備帶電運(yùn)行時(shí)，還要考
慮值班人員的人身安全。因此，在變電站就需要有良好的接地裝置，以實(shí)現(xiàn)綜合滿(mǎn)足工作接地、保護(hù)接地及防雷接地等的要求。
在實(shí)際工程中，為保證安全及工作需要，一般是統(tǒng)一敷設(shè)——接地網(wǎng)，而在避雷針（線(xiàn)）和避雷器附近下面，在加設(shè)一組集中的防雷接地體，加強(qiáng)泄放雷電流作用，從而構(gòu)成了變電站完整的接地裝置。
變電站的接地裝置要充分利用自然接地體，若自然接地體滿(mǎn)足不了接地電阻值要求，則要加設(shè)人工接地體，而且多數(shù)是敷設(shè)以水平接地體為主的人工接地體。對(duì)大電流接地系統(tǒng)的變電站，不管自然接地體情況如何，必須裝設(shè)人工接地體。對(duì)面積較大的接地網(wǎng)來(lái)說(shuō)，裝設(shè)水平人工接地體對(duì)均壓、散流、降阻以及減小跨步電壓和接觸電壓效果最好。
變電站的接地網(wǎng)常采用40mm×4mm的扁鋼或直徑為20mm的圓鋼排列成方孔形或長(zhǎng)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。
（2）變電所的設(shè)計(jì)要求
在中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)低電阻接地的變電站中，保護(hù)接地電阻要求：
Rd?
2000I
式中，
Rd
為考慮季節(jié)變化時(shí)的最大接地電阻值，Ω；I為流經(jīng)接地裝置入地的計(jì)算短路電流，A，
其大小按下式計(jì)算。
當(dāng)變電站內(nèi)發(fā)生接地短路時(shí)，流經(jīng)接地裝置的入地電流為： 式中，
Imax
I?（Imax?IN)(1?kf1)
為發(fā)生最大接地短路電流時(shí)，流經(jīng)變電站接地中性
為接地短路電流的最大值，A；
kf1
IN
點(diǎn)的最大接地短路電流，A；為變電站內(nèi)發(fā)生接地短路時(shí)避雷線(xiàn)的工頻分流系數(shù)。
當(dāng)在變電站外發(fā)生接地故障時(shí)，流經(jīng)接地裝置入地的短路電流為： 式中，
IN
I?IN(1?kf2)
kf2
為發(fā)生最大短路電流時(shí)，流經(jīng)變電站接地中性點(diǎn)的最大短路電流，A；為在變電站
外發(fā)生接地短路時(shí)避雷線(xiàn)的工頻分流系數(shù)。
在中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的變電站中，保護(hù)接地電阻應(yīng)符合如下要求。 當(dāng)高、低壓電氣裝置及設(shè)備共用接地裝置時(shí)：
Rd?
120
I
且應(yīng)使
Rd?4
Ω。
僅供高壓電氣裝置接地保護(hù)用時(shí)：
Rd?
250I
且要求
Rd?10Rd
Ω。
兩式中，A，有：
都是考慮季節(jié)變化時(shí)的最大接地電阻值，Ω；I為經(jīng)接地裝置入地的計(jì)算短路電流，
I?
UP(35Lx?Lb)
350Lx
式中，UP為相電壓，kV；總長(zhǎng)，km。
Lb
為有電氣連接的電纜線(xiàn)路總長(zhǎng)，km；為有電氣連接的架空線(xiàn)路
對(duì)變電站電氣裝置及設(shè)備防雷保護(hù)接地電阻要求：
獨(dú)立避雷針（線(xiàn)）在一般土壤電阻率地區(qū)（??500Ω·m）其沖擊電阻應(yīng)滿(mǎn)足：
Rch?10
Ω
但在高土壤電阻率地區(qū)，接地電阻達(dá)到要求值很有困難，允許采用較高電阻值，但必須滿(mǎn)足： 獨(dú)立避雷針與電氣裝置帶電部分及電氣設(shè)備接地部分和構(gòu)架接地部分的空間距離為：
Sk?0.2Rch?0.1h
同時(shí)，獨(dú)立避雷針的集中接地體與變電站接地網(wǎng)之間的地中距離應(yīng)為： 兩式中，
Rch
Sd?0.3Rch
Sk
為防雷電過(guò)電壓的沖擊接地電阻值， Ω ；為防雷電反擊的空間距離，m；為
Sd
防雷電反擊的地中距離，m；h為避雷針上用來(lái)校驗(yàn)反擊的高度，m。 （3）35KV變電站接地設(shè)計(jì)
該35KV變電站主變壓器容量2500kV·A，電壓為35/10.5kV，中性點(diǎn)不接地，經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地。最大運(yùn)行方式下，低壓母線(xiàn)三相短路電流為4.25kA，單相短路電流為10.8kA。低壓側(cè)主保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.7s。變電站范圍為長(zhǎng)為50m,寬為40m。
變電站電源進(jìn)線(xiàn)為一回35KV架空線(xiàn)路，導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)為L(zhǎng)J-95，3km長(zhǎng)。電源變電站35KV母線(xiàn)最大運(yùn)行方式下短路容量500MV·A，單相接地電容電流為15A。35kV出線(xiàn)繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為1.4s。功率因數(shù)要求不小于0.9。
垂直接地體；
水平接地體及均壓帶；
接地線(xiàn)
圖3-18 35/10.5KV變電站接地網(wǎng)示意圖
最熱月平均溫度27.9oC，最熱月平均最高溫度31.9oC，極端最高溫度38.9oC，極端最低溫度-9.4oC，最熱月地下0.8m深處平均溫度27.2oC，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)80C·cm/W。
接地設(shè)計(jì)步驟如下。
①接地電阻要求值 因?yàn)橹行渣c(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地，僅供高壓電氣裝置接地保護(hù)用時(shí)，要
Rd?
250I
o
求 ，
Rd?10
Ω
②確定土壤電阻率 考慮季節(jié)變化，土壤電阻率應(yīng)乘以季節(jié)系數(shù)??1.3，所以最大電阻率為：
??2?10?1.3?2.6?10
4
4
Ω·cm
③選擇接地體及確定接地裝置型式 選角鋼L50×50×5，長(zhǎng)3.5m做垂直接地體；并選扁鋼40mm
×5mm做水平接地體，構(gòu)成以垂直接地體為主的復(fù)式接地裝置。
接地裝置在距變電站建筑物外墻1.5m處，呈環(huán)路閉合的長(zhǎng)孔型布置，中間加一條均勻帶。垂直接地體間距取6～7m，沿閉合環(huán)路垂直打入地中，上端用扁鋼連接，扁鋼埋地0.5～0.7m。高、低壓配電裝置角鋼基礎(chǔ)及變壓器底部鋼軌均通過(guò)不少于2根的接地線(xiàn)連接到接地裝置上。變電站各室出入口敷設(shè)帽檐式均壓帶或鋪設(shè)瀝青路面（變電站無(wú)自然接地體）。
④接地裝置計(jì)算
1）單根垂直接地體的接地電阻
Rcd?
?
2?l
ln
4ld
?
2.6?10
2
2?3.14?3.5
ln
4?3.50.84?0.05
=68.72Ω
2）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(zhǎng)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
??0.6
按n=30及a/l?2，查得c
⑤接地裝置的接地線(xiàn)（即連接扁鋼）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)
Smin?
IjdC
td?
2
10.8?10
70
3
0.7?129.6
mm2
實(shí)選接地線(xiàn)40×5=200mm>Smin 合格 ⑥防雷接地
35KV變電站用獨(dú)立避雷針, 避雷針接地引下線(xiàn)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。
5、接地網(wǎng)的腐蝕
由于地網(wǎng)腐蝕引起的安全事故屢有發(fā)生,如接地引下線(xiàn)斷開(kāi)使高壓運(yùn)行設(shè)備處于無(wú)接地狀態(tài),地下主網(wǎng)腐蝕斷裂使地網(wǎng)分割成幾塊,發(fā)生接地時(shí)使二次設(shè)備燒壞等。另外,由于地網(wǎng)屬隱蔽工程,埋于地下后不易檢查、修復(fù)等,因此,從設(shè)計(jì)的角度應(yīng)加大對(duì)地網(wǎng)腐蝕的調(diào)查研究,以便有利于系統(tǒng)的安全運(yùn)行。一般變電所的設(shè)計(jì)年限按25～30年考慮,但地網(wǎng)的實(shí)際安全壽命只有10～15年左右,與變電所的設(shè)計(jì)年限極不配套。加之,由于系統(tǒng)容量的增加,短路水平的提高,腐蝕后的地網(wǎng)更不能滿(mǎn)足安全運(yùn)
行的要求。
接地網(wǎng)的防腐設(shè)計(jì)接地網(wǎng)的材料一般為扁鋼和圓鋼,其腐蝕狀態(tài)應(yīng)根據(jù)變電所當(dāng)?shù)氐母g參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。但一般情況下其腐蝕參數(shù)很難測(cè)定。因此,在工程設(shè)計(jì)沒(méi)有實(shí)際數(shù)據(jù)時(shí)(參見(jiàn)表1： 接地線(xiàn)和接地體年平均最大腐蝕速度(總厚度)土壤電阻率(Ω.m)腐蝕速度(mm/a)扁鋼圓鋼熱鍍鋅扁鋼50—300 0.2—0.1 0.3—0.2 0.065 >300 0.1—0.07 0.2—0.07 0.065)。在計(jì)算時(shí),還應(yīng)考慮不同敷設(shè)部位腐蝕情況不同的影響,可參考表2有關(guān)數(shù)據(jù)。（表2采用扁鋼接地網(wǎng)的年腐蝕率接地網(wǎng)部位水平接地體設(shè)備引下線(xiàn)電纜溝中的接地帶年腐蝕率mm/a(總厚度)0.1～0.12 0.2～0.3 0.47）。對(duì)于一般變電所地網(wǎng)的設(shè)計(jì)年限不應(yīng)小于30年,對(duì)于重要樞紐變電站的地網(wǎng)壽命應(yīng)按50年考慮。這兩種情況都不大于規(guī)程規(guī)定的設(shè)計(jì)年限,但更接近于實(shí)際。關(guān)于地網(wǎng)材料的選用問(wèn)題,常規(guī)選用扁鋼和圓鋼兩種,相同截面的扁鋼與圓鋼與周?chē)寥澜橘|(zhì)的接觸面不一致,扁鋼約為50%左右,但由于其腐蝕機(jī)理不完全一致,腐蝕結(jié)果基本上一致。這從陜西電網(wǎng)和青海電網(wǎng)地網(wǎng)腐蝕調(diào)查中已得到確認(rèn),而且規(guī)程中也提供了不同的腐蝕數(shù)據(jù)。因此,關(guān)于接地材料選用扁鋼還是圓鋼沒(méi)有很大差別。關(guān)于防腐的設(shè)計(jì)問(wèn)題,一般應(yīng)考慮在設(shè)計(jì)年限內(nèi),采用熱鍍鋅材料。 6、接地網(wǎng)敷設(shè)深度
接地網(wǎng)敷設(shè)深度對(duì)最大接觸系數(shù)的影響最大接觸電勢(shì)是地網(wǎng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù),地網(wǎng)設(shè)計(jì)的問(wèn)題之一就是如何降低地網(wǎng)的最大接觸電勢(shì)。地網(wǎng)的接觸電勢(shì)的最大接觸系數(shù)Kjm與地網(wǎng)的埋深有如圖2所示的關(guān)系。從圖2可以看出,接地網(wǎng)的埋深由零開(kāi)始增加時(shí),其接觸系數(shù)是減少的,但埋深超過(guò)一定范圍后,Kjm又開(kāi)始增大。這是因?yàn)榈鼐W(wǎng)圖2 最大接觸系數(shù)Kjm和埋深h的關(guān)系曲線(xiàn)(接地網(wǎng)面積A=40×40m2,接地體直徑d=0.01m,網(wǎng)孔個(gè)數(shù)n=400個(gè))敷設(shè)深度的不同,在網(wǎng)孔中心地面上產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的變化決定的,引起網(wǎng)孔中心地面與地網(wǎng)之間產(chǎn)生的電位差不同。當(dāng)埋深增加到一定深度后,電流趨向于地層深處流動(dòng),地面上的電流密度越來(lái)越小,因而網(wǎng)孔中心地面與地網(wǎng)之間的電位差又開(kāi)始增大,因此,規(guī)程中規(guī)定的敷設(shè)深度是合理的。
敷設(shè)深度對(duì)接地電阻的影響目前所遇到的變電所一般都是處于季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)。如按規(guī)程規(guī)定,將地網(wǎng)敷設(shè)在0.6m深度時(shí),冬季將使地網(wǎng)處于凍土層中。由于土壤凍結(jié)后其電阻率將增大為原來(lái)的3倍以上,對(duì)地網(wǎng)接地電阻有一定的影響。目前采用的地網(wǎng)是以水平接地線(xiàn)為主邊緣帶有垂直接地極的復(fù)合型地網(wǎng),冬季垂直接地極大部分伸于下層非凍結(jié)土壤中。此時(shí)土壤結(jié)構(gòu)可以等效為兩層電阻率不同的土壤結(jié)構(gòu)。有研究表明,對(duì)于處于雙層土壤介質(zhì)中的垂直電極,其各部分的散流密度與周?chē)橘|(zhì)的電阻率成反比,除了在電極尖端處,具有ρiJi=常數(shù)(其中Ji為處于電阻率為ρi土壤中的電極部分的散流密度)。此時(shí),當(dāng)電極有一部分進(jìn)入下層土壤時(shí),整個(gè)電極的散流電阻將主要取決于下層土壤。此時(shí)地網(wǎng)的接地電阻也將主要取決于地網(wǎng)的非凍結(jié)土壤。因此,在季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū),采用這種帶有垂直接地極的復(fù)合型地網(wǎng)是有很大的優(yōu)點(diǎn)的,如果在冬季由于土壤的凍結(jié),而對(duì)接地電阻沒(méi)有很大的影響時(shí),就沒(méi)有必要把地網(wǎng)都埋于凍土層以下。將地網(wǎng)埋于凍土層以下,對(duì)地網(wǎng)的接地電阻來(lái)講肯定是有利的。如果結(jié)合變電所基礎(chǔ)的開(kāi)挖敷設(shè)地網(wǎng)還可以,如果凍土深度為2m,如大武變電所等最大凍土深度為2.4m,單純?yōu)榈鼐W(wǎng)敷設(shè),將使工程開(kāi)挖土方量大大增加,施工困難。工程造價(jià)也隨之上升。規(guī)程中還規(guī)定,接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足一年四季變化的要求,這在實(shí)際工程中很難做到,冬季土壤的凍結(jié)對(duì)接地電阻肯定有影響,但可通過(guò)其安全要求的各種因素進(jìn)行綜合比較,合理控制。因此,在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)合理的確定地網(wǎng)的埋設(shè)深度。
7、關(guān)于接地引下線(xiàn)
發(fā)生接地短路時(shí),首先通過(guò)接地電流的就是設(shè)備接地引下線(xiàn)。
接地線(xiàn)截面的熱穩(wěn)定校驗(yàn)根據(jù)熱穩(wěn)定條件,接地線(xiàn)的最小截面應(yīng)符合下式要求:S≥Igt/c式中:S——接地線(xiàn)的最小截面mm2Ig——流過(guò)接地線(xiàn)的短路電流穩(wěn)定值A(chǔ)c——材料熱穩(wěn)定系數(shù)(鋼c=70)t——短路等效持續(xù)時(shí)間s對(duì)于引下線(xiàn)可按上式校驗(yàn),對(duì)于主網(wǎng),考慮主網(wǎng)的分流作用,可按上式的0.7倍考慮。關(guān)于短路等效持續(xù)時(shí)間的取值問(wèn)題,也是近年來(lái)引起爭(zhēng)論的問(wèn)題之一。t值取值的合理與否,對(duì)材料使用量有較大的影響。目前各類(lèi)變電所保護(hù)配置不同,是否考慮主保護(hù)失靈,采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間,以及主保護(hù)拒動(dòng)與接地短路同時(shí)發(fā)生的概率等,都是值得探討的問(wèn)題。參照有關(guān)方面的規(guī)定及專(zhuān)題研究,建議對(duì)于100kV變電所,取t=1.0s。其次,主網(wǎng)的截面略小些也比較合理,這也是合理設(shè)計(jì)地網(wǎng)的一種措施。 接地引下線(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：
（1）接地引下線(xiàn)應(yīng)就近入地,并以最短的距離與地中的主網(wǎng)相連。設(shè)備引下線(xiàn)不應(yīng)與電纜溝中的通長(zhǎng)扁鋼連接,因其敷設(shè)于電纜溝內(nèi)壁表面的混凝土上,不起散流作用。發(fā)生短路時(shí),易造成局部電位升高,引起電纜絕緣破壞等。
（2）帶有二次回路的電氣設(shè)備如CT、PT等,為減小接地引下線(xiàn)的阻抗,保證與主網(wǎng)可靠連接,應(yīng)采用兩根截面相同的,每根都能滿(mǎn)足熱穩(wěn)定和腐蝕要求的接地線(xiàn),在不同的部位與主網(wǎng)連接。 （3）加強(qiáng)主控室及弱電系統(tǒng)與地網(wǎng)連接的可靠性。
（4）不得使用鋼筋混凝土電桿中的予應(yīng)力鋼筋作為主要引下線(xiàn)。
3.6 變電站弱電設(shè)備防雷措施
（1）采用多分支接地引下線(xiàn)，使通過(guò)接地引下線(xiàn)的雷電流大大減小。
（2）改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性適當(dāng)配合的雙層屏蔽。
（3）改進(jìn)泄流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減小引下線(xiàn)對(duì)弱電設(shè)備的感應(yīng)并使原有的屏蔽網(wǎng)能較好地發(fā)揮作用。 （4）除電源入口處裝設(shè)壓敏電阻等限制過(guò)壓的裝置外，在信號(hào)線(xiàn)接入處應(yīng)使用光電耦合元件或設(shè)置具有適當(dāng)參數(shù)的限壓裝置。
（5）所有進(jìn)出控制室的電纜均采用屏蔽電纜，屏蔽層公用一個(gè)接地網(wǎng)。
（6）在控制室及通訊室內(nèi)敷設(shè)等電位，所有電氣設(shè)備的外殼均與等電位匯流排連接。
四、結(jié)束語(yǔ)
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。根據(jù)變電站防雷設(shè)計(jì)的整體性、結(jié)構(gòu)性、層次性、目的性，及整個(gè)變電站的周?chē)h(huán)境、地理位置、土質(zhì)條件以及設(shè)備性能和用途，采取相應(yīng)雷電防護(hù)措施，保證變電站設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
五、參考文獻(xiàn)
1.《防雷與接地裝置》 沈培順編 化學(xué)工業(yè)出版社 2.《電氣工程基礎(chǔ)》 馮建勤編 中國(guó)電力出版社
3.《電力系統(tǒng)及電氣設(shè)備概論》 劉柏青編 武漢大學(xué)出版社 4.《35kv變電站模式設(shè)計(jì)》 中國(guó)電力出版社
5.《變配電所及其安全運(yùn)行》 談笑君編 機(jī)械工業(yè)出版社
6. 《現(xiàn)代防雷技術(shù)基礎(chǔ)》 虞昊編 清華大學(xué)出版社
7. 《變電所及變壓器實(shí)用技術(shù)》方大千編 人民郵電出版社
六、調(diào)研報(bào)告
實(shí)地調(diào)研了佛岡小區(qū)、花都港灣小區(qū)、黃河科技學(xué)院的建筑電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)，實(shí)地查看了佛岡小區(qū)和黃河科技學(xué)院的變電所的設(shè)計(jì)和選型以及一些設(shè)備的參數(shù)，參考了佛岡小區(qū)的避雷器的選型和安裝，還查看了黃河科技學(xué)院和花都港灣小區(qū)的變電所防雷與接地的設(shè)計(jì)。
1.變電所進(jìn)線(xiàn)端避雷器調(diào)研報(bào)告
設(shè)備名稱(chēng) ：電站型有機(jī)合成氧化鋅避雷器
型 號(hào)：Y5W-51/134
廠(chǎng) 家：揚(yáng)州電氣中恒電氣有限公司
性 能：1、設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)新穎，技術(shù)性能可靠，外形小巧、重量輕，安裝靈活，抗拉強(qiáng)度高，耐碰撞，運(yùn)輸無(wú)破損。
引用硅橡膠外套金屬氧化物避雷器的優(yōu)點(diǎn)，整體模壓一次成形，具有良好的密封、耐污、防爆、防潮性能，介電強(qiáng)度高、散熱性能好、具有較大的過(guò)電壓能量吸收能力。
主要參數(shù): 額定電壓有效值
持續(xù)運(yùn)行電壓有效值
直流參考電壓
殘壓
2MS方波通流18次 4/10μS沖擊通流2次 51(KV) 40.8(KV) 74(KV) 134≤(KV) 200(A) 65(KA)
選擇依據(jù)：使用條件a、海拔高度不大于2000米b、環(huán)境溫度：-40℃～+40℃c、最大風(fēng)速不超過(guò) 35m/sd、電源頻率：48Hz～62 Hze、避雷器允許擺動(dòng)，根據(jù)塔形，考慮懸掛方式
最適宜1、耐雷水平較底，雷擊跳閘率偏高的輸電線(xiàn)路2、干旱、少雨的丘陵、山區(qū)等地區(qū)，不宜維護(hù)地區(qū)3、接地電阻較高的桿塔及地區(qū)4、較大跨距的過(guò)江桿塔5、操作過(guò)電壓較高，需要對(duì)在進(jìn)入變電站前進(jìn)行限制場(chǎng)合6、嚴(yán)重污穢地區(qū) 因?yàn)槠湫阅芰己�，可靠性高，考慮到經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，最終選定它為變電所進(jìn)線(xiàn)端避雷器。
2.10KV母線(xiàn)避雷器調(diào)研報(bào)告
設(shè)備名稱(chēng)：10kv氧化鋅避雷器
型 號(hào)：Y5W-17/45
廠(chǎng) 家：河間市昊天通電力器材有限公司
性 能：該產(chǎn)品的核心工作元件采用以氧化鋅為主的多元素金屬氧化物粉末燒制，具有優(yōu)異的非線(xiàn)性伏-安特性，陡波響應(yīng)快，通流容量大。有間隙產(chǎn)品采用自吹間隙，帶均壓照射結(jié)構(gòu)，降低了放電的分散性，沖擊系數(shù)小。 復(fù)合絕緣外套的采用，順應(yīng)了國(guó)際電力產(chǎn)品小型化、安全化、免維護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)。高分子有機(jī)復(fù)合材料與傳統(tǒng)的陶瓷和玻璃等無(wú)機(jī)材料相比，具有體積小、重量輕、耐污穢免清掃、防爆防震動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。是集成化、模塊化的中高壓輸變電成套設(shè)備中首選的防雷元件。
選著依據(jù)： 環(huán)境溫度：不高于+40℃，不低于-40℃； 海拔高度：不超過(guò)2000m； 電源頻率：
50±2Hz；60±2Hz； 地震強(qiáng)度：7度以下； 最大風(fēng)速：35m/s； 免清掃條件：中等污穢及以下地區(qū)；對(duì)無(wú)間隙產(chǎn)品，長(zhǎng)期施加的工頻電壓不得超過(guò)避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓；對(duì)有間隙產(chǎn)品，安裝點(diǎn)短時(shí)工頻電壓升高不得超過(guò)避雷器額定電壓。長(zhǎng)期使用于以下異常條件，避雷器需特別制作，定貨時(shí)應(yīng)說(shuō)明：溫度或海拔超標(biāo)（高原、熱帶、寒帶、全封閉柜用、靠近電爐等） 使用環(huán)境存在嚴(yán)重潮氣或腐蝕性氣體雜質(zhì)（水上、鹽場(chǎng)、化工廠(chǎng)等）；強(qiáng)紫外線(xiàn)輻射（高原、強(qiáng)日照干旱地區(qū)等）；特重污穢地區(qū)（礦山工作面、建筑工地工作面等）。
3.10kv母線(xiàn)避雷器調(diào)研報(bào)告
設(shè)備名稱(chēng)：35kV變壓器中性點(diǎn)型避雷器
型 號(hào)：HY11.5WZT-30/72
廠(chǎng) 家：太原銘瑄電子科技有限公司
性 能：HY1.5WZ系列交流復(fù)合外套無(wú)間隙金屬氧化物變壓器中性點(diǎn)型避雷器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)避雷器），主要用于保護(hù)變壓器中性點(diǎn)免受操作過(guò)電壓和大氣過(guò)電壓的損壞。避雷器由金屬氧化物非線(xiàn)性電阻片疊裝成芯體，采用特殊工藝將芯體封裝于高性能絕緣材料內(nèi)，最后采取一次壓制工藝將其密封于硅橡膠體內(nèi)，形成整體避雷器。此結(jié)構(gòu)的復(fù)合外套金屬氧化物避雷器不僅具有一次壓制成型產(chǎn)品的各種優(yōu)異性能，亦是高壓復(fù)合外套金屬氧化物避雷器的最佳結(jié)構(gòu)形式。
主要參數(shù):
變壓器中性點(diǎn)型標(biāo)稱(chēng)放電電流１.５系列
殘壓 通流容量 0.75U1額定電系統(tǒng)標(biāo)持續(xù)運(yùn)直流參爬電雷電沖陡波沖操作沖2ms次4/10μsmA漏電壓 稱(chēng)電壓行電壓 考電壓 比距 型號(hào) 擊電流擊電流 擊電流 方波 大電流 流
mm/kkV有效值r.m.s kV kV峰值crest≤ A kA μA V
HY1.5WZT-30/72 30 35 24 45 72 67 400 10 50 28 選擇依據(jù)：本產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)新穎，技術(shù)性能可靠，外形小巧、重量輕，安裝靈活，抗拉強(qiáng)度高，耐碰撞，運(yùn)輸無(wú)破損，且性?xún)r(jià)比優(yōu)良，故選著該避雷器為所選產(chǎn)品。
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