【正文】 現(xiàn)大量的散擊，甚至對避雷針進行直擊，對受避雷針保護范圍內(nèi)的物體進行繞擊。閃電開展之前先是雷云底部的始發(fā)先導按間歇分級躍進方式向地表發(fā)展，當距地面 50～ 100m 時，由避雷針等地表電場畸變集中的地方產(chǎn)生垂直向上的迎面先導。 4 2 主要的雷擊方式 隨著我國現(xiàn)代化建設的不斷提高，各類先進的電子設備廣泛地運用到了各電壓等級的變電站內(nèi)。 （ 4） 產(chǎn)生上述特點的根本原因，也就是關鍵性的特點是雷災的主要對象已集中在微電子器件設備上。前面是指雷電的受災行業(yè)面擴大了，這兒指雷電災害的空間范圍擴大了。 由于避雷針與大地有良好的電氣連接，能把大地積存的電荷能量迅速傳遞到雷雨云層中泄放；或把雷雨云層中積存的電荷能量傳遞到大地中泄放，使雷擊而造成的過電壓時間大大的縮短，從很大程度上降低了雷擊的危害性，這就是避雷針的工作原理。由于瞬時功率很大，所以它的破壞力是相當大的。實際上，在富蘭克林發(fā)明避雷 針的時候，提出了兩種避雷針工作機理的解析；第一種解析認為，避雷針是靠其針尖電暈放電發(fā)出與雷雨云相反的電荷，使雷雨云的電荷得到中和，從而免除建筑物的雷害。其分類 如下：避雷針、避雷線 、避雷帶 、避雷網(wǎng) , 下面逐一介紹。 防雷設備 為保護變電站的設備安全，提高其供電可靠性，優(yōu)化防 雷設計方案，加強變電站的防雷安全措施 。 羅蒙諾索夫（ JIOMOHOCOB）， L從這個角度來講，人類有今天的文明應該感謝雷電。同理，地球上空有一層電離層，它是由帶正電荷的粒子組成，該電離層起著防止太陽和宇宙空間各種有殺害生命作用的射線進入地面，保護地球上的生命，如果沒有這電離層，即使地球上本來已經(jīng)有的生命，也會被來自太空的各種射線殺死，地球不可能出現(xiàn)現(xiàn)在的繁榮和文明。我國運行經(jīng)驗表明，凡裝設符合規(guī)程要求的避雷針的發(fā)電廠和變電所，繞擊和反擊事故率是非常低的。 繼 續(xù) 教 育 學 院 畢業(yè)論文 題目 ： 35kV～ 110kV防雷保護設計 學生姓名： 譚偉 學 號： 923210100032 班 級 : 海南自考 2 班 專 業(yè)： 電力系統(tǒng)及其自動化 指導教師： 繞玉凡 2020 年 4 月 35kV～ 110kV 防雷保護設計 摘要 發(fā)電廠、變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，如果發(fā)生雷擊事故，將造成大面積停電，嚴重影響國民經(jīng)濟和人民生活，因此發(fā)電廠、變電所的防雷保護必須是十分可靠的。 本次設計以 110kV 變電站為主要設計對象 ,主要解決以 下問題： 分析與計算； 、入侵波的保護分析與設計； 、氣體絕緣變電站、變壓器中性點的保護分析與設計； 。但是電離層的正電荷以平均約 1800A 的電流強度向大地放電，可想而知，如果得不到補充，電離層的電荷恨快便會放盡。 由于雷擊會給人類帶來災害，因此，人類很早就與雷害進行斗爭。B 接閃器 ： 直接截受雷擊，及用作接閃的器具、金屬構(gòu)件和金屬屋面等，稱為接閃器。 避雷針的英文名字 Lightning rod，直譯為 閃電棍 更準確些，本無避免雷擊之意。第二種解析認為，避雷針是靠把雷雨云所帶的異種電荷引導到自身上來，通過良好的接地裝置，把雷電流泄入大地，保護建筑物不受雷擊。 當高空出現(xiàn)雷雨云的時候，大地上由于靜電感應作用，必然帶上與雷雨云相反的電荷，避雷針處于地面建筑物的最高處，與雷雨云的距離最近，由于它與有良好的電氣連接，所以它于大地有相同的電位，使避雷針附近空間的電場強度比較大，容易吸引雷電先驅(qū)，使主放電都集中到它的上面，從而保護附近比它低的物體遭受雷擊的幾率大大減少。 但需要說明，避雷針必須有足夠可靠，并且有接地電阻盡量小的引下線接地裝置與其配套，否則，它不但起不到避雷的作用，反而增大雷擊的損害程度。例如二 000 年七月二十五日 14點 40分左右，一次閃電造成漕寶路桂菁路附近二家單位同時受到雷災，而不是以往的一次閃電只是一個建筑物受損。雷電的本身并沒有變，而是科學技術(shù)的發(fā)展，使得人類社會的生產(chǎn)生活狀況變了。但是一方面由于電子設備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化，從而造成設備耐壓、耐過電流的水平下降，對雷電（包括感應雷及操作過電壓浪涌）的承受能力下降，另一方面由于信號來源路徑增多，系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波侵入。兩者相接，進入直擊或繞擊的主放電階段。 一次雷擊主放電一般為幾萬安培到十幾萬安培，釋放的能量相當大，瞬間所產(chǎn)生的強大電流、灼熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場和強烈的電磁輻射等物理效應給人們的生產(chǎn)生活帶來多種危害，如引起火災和大爆炸，金屬導體連接部分斷裂破損，建筑物倒塌，電氣設備損壞等等。 不僅僅是輸電線路、動力電纜，凡是引進變電站的金屬管線都會引起雷電反擊。 感應雷 直擊雷放電 的能量通過電磁感應和靜電感應方式向四周輻射，導致設備過電壓放電，則為感應雷。顯然，感應雷危害是大面積的，是電子設備的克星。靜電感應還可用雷電的二次效應理論來解釋。 6 3 變電站防雷措施 避雷針 為免遭直擊雷破壞，變電站一般采用獨立避雷針和構(gòu)架避雷針進行防雷保護。滾球法理論認為直擊和繞擊與雷云帶電量有關，能量越小的雷越易產(chǎn)生繞擊。如中等強度的雷云 (U0=50MV),按雷電先導的閃擊距離公式 rs= ，可得球的半徑為 133m，在此情況下得出的保護半徑比有關設計規(guī)程的大一些。 k(l+5h)(b+5h)106計算。由于避雷針的存在，建筑物上落雷機會反倒增加，內(nèi)部設備遭感應雷危害的機會和程度一般來說是增加了。 消弱空間雷電電磁脈沖強度、降低跳火的有效方法，就是減小雷電流的強度。 由于雷電侵入波主要對 35kV 以下系統(tǒng)危害較大，變電站著重對 35kV 和 10kV線路入侵波進行了防護。 8 4 變電站防雷保護方案與接地 防雷保護方案 變電所是重要的電力樞紐 ,一旦發(fā)生雷擊事故 ,就會造成大面積停電。二是雷擊輸電線路產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入變電所。裝設避雷針 (線 )應該使變電所的所有設備和建筑物處于保護范圍內(nèi)。為了避免這種情況發(fā)生 ,被保護物體與避雷針間在空氣中以及地下接地裝置間應有足夠的距離。 D12＝ D34＝ 。 保護接地 :不設這種接地，電力系統(tǒng)也能正常運行 ,但為了人身安全而將電氣設備的金屬外殼等加以接地 ,它是在故障的條件下才發(fā)揮作用的 ,它所要求的接地電阻值處于 110?的范圍內(nèi)。 查接地裝置 i? (沖擊系數(shù) )與 i? (接地裝置的沖擊利用系數(shù) )表 ,選用一字形的接地體。變電站的中性點過電壓產(chǎn)生也是基于上述原因，當變壓器中性點不接地時反映在中性點上的過電壓形式有：雷電過電壓、內(nèi)部過電壓。反映 在中性點上的內(nèi)部過電壓主要表現(xiàn)為發(fā)生單相接地時中性點過電壓和斷路器非全相分合閘造成中性點過電壓。此時中性點穩(wěn)態(tài)過電壓公式計算為： U0=Ue K（ K+2）。 非全相分合閘過電壓 由于斷路器非全相分合閘造成中性點過電壓。 綜合上述中性點過電壓分析，可列出各級變電站在各種過電壓形式下的過電壓穩(wěn)態(tài)值匯總表，如 12 表 51 各級變電站中 性點過電壓大小（有效值） 變電站級別 /kV 有效接地系統(tǒng)單相接地故障 /kV 構(gòu)成局部中性點絕緣的單相接地故障 非全相分、合閘過電壓 /最大值 /kV 35 14 23 23/46 110 73 72/146 220 146 146/292 中性點過電壓的保護措施 對中性點的過電壓 保護應根據(jù)實際的具體情況選擇最佳的保護方式，應與二次側(cè)保護設備相互配合。 根據(jù) DL/T6201997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》的有關規(guī)定提出了保護配置意見：（ 1）對 110kV 有 效接地系統(tǒng)中可能形成的局部不接地系統(tǒng)（如接地變壓器誤跳開關等原因引起等）、低壓側(cè)有電源的變壓器不接地中性點應裝設間隙保護；（ 2）經(jīng)驗算，如斷路器因操作機構(gòu)出現(xiàn)非全相和嚴重不同期產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓可能危及中性點為標準分級絕緣、運行中性點不接地110kV 變壓器中性點絕緣，宜在中性點裝設間隙保護；（ 3）變壓器中性點間隙值的確定應綜合考慮：間隙標準雷電波動作值小于主變壓器中性點的標準雷電波13 耐受值；因接地故障形成局部不接地系統(tǒng)時間隙應動作；系統(tǒng)以有效接地方式運行，發(fā)生單相接地故障時，間隙不應動作。線纜上的雷電波或過電壓幾乎以光速沿著電纜線路擴散，侵入并危及室內(nèi)電子設備和自動化控制等各個系統(tǒng) 。 避雷器與被保護設備之間的距離（ l=0） 避雷針 直接連接在變壓器旁，如圖 61（ a） 所示，即認為變壓器與避雷器之間的電氣距離為零。為簡化分析，不計變壓器的對地入口電容，并假定避雷器的伏秒特性和伏安特性ub=f(ib)已知。 避雷器動作后，兩端的電壓可由圖 72 所示的圖解法求解。因此，避雷器與各電氣設備都不可避免的有一段長度的距離。 i i ub Ui Ubm Ibm 2u Uch Ub+ibZ1 Ub=f(ib) IbZ1 圖 62 避雷器電壓 Ub的圖解法 17 設侵入波為斜角波 u(t)=at,為了方便描述不取統(tǒng)一時間為起點，分析時分別以各點出現(xiàn)電壓的時刻為各自的時間零點。 當侵入波侵入變電站時，變電站設備上所承受沖擊電壓的最大值其差值 Us可用下 vlabUSU 25 ??? (68) 式中： l為電氣設備與避雷器之間的電氣距離。這種波形和全波相差很大，對變壓器絕緣的作用與截波相近，通常拿它的最大值與變壓器的多次截波耐壓值（約等于三次截波耐壓值的1/）。 避雷器與保護設備最大允許電氣距離 從 前面的分析可以看出，當侵入陡度一定時，避雷器與被保護設備之間的電氣距離越大，設備上電壓高出避雷器的殘壓 也就越多。 圖 66（ a） 、（ b） 分別表示一路進線與兩路進線的變電所避雷器與主變壓器、電壓互感器系，橫坐標為波的空間梯度 a’ =a/v。避雷器一般裝設在母線上，如一組避雷器不能滿足要求，則應考慮增設。 （ 1） 對于雷電過電壓，碳化硅避雷器應在 標稱放電電流 8/20181。s， 150～ 300181。 避雷器的波前沖擊放電電壓和陡波沖擊電流殘壓數(shù)值是做為考慮與設備絕緣的截波試驗電壓配合而提供。 IEC 標準規(guī)定操作過電壓作用時采取的最小保護裕度也為 15%（ K=），考慮雷電過電壓作用時， 52kV 以下配電系統(tǒng)配合系數(shù)為 （美國、加拿大生產(chǎn)的絕緣強度高的電力設備允許配合系數(shù)為 ），其余電壓等級中配合系數(shù)為 或 。 （ 1）確定系統(tǒng)的額定電壓和頻率。 （ 5） GIS 組合電器的絕緣配合是目前研究的一個課題，有關配合系數(shù)尚需經(jīng)過計算或模擬試驗后確定，不過一般而言，避雷器與被保護設備之間的距離很近，這一點是對絕緣配合有利的。 我國 3～ 110kV 系統(tǒng)的避雷器各項電氣性能與系統(tǒng)參數(shù)之間的配合均在避雷器標準中加以規(guī)范化，因此對正常絕緣的設備在選擇避雷器時，校驗步驟可大為簡化。另外，還需在安裝場所檢驗避雷器的密封性能，測量碳化硅避雷器的工頻放電電壓。 （ 1）避雷器的保護水平應低于中性點的沖擊絕緣水平。在中性點非直接接地電網(wǎng)中，X0/X1的值一般不超過 3，以這種極限來計算， 0U 最大可達 lmUUUU % 30 ???? ?? 式中 Ulm為最大運行的線電壓，因此一般建議選取 40%Ulm為避雷器額定電壓。 GIS 組合電器特別適合在用地緊張的城市變電站、企業(yè)變電站、山區(qū)和污穢嚴重的地區(qū)使用。 （ 2）有利于環(huán)境 保護。