【正文】 電事故來看，自二十世紀八十年代以來，我國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)的防雷保護措施還有待加強。相當多的公安機關的專線和軍事機關的雷達也受到雷擊。幸好消防部門撲救及時，不致使爆炸蔓延釀成更大災害。 1996 年 6 月 22 日晚 9 時前后，天空烏云密布，雷聲隆隆，忽遠忽近。廣西南寧市兩個專業(yè)銀行的計算機網(wǎng)絡及電信局程控機也同時損壞。 8 時左右，雷電擊中國國家氣象中心大 樓樓頂，樓內(nèi)的大型計算機與小型計算機網(wǎng)絡癱瘓， 6 條同步線路和 1條國際同步線路被中斷。 1989 年 8 月 30 日有 5 個站遭雷擊損壞 11 塊電路盤，通信中斷 17 小時。 華中大電網(wǎng)有微波站近百個，其中進口設備站 65 個。 因此 ， 在變電站的設計過程中 ， 保護變電站的設備安全 ， 提高其供電可靠性 ，優(yōu)化防雷接地設計方案 ， 加強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。富蘭克林在18 世紀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行了試驗。 21 接地裝置的設置 20 避雷針的設 置及防雷保護校驗 18 變電站的接地原則 因此 ， 必須加強變電 站防雷接地 問題的認識與研究。如果變電所發(fā)生雷擊事故 ， 會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。 本論文針對目前變電站設備中防雷接地技術的中存在的問題， 針對 35KV 變電站進行防雷接地保護設計；根據(jù)變電站國家防雷接地標準 ， 結合 35KV 變電站電氣接線圖以及具體情況，學習利用各種防雷接地裝置等，實現(xiàn)對變電站的直擊雷防護、雷電侵入波防護以及變電站的接地保護設計。 1 變電站防雷接地的研究背景 1 本次論文的主要工作 6 變電站的直擊雷保護 14 3 變電站的防雷接地 16 接地電阻 18 4 變電所防雷接地設計實例 22 5 結論 24 參考文獻 錯誤 !未定義書簽。近幾十年來 ， 由于雷電放電對于現(xiàn)代航空、電力、通信、建筑等領域都有很大 的影響 ， 促使人們從 20 世紀 30 年代開始加強了對雷電及其防護技術的研究。 變電站防雷接地 的研究背景 在我國有過許多的 遭受雷擊的危害事故 。事故統(tǒng)計表明，造成設備損壞、導致長時間通信中斷的主要原因就是雷害。 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)度自動化的計 算機變電站防雷接地技術 2 系統(tǒng)和程控交換設備損壞停止運行 27 小時。整個計算機系統(tǒng)停止工作 46 小時，氣象業(yè)務受到嚴重影響，損失數(shù)十萬元，次日中央電視臺氣象預報空白。 1994 年 7 月 5 日和 17 日兩天，四川省氣象局業(yè)務系統(tǒng)連遭雷擊，計算機網(wǎng)絡、氣象雷達、衛(wèi)星接收系統(tǒng)等電子設備被損壞。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 臺電視機被強大的雷電擊毀；一層辦公室中的視盤機、一臺觸摸式臺燈和小型程控電話交換機也被雷擊損壞；鄰近的一棟樓上，也有數(shù)臺電話機遭到破壞。 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)控報警、對講系統(tǒng)、 6 只攝像機、 13 部電梯的電腦控制程序遭損壞，損失嚴重。 2020 年 2 月 21 日凌晨，由于大霧閃絡造成外部電網(wǎng)對邯鄲鋼鐵股份有限公司電力供應中斷，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。因此，對于弱電系統(tǒng)的防雷保護的各項措施還應不斷完善。 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)過長期實踐證明，它對直擊雷的防護的確是有效的 “ 但是防雷光靠裝設避雷針肯定是不行的，因為避雷針是通 過把雷電引到自身來完成其保護范圍內(nèi)的被保護對象免遭直接雷擊的 。 接地起著維持正常運行、保護、防雷、防干擾等作用 。 總之，變電站在高壓一次系統(tǒng)的防雷保護措施還是比較完善的 。特別是如今隨著電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴大，接地短路電流被要求的越來越大。 本次論文的主要工作 隨著電力工業(yè)的發(fā)展，自動化程度越來越高，對安全供電的要求也越來越高。電氣安全工作主要有兩方面的任務。 本課題是針對我國農(nóng)村 35KV 變電站進行防雷接地保護設計；根據(jù)變電站國家防雷接地標準，結合 35KV 變電站電氣接線圖以及具體情況，學習利用各種防雷接地裝置等，實現(xiàn)對變電站的直擊雷防護、雷電侵入波防護以及變電站的接地保護設計，具有一定針對性和廣泛性。云團對地的先導放電現(xiàn)象是云團向地面的跳躍式逐漸發(fā)展的過程 ， 當先導放電現(xiàn)象到達地面的時候 (地面的建筑物和架空輸電線路等 )， 就會產(chǎn)生從地面向云團的主要放電階段 。 可以這樣說 ， 只要是和電網(wǎng)相連的儀器和設備都必須接地 ； 只要有電力需要的地方 ， 就會是接地工程需要配置的地方。 一、 變電站防雷及抗干擾措施 變電站防雷的措施總體可以為兩種 ： 第一種是避免雷電電流進入電網(wǎng)系統(tǒng)，第二種則是利用二次 保護裝置把雷電流引入接地網(wǎng)絡。 加裝浪涌的二次保護器 變電站開關的操作、靜電放電現(xiàn)象及閃電放電時產(chǎn)生的瞬時過電壓可能會對電力設備造成毀滅性的傷害或者加快它的老化過程。當加在 TVS 里的放電的電流隨著電壓幅值的上升進而使得充氣式的放電器 (HFB)兩端放電電壓超過了它的點火電壓 UM 時， GDT 將會瞬時動作，并且也會開始泄放雷電電流。小型的變電所多數(shù)裝備獨立的避雷針，大型的變電所通常在變電所的架構上采取避雷針和 避雷線，或者把兩者相結合，并且大型變電所對于引流的線路和接地的裝置都有十分嚴格的要求。所以，通信電纜非常容易受到來自于開關的誤操作、電力負荷的波動和強電的電纜所產(chǎn)生的巨大電磁場干擾，這些巨大的干擾輕則會增大電力量測信息的誤碼率，重則可能使得 MS525 等數(shù)據(jù)接口發(fā)生損壞。單點的接地還分為串聯(lián)單點的接地及并聯(lián)單點的接地。因此，變電站構架避雷針（帶 )和避雷器不僅應采用雙引下接地方式，還須敷設 2～ 3 根放射狀垂直接地極與主網(wǎng)相連，以達到加強對雷電流的分流作用。如因場地狹小，直線距離有困難時可考慮地下接地線彎成蛇形狀。其對弱電設備的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 電效應的破壞作用 根據(jù)安培定律，當 A、 B 平行導體上分別通以電流 1i 、2i （ kA）， A、 B 的距離為 d(m)時 ，每米導線所受的作用力按下式計算 1021 ?????? iidlF o （ 21） 式中，平行導體的長度 0l 為 1m。當拐角的夾角為銳 角時受到的作用力最大，鈍角最小。 K。因此在雷電流通道上遇到易燃物質(zhì)，可能引起火災?！凹げúㄇ啊边^去后，該區(qū)壓力下降，直到低于大氣壓力。 當雷云層與層之間以及雷云與大地之間放電時，在放電通道周圍產(chǎn)生的電磁感應、雷電電磁脈沖的輻射以及雷云電場的靜電感應，使建筑物上的金屬部件、管道、鋼筋和由室外進入室內(nèi)的電源線、信號傳輸線、天線饋線等感應出雷電高電壓，并通過這些線路以及進入室內(nèi)的管道、電纜等引入室內(nèi)造成電子設備損壞。此振蕩波為電磁感應和靜電感應共同作用的結果。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。由于感應電壓極性與雷云極性相反的電荷聚積到一段線路上成為變電站防雷接地技術 11 束縛電荷。處在這一電磁場中的導體會感應出較大的電動勢。靜電感應還可用雷擊的二次效應理論來解釋。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 ， 當尖端的電場強度大于空氣電離場強時 ， 開始電離空氣 ， 形成迎面先導 ， 并與雷云的雷電先驅(qū)相遇 ， 完成雷擊過程。 變電站的侵入波保護 變電站對侵入波的防護的主要措施是在其進出線上裝設閥型避雷器，避雷器裝設在被保護物的引入端，其上端接在線路上，下端接地，一般安裝在變電站母線上。 變電站中限制侵入波的主要設備是避雷器，它接在變電站的母線上，與被保護設備相并聯(lián)，并使所有設備受到可靠保護。當入侵波消失后 ， 避雷器又能夠自行恢復絕緣能 力 ， 防止工頻接地短路事故的發(fā)生。避雷器的基本要求 ： 避雷器與被保護設備之間應有合理的伏秒特性的配合 ， 在被保護物可能擊穿以前 ， 避雷器就已發(fā)生動作 ， 將過電壓波截斷 ， 從而起到可靠的保護作用。因此 ，應選用沖擊系數(shù)小的避雷器作為電氣設備的保護裝置 ； 當瞬間的雷電過電壓消失后 ， 避雷器能自行截斷工頻續(xù)流、恢復絕緣強度 ，保證電力系統(tǒng)能夠繼續(xù)正常運行 ； 具有一定通流容量 ， 且其殘壓應低于被保護設備的沖擊耐壓值。如不架設避雷線，當遭受雷擊時，勢必會對線路造成破壞。架設避雷線的這段進線稱為變電所進線保護段 未沿全線架設避雷線的進線段保護 圖 進段保護示意圖 （ 1）閥型避雷器的作用：保護全所設備 ； （ 2）避雷線作用：避雷線保護角很小，在進線段內(nèi)不發(fā)生繞擊，雷擊于進線段以外的導線上時，導線自身電阻將消耗入侵波能量，來限制入侵波幅值 ； （ 3）管型 避雷器 1：限流 ； （ 4）管型避雷器 2：保護開關。 一、避雷針保護范圍確定 在一定高度的避雷針下面有一個安全區(qū)域 ， 在這個區(qū)域中的物體基本上不會受到雷擊 ， 這個安全區(qū)域就是避雷針的保護范圍。兩支等高避雷針相距不太遠時 ， 由于兩針的聯(lián)合屏蔽作用 ， 是兩針中間部分的保護范圍比單針時要大，避雷針外側的保護范圍與單根避雷針時相同。 由于變電站的面積比較大，實際上都采用多支避雷針保 護的方法，多支避雷針保護范圍應按下列方法確定 ： 將多支避雷針的多邊形，按相臨近的原則，劃分成若干個 3 支避雷針組成的三角形； 各邊的保護范圍一側最小寬度 b:之 0 時 (b:指在高度為被保護物體高度的水平面上，保護范圍一側的最小保護寬度 )，則全部面積才能受到保護； 多支避雷針的外側保護范圍，應分別按等高或不等高兩針的保護范圍的方法確定 二、避雷線保護范圍的確定 避雷線相當于掛在高空的接地導線。避雷線保護范圍還可以用保護角 (指避雷線同外側導線的連線與垂直線之間的夾角 )來表示 ， 雷擊導線的概率隨保護角的減小而降低。變電站接地包含工作接地、保護接地、雷電保護接地