【正文】 不但修復(fù)困難，而且造成大面積、長(zhǎng)時(shí)間停電，必然給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重?fù)p失，跟人民生活帶來諸多不便。像此類變電站遭受雷擊例子還有很多，因此很有必要對(duì)農(nóng)村變電站在目前防雷接地保護(hù)措施上，進(jìn)行更系統(tǒng)化的防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)。上世紀(jì) 70 年代中期發(fā)展起來的基于磁場(chǎng)定位和時(shí)差定位原理的雷電定位系統(tǒng)，使雷電測(cè)量更為準(zhǔn)確和及時(shí)。 主要研究?jī)?nèi)容 對(duì)雷電的產(chǎn)生、參數(shù)、危害等做到一個(gè)系統(tǒng)化了解掌握；學(xué)習(xí)各種用于變電站的防雷裝置，包括避雷針、避雷線、避雷器等，它們的原理、作用以及保護(hù)范圍。故應(yīng)按國(guó)家第一類建筑物標(biāo)準(zhǔn)作防雷保護(hù)。對(duì)用金屬制成或有焊接、綁扎連接鋼筋網(wǎng)的桿塔、支柱，宜利用其作為引下線 獨(dú)立避雷針和架空避雷線 (網(wǎng) )的支柱及其接地裝置至被保護(hù)建筑物及與其有聯(lián)系的管道 、電纜等金屬物之間的距離，應(yīng)符合下列表達(dá)式的要求，但不得小于 3m： 地上部分：當(dāng) hx5Ri 時(shí)， Sa1≥ (Ri+) 當(dāng) hx≥ 5Ri 時(shí)， Sa1≥ (Ri+hx) 地下部分： Se≥ 式中 Sa1— 空氣中距離 (m)； Se1— 地中距離 (m)； Ri— 獨(dú)立避雷針或架空避雷線 (網(wǎng) )支柱處接地裝置的沖擊接地電阻 (Ω )； Hx— 被保護(hù)物或計(jì)算點(diǎn)的高度 (m)。金屬屋面周邊每隔 18～24m應(yīng)采用引下線接地一次。 防雷電感應(yīng)的接地裝置應(yīng)和電氣設(shè)備接地裝置共用，其工頻接地電阻不應(yīng)大于 10Ω。避雷器、電纜金屬外皮、鋼管和 絕緣子鐵腳、金具等應(yīng)連在一起接地，其沖擊接地電阻不應(yīng)大于 10Ω。占地面積長(zhǎng)為 50m,寬為 40m。且不說雷電促成有機(jī)物質(zhì)的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位，以及雷電引起的森林火災(zāi)可能啟發(fā)了遠(yuǎn)古人類對(duì)火的發(fā)現(xiàn)和利用；僅在現(xiàn)代生活中，雷電威脅人類的生命安全，常使航空、通訊、電力、建筑等許多部門遭受破壞，就一直引起人們對(duì)于雷電活動(dòng)及其防護(hù)問題的關(guān)注。雷云帶電原因的解釋很多，但還沒有獲得比較滿意的一致的認(rèn)識(shí)。這樣，在帶有大量不同極性或不同數(shù)量電荷的 ? 8 ? 雷云之間，或者雷云和大地之間形成了強(qiáng)大的電場(chǎng)，其電位差可達(dá)數(shù)兆伏甚至數(shù)十兆伏。雷云對(duì)大地的放電雖然只占少數(shù)，但是一旦發(fā)生就有可能帶來嚴(yán)重的危險(xiǎn)。當(dāng)雷云與大地之間局部電場(chǎng)強(qiáng)度超過大氣游離臨界場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，就開始有局部放電通道自雷云邊緣向大地發(fā)展。 與先導(dǎo)放電和主放電對(duì)應(yīng)的電流變化同時(shí)表示時(shí)，先導(dǎo)放電發(fā)展的平均速度較低，約 105m/s，表現(xiàn)出的電流不大，約為數(shù)百安。與上面的情況類似，帶正電荷的雷云對(duì)地放電，也可能是下行正閃電，或上行正閃電。 發(fā)生多重雷電放電的原因可作如下解釋。觀測(cè)還表明，第一次沖擊放電的電流幅值最高，第二次及以后的電流幅值都比較低，但對(duì) GIS 變電站的運(yùn)行可能造成一定程度的危險(xiǎn)；而且它們?cè)黾恿死自品烹姷目偝掷m(xù)時(shí)間，對(duì)電力 系統(tǒng)的運(yùn)行同樣會(huì)帶來不利的影響。如果配電網(wǎng)中的線路或設(shè)備遭受雷擊時(shí)，將通過很大的電流，產(chǎn)生的過電壓稱為直擊雷過電壓。 雷電參數(shù) 雷電參數(shù)是雷電過電壓計(jì)算和防雷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，參數(shù)變化，計(jì)算結(jié)果隨之而變。我國(guó)的平均雷電日分布圖可查閱《電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》。我國(guó)把平均雷電日不超過 15 的叫少雷區(qū)， 40～ 90 的叫多雷區(qū)，超過 90 的叫強(qiáng)雷區(qū)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)， 75%～ 90%的雷電流是負(fù)極性的。幅值是指脈沖電流所達(dá)到 的最高值 。雷電流陡度對(duì)過電壓有直接影響，也是常用的一個(gè)重要參數(shù)。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)。s 的范圍內(nèi)，平均 2181。s～ 100181。 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 。許多研究者發(fā)表過各種結(jié)果，雖然基本規(guī)律大體相近，但其具體數(shù)值卻有差異。雷電觀測(cè)工作的基礎(chǔ)還比較薄弱，有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。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。s 以內(nèi)的各種波過程，有很好的等值性。也就是說，主放電過程可視為一個(gè)電流波阻抗 Z0 ? 11 ? 的雷電投射到雷擊點(diǎn) A 的波過程 。盡管雷云有很高的初始電位 (估可達(dá)幾百兆伏 )，可能使大氣擊穿，形成先導(dǎo)主放電，但是地而被擊物體的電位并不取決于這一初始電位，而是取決于雷電流與被擊物體阻抗的乘積 (被擊物體阻抗是指被擊點(diǎn)與大地零電位參考 點(diǎn)之間的阻抗 )。如圖 22 的雷電流源等值電路，有 : 顯然 i 與 Z 有關(guān)。應(yīng)當(dāng)特別注意的是 :定義中的雷電流 i 恰好等于沿雷電通道傳播而來的雷電流波的兩倍。 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、引下線和接地體四部分構(gòu)成。 （ 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型構(gòu)上；對(duì)于建筑物或構(gòu)筑 物可裝于頂部。 (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。 避雷針的保護(hù)范圍 （ 1）單根針的保護(hù)范圍 避雷針相關(guān)圖 1 根避雷針的保護(hù)范圍當(dāng)避雷針的高度 h≤hr 時(shí) 距地面 hr 處作一條平行于地面的平行線，以避雷針的針尖為圓心， hr 為半徑畫弧，交水平線于 A、 B 兩點(diǎn)，又分別以 A、 B 兩點(diǎn)為圓心， hr 為半徑，從針尖向地面畫弧。避雷線分圓截面和扁截面兩大類型。 避雷器 的作用是用來保護(hù)電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備免受雷電過電壓、 操作過電壓 、工頻 暫態(tài)過電壓 沖擊而損壞的一個(gè)電器。 避雷器 的工作原理 是變電站被保護(hù)設(shè)備免遭 雷電沖擊波 襲擊的設(shè)備。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。 a； L、 W、 H為建筑物的長(zhǎng)、寬及最高點(diǎn)， m； k 為校正系數(shù)，位于曠野的孤立建筑物取 2，金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取 ，位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂處、山谷風(fēng)口處的建筑物及特別潮濕的建筑物取 ，除此之外一般取 1即可。 反擊的防止 防止措施： ①增大避雷針與被保護(hù)設(shè)備間的空間距離；②增大避雷針與被保護(hù)設(shè)備接地體間的距離；③降低避雷針的接地電阻。 35KV 變電站對(duì)直擊雷防護(hù)的設(shè)計(jì) 采用兩根等高避雷針進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì) 采用四根等高避雷針進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì) 第 4 章 變電站雷電侵入波防護(hù) 變電站對(duì)雷電侵入波防護(hù)概述 35KV 變電站對(duì)雷電侵入波的防護(hù) 避雷器的防護(hù)距離 變電站的雷電侵入波防護(hù)接線 ? 16 ? 變電站的進(jìn)線段雷電防護(hù) 雷電侵入波防護(hù)要素 避雷器與 35KV 變壓器的最大電氣距離 雷雨季節(jié)在運(yùn)行方式上盡量保證母線并列運(yùn)行 電纜進(jìn)出線有利于降低雷電侵入波的幅值和陡度 第 5章 接地的基本常識(shí) . 接地、接地電阻及接地裝置 接地概 念及分類 接地電阻與對(duì)地電壓 接地裝置 接觸電壓和跨步電壓 工頻接地電阻、沖擊接地電阻和沖擊系數(shù) 接地體工頻接地電阻計(jì)算 自然接地體及其工頻接地電阻計(jì)算 人工接地體及工頻接地電阻計(jì)算 第 6章 變電站的接地 變電站接地裝置的型式 . 變電站的接地裝置要求 . 接地電阻值的要求 變電站主接地網(wǎng)的均壓要求及計(jì)算 35KV 變電站接地設(shè)計(jì) ? 17 ? 。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。 反擊 反擊的產(chǎn)生 所謂反擊是指雷擊避雷針（線）瞬間，強(qiáng)大的雷電流通過避雷針頂端的接閃器及引下線和接地體向大地泄放時(shí)產(chǎn)生的高電位。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。避雷器按其發(fā)展的先后可分為：保護(hù)間隙 —— 是最簡(jiǎn)單形式的避雷器； 管型避雷器 —— 也是一個(gè)保護(hù)間隙，但它能在放電后自行滅??；閥型避雷器 —— 是將單個(gè)放電間隙分成許多短的串聯(lián)間隙，同時(shí)增加了 非線性電阻 ，提高了保護(hù)性能； 磁吹避雷器 —— 利用了磁吹式 火花間隙 ，提高了滅弧能力，同時(shí)還具有限制 內(nèi)部過電壓 能力；氧化鋅避雷器 ——利用了氧化鋅閥片理想的伏安特性（非線性極高，即在高電壓時(shí)呈低電阻特性，限制了避雷器上的電壓，在正常 工頻電壓 下呈高電阻特性），具有無間隙、無續(xù)流殘壓低等優(yōu)