【正文】 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)線一樣，具有某一等值波阻抗，稱為雷電波阻抗 (Z0)。 在雷電放電過程中，人們能夠測(cè)知的電量，主要是雷擊地而時(shí)流過被擊物體的電流 i，然后再根據(jù)計(jì)算模型反推出雷電波的參數(shù)。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。引下線應(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時(shí)在引下線上產(chǎn)生的電感下降。 大都用于建筑，變壓器電線竿，機(jī)房，發(fā)射架等。閥型避雷器與氧化鋅避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護(hù)，在 500KV 及以下系統(tǒng)主 要用于限制大氣過電壓，在 超高壓 系統(tǒng)中還將用來(lái)限制內(nèi)過電壓或作內(nèi)過電壓的后備保護(hù)。 建筑物年預(yù)計(jì)年雷擊次數(shù) 年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)計(jì)算公式 建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù) N計(jì)算如下式 e （ 31） ? 14 ? 其中 ，當(dāng) H100m 時(shí) 6 10*)]200()200()(2[ HHHHWLLWAe （ 32） 當(dāng) H 100m 時(shí) 6 210*])(2[ HWLHLWAe （ 33） 式中， eA 為與建筑物接收相同雷擊次數(shù)的等效面積， km2； dT 為當(dāng)?shù)啬昶骄纂娙諗?shù)； g N為建筑物所在地區(qū)雷擊大地年平均密度，單位次 /(km)2 特別指出，變壓器的進(jìn)線門型構(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。如果避雷針（線）與附近的金屬物體的空間距離，或者其接地裝置與其他接地裝置之間的地中距離不符合要求，將會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象，成為反擊或?yàn)槟骈W絡(luò)。 第 3 章 變電站直擊雷的防護(hù) 變電站直擊雷防護(hù)概述 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。 避雷器 避雷器是用來(lái)限制沿線路侵入的雷電壓（或因操作引起的內(nèi)過電壓）的一種保護(hù)設(shè)備。 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）的連線上，致使雷云中的電荷被吸引到避雷針，并安全泄放入地。通過接閃器和雷云發(fā)生閃絡(luò)放電。 )物體時(shí)，流過該物體的電流定義為雷電流。一般， dT 大的地 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) : 3 . （ 26） 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： 3 . （ 27） 對(duì) 40 dT 的地區(qū)，按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)取值 雷擊過電壓產(chǎn)生的機(jī)理 云對(duì)地放電的實(shí)質(zhì)是雷云電荷向大地的突然釋放。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 10181。我國(guó)幅員遼闊，各地自然條件千差萬(wàn)別 。s 的僅 ? 10 ? 占 18%～ 30%。s～ 5181。 幅值和波頭又決定了雷電流隨時(shí)間上升的變化率，稱為雷電流的陡度。許多雷電流波形都是在峰值附近出現(xiàn)明顯的雙峰，波尾部分也有不太大的隆起。每年的雪電日數(shù)相差較大，故采用的是多年平均值。但當(dāng)距離地面達(dá)某一高度時(shí)，先導(dǎo)通道的頭部至地面某一感應(yīng)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度超過了其它方向，先導(dǎo)通道大致沿其頭部至感應(yīng)電荷的集中點(diǎn)的方向連續(xù)發(fā)展，至此放電發(fā)展才有方向。而且，人們眼睛觀察到的一次閃電，實(shí)際上往往包含多次先導(dǎo) 主放電的重復(fù)過程，一般為 2~3 次，最多可達(dá) 40 多次。 當(dāng)先導(dǎo)通道到達(dá)地面或者與迎面先導(dǎo)相遇以后，就在通道端部因大氣強(qiáng)烈游離而產(chǎn)生高密度的等離子區(qū)，此區(qū)域自下而 上迅速傳播，形成一條高導(dǎo)電率的等離子通道，使先導(dǎo)通道以及雷云中的負(fù)電荷與大地的正電荷迅速中和，這就是主放電過程。 大多數(shù)雷電發(fā)生在雷云之間，它對(duì)地面沒有什么直接影響。 雷電放電是由于帶電荷的雷云引起的。 本論文涉及的 35KV 變電站 變電站的概況 此變電站為降壓變電站與我國(guó)大多數(shù)農(nóng)村變電站相似，建在視野開闊的偏僻地區(qū)，附近無(wú)高層建筑。對(duì)有不少于 5 根螺栓連接的法蘭 盤，在非腐蝕環(huán)境下，可不跨接。 獨(dú)立避雷針的桿塔、架空避雷線的端部和架空避雷網(wǎng)的各支柱處應(yīng)至少設(shè)一根引下線。 本課題的主要工作 研究目標(biāo) 本課題是針對(duì)我國(guó)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(guó)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) ? 6 ? 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)，具有一定廣泛性。近年來(lái)在農(nóng)村變電站中多次發(fā)生因雷電而造成設(shè)備破壞、爆炸甚至引起“火燒連營(yíng)”的事故：例 如， 2020 年 8 月 6 日，某 35KV 變電站在雷電活動(dòng)時(shí)造成該綜合自動(dòng)化插件損壞，并使 35KV 開關(guān)誤動(dòng)； 2020 年7 月 20 日，某 110KV 變電站遭受雷擊，高壓設(shè)備安然無(wú)恙，該站保護(hù)裝置電源模塊損壞；2020 年 8 月 2 日，某山區(qū) 35KV 變電站遭雷擊，導(dǎo)致 35KV 母線避雷器爆炸，進(jìn)線也有多處放電痕跡。 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。本文 就通過對(duì) 35KV 變電站為研究對(duì)象，以國(guó)家《防雷接地標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)且結(jié)合變電站具體情況，對(duì)變電站的防雷接地進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)，具有一定代表性。我國(guó)城鄉(xiāng)各行各業(yè)廣泛使用的電力，絕大部分由電網(wǎng)供給，所以，“電業(yè)事故是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一大災(zāi)難”。變電站 是電力系統(tǒng)的心臟和樞紐，一旦遭受雷擊，引起變壓器等重要電氣設(shè)備絕緣毀壞，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(lái)嚴(yán)重?fù)p失，跟人民生活帶來(lái)諸多不便。上世紀(jì) 70 年代中期發(fā)展起來(lái)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)。故應(yīng)按國(guó)家第一類建筑物標(biāo)準(zhǔn)作防雷保護(hù)。金屬屋面周邊每隔 18～24m應(yīng)采用引下線接地一次。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。且不說(shuō)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。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。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。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(lái)不利的影響。 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)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)。幅值是指脈沖電流所達(dá)到 的最高值 。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～ 100181。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。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。也就是說(shuō)，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 。如圖 22 的雷電流源等值電路，有 : 顯然 i 與 Z 有關(guān)。 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。 (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。避雷線分圓截面和扁截面兩大類型。 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。 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。 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