【文章內(nèi)容簡介】 護中等及大容量變電站的電氣設(shè)備 。FCZ1 系列磁吹閥型避雷器，主要用來保護變電所的高壓電 器設(shè)備。 7 變電站的進線防護 對變電站進線實施防雷保護，其目的就是限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的陡度。當(dāng)線路上出現(xiàn)過電壓時，將有行波沿著導(dǎo)線向變電站行進，其幅值為線路絕緣的 50%沖擊閃絡(luò)電壓。線路的沖擊耐壓比變電所設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。因此，在靠近變電所的進線上加裝避雷線是防雷的主要措施，如果沒有架設(shè)避雷線，當(dāng)靠近變電所的進線上遭受雷擊時，流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值可超過 5KA，且其陡度也會超過允許值，勢必會對電路造成破壞。 變壓器的防護 變壓器的基本保護措施是靠近變壓器安裝避雷器 ，這樣可以防止線路侵入的雷電波損壞絕緣。 裝設(shè)避雷器時，要盡量靠近變壓器，盡量減少連線的長度，以便減少雷電電流在連接線上的壓降。同時，避雷器的接線應(yīng)該與變壓器的金屬外殼及低壓側(cè)中性點連接在一起，這樣，當(dāng)侵入波使避雷器動作時，作用在高壓側(cè)主絕緣上的電壓就只剩下避雷器的殘壓了（不包括接地電阻上的電壓壓降），就減少了雷電對變壓器破壞的機會。 變電所的防雷接地 變電所防雷保護在滿足要求以后還要根據(jù)安全和工作接地的要求敷設(shè)一個統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足防雷的要求，或者在防雷裝置下敷 設(shè)單獨的接地體。 3 防雷保護裝置 防雷保護裝置是指能使被保護物體避免雷擊，而引雷于本身，并順利地泄入大地的裝置。電力系統(tǒng)中最基本的防雷保護裝置有 :避雷針﹑避雷線﹑避雷器和防雷接地等裝置。 避雷針 避雷針原理 避雷針由金屬制成，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，其保護原理是當(dāng)雷云放電時使地面電場畸變 ,在避雷針的頂端形成局部場強集中的空間以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，使雷電對避雷針放電 ,再經(jīng)過接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保 8 護物體免受雷擊。避雷針的設(shè)計一般有一下幾種類型： （ 1） 單支避雷針的保護 （ 2） 兩支避雷針的 保護 （ 3）多支避雷針的保護。 變電所直擊雷保護的基本原則：一是獨立避雷針（線）與被保護物之間應(yīng)有一定的距離，以免雷擊針（線）時造成反擊。二是獨立雷針的接地裝置與被保護物之間也應(yīng)保持一定的距離 Sd以免擊穿，在一般情況下，不應(yīng)小于 3m。有時由于布置上的困難 Sd 無法保證，此時可將兩個接地裝置相聯(lián)，但為了避免設(shè)備反擊，該聯(lián)接點到 35kV 及以下設(shè)備的接地線入地點，沿接地體的地中距離應(yīng)大于15m，因為當(dāng)沖擊波沿地埋線流動 15 后，ρ≤ 500Ω m 時，幅值可衰減到原來的 22%左右，一般不會引起事故了。 避雷針設(shè) 置原則 對于 110kV 以上的變電所，由于此類電壓等級配電裝置的絕緣水平較高，可以將避雷針直接裝設(shè)在配電裝置的構(gòu)架上，因而雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會造成電氣設(shè)備的反擊事故。裝設(shè)避雷針的配電構(gòu)架，應(yīng)裝設(shè)輔助接地裝置，該接地裝置與變電所接地網(wǎng)的連接點，距主變壓器的接地裝置與變電所的接地網(wǎng)的連接點的電氣距離不應(yīng)小于 15m。其作用是使雷擊避雷器時，在避雷器接地裝置上產(chǎn)生的高電位，沿接地網(wǎng)向變壓器接地點傳播的過程中逐漸衰減，使侵入的雷電波在達到變壓器接地點時，不會造成變壓器的反擊事故。由于變壓器的絕緣較弱同時變壓器又 是變電所的重要設(shè)備，故不應(yīng)在變壓器的門型構(gòu)架上裝設(shè)避雷針。 避雷針保護范圍的計算 避雷針是一種簡單的防直擊雷的裝置。就國際電工委員會（ IEC）推薦的滾球法對避雷針的保護范圍進行了精確的計算。所謂滾球法是以 hr 為半徑的一個球體，沿需要防直擊雷的部位滾動，當(dāng)球體只觸及接閃器（包括被利用作為接閃器的金屬物）或接閃器和地面（包括與大地接觸能承受雷擊的金屬物），而不觸及需要保護的部位時，則該部分就得到接閃器的保護。不同類別的防雷建筑物的滾球半徑如 （ 表 ） 9 表 一、 1 根避雷針的保護范圍 當(dāng)避雷針的高度 h≤hr時 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，又分別以 A、 B 兩點為圓心， hr 為半徑，從針尖向地面畫弧。如圖 所示，則圖中曲線就是避雷針保護范圍的邊界，保護范圍是一個對稱的錐體。 圖 單根避雷針保護范圍剖面圖 以圖 1 中 O 點為原點，地面為 X 軸，避雷針為 Y 軸，建立直角坐標(biāo)系。那么 B 點 坐標(biāo)為： ），（ r2r2r hh)(hh ，即 ? ? ），（ rr hh2hh 以 B 為圓心， rh 為半徑的圓的方程為： ? ?? ? ? ? 2r2r2 hhyhhr2hx ?? 那么，避雷針在高度為 xh 的水平面上的保護半徑 xr 為： ? ?? ? ? ? 22rx2rx hrhhhh2hr ?? ? ?? ? ? ?xrx2rx hh2hh2hhr ?? 10 ? ? ? ?xrxrx hh2hhh2hr ?（因弧在下半圓上，故取負(fù)號） ? ? ? ?xrxrx hh2hhh2hr ? 當(dāng)避雷針的高度 h≥hr時：在避雷針上取高度為 hr 的一點代替單根避雷針針尖作圓心，其余做法同上。 二、 兩根等高避雷針的保護范圍 當(dāng)避雷針的高度 h≤hr 時，若兩針之間的距離 ? ?hh2h2D r? ，其保護范圍按單根避雷針的方法確 定。若 D ? ?hh2h2 r ，其保護范圍按下列方法確定： 在地面上，分別以兩根避雷針為圓心， ? ?hh2h r 為半徑做弧，兩弧相交于E、 C 兩點，如圖 圖 兩根等高避雷針地面保護范圍截面圖 圖 兩根避雷針保護范圍剖面圖 （ 1） 在 AEBC 外側(cè)的保護范圍，按單根避雷針的方法 確定。 （ 2）在地面每側(cè)的最小保護寬度 b0為 ： 11 ? ? 2r 2Dhh2hOECO0b ????????? （勾股定理） 因為： 2DOB? ， ? ?hh2hBE r? 在 AOB 軸線上，如圖 ， O′距地面高度為 hr，以 O′為圓心， O′A（ O′A＝O′B）為半徑，在 A、 B 兩點間畫弧。若以中心線 OO′為 y 軸，地面為 x 軸，建立 直角坐標(biāo)系，則 O′的坐標(biāo)為（ 0， hr），弧所在的圓方程為 ： ? ? ? ? 22r2r2 2Dhhhyx ????????? 因為 2DAH? ， hhH39。O r? 所以根據(jù)勾股定理 ? ? 22r 2DhhA39。O ???????? （ 1）式 那么，距中心線任一距離 x 處，其保護范圍邊緣上的保護高度 hr 可以由 （ 1）式求得，即 ? ? ? ? 22r2rx2 2Dhhhhx ????????? ? ? 222rrx x2Dhhhh ???????? 三、 兩根不等高避雷針的保護范圍 當(dāng)各避雷針的高度 h1和 h2均 ≤hr時，如圖 所示 : 圖 兩根不等高避雷針地面保護范圍截面圖 若 ? ? ? ?2r21r1 hh2hhh2hD ?? 其保護范圍按單根避雷針方法確定。 若 D ? ? ? ?2r21r1 hh2hhh2h ? 其保護范圍按下列方法確定。 12 （ 1） 首先在距離地面高度為 hr 的水平線上找一點 O’，使 O’A=O’B 即? ? ? ? ? ? 2122r21r21 DDhhhhD ??? （勾股定理）如圖 。 （因為， AH=D1， HO’=hrh1， GO’=hrh2,GB=DD1） 2112222r2r211r2r21 DDD2Dhhh2hhhh2hD ?????? 222212r1r1 Dhhhh2hh2DD2 ??? ? ? D2 Dhhhhh2D 2222121r1 ??? （ 2） 在地面上以避雷針 A 為圓心 ， ? ?1r1 hh2h 為半徑所作的弧與以 B 為圓心 ， ? ?2r2 hh2h 為半徑 作的弧相交于 E、 C 兩點 ，如圖 ， 則在 AEBC 外側(cè)的保護范圍，按單根避雷針方法確定：在地面每側(cè)的最小保護寬度 b0為： ? ? 21r10 Dhh2hOECOb ??? （ 勾股定理 ） （ ? ?1r1 hh2hAE ? AO=D1） 圖 兩根不等高避雷針保護范圍剖面圖 （ 3） 在 AOB 軸 線 上 的 保 護 范 圍 的 邊 緣 是 以 O’ 為 圓 心 ，O’A=O’B= ? ?21r21 hhD ? 為半徑所作的弧， 如圖 ，若以 OO′為 y 軸，地面為x 軸，建立直角坐標(biāo)系，則 O′坐標(biāo)為（ 0， hr），該弧所在的圓方程為 ： ? ? ? ?21r212r2 hhDhyx ??? ? ? ? ?1r12r212r2 hh2hhDhyx ??? 那么距離 OO’軸線 x 處，其保護范圍邊緣上的保護高度 xh 為： ? ? 21r12r21rx xhh2hhDhh ?? 13 四、 矩形布置的四根等高避雷針的保護范圍 見圖 ，若 ? ?hh2h2D r2 ? ，其保護范圍各按兩根等高避雷針的方法確定若 D2 ? ?hh2h2 r ，其保護范圍按下列方法確定： （ 1） 四根避雷針外側(cè)的保護范圍各按兩根等高避雷針的方法確定。 （ 2） B、 E 避雷針連線上的保護范圍分別以 B、 E 為圓心， hr為半徑作弧線相交于 O′點，如圖 。又以 O′為圓心， hr為半徑，在 B、 E 間作弧，這段弧即為針尖的保護范圍。 圖 矩形布置四根避雷針地面保護范圍截面圖 圖 B、 E避雷針連線上保護范圍剖面圖 若以 B、 E 垂直平分線為 y 軸，地面為 x 軸，建立 直角坐標(biāo)系則該弧所在的圓的方程為： 2r2222r2 hh2Dhyx ????????? ??????? 因為 BO’=hr GB= 2D2 ， GO’= 222r2Dh ??????， 所以 OO’=O’G+GO= h2Dh222r ??????? 14 則保護范圍的最低點為： 2r2222r02 hh2Dhh0 ????????? ??????? hh2Dhh r222r0 ???????? （因弧在下半圓上，故取負(fù)號） （ 3） 分別以 A、 B 兩針之間的垂直平分線上的 O 點（距地面高度 hr＋ h0）為圓心， hr為半徑作弧，如圖 。與 B、 C 和 A、 E 兩根避雷針?biāo)鞒龅脑撈拭娴耐鈧?cè)保護范圍延長圓弧相交于 F、 H 點。若以避雷針 A 所在的直線為 y 軸，地面為 x 軸，建立直角坐標(biāo)系，則 O 點的坐標(biāo)為 ?????? ? 0r1 hh2D 。 圖 A、 B避雷針連線上保護范圍剖面圖 弧 FH 所在的圓方程為 ： ? ? 2r20r21 hhhy2Dx ???????? 弧 FG 的圓心在 G’， G’的坐標(biāo)為（ b0， hr），弧 FG 所在的圓的方程為： ? ? ? ? 2r2r20 hhybx ??? 那么 F 點位置及高度可按下列兩式計算確 定 ? ?? ? ? ??????