【導(dǎo)讀】置，因此，它是防雷的重要保護(hù)對(duì)象。前提下，力求經(jīng)濟(jì)合理的原則。本次設(shè)計(jì)，主要對(duì)變電所的主要設(shè)備進(jìn)行選擇，重點(diǎn)設(shè)計(jì)變電所的防雷部分，包括變電所進(jìn)線段保護(hù)、防直擊雷、防感應(yīng)雷以及變電所二次設(shè)備的防雷。對(duì)各種避雷器的性能對(duì)比，結(jié)合變電所實(shí)際情況，確定變電所的避雷器的選擇，并考慮變電所控制系統(tǒng)的防雷，提出防雷方案。氧化鋅避雷器以其優(yōu)越的性能，越來(lái)越受到電力行業(yè)的關(guān)注。變電所中的應(yīng)用前景。

　　

【正文】 避雷器相配合的進(jìn)線段保護(hù) 。 (1)常用避雷器的特點(diǎn)： 保護(hù)間隙：保護(hù)間隙構(gòu)造簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，但其自行滅弧能力較差。在正常情況下，保護(hù)間隙對(duì)地是絕緣的，并且絕緣強(qiáng)度低于所保護(hù)線路的絕緣水平， 因此，當(dāng)線路遭到雷擊時(shí)，保護(hù)間隙首先因過(guò)電壓而被擊穿，將大量雷電流泄入大地，使過(guò)電壓大幅度下降，從而起到保護(hù)線路和電氣設(shè) 備的作用。可將保護(hù)間隙配合自動(dòng)重合閘使用。管型避雷器：管型避雷器實(shí)際是一種具有較高熄弧能力的保護(hù)間隙，伏秒特性較陡且放電分散性較大。一般的變壓器和絕緣的沖擊放電伏秒特性較平，二者不能很好的配合；管型避雷器動(dòng)作后工作母線直接接地形成截波，對(duì)變壓器縱絕緣不利。目前只用于線路保護(hù)。 閥型避雷器：閥型避雷器非線性電阻阻值很大，而在過(guò)電壓時(shí)，其阻值又很小，避雷器正是利用非線性電阻這一特性而防雷的：在雷電波侵入時(shí)，由于電壓很高（即發(fā)生過(guò)電壓），間隙被擊穿，而非線性電阻阻值很小，雷電流便迅速進(jìn)入大地，從而防止雷電波的侵 入。當(dāng)過(guò)電壓消失之后，非線性電阻阻值很大，間隙又恢復(fù)為斷路狀態(tài)。隨時(shí)準(zhǔn)備阻止雷電波的入侵。閥型避雷器分為普通型（ FS 和 FZ）和磁吹型 (FCZ 和FCD)。 氧化鋅避雷器：氧化鋅避雷器是具有良好保護(hù)性能的避雷器。利用 OZn 閥片良好的非線性伏安特性，使在正常工作電壓時(shí)流過(guò)避雷器的電流極?。ㄎ不蚝涟布?jí)）；當(dāng)過(guò)電壓作用時(shí)，電阻急劇下降，泄放過(guò)電壓的能量，達(dá)到保護(hù)的效果。這種避雷器和傳統(tǒng)的避雷器的差異是它沒(méi)有放電間隙，利用氧化鋅的非線性特性起到泄流和開(kāi)斷的作用 。 （ 2）變電所入侵波保護(hù)方案設(shè)計(jì)牽引變電所以其的特殊性，對(duì)于防雷保護(hù)的要求更高，并且可以以更高的預(yù)算來(lái)保護(hù)變電所。因此本次設(shè)計(jì)中，所用避雷器選擇氧化鋅避雷器。避雷器裝設(shè)的位置如下： 在變電所每組母線上設(shè)避雷器； 在變壓器附近及變壓器中性點(diǎn)各增設(shè)一組氧化鋅避雷器，三繞組變壓器低 壓側(cè)的一相上設(shè)置一臺(tái)避雷器； 35KV 及以上電纜進(jìn)線段，在電纜與架空線的連接處應(yīng)裝設(shè)避雷器； SF6全封閉電器的架空線路側(cè)必須裝設(shè)避雷器。 23 變電所 二次設(shè)備防雷保護(hù) (1)二 次設(shè)備過(guò)電壓防雷保護(hù)的必要性隨著大規(guī)模集成電路的使用，電子元器件的性能大大提高。但其抗電磁干擾、抗過(guò)壓和雷擊的能力卻變得十分脆弱。例如：電磁型繼電器的摧毀能量為 ，而現(xiàn)在普遍使用的微機(jī)保護(hù)摧毀能量?jī)H為 。隨著變電所綜合自動(dòng)化繼電保護(hù)微機(jī)化改造，微電子設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如果不采取有效的防護(hù)措施，這些脆弱的控制自動(dòng)化設(shè)備就無(wú)法正常工作，甚至成為電力系統(tǒng)的安全隱患。 (2)變電所二次系統(tǒng)防雷保護(hù)原則 現(xiàn)時(shí)變電所所采用的外部防雷措施是有效的，它們保護(hù)一次設(shè)備免受直接雷擊。但是單憑這些外 部避雷設(shè)施，還遠(yuǎn)不足以消除間接雷電或一次設(shè)備事故、操作對(duì)二次設(shè)備及微電子設(shè)備的危險(xiǎn)影響，因此，變電所必須有一個(gè)完整的一、二次防雷防電磁沖擊的保護(hù)網(wǎng)。 (3)設(shè)備防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)思想根據(jù)這一原則，為變電所內(nèi)二次設(shè)備和電子設(shè)備創(chuàng)造一個(gè)良好的電磁環(huán)境，同時(shí)也是變電所運(yùn)行人員人身安全的保爐。通過(guò)安裝在低壓配電線路和信號(hào)線路上的電涌保護(hù)器（ SPD），把能量較大的雷電流在納秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)泄放入大地，使自動(dòng)化系統(tǒng)通信和配電設(shè)備免受沖擊。 IEC061312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》及 GB500571994《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī) 范》提出和規(guī)定了系統(tǒng)防護(hù)的概念和方法。要求在建筑物內(nèi)外建立均壓等電位系統(tǒng)，指出現(xiàn)代意義的防雷工作應(yīng)從以建筑物為保護(hù)重點(diǎn)，發(fā)展到以電子信息系統(tǒng)為保護(hù)核心；強(qiáng)調(diào)綜合冶理、整體防御、分級(jí)泄流、層層設(shè)防的思路，把防雷看成一個(gè)系統(tǒng)工程。 (4)變電所二次設(shè)備防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)原則 經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者大量的研究和試驗(yàn)工作，國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）、國(guó)際電信聯(lián)盟（ ITU）等組織制定了防雷電及防電磁沖擊的標(biāo)準(zhǔn)，將建筑物防雷分為三類(lèi)，表 。 表 IEC/TC81的技術(shù)定義將系統(tǒng)防雷工作總結(jié)為 DBSE 技術(shù)，即分流、均壓、屏 24 蔽、接地四項(xiàng)技術(shù)加之有效的防雷設(shè)備的綜合。變電所外部防雷設(shè)施在接閃過(guò)程中，約泄放 50%的雷電能量，其余的 50%將通過(guò)建筑物本身的金屬結(jié)構(gòu)件、電源進(jìn)線、通信信號(hào)線、網(wǎng)絡(luò)線進(jìn)入建 筑物內(nèi)部。 變電所二次設(shè)備防雷保護(hù)設(shè)計(jì)遵循以下原則： 根據(jù) GB500571994《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，建筑物配電入戶處加裝波形為 10/2μ s/350μ s的電涌保護(hù)器。表 ，低壓配電第一級(jí)防雷保護(hù)所選用的電涌保護(hù)器必須能承受真是雷電電流沖擊。 根據(jù)雷電保護(hù)區(qū)的劃分，變電所建筑物外部是暴露區(qū)，區(qū)內(nèi)的設(shè)備最容易 受雷擊損壞，危險(xiǎn)性最高，定為 0區(qū)。建筑物內(nèi)部及傳輸機(jī)房所處的位置為非暴露區(qū)，可定為 1區(qū)。越往內(nèi)部，危險(xiǎn)程度越低。 接地裝置 無(wú)論是工作接地還是保護(hù)接地，都是經(jīng) 過(guò)接地裝置與大地連接，接地裝置包括接地體和接地線兩部分。 接地網(wǎng) 接地網(wǎng)由扁鋼水平連接，埋入地下 1m，其面積 S 大體與變電所的面積相同，如圖 ： 圖 接地網(wǎng)總電阻可以按下式估算 : ?? ?? 式中 L— 接地體的總長(zhǎng)度（包括水平與垂直接地體）； S— 接地網(wǎng)的總面積。 接地體構(gòu)成網(wǎng)孔的目的，主要在于均壓，接地網(wǎng)中的兩條水平接地帶之間的 25 距離一般可取 310m，然后再校核接觸 電壓 jU 和跨步電壓 kU 后予以調(diào)整。方形接地網(wǎng)接地電阻的計(jì)算： 考慮到周長(zhǎng)不變，將圓環(huán)變?yōu)榉娇蚝螅嫉孛娣e將由原來(lái)的 A變?yōu)?A4? ，把計(jì)算圓環(huán)的接地電阻公式 ? ? ????????? ???? A 1B ?? 中的 A用 A4? 取代，得方形接地網(wǎng)的接地電阻計(jì)算公式為： ? ? ????????? B5h9 de ??? 001 ???????? 式中： A—— 接地網(wǎng)面積 l0—— 接地網(wǎng)周長(zhǎng) l—— 水平接地體長(zhǎng)度 d—— 接地體直徑 ρ —— 土壤電阻率 e1RR ?? 如前所述，變電所工頻接地電阻的數(shù)值一般大于 ?范圍內(nèi)，這主要是為了滿足工作和安全接地的要求，但隨著電力系統(tǒng)容量不斷增大，短路電流也猛增， IR2021V，這就要求 R?，才能保證運(yùn)行的安全。本例中的垂直接地體采用直徑為 50mm，管壁厚為 4mm，長(zhǎng)度為 ，水平接地體采用寬度為 40mm，厚度為 5mm 的扁鋼。埋在地下 。根據(jù)變電所大小，確定接地網(wǎng)的大小為 7200m2，接地體總長(zhǎng)度 L為 5600m，接地網(wǎng)外長(zhǎng)度為 480m，水平接地體所埋深度 h為 ，土壤電阻率為 100?m，等效直徑 ??? 因此，可以根據(jù)以上公式計(jì)算。 26 A 1B ??= ? ? ????????? B5h9 de ??? = 001 ???????? = 接地線 接地線是連接接地體和電氣設(shè)備接地 部分的金屬導(dǎo)體， e1RR ?? ==??滿足要求。 ? 一般接地 不小于 4mm 20mm 扁鋼或直徑不應(yīng)小于 6mm 的圓鋼。 防雷接地 變電所需要有良好的接地裝置，以滿足工作安全和防雷保護(hù)接地要求。一般的做法是根據(jù)安全和工作接地的要求，設(shè)置一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后再在避雷針和避雷器下面增加接地體，以滿足防雷接地的要求。 27 總結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，時(shí)間長(zhǎng)、內(nèi)容多，幾乎涵蓋了大學(xué)中所學(xué)的知識(shí)。我經(jīng)過(guò)了從收集資料、設(shè)計(jì)、繪圖、審核的整個(gè)過(guò)程。三個(gè)月的時(shí)間既充實(shí)又緊張。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我獲得了綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)過(guò)的大部分課程進(jìn)行設(shè)計(jì)的基本能力。本次設(shè)計(jì)中，主要完成了以下工作： （ 1）介紹了各種雷擊的危害 （ 2）各種防雷裝置的使用與計(jì)算 （ 3）討論了氧化鋅避雷器的應(yīng)用前景。 （ 4）解決了變電所防直擊雷、雷電入侵波的問(wèn)題。 （ 5）對(duì)于變電所的二次系統(tǒng)防雷提出了方案。 （ 6）分析了變電所的防雷接地的可行性。 （ 7）對(duì)變電所防雷設(shè)計(jì) 在這個(gè)過(guò)程中，我做到了學(xué)以致用，使設(shè)計(jì)思維在設(shè)計(jì)中得到鍛煉和發(fā)展。在相關(guān)資料的幫助下，能結(jié)合自己的思路去設(shè)計(jì)。有許多地方是不懂的，但在老師的指導(dǎo)與幫助下得以解決。 在設(shè)計(jì)期間，自己動(dòng)手查閱了大量的資料，一方面，充分地檢驗(yàn)自己的設(shè)計(jì)能力，豐富了自己在電氣設(shè)計(jì)特別是變電所設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，為自己將來(lái)從事該專業(yè)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；另一方面，使我體會(huì)到搞設(shè)計(jì)或科研需要具備嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、一絲不茍和勇于獻(xiàn)身的精神。這次的設(shè)計(jì)，我 最大的收獲就是學(xué)到了變電所的設(shè)計(jì)步驟與方法，還有學(xué)會(huì)了如何使用資料。 28 參考文獻(xiàn) [1] 江日洪、張兵、羅曉宇 .發(fā)、變電所防雷保護(hù)及應(yīng)用實(shí)例 [M]. 北京：中國(guó)電 力出版社， 2021:3458. 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