【導(dǎo)讀】雷擊所造成的破壞性后果體現(xiàn)于下列三種層次：①設(shè)備損壞，人員傷亡；丟失，甚至使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動作而暫時癱瘓或整個系統(tǒng)停頓。社會生產(chǎn)和人民生活帶來不便，這就要求變電站防雷措施必須十分可靠。變電站防雷保護系統(tǒng)進行了設(shè)計，并提出了變電站防雷與接地措施。本文通過計算短路電流，從結(jié)論中選擇合適接地材料，設(shè)置接地。網(wǎng)，達到防雷保護變電站的全范圍目的。地區(qū)的安全生產(chǎn)，經(jīng)濟利益的重要問題。隨著我國電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，變。工作接地即為電力系統(tǒng)電氣裝置中，為運行需要所設(shè)的接地；保。轉(zhuǎn)移電位危害等提出了較高的要求。最大入地電流，再進行接地網(wǎng)設(shè)計的一系列的計算。

　　

【正文】 設(shè)的避雷針，應(yīng)采取如下措施： 1） 加強分流：用扁鋼將所有避雷針?biāo)竭B接起來，并與主廠房柱內(nèi)鋼筋焊接在一體。在適當(dāng)?shù)牡胤浇右戮€，一般每隔 10 到 20米引一根。引下線數(shù)目盡可能多些。 2） 防止反擊：設(shè)備的接地點盡量遠離避雷針接地引下線的入地點；避 32 雷針接地引下線盡量遠離電氣設(shè)備；為了防止引下線向發(fā)電機回路發(fā)生反擊而可能危及發(fā)電機絕緣，宜在靠近避雷針引下線的發(fā)電機出口處裝設(shè)一組避雷器。 3） 裝設(shè)集中接地裝置：上述接地應(yīng) 與總接地網(wǎng)連接，并在連接處加裝集中接地裝置，其工頻接地電阻應(yīng)不大于 10 歐。 （ 2） 主控制樓（室）或網(wǎng)絡(luò)控制樓及屋內(nèi)配電裝設(shè)直擊雷的保護措施： 1） 若有金屬屋頂或是屋頂上有金屬裝置的話，將金屬部分接地。 2） 若屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)該將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地。 3） 若結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電的屋頂時，采用避雷帶保護。該避雷帶的網(wǎng)格為 8到 10 米，每隔 10到 20 米設(shè)引下線接地。 上述的接地可與總接地網(wǎng)連接，并在連接處安裝集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)大于 10 歐。 （ 3） 峽谷地區(qū)的變電站應(yīng)該用避雷線保護。 （ 4） 建筑物屋頂上的設(shè)備金屬外殼、電纜外皮和建筑物金屬構(gòu) 件，均應(yīng)接地。 （ 5） 上述需裝設(shè)直擊雷保護裝置的設(shè)施，其接地可利用發(fā)電廠、變電所的主接線網(wǎng)，但應(yīng)在直擊雷保護裝置附近裝設(shè)集中接地裝置。 （ 6） 對于六氟化硫全封閉變電所，不需要專門設(shè)立避雷針、避雷線，而是利用六氟化硫全封閉組合電器的金屬筒作為接閃器，并將其接地即可。對其引出線敞露部分或混合變電所中的露天母線等，則應(yīng)設(shè)避雷針、避雷線予以保護。 避雷針的設(shè)計一般有以下兩種類型：單支避雷針的保護和兩針或多支避雷針的保護。 (1) 單根避雷針的保護范圍如圖 41 所示。設(shè)避雷針的高度為 h (m)，被保護物體的高度為 xh (m)，則避雷針的有效高度為 axh h h?? ，在 xh 高度上避雷針保護范圍的半徑 xr (m)由以下公式計算： 當(dāng) xh ≥ 2h 時： ()x x ar h h p h p? ? ? (41) 當(dāng) xh 2h 時： 33 ( 2 )xxr h h p?? (42) 式中 p —— 高度校驗系數(shù)； 當(dāng) h ≤ 30m時， p =1；當(dāng) 30mh ≤ 120m時， h?，實際設(shè)計中 h ＞ 30m，取 p =。 公式 41 和 42 可由幾何圖表示圖 41。從避雷針頂尖向下作 ?45 斜線，此斜線旋轉(zhuǎn)而成的錐體，構(gòu)成 xb ≥ /2h 時的保護范圍。從地平面距離避 雷針 處向避雷針 高處作連線，此連線旋轉(zhuǎn)成的錐體，構(gòu)成 xh /2h 時的保護范圍。 1. 5hh45 176。hahx h/ 2hx水 平面上保護范圍的截面 r x0. 75 h 圖 41 單根避雷針的保護范圍 (2) 工程上多采用兩支以及多支 (等高 )避雷針以擴大保護范圍。 ①等高避雷針的聯(lián)合保護范圍要比兩針各自保護范圍的和要大。避雷針 的外側(cè)保護范圍同樣可以由公式 41 和 42確定，而擊于兩針之間單針保護范圍邊緣外側(cè)的雷，可能被相鄰避雷針吸引而擊于其上，從而使兩針間保護范圍加大，如圖 42。 保護最底點高度 (0 點的高度 )： pDhh 70 ?? (43) ② 避雷針保護寬度 xb 。 按《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》 (DL/T621— 1997)中的 兩等高 h 34 避雷針間保護范圍的一側(cè)最小寬度 xb 與 / aDhP 的關(guān)系 )確定。當(dāng) xb ＞ xr 時，取xxbr? 。求得 xb 后，可按圖 43 繪出兩針間的保護范圍。兩針間距離與針高之比/Dh不宜大于 5。 rx h0h/2bxhxh0hxhhabxbxrxD D/7pR0h x水 平面上保護范圍的距離O O39。Oo39。1 2截面 圖 42 兩根等高避雷針的保護范圍 （ 3）兩支不等高避雷針保護范圍 1）兩針外側(cè)的保護范圍應(yīng)按照單支避雷針的計算方法確定。 2）兩針間的保護范圍應(yīng)按照單支避雷針的計算方法，先確定較高避雷針 1 的保護范圍，然后由較低避雷針 2 的頂點，作水平線與避雷針 1 的保護范圍相交于點 3，取點 3 為等效避雷針的頂點。 3）不等高化為等高避雷針間距離： 當(dāng) 21/2hh? 時， 39。 12()D D h h p? ? ? （ 4— 4） 當(dāng) 21/2hh? 時， 39。 12(1 .5 2 )D D h h p? ? ? （ 4 35 — 5） 式中 39。D —— 化成等高避雷針間距離（ m）； D—— 兩支不同等高避雷針間距離（ m） 4）用較低避雷針按等高避雷針確定保護范圍。 圓弧的弓高 39。 /7f D p? 避雷器概述與要求 (1) 避雷器是用以限制由線路傳來的雷電過電壓或由操作引起的內(nèi)部過電壓的一種電器設(shè)備。避雷器是一種放電器，并聯(lián)連接在被保護設(shè)備附近，當(dāng)作用電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器即先放電，限制了過電壓的發(fā)展，從而保護了其他電器設(shè)備免遭擊穿損壞。目前使用的避雷器有以下四種類型：保護間隙式避雷器、排氣式避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。 (2) 為使避雷器能夠達到預(yù)期的保護效果，必須滿足以下基本要求： ①具有良好的伏秒特性，以易于實現(xiàn)合理的絕緣配合。 ②應(yīng)有較強的絕緣強度自恢復(fù)能力，以 利于快速切斷工頻續(xù)流，使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)運行。 直擊雷的保護原則 避雷針的裝設(shè)原則及其接地裝置的要求 （ 1） 獨立避雷針宜設(shè)在獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻不宜超過 10 歐。但有困難時，該接地裝置可與主接地網(wǎng)連接，使兩者的接地電阻都得到降低。但為了防止接地網(wǎng)反擊 35kv 及以下的設(shè)備，要求避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點，延接地體的長度不得小于 15 米。經(jīng) 15 米長度，一般能將接地體傳播的雷電過電壓衰減到對 35kv 及以下設(shè)備不危險的程度。 獨立避雷針不應(yīng)設(shè)在人經(jīng)常通行的地方，避雷針及其 接地裝置與道路或出入口等的距離不宜小于 3 米，否則應(yīng)采取均壓措施，或鋪設(shè)礫石或瀝青地面。 （ 2） 電壓 110kv 及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率大于 1000 歐 /m 的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立避雷針。否則，應(yīng)通過驗算采取降低接地電阻或加強絕緣等措施，防止造成反擊實踐。 63kv 的配電裝置，允許將避雷針裝在配電裝置的架構(gòu)和房頂上，但 36 在土壤電阻率大于 500 歐 /m 的地區(qū)，益裝設(shè)獨立避雷針。否則，應(yīng)通過驗算，采取降低接地電阻或加強絕緣等措施，房子造成反擊事件。 63kv 的配電裝置，允許將避雷針裝在 配電裝置的架構(gòu)和房頂上，但在土壤電阻率大于 500 歐 /m的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立避雷針。 35kv 及其以下的高壓配電裝置架構(gòu)或者房頂不宜裝設(shè)避雷線，因其絕緣水平很低，雷擊時容易造成反擊。 裝在架構(gòu)上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)連接，并應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置，裝有避雷針的架構(gòu)上，接地部分與帶電部分的距離不得小于絕緣子串的長度；但在空氣污穢地區(qū)，如有困難，空氣中距離可按照非污穢區(qū)標(biāo)準絕緣子串的長度確定。 避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點至變壓器接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點，沿接地體的長度不得小于 15m. 在變壓器的門型架構(gòu)上，不 應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線。這是因為門型架構(gòu)距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后，架構(gòu)的集中接地裝置距變壓器金屬外殼接地點在地中距離很難達到不小于 15m 的要求。 （ 3） 110kV 及以上配電裝置，可將線路的避雷線引到出線門型架構(gòu)上，土壤電阻率大于 1000 歐 / m 的地區(qū)，應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。 35 一 63kV 配電裝置，在上壤電阻率不大于 500歐 /m的地區(qū)，允許將線路的避雷線引接到出線門型架構(gòu)上，但應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。在土壤電阻率大于 500 歐 /m的地區(qū)，避雷線應(yīng)架設(shè)到線路終端桿塔為止。從線路終端桿塔到配電裝置的一檔線路的保護，可采用獨立 避雷針，也可在線路終端桿塔上裝設(shè)獨立避雷針。 直擊雷保護裝置的布置 全所共設(shè) 3 支避雷針作為防直擊雷保護，其中 2 針裝在 110kV 進線及母線構(gòu)架上 ,針高 25米 ,3 針為獨立避雷針 ,針高 30米 ,經(jīng)初步校驗，全所構(gòu)支架及建筑物均在 3 棵避雷針保護范圍內(nèi)，圍墻外的線段要求線路設(shè)計對其保護。 在 110kV 母線及出線側(cè)、 35kV 配電裝置的母線及出線、 10kV 配電裝置的母線及出線上；主變中性點、主變 35kV 及 10kV 側(cè)； 10kV 無功自動補償裝置均裝設(shè)氧化鋅避雷器，作為防侵入雷電波過電壓和內(nèi)過電壓保護。 對易引起鐵磁諧振的 35kV、 10kV 系統(tǒng)，其母線電壓互感器側(cè)裝設(shè) LXQ(D)II 型消諧器防止鐵磁諧振。 為滿足二次設(shè)備防雷要求，在所用電低壓配電屏兩回電源線的進線端分別加裝電源防雷器 。 37 獨立避雷針的接地半徑為 3m，接地線穿過墻壁，應(yīng)將其敷設(shè)在堅固的保護套內(nèi)，如方套和圓管，遇到電纜溝或構(gòu)架基礎(chǔ)時可局部深埋或繞過。構(gòu)架及設(shè)備的接地引下線應(yīng)采用明敷接地線從構(gòu)架和設(shè)備底沿柱引下。 各避雷針和避雷器處均設(shè)置集中接地裝置并與主接地網(wǎng)相連，避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點至主變壓器， 35kv 及其以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點 ，沿接地體的長度不得小于 15m。 避雷針及其接地裝置與道路或入口等的距離不宜小于 3m，當(dāng)小于 3m時，應(yīng)在水平接地極上鋪一層寬 1500mm厚 60mm礫石層（即鵝卵石層）。在礫石上部鋪設(shè) 20mm厚的瀝青層。同時，接地網(wǎng)跨公路（包括連接線跨公路）處，均按照以上方法處理。 雷電侵入波保護原則 雷電保護措施 變電站配電裝置對侵入雷電波的過電壓保護是采用氧化鋅避雷器及與氧化鋅避雷器相配合的進線保護段等保護措施。 110kV及 35kV的配電裝置電器設(shè)備絕緣與氧化鋅避雷器以雷電沖擊 10kA為基準，配合 系數(shù)取不小于 ； 10kV 的配電裝置電器設(shè)備絕緣與氧化鋅避雷器以雷電沖擊 5kA 為基準進行配合。 進線保護段的作用，在于利用其阻抗來限制雷電流幅值和利用其電暈衰耗來降低雷電波陡度，并通過進線段上避雷器的作用，使之不超過絕緣配合所要求的數(shù)值。 變壓器的防雷保護 變壓器是變電站最重要的電器設(shè)備，但由于其絕緣較為薄弱，因而必須對變壓器裝設(shè)防雷保護。 (1) 三繞組變壓器正常運行時，有時會出現(xiàn)只有高、中壓繞組工作而低壓繞組開路的運行情況，這時，萬一高、中壓繞組有雷電波入侵，由于通過繞組間的靜電和電磁耦合 ，使其低壓側(cè)出現(xiàn)過電壓而危及變壓器的絕緣，因此，必須在低壓繞組任一相直接出口處對地加裝一個氧化鋅避雷器。 (2) 對于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，變壓器是全絕緣的，由于三相受雷電波入侵的概率很小，而且一般變電站的進線不止一條，當(dāng)發(fā)生雷擊時，非雷擊進線起到分流作用，因而其中性點一般不需保護；對于中性點接地系統(tǒng)，變壓器通常是分級絕緣的，此時需要在中性點上裝設(shè)氧化鋅避雷器或間隙保護。 避雷器的配置原則 （ 1）確定系統(tǒng)的額定電壓和頻率。 38 （ 2）明確避雷器限制的過電壓種類以及它保護的對象，估算流過 避雷器的雷電流，選擇避雷器的型式和等級。 （ 3）計算避雷器安裝處可能出現(xiàn)的最大電壓升高，然后據(jù)此選擇避雷器額定電壓值。 （ 4）查閱避雷器的保護水平，用于驗算保護裕度或配合系數(shù)。 （ 5）當(dāng)選擇用于頻繁發(fā)生操作過電壓場所的避雷器時，例如保護輸電線路的串聯(lián)和并聯(lián)補償電容器組和真空控制的經(jīng)電纜饋電的冶煉熔爐變壓器等設(shè)備，氧化鋅避雷器的性能更為理想。 （ 6）需要附加考慮的問題。例如安裝地點的高度、是否有強烈震動和嚴重污穢、被保護設(shè)備的特殊性。當(dāng)避雷器至被保護設(shè)備的連接導(dǎo)線較長時應(yīng)該效驗這段導(dǎo)線附加的壓降對保護裕度的影 響。 氧化鋅避雷器的安裝位置和組數(shù)，應(yīng)根據(jù)電器設(shè)備和雷電沖擊絕緣水平和避雷器特性以及侵入波陡度，并結(jié)合配電裝置的接線方式確定。 避雷器至電器設(shè)備的允許距離還與雷電季節(jié)經(jīng)常運行的進線路數(shù)有關(guān)。進線數(shù)越多則允許距離可相應(yīng)增大。 斷路器、隔離開關(guān)、耦合電容器等電器絕緣水平比變壓器為高。因此，避雷器至這些設(shè)備的最大允許距離可增大。 上述允許距離應(yīng)在各種長期可能的運行方式下都符合要求，但一般不考慮事故或檢修的短時運行方式。 本設(shè)計的防雷保護方案 本 變電所是該地區(qū)重要的電力樞紐 ,一旦發(fā)生雷擊事故 ,就將造成該地區(qū) 范圍內(nèi)的大面積停電。站內(nèi)一些重要設(shè)備如變壓器等 ,多半不是自恢復(fù)絕緣 ,其內(nèi)部絕緣如果發(fā)生閃絡(luò) ,就會損壞設(shè)備從而給電站帶來較大的損失。因此，此變電所實際上是要求完全耐雷的，這樣才能保證其電站的安全使得其供電可靠性的滿足。