【導讀】系發(fā)電廠與電力用戶的紐帶，擔負著電壓變換和電能分配的重要任務。所發(fā)生雷擊事故，會給國家和人民造成巨大的損失。所以變電所的防雷是不可忽。隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，使得電能這一清潔能源在人民生產(chǎn)、生活。中得到了普遍使用。但當高壓輸電網(wǎng)在為人們提供動力和照明時，不能忽視自然。界產(chǎn)生的雷電對高壓輸變電設備產(chǎn)生的大量危害。因此，必須加強變電站防雷接。地問題的認識與研究。防護、雷電侵入波防護以及變電站的接地保護設計。本次論文的主要工作·····························································4

　　

【正文】 不大于 5Ω進行要求。因此，人們普遍認為 110kV 及以上變電所中，接地電阻值小于 ，大于 ，不管短路電流有多大都不必采取措施，這是不合理的。 變電站防雷接地技術 18 變電所接地裝置 保護和屏蔽措施都要求有科學可靠的接地裝置。 可以分為： 接地體 和接地。 接地體 接地體可分為自然接地體和人工接地體，設計中通常采用人工接地體，以便達到所規(guī)定的接地電阻，并避免外界其他因素的影響。人工接地體又可分為水平接地體和垂直接地體。 接地體的接地電阻值取決于接地體與大地的接觸面積、接觸狀 態(tài)和土壤性質(zhì)。 垂直接地體之間的距離為 5m 左右，頂部埋深 ～ 。接地體與道路或通道出入口的距離不小于 3m，當小于 3m 時，接地體的頂部處應埋深 1m 以上，或采用瀝青砂石鋪路面，寬度超過 2m。埋在土壤中的接地裝置連接部位應按規(guī)范規(guī)定的搭接長度焊接以達到電氣連接。焊接部位應作防腐處理。 接地線 接地線即接地體的外引線，連接被保護或屏蔽設施的連線，可設主接地線、等電位連接板和分接地線。 防雷接地裝置的接地線即防雷接閃裝置的引下線，可采用圓鋼或扁鋼，兩端按規(guī)定的搭接長度焊接達到電連接。 防靜電保護和防干擾屏蔽裝置的主接地線一般采用多股銅芯電纜，分接地線采用多股銅芯軟線。 變電站的接地原則 變電站接地網(wǎng)設計時應遵循以下原則： 盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連接地來作為接地網(wǎng)； 盡量以自然接地物為基礎，輔以人工接地體補充，外形盡可能采用閉合環(huán)形； 應采用統(tǒng)一接地網(wǎng)，用一點接地的方式接地。 降低變電所接地裝置工頻接地電阻的措施 接地引線電阻，是指由接地體至設備接地母線間引線本身的電阻，其阻值與引線的幾何尺寸和材質(zhì)有關。 接地體本身的電阻，其 電阻也與接地體的幾何尺寸和材質(zhì)有關。 接地體表面與土壤的接觸電阻，其阻值懷土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量及土壤與接地體的接觸面積及接觸緊密程度有關。 從接地體開始向遠處（ 20 米）擴散電流所經(jīng)過的路徑土壤電阻，即散流電變電站防雷接地技術 19 阻。決定散流電阻的主要因素是土壤的含水量。 垂直接地體的最佳埋置深度是指能使散流電阻盡可能不而又易于達到的埋置深度。決定垂直接地體的最佳深度，應考慮到三維地網(wǎng)的因素，所謂三維地網(wǎng)，是指垂直接地體的埋置深度與接地網(wǎng)的等值半徑處于同一數(shù)量級的接地網(wǎng)。 接地體的通常設計，是用多根垂直接地體打 入地中，并以水平接地體并聯(lián)組成接地體組，由于名單一接地體埋置的間距僅等于單一接地體長度的兩倍左右，此時電流流入名單一接地體時，將受到相互的限制而妨礙電流的流散，即等于增加名單一接地體的電阻，這種影響電流流散的現(xiàn)象，稱為屏蔽作用。 化學降阻劑的應用 ， 化學降阻劑機理是，在液態(tài)下從接地體向外側土壤滲出，若干分鐘固化后起著散流電極的作用。 變電站防雷接地技術 20 4 變電所防雷接地設計實例 變電所的規(guī)模 擬建的 35KV 變電所位于 我國大多數(shù)農(nóng)村，采用設計安裝避雷針針對變電站直擊雷的保護，而對變電站雷電侵入波的防護則設 計安裝避雷器。 變電站防雷保護目的就是設法防止雷電過電壓侵入電氣設備，并應采取相應措施將它盡可能降低到對電氣設備的絕緣不致造成損害的程度。避雷針，避雷線，避雷網(wǎng)，避雷帶是經(jīng)常采用的防雷裝置，接地裝置是防雷裝置的重要組成部分。對于農(nóng)村 35 千伏變電站的防雷保護措施主要有 : 裝設避雷針保護整個變電所建筑物以避免遭到直接的雷擊；裝設架空避雷線（或避雷針）及其它避雷裝置作為變電所進出線段的防雷保護。根據(jù)對農(nóng)村 35KV 變電站防雷保護與接地裝置設計的實踐體會，就變電站防雷保護與接地裝置設計中存在的主要問題進行探討。 變電所的接地網(wǎng)設計 變電站的接地網(wǎng)常采用 40mm 4mm 的扁鋼或直徑為 20mm 的圓鋼排列成方孔形或長孔形，埋地 ～ ，在北方應埋在凍土層以下，其面積與變電站的面積相同或稍大，埋在變電站的圍墻外側，距墻 ～ 2m，四周外緣應閉合，外緣各角做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小于接地網(wǎng)內(nèi)均壓帶間距的一半。網(wǎng)內(nèi)敷設的均壓帶間距一般取 3～ 10m，可以等間距布置，也可以不等間距布置，但應按一定規(guī)律變化。 變電站的進線保護設計 變電站設計規(guī)程規(guī)定對 35KV 變電站進線要進行防護雷保護。在土壤電阻率不大于 500Ω M 的地區(qū)，允許將線路的避雷線引到站內(nèi)出線門型架構上，并應裝設集中接地裝置，避雷線與集中接地裝置的連接點應便于分開。在土壤電阻率大于 500Ω M 的地區(qū)，避雷線應架設到線路終端桿塔為止，從終端塔到配電裝置的進線段可采用獨立的避雷針或在線路終端塔上裝設避雷針進行保護。為便于進線防雷保護避雷線的安裝，要求線路終端塔與母線門型架不帶角度 (小于 05 )，但在以前完成的 35kv 變電站設計中，這個問題常被忽視。常出現(xiàn)的錯誤是輸電線路終端桿塔與母線門型架有角度偏移，從而無法 進行避雷線安裝，使變電站又要重新設計 ， 重新施工，造成了一定人力、物力的損失，所以在 35KV 變電站設計中要特別地注意這個問題。 變電所位置的自然條件 建在視野開闊的偏僻地區(qū)，附近無高層建筑。占地面積長為 50m， 寬為 40m。變電站防雷接地技術 21 變電站最高點為 20m，且當?shù)仄骄纂娙諡?40。有三種規(guī)格的變壓，分別為35/（主變壓器）、 35/ 與 。 最熱月平均溫度 ，最熱月平均最高溫度 oC，極端最高溫度 oC，極端最低溫度 oC，最熱月地下 深處平均溫度 oC，年平均雷電日數(shù) 40 日 /年。土壤電阻率 2104Ω cm，中等含水量，土壤熱阻系數(shù) 80℃ cm/W。 避雷針的設置及防雷保護校驗 避雷針的作用就是利用尖端放電原理，將雷吸引到避雷針上來并安全導入地中，避免電氣設備或建筑物遭到直擊雷的破壞。在電力系統(tǒng)設計中，避雷針保護范圍的 計算法常采用電力行業(yè)標準的折線法計算，但也存在采用滾球法計算。 圖 為根據(jù)水利電力部，西北電力設計院編的電力工程電氣設計手冊，電氣一次部分折線法計算方法所確定的保護范圍 (如黑色的粗線所示 ) ， 從圖中保護范圍可見，可以滿足該變電站防雷保護要求。圖中： 0( 2 ) 2xxr h h Pb h h?? （ 41） 式中 xr — 被保護物高度為 xh 的平面保護半徑； xb — 被保護物高度為 xh 高度平面上保護范圍的一側最小寬度 ； P — 避雷針高度影響系數(shù)；按設計手冊規(guī)定30 , 1h m P??； xh — 被保護物高度； h — 避雷針高度； 0 7h h D P?? ； D — 2 個等高避雷針間距離。 圖 電氣一次部分折線法計算方法所確定的保護范圍 所以，取 1, , 28xP h m h m? ? ?時，可得 , m b m??。 多年來的實踐證明折線法計算能滿足電力行業(yè)的要求，而且與滾球法相比具有一定的優(yōu)越性；如上例的變電站的防雷保護范圍用滾球法計算則需要再增加一根避雷針才能滿足保護范圍要求。增加一根避雷針，則需增加投資近 萬元 ， 這就造成了不必要的浪費。 防止反擊過電壓 變電所內(nèi)的大氣過電壓除來自雷電對配電裝置的直接雷擊和架空進線上出現(xiàn)變電站防雷接地技術 22 的雷電浸入波外，還有來自于雷擊避雷針或避雷線后反擊到配電裝置的反擊過電壓。為此， 35KV 及以下的配電裝置不允許架設構架避雷針，土壤電阻率大于 500Ω M 的地區(qū)，線路避雷線不允許進門型構架。對于設有獨立避雷針的變電所，獨立避雷針與配電裝置帶電部分和設備、構架接地部分的空氣距離以及它們的接地裝置的地中距離均應滿足規(guī)程要求，一般空氣中距離不小于 5m，地中距離不小于 3m。 接地裝置的設置 接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成，接地體的截面應經(jīng)熱穩(wěn)定校驗，計及材料的腐蝕程度，并考慮一定裕度后確定。一般 35KV 變電站水平接地體選用 40mm 5mm 扁鋼，垂直接地體選用 L50mm 5mm 角鋼，具體的設計原則可歸納總結如下： 避雷針接地裝置與道路或出入 口等的距離不應小于 3m，否則應采取措施，鋪設礫石或礫青地面 ； 獨立避雷針的接地裝置與主接地網(wǎng)的距離不應小于 3m。接地電阻值不應大于 10 歐，當實際接地電阻大于上述值時，可采取加鉆深孔或?qū)⒔拥貛б羾鷫ν夥笤O一小接地網(wǎng) ； 主接地網(wǎng)的接地電阻值應不大于 4 歐，當實際接地電阻值大于上述值時，采取加鉆深孔或?qū)⒔拥貛б羾鷫ν夥笤O一小接地網(wǎng) ； 接地裝置埋深度為 米為宜，接地網(wǎng)的外緣須閉合，外緣各角應做成園弧型，園弧半徑應大于 5 米，回田土取土壤電阻率低的田園土，予留好引線，以備設備接地，扁鋼搭接長度大于寬度 的 2 倍 ； 電纜溝支架與水平接地體連通 ； 各種電氣設備外殼，構架支架均須可靠接地 ； 接地網(wǎng)應與土建基礎鋼筋連接。 接地裝置計算 ： 單根垂直接地體的接地電阻 計算為 （ 42） 初定垂直接地體根數(shù)，確定屏蔽系數(shù)因閉合接地裝置的周長 L=[(2+50)+( 2+40)] 2=192m，接地體間距 a=6～ 7m，故垂直接地體根數(shù)約為 ?????? ??? 2d llR cd ??變電站防雷接地技術 23 n=L/a=32～ 根 ， 實取 n=30 根 。 按 n=30 及 2/ ?la ， 查得 ?c? 。 接地裝置的接地線（即連接扁鋼）熱穩(wěn)定性校驗 m m 3m in ???? djd tCIS （ 43） 實選接地線 40 5=200mm2Smin， 合格 。 防雷接地 ： 35KV 變電站用獨立避雷針 , 避雷針接地引下線埋在地中部分與配電裝置構架的接地導體埋在地中部分在土壤中的距離大于 3m, 變電站電氣裝置的接地裝置采用水平接地極為主的人工接地網(wǎng) , 水平接地極采用扁鋼 50mm 5mm, 垂直接地極采用角鋼 50mm 5mm, 垂直接地極間 距 5m～ 6m, 主接地網(wǎng)接地裝置電阻不大于4Ω , 主接地網(wǎng)埋于凍土層 1m 以下。人工接地網(wǎng)的外緣應閉合 , 外緣各角應做成圓弧形。 變電站防雷接地技術 24 5 結論 本論文首先對變電站防雷接地技術的基本技術問題作了詳盡的描述：針對目前變電站設備中防雷技術的中存在的問題，提出詳盡的防雷解決方案，還介紹了變電站接地設計的必要性和設計原則，闡述了變電站接地電阻 的測量和降阻措施，提出了變電站電氣設備防雷措施。 在理論分析的基礎上 最后通過 對我國農(nóng)村 35KV變電站進行防雷接地保護設計 ； 根據(jù)變電站國家防雷接地標準，結合 35KV 變電站電氣接線圖以及 具體情況，學習利用各種防雷接地裝置等，實現(xiàn)對變電站的直擊雷防護、雷電侵入波防護以及變電站的接地保護設計，具有一定針對性和廣泛性。 由于時間和自己知識及能力的限制，導致此次課題設計存在錯誤之處，懇請各位老師批評指正。 針對我國農(nóng)村 35KV 變電站進行防雷接地保護設計變電站防雷接地技術 25 參考文獻 [1] 變電所防雷接地施工手冊 [2] 韶廣潤．電力系統(tǒng)過電壓 [M]．北京：水利電力出版 .1985， 76（ 57）： 4446． [3] 楊金夕 .防雷 /接地及電氣安全技術 [J].機械工業(yè)出版社 . 2021， 54(36):6669. 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