【正文】 升高，超過額定值的10%，并且持續(xù)時間大于1分鐘的長時間電壓變動現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)中，按過電壓產(chǎn)生原因的不同，可分為內(nèi)部過電壓和外部過電壓（雷電過電壓）兩大類。（1） 內(nèi)部過電壓 由于電力系統(tǒng)本身的開關(guān)操作、發(fā)生故障或其他原因，使系統(tǒng)的工作狀態(tài)突發(fā)改變，從而在系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)電磁振蕩而引起的過電壓。內(nèi)部過電壓又分為操作過電壓和諧振過電壓。①操作過電壓是由于系統(tǒng)的開關(guān)操作、負荷驟變或由于故障而出現(xiàn)斷續(xù)性電弧引起的過電壓。②諧振過電壓是由于系統(tǒng)中的電路參數(shù)（R、L、C）在不利組合時發(fā)生諧振而引起的過電壓。（2）雷電過電壓 由于電力系統(tǒng)的設(shè)備和地面構(gòu)筑物因遭受來著大氣中的雷擊或雷電感應而產(chǎn)生的過電壓，又稱外部過電壓或大氣過電壓。 大氣過電壓的電壓幅值高達數(shù)百千伏，電流幅值高達數(shù)百千安。大氣過電壓包括：直擊雷過電壓、感應雷過電壓、雷電波侵入過電壓。①直擊雷過電壓 直擊雷過電壓系指雷云直接對電力網(wǎng)或設(shè)備放電而引起的過電壓。很強的雷電流通過這些設(shè)備導入大地，從而產(chǎn)生破壞性很大的熱效應和機械效應，使設(shè)備損壞。相伴的還有電磁效應和閃絡(luò)放電。如圖51所示直擊雷的放電過程。圖51 直擊雷的放電過程（a） 雷云在建筑物上放電；（b）雷云對建筑物放電②感應雷過電壓 當雷云出現(xiàn)在架空線路上方時，線路上由于靜電感應而積聚大量異性的束縛電荷，當雷云對其附近的大地放電后，線路上的束縛電荷被釋放而形成自由電荷向線路兩端泄放，形成電位很高的過電壓，這就是感應雷過電壓。高壓線路上的感應雷過電壓，可高達幾十萬伏，低壓線路上的感應雷過電壓也可達幾萬伏，對供電系統(tǒng)的危害很大。如圖52所示。圖52 架空線路感應雷過電壓a） 雷云在線路上方放電；b）雷云對地放電后③雷電波侵入由于架空線路遭受直擊雷或感應雷而產(chǎn)生的雷電侵入波，沿架空線路侵入變電站、廠房或其它建筑物內(nèi)亦將導致過電壓，其幅值高達300～400kV。、據(jù)我國幾個城市統(tǒng)計，供電系統(tǒng)中由于雷電波侵入而造成的雷害事故，占整個雷害事故的50％～70％，比例很大，因此對雷電波侵入的防護亦應予以足夠的重視。發(fā)電廠、變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)電機、變壓器、斷路器等一些重要設(shè)備都安裝在這里，牽引變電所容易遭受雷擊的地方主要有兩處：①雷直接擊于牽引變電所，使內(nèi)部的變壓器、包括組合導線、母線廊道，形成的直擊雷過電壓。②雷擊輸電線路產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入牽引變電所，根據(jù)經(jīng)驗，凡裝設(shè)符合標準要求的避雷針（線）的發(fā)電廠和變電站繞擊和反擊事故率是非常低的，所以沿線路侵入的雷電波是造成牽引變電所雷害事故的主要原因。要防止牽引變電所遭受雷擊應從這兩個方面進行防護，采取相應的措施。對直雷擊的保護，輸電線路一般采用避雷線，發(fā)電廠、變電站一般采用避雷針或避雷線。對侵入波過電壓的保護主要是合理確定在發(fā)電廠、變電站內(nèi)裝設(shè)的避雷器的位置、數(shù)量、類型和參數(shù)，同時加裝進線端保護，以限制流過避雷器的雷電流幅值和降低入侵波陡度，使發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)備上的過電壓幅值低于其雷電沖擊耐受電壓。保護對象：屋外配電裝置變壓器、隔離開關(guān)等器件，包括組合導線、母線廊道。保護措施①110KV配電裝置裝設(shè)避雷針或裝設(shè)獨立避雷針；②主變壓器裝設(shè)獨立避雷針；③屋外組合導線裝設(shè)獨立避雷針。變電站的直擊雷防護設(shè)計內(nèi)容主要是選擇避雷針的指數(shù)、高度、裝設(shè)位置、驗算它們的保護范圍、應有的接地電阻、防雷接地裝置的設(shè)計等。保護對象：輸電線路的進線端保護措施：避雷器結(jié)合進線段保護。裝設(shè)閥式避雷器是變電站對雷電過電壓波進行防護的主要措施，(流過的沖擊電流過大)和有效的發(fā)揮其保護功能，還需要有”進線段保護”與之配合，這是現(xiàn)代變電站防雷接線的基本思路。閥式避雷器的保護作用基于三個前提：①它的伏秒特性與被保護絕緣的伏秒特性有良好的配合在一切電壓波形下，前者均處于后者之下②它的③伏安特性應保證其殘壓低于被保護絕緣的沖擊電氣強度③被保護絕緣必須處于該避雷器的保護距離之內(nèi)。 感應雷過電壓的產(chǎn)生 雷擊線路附近大地時，雷電通道周圍空間電磁場的急劇變化，在導線上會由于電磁感應而產(chǎn)生感應雷過電壓，包括靜電分量和電磁分量。感應過電壓的幅值與雷電流大小、雷電通道與線路間的距離以及導線的懸掛高度等因素有關(guān)。由于雷擊地面時雷擊點的自然接地電阻較大，所以雷電流幅值I一般不超過100kA。 實測證明，感應過電壓一般不超過500kV，對35kV及以下的水泥桿線路會引起閃絡(luò)事故；對110kV及以上的線路，由于絕緣水平較高，一般不會引起閃絡(luò)事故。雷直擊于有避雷線的線路可分為三種情況：雷擊線路桿塔塔頂、雷擊避雷線檔距中央、雷繞過避雷線擊于導線如圖53所示。 圖53 雷擊輸電線路示意圖令等于線路絕緣子串的50%沖擊放電電壓，則繞擊時的耐雷水平為 （51） 即繞擊時的耐雷水平很低。雷擊輸電線路導致跳閘的兩個條件：1） 雷電流超過線路耐雷水平，引起沖擊閃絡(luò)；是指帶電云層與大地上某一點之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象。直擊雷威力巨大，雷電壓可達幾萬伏至幾百萬伏，瞬間電流可達十幾萬安、在雷電通路上，物體會被高溫燒傷甚至融化。直擊雷多為擊于塔頂及塔頂附近的避雷線，一般造成該塔一相或多相瓷瓶閃絡(luò)。2） 沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電??；是指繞擊雷，是繞過避雷線擊于導線上，繞擊雷多發(fā)生在大跨越檔和線路周同空曠地區(qū)。對于直擊雷必須裝設(shè)避雷針或避雷線對直擊雷進行保護。牽引變電所的直擊雷防護設(shè)計內(nèi)容主要是選擇避雷針的支數(shù)、高度、裝設(shè)位置、驗算它們的保護范圍、應有的接地電阻、防雷接地裝置設(shè)計等。當雷擊于避雷針后，它們對地的電位可能升高，如果它們與被保護設(shè)備之間的距離不夠大，則有可能在避雷針、避雷線與被保護設(shè)備之間發(fā)生放電，這種現(xiàn)象稱為避雷針（線）對電氣設(shè)備的反擊。（1）避雷針的保護①獨立的避雷針對于35kV及以下的配電裝置，因絕緣水平低，為避免反擊應架設(shè)獨立避雷針，其接地裝置與主接地網(wǎng)分開埋設(shè)。如圖54所示。 圖54 獨立避雷針配電架構(gòu)②架構(gòu)避雷針對110kV及以上的配電裝置，由于電氣設(shè)備的絕緣水平較高，可將避雷針裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率較大的地區(qū)（ρ＞1000Ωm），宜裝設(shè)獨立避雷針。66kV的配電裝置，允許將避雷針裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率ρ＞500Ωm的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立避雷針。35kV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂上不宜裝設(shè)避雷針。架構(gòu)避雷針的接地是利用發(fā)電廠、變電站的主接地網(wǎng)，但應在其附近裝設(shè)輔助集中接地裝置，并且架構(gòu)避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點至變壓器的接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點之間，沿接地體的長度不得小于15m。（2）避雷線的防護避雷線的保護采用架空避雷線保護的布置形式有兩種。一種是避雷線一端經(jīng)配電裝置架構(gòu)接地如圖55所示，另一種是兩端經(jīng)絕緣子串與廠房建筑物絕緣 避雷線兩端都接地。 圖55 雷擊一端絕緣的避雷線 當牽引變電所采取了可靠的直擊雷保護措施后，遭雷直擊的概率很小。所以沿線侵入的雷電波是發(fā)電廠、變電站遭受雷害事故的主要原因。其主要防護措施是在牽引變電所內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器或氧化鋅避雷器以限制入侵雷電波的幅值。如圖56所示。圖56 避雷器直接裝在變壓器旁邊（a） 接線圖；（b）動作前的等值電路；（c）動作后的等值電路； 1—變壓器；2—避雷器（1）變壓器中性點保護 110kV及以上的中性點有效接地系統(tǒng)，用于這種系統(tǒng)的變壓器，其中性點對地絕緣有兩種設(shè)計方案：①全絕緣。即中性點處的絕緣水平與繞組首端的絕緣水平相同；②分級絕緣。即中性點處的絕緣水平低于繞組首端的絕緣水平。（2）35kV及以下的中性點非有效接地系統(tǒng)變壓器中性點為全絕緣，所以變壓器的中性點一般不需裝設(shè)防雷保護裝置。多雷區(qū)單進線變電所且中性點引出時，應在中性點裝設(shè)保護裝置。（3）三繞組變壓器的防雷保護三繞組變壓器可能出現(xiàn)只有高、中壓繞組運行而低壓繞組開路的情況，此時通過靜電感應傳遞到低壓繞組上的過電壓值會很高，所以應在任一相低壓繞組出口處對地加裝一個避雷器。 （4）自耦變壓器的防雷保護自耦變壓器低壓繞組的任一相上應裝設(shè)限制靜電感應過電壓的避雷器。 見附圖1 見附圖2結(jié) 論本文首先論述了牽引變電所防雷接地的必要性，并對我國防雷接地的發(fā)展情況進行了概述。接著講述了雷電、雷電壓和雷電流的形成過程，并給出了雷電參數(shù)，闡述了防雷裝置如避雷針、避雷器的防雷原理以及保護范圍，給出了直擊雷和感應雷的防護方案，介紹了目前我國牽引變電所防雷接地設(shè)計中常用的幾種措施，如：合理選擇牽引變電所修建的地理位置，架設(shè)避雷針、敷設(shè)接地網(wǎng)，在進線段裝設(shè)避雷器，同時對幾種防雷措施進行了深入的論述和定量的計算分析。最后基于常用的防雷接地的設(shè)計方法，對110kV牽引變電所進行了詳細的防雷接地設(shè)計。通過對上述內(nèi)容的研究分析，可得出以下結(jié)論：（1）牽引變電所是供電系統(tǒng)的樞紐，因此牽引變電所一旦發(fā)生雷擊事故時，就有可能造成系統(tǒng)的癱瘓，給生產(chǎn)和生活造成巨大的損失，所以應十分的重視牽引變電所的防雷接地。（2）要實現(xiàn)有效的防雷安全，則要建立一套完善而健全的綜合立體的防雷系統(tǒng)。一套完善而健全的綜合立體防雷系統(tǒng)包括：直擊雷的防護；感應雷的防護；接地網(wǎng)。（3）牽引變電所直擊雷的防護應在變電所范圍內(nèi)架設(shè)避雷針，使牽引變電所的全面積都在避雷針的保護范圍之內(nèi)。（4）牽引變電所感應雷的防護應在進線段、變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)和饋線段裝設(shè)避雷器，并在進線段1～2km處裝設(shè)避雷線。（5），若由于環(huán)境因素不能達到這一要求，應綜合采用敷設(shè)外延地網(wǎng)和換土等方法降低接地網(wǎng)的工頻接地電阻值。（6）為了保護變電所電氣設(shè)備的安全運行，在裝設(shè)避雷器時一定要限制避雷器的殘壓，也就是對流過避雷器的電流必須加以限制，使之不大于5kA，同時要限制入侵波的陡度。（7）要使所有的設(shè)備到避雷器的電氣距離都在保護范圍內(nèi)。避雷器一般安裝在母線上。致 謝在本次設(shè)計完稿之際，我要向所有在本次設(shè)計中支持、幫助過我的人致謝，感謝大家悉心的指導和熱情的幫助。首先，我要感謝我的指導老師張老師。張老師淵博的知識、科學嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度以及對工作的高度責任感深深影響了我，這將是今后的學習、工作和生活中的寶貴財富。感謝張老師在本次設(shè)計的過程中對我耐心指導和細心的教誨。然后，我想感謝學院能夠細心安排我們做這個課程設(shè)計，在我看來是十分有意義，而且是十分有必要的。本次通過對牽引變電所防雷與接地設(shè)計畢業(yè)設(shè)計的制作，著實讓我受益匪淺。此次畢業(yè)設(shè)計使我對牽引變電所防雷與接地的設(shè)計有了進一步的認識，學會這些知識和技能對于今后的學習及工作都會有很大的幫助。在畢業(yè)設(shè)計寫作過程中，還得到了許多老師的指導和幫助，在此，感謝專業(yè)的所有老師在學習和生活上對我的關(guān)心。同時，同學們也為我提供了力所能及的幫助，提了不少寶貴的意見，并創(chuàng)造了濃厚的學習氣氛，在此向他們表示深深的感謝。最后，祝愿各位老師、同學身體健康，萬事如意！參 考 文 獻[1] 張紅，林建軍等．：中國電力出版社，2006[2] 陳海軍．電力牽引供變電技術(shù)．北京：中國鐵道出版社，2013[3] 張剛毅，劉軍．電力內(nèi)外線技術(shù)．北京：中國鐵道出版社，2012[4] 吳薛紅，濮天偉．防雷與接地技術(shù)．北京：化學工業(yè)出版社，2011 [6] 戈東方，鐘大文．電力工程電氣設(shè)計手冊．北京：水利電力出版社，1989 [5] 周澤存，沈其工等．：中國電力出版社，2004 [7] 張一塵．高電壓技術(shù)．北京：中國電力出版社，2007 [8] 周啟龍，劉恒赤．高電壓技術(shù)．北京：中國水利水電出版社，2004 [9] 林福昌．高電壓工程．北京：中國電力出版社，2006 [10] 宋繼成．變電所電氣接線設(shè)計．北京：中國電力出版社，2004 [11] 李景祿．接地裝置的運行與改造．北京：中國電力出版社， 2005 [12] 陳家斌．接地技術(shù)與接地裝置．北京：中國電力出版社，2002 [13] 雷振山．中小型變電所實用設(shè)計手冊．北京：中國水電出版社，2005 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