【正文】 升高，超過(guò)額定值的10%，并且持續(xù)時(shí)間大于1分鐘的長(zhǎng)時(shí)間電壓變動(dòng)現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)中，按過(guò)電壓產(chǎn)生原因的不同，可分為內(nèi)部過(guò)電壓和外部過(guò)電壓（雷電過(guò)電壓）兩大類。（1） 內(nèi)部過(guò)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(guò)電壓。內(nèi)部過(guò)電壓又分為操作過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓。①操作過(guò)電壓是由于系統(tǒng)的開關(guān)操作、負(fù)荷驟變或由于故障而出現(xiàn)斷續(xù)性電弧引起的過(guò)電壓。②諧振過(guò)電壓是由于系統(tǒng)中的電路參數(shù)（R、L、C）在不利組合時(shí)發(fā)生諧振而引起的過(guò)電壓。（2）雷電過(guò)電壓 由于電力系統(tǒng)的設(shè)備和地面構(gòu)筑物因遭受來(lái)著大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而產(chǎn)生的過(guò)電壓，又稱外部過(guò)電壓或大氣過(guò)電壓。 大氣過(guò)電壓的電壓幅值高達(dá)數(shù)百千伏，電流幅值高達(dá)數(shù)百千安。大氣過(guò)電壓包括：直擊雷過(guò)電壓、感應(yīng)雷過(guò)電壓、雷電波侵入過(guò)電壓。①直擊雷過(guò)電壓 直擊雷過(guò)電壓系指雷云直接對(duì)電力網(wǎng)或設(shè)備放電而引起的過(guò)電壓。很強(qiáng)的雷電流通過(guò)這些設(shè)備導(dǎo)入大地，從而產(chǎn)生破壞性很大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，使設(shè)備損壞。相伴的還有電磁效應(yīng)和閃絡(luò)放電。如圖51所示直擊雷的放電過(guò)程。圖51 直擊雷的放電過(guò)程（a） 雷云在建筑物上放電；（b）雷云對(duì)建筑物放電②感應(yīng)雷過(guò)電壓 當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線路上方時(shí)，線路上由于靜電感應(yīng)而積聚大量異性的束縛電荷，當(dāng)雷云對(duì)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(guò)電壓，這就是感應(yīng)雷過(guò)電壓。高壓線路上的感應(yīng)雷過(guò)電壓，可高達(dá)幾十萬(wàn)伏，低壓線路上的感應(yīng)雷過(guò)電壓也可達(dá)幾萬(wàn)伏，對(duì)供電系統(tǒng)的危害很大。如圖52所示。圖52 架空線路感應(yīng)雷過(guò)電壓a） 雷云在線路上方放電；b）雷云對(duì)地放電后③雷電波侵入由于架空線路遭受直擊雷或感應(yīng)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(dǎo)致過(guò)電壓，其幅值高達(dá)300～400kV。、據(jù)我國(guó)幾個(gè)城市統(tǒng)計(jì)，供電系統(tǒng)中由于雷電波侵入而造成的雷害事故，占整個(gè)雷害事故的50％～70％，比例很大，因此對(duì)雷電波侵入的防護(hù)亦應(yīng)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(jī)、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(dǎo)線、母線廊道，形成的直擊雷過(guò)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(yàn)，凡裝設(shè)符合標(biāo)準(zhǔn)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?fàn)恳冸娝馐芾讚魬?yīng)從這兩個(gè)方面進(jìn)行防護(hù)，采取相應(yīng)的措施。對(duì)直雷擊的保護(hù)，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(duì)侵入波過(guò)電壓的保護(hù)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(shí)加裝進(jìn)線端保護(hù)，以限制流過(guò)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(guò)電壓幅值低于其雷電沖擊耐受電壓。保護(hù)對(duì)象：屋外配電裝置變壓器、隔離開關(guān)等器件，包括組合導(dǎo)線、母線廊道。保護(hù)措施①110KV配電裝置裝設(shè)避雷針或裝設(shè)獨(dú)立避雷針；②主變壓器裝設(shè)獨(dú)立避雷針；③屋外組合導(dǎo)線裝設(shè)獨(dú)立避雷針。變電站的直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是選擇避雷針的指數(shù)、高度、裝設(shè)位置、驗(yàn)算它們的保護(hù)范圍、應(yīng)有的接地電阻、防雷接地裝置的設(shè)計(jì)等。保護(hù)對(duì)象：輸電線路的進(jìn)線端保護(hù)措施：避雷器結(jié)合進(jìn)線段保護(hù)。裝設(shè)閥式避雷器是變電站對(duì)雷電過(guò)電壓波進(jìn)行防護(hù)的主要措施，(流過(guò)的沖擊電流過(guò)大)和有效的發(fā)揮其保護(hù)功能，還需要有”進(jìn)線段保護(hù)”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(hù)作用基于三個(gè)前提：①它的伏秒特性與被保護(hù)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(yīng)保證其殘壓低于被保護(hù)絕緣的沖擊電氣強(qiáng)度③被保護(hù)絕緣必須處于該避雷器的保護(hù)距離之內(nèi)。 感應(yīng)雷過(guò)電壓的產(chǎn)生 雷擊線路附近大地時(shí)，雷電通道周圍空間電磁場(chǎng)的急劇變化，在導(dǎo)線上會(huì)由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)雷過(guò)電壓，包括靜電分量和電磁分量。感應(yīng)過(guò)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(dǎo)線的懸掛高度等因素有關(guān)。由于雷擊地面時(shí)雷擊點(diǎn)的自然接地電阻較大，所以雷電流幅值I一般不超過(guò)100kA。 實(shí)測(cè)證明，感應(yīng)過(guò)電壓一般不超過(guò)500kV，對(duì)35kV及以下的水泥桿線路會(huì)引起閃絡(luò)事故；對(duì)110kV及以上的線路，由于絕緣水平較高，一般不會(huì)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(guò)避雷線擊于導(dǎo)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(shí)的耐雷水平為 （51） 即繞擊時(shí)的耐雷水平很低。雷擊輸電線路導(dǎo)致跳閘的兩個(gè)條件：1） 雷電流超過(guò)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(diǎn)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(dá)幾萬(wàn)伏至幾百萬(wàn)伏，瞬間電流可達(dá)十幾萬(wàn)安、在雷電通路上，物體會(huì)被高溫?zé)齻踔寥诨?。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(guò)避雷線擊于導(dǎo)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(duì)于直擊雷必須裝設(shè)避雷針或避雷線對(duì)直擊雷進(jìn)行保護(hù)。牽引變電所的直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是選擇避雷針的支數(shù)、高度、裝設(shè)位置、驗(yàn)算它們的保護(hù)范圍、應(yīng)有的接地電阻、防雷接地裝置設(shè)計(jì)等。當(dāng)雷擊于避雷針后，它們對(duì)地的電位可能升高，如果它們與被保護(hù)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(hù)設(shè)備之間發(fā)生放電，這種現(xiàn)象稱為避雷針（線）對(duì)電氣設(shè)備的反擊。（1）避雷針的保護(hù)①獨(dú)立的避雷針對(duì)于35kV及以下的配電裝置，因絕緣水平低，為避免反擊應(yīng)架設(shè)獨(dú)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(dú)立避雷針配電架構(gòu)②架構(gòu)避雷針對(duì)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(dú)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(dú)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(yīng)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(diǎn)至變壓器的接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15m。（2）避雷線的防護(hù)避雷線的保護(hù)采用架空避雷線保護(hù)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(dāng)牽引變電所采取了可靠的直擊雷保護(hù)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(hù)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(dòng)作前的等值電路；（c）動(dòng)作后的等值電路； 1—變壓器；2—避雷器（1）變壓器中性點(diǎn)保護(hù) 110kV及以上的中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)，用于這種系統(tǒng)的變壓器，其中性點(diǎn)對(duì)地絕緣有兩種設(shè)計(jì)方案：①全絕緣。即中性點(diǎn)處的絕緣水平與繞組首端的絕緣水平相同；②分級(jí)絕緣。即中性點(diǎn)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(diǎn)非有效接地系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)為全絕緣，所以變壓器的中性點(diǎn)一般不需裝設(shè)防雷保護(hù)裝置。多雷區(qū)單進(jìn)線變電所且中性點(diǎn)引出時(shí)，應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)保護(hù)裝置。（3）三繞組變壓器的防雷保護(hù)三繞組變壓器可能出現(xiàn)只有高、中壓繞組運(yùn)行而低壓繞組開路的情況，此時(shí)通過(guò)靜電感應(yīng)傳遞到低壓繞組上的過(guò)電壓值會(huì)很高，所以應(yīng)在任一相低壓繞組出口處對(duì)地加裝一個(gè)避雷器。 （4）自耦變壓器的防雷保護(hù)自耦變壓器低壓繞組的任一相上應(yīng)裝設(shè)限制靜電感應(yīng)過(guò)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(duì)我國(guó)防雷接地的發(fā)展情況進(jìn)行了概述。接著講述了雷電、雷電壓和雷電流的形成過(guò)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(hù)范圍，給出了直擊雷和感應(yīng)雷的防護(hù)方案，介紹了目前我國(guó)牽引變電所防雷接地設(shè)計(jì)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(jìn)線段裝設(shè)避雷器，同時(shí)對(duì)幾種防雷措施進(jìn)行了深入的論述和定量的計(jì)算分析。最后基于常用的防雷接地的設(shè)計(jì)方法，對(duì)110kV牽引變電所進(jìn)行了詳細(xì)的防雷接地設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)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(shí)，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(yīng)十分的重視牽引變電所的防雷接地。（2）要實(shí)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(hù)；感應(yīng)雷的防護(hù)；接地網(wǎng)。（3）牽引變電所直擊雷的防護(hù)應(yīng)在變電所范圍內(nèi)架設(shè)避雷針，使?fàn)恳冸娝娜娣e都在避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)。（4）牽引變電所感應(yīng)雷的防護(hù)應(yīng)在進(jìn)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(jìn)線段1～2km處裝設(shè)避雷線。（5），若由于環(huán)境因素不能達(dá)到這一要求，應(yīng)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(hù)變電所電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，在裝設(shè)避雷器時(shí)一定要限制避雷器的殘壓，也就是對(duì)流過(guò)避雷器的電流必須加以限制，使之不大于5kA，同時(shí)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(hù)范圍內(nèi)。避雷器一般安裝在母線上。致 謝在本次設(shè)計(jì)完稿之際，我要向所有在本次設(shè)計(jì)中支持、幫助過(guò)我的人致謝，感謝大家悉心的指導(dǎo)和熱情的幫助。首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師張老師。張老師淵博的知識(shí)、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及對(duì)工作的高度責(zé)任感深深影響了我，這將是今后的學(xué)習(xí)、工作和生活中的寶貴財(cái)富。感謝張老師在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)我耐心指導(dǎo)和細(xì)心的教誨。然后，我想感謝學(xué)院能夠細(xì)心安排我們做這個(gè)課程設(shè)計(jì)，在我看來(lái)是十分有意義，而且是十分有必要的。本次通過(guò)對(duì)牽引變電所防雷與接地設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作，著實(shí)讓我受益匪淺。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)牽引變電所防雷與接地的設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)這些知識(shí)和技能對(duì)于今后的學(xué)習(xí)及工作都會(huì)有很大的幫助。在畢業(yè)設(shè)計(jì)寫作過(guò)程中，還得到了許多老師的指導(dǎo)和幫助，在此，感謝專業(yè)的所有老師在學(xué)習(xí)和生活上對(duì)我的關(guān)心。同時(shí)，同學(xué)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(xué)習(xí)氣氛，在此向他們表示深深的感謝。最后，祝愿各位老師、同學(xué)身體健康，萬(wàn)事如意！參 考 文 獻(xiàn)[1] 張紅，林建軍等．：中國(guó)電力出版社，2006[2] 陳海軍．電力牽引供變電技術(shù)．北京：中國(guó)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(guó)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(xué)工業(yè)出版社，2011 [6] 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