【正文】 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。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。 （ 7）對變電所防雷設(shè)計(jì) 在這個(gè)過程中，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。 （ 5）對于變電所的二次系統(tǒng)防雷提出了方案。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。三個(gè)月的時(shí)間既充實(shí)又緊張。 27 總結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，時(shí)間長、內(nèi)容多，幾乎涵蓋了大學(xué)中所學(xué)的知識(shí)。 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。 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。埋在地下 。方形接地網(wǎng)接地電阻的計(jì)算： 考慮到周長不變，將圓環(huán)變?yōu)榉娇蚝?，占地面積將由原來的 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 l—— 水平接地體長度 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。 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— 接地體的總長度（包括水平與垂直接地體）； S— 接地網(wǎng)的總面積。越往內(nèi)部，危險(xiǎn)程度越低。 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)。 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 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。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。通過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。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)。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)備就無法正常工作，甚至成為電力系統(tǒng)的安全隱患。但其抗電磁干擾、抗過壓和雷擊的能力卻變得十分脆弱。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。 （ 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，對于防雷保護(hù)的要求更高，并且可以以更高的預(yù)算來保護(hù)變電所。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)流過避雷器的電流極小（微安或毫安級(jí)）；當(dāng)過電壓作用時(shí)，電阻急劇下降，泄放過電壓的能量，達(dá)到保護(hù)的效果。閥型避雷器分為普通型（ FS 和 FZ）和磁吹型 (FCZ 和FCD)。當(dāng)過電壓消失之后，非線性電阻阻值很大，間隙又恢復(fù)為斷路狀態(tài)。目前只用于線路保護(hù)。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。在正常情況下，保護(hù)間隙對地是絕緣的，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)間隙首先因過電壓而被擊穿，將大量雷電流泄入大地，使過電壓大幅度下降，從而起到保護(hù)線路和電氣設(shè) 備的作用。雷電侵入波保護(hù)是利用避雷器以及與 22 避雷器相配合的進(jìn)線段保護(hù) 。 雷電入侵波的保護(hù) 因?yàn)槔讚艟€路機(jī)會(huì) 比雷擊 變電所 多，所以沿線路侵入 變電所 的雷電過電壓行波是很常見的。 為避免雷擊避雷針時(shí)，雷電波沿電線傳入室內(nèi)，嚴(yán)謹(jǐn)將架空照明線、電話線、廣播線、無線電天線等架在避雷針上或其下的架構(gòu)上。即：四只高度選為35m 的避雷針能保護(hù)整個(gè) 變電所 。 所以 ,123針是滿足要求的。 142312 ??? 22m a x ??? 21 7Dhh0? 所以 ,需要避雷針的高度 h為 : ??? 四只避雷針分成兩個(gè)三只避雷針選擇 驗(yàn)算 :首先驗(yàn)算 123號(hào)避雷針對保護(hù)的高度 : 1﹑ 2號(hào)針之間的高度： m237 0 ?? ＞ 15m 2﹑ 3號(hào)針之間的高度： 0 ?? ＞ 15m 1﹑ 3號(hào)針之間的高度 : 7 220 ???? ＞ 15m 由上可 見 ,對保護(hù)物的高度是能滿足要求的 。避雷針的擺放如圖 。因此，為了對本站覆蓋，采用四支避雷針。 對直擊雷的防護(hù)一般采用避雷針或避雷線。因此，變電所實(shí)際上是完全耐雷的。 直擊雷的保護(hù) 變電所是重要的電力樞紐，一旦發(fā)生雷擊事故 ,就會(huì)造成大面積停電。保護(hù)接線如圖 所示： 圖 進(jìn)線段保護(hù) 因?yàn)楫?dāng)線路導(dǎo)線上出現(xiàn)雷電過電壓時(shí)，將有行波沿導(dǎo)線向變電所運(yùn)動(dòng)，其幅值為線路絕緣的 50％沖擊閃絡(luò)電壓，而線路的沖擊耐壓比變電所設(shè)備的沖擊耐壓要高很多，這對變電所設(shè)備絕緣以及避雷器的可靠動(dòng)作都是很危險(xiǎn)的；如果沒架設(shè)避雷線，當(dāng)靠近變電所的進(jìn)線上遭受雷擊時(shí)，進(jìn)入變電所的雷電電流幅值可超過 5kA，且其陡度也會(huì)超過允許值，勢必會(huì)對站內(nèi)設(shè)備造成破壞。 eR — 工頻電流下的電阻） iR ＝ 10＝ 4 本設(shè)計(jì)的防雷方案 電工裝置的防雷設(shè)計(jì) 進(jìn)線段保護(hù) 進(jìn)線段保護(hù)是指在線路進(jìn)入變電所的一段距離上（ 1~2km）安裝避雷線，以防止雷直擊在導(dǎo)線上。查接地裝置α i(沖擊系數(shù) )與η n(接地裝置的沖擊利用系數(shù) )表 ,選用一字形的接地體。但它又是保障人身安全的有力措施，而且只有在故障下才發(fā)揮作用它又有些像保護(hù)接地，它的阻值一般在 1~30Ω的范圍內(nèi)。 保護(hù)接地 :不設(shè)這種接地，電力系統(tǒng)也能正常運(yùn)行，但為了人身安全而將電氣設(shè)備的金屬外殼等加以接地 ,它是在故障的條件下才發(fā)揮作用的，它所要求的接地電阻值處于 1~10Ω的范圍內(nèi)。將雷電泄入大地，才能有效地發(fā)揮其保護(hù)作用。 主控室及屋內(nèi)配電裝置對直擊雷的防雷措施 （ 1）若有金屬屋頂或屋頂上有金屬結(jié)構(gòu)時(shí)，將金屬部分接地； （ 2）若屋頂有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)將其鋼筋焊接成網(wǎng)接 地； （ 3）若結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電體屋頂采用避雷保護(hù)，避雷帶網(wǎng)格為 8~10m，每格10~20m 設(shè)引下線接地； 上述接地可與總接地網(wǎng)聯(lián)接，并在連接處加裝集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)不大于 10Ω。 氧化 鋅 避雷器的安裝要求 正確選擇安裝金屬氧化物避雷器安裝使用與維修應(yīng)注意的事項(xiàng)： (1) 安裝前應(yīng)校對銘牌，避雷器的系統(tǒng)額定電壓應(yīng)與安裝點(diǎn)的系統(tǒng)電壓符合； (2) 避雷器固定在支架上，其上端子與高壓線相聯(lián)結(jié)，下端子要可靠接地； (3) 不能將避雷器作為承力支持絕緣子使用，應(yīng)盡量靠近被保護(hù)設(shè)備安裝， 18 以減小距離對保護(hù)效果的影響； (4) 終端避雷器宜安裝在跌落式熔斷器之后，以利于開斷時(shí)對它也起保護(hù)作用，變壓器低壓側(cè)應(yīng)裝低壓避雷器，以防止正反變換引起的過電壓損壞變壓器； (5) 使用避雷器應(yīng)注意使用地點(diǎn)的環(huán)境溫度，金屬氧化物避雷器不適合安裝在有振動(dòng)或嚴(yán)重污穢的地方及有嚴(yán)重腐 蝕氣體的場所； (6) 合成金屬氧化物避雷器投入運(yùn)行前和每運(yùn)行滿兩年后，都應(yīng)做預(yù)防性試驗(yàn)； (7) 金屬氧化物避雷器采用黃銅雙層底蓋密封，投入運(yùn)行后，每隔 5年應(yīng)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，測量泄漏電流時(shí)，在避雷器兩側(cè)應(yīng)施加 10kV 直流電壓 (交流脈動(dòng)不大于177。 本次設(shè)計(jì)為牽引變電所的防雷保護(hù)，牽引變電所作為向牽引設(shè)備提供可靠電能的變電所，因此，對于其供電可靠性要求很高。但目前氧化鋅避雷器的造價(jià)要高于其他類型避雷器，從而制約了氧化鋅避雷器的發(fā)展。 無間隙氧化鋅避雷器與傳統(tǒng)有間隙 SCA 相比的特點(diǎn) 無間隙 MOA與有間隙 SCA兩特性的比較如表 17 表 MOA與有間隙 SCA兩者特性比較 氧化鋅避雷器在變電所中的發(fā)展前景 氧化鋅避雷器的各項(xiàng)性能在各類型避雷器中都是處于領(lǐng)先地位，并且具有理想的非線性伏安特性，可以做成無間隙，保護(hù)性優(yōu)越，無續(xù)流，通流變量大，體積小重量輕等優(yōu)點(diǎn)。 氧化鋅避雷器具有連續(xù)雷擊保護(hù)能力。 (5)氧化鋅避雷器的良好的解污穢性能 無間隙氧化鋅避雷器具有 較高的耐污穢性能。 (3)氧化鋅避雷器的密封性能良 好 避雷器元件采用老化 性 能好、氣密性好的優(yōu)質(zhì)復(fù)合外套，采用控制密封圈壓縮量和增涂密封膠等措施，陶瓷外套作為密封材料，確保密封可靠，使避雷器的性能穩(wěn)定 。因?yàn)檠趸\閥片的非線性伏安特性十分優(yōu)良，使得在正常工作電壓下僅有幾百微安的電流通過，便于 16 設(shè)計(jì)成無間隙結(jié)構(gòu)，使其具備保護(hù)性能好、重量輕、尺寸小的特征。 氧化鋅避雷器的特性 （ 1） 氧化鋅避雷器的通流能力大這主要體現(xiàn)在避雷器具有吸收各種雷電過電壓、工頻暫態(tài)過電壓、操作過電壓的能力。在選擇 MOA 的參數(shù)時(shí)， 要求電力系統(tǒng)最高運(yùn)行相電壓 xgU 低于參考電壓 refU ，留有一定的差值。若因某些特殊需要，也可類似于傳統(tǒng)的碳化硅電阻片避雷器（ SCA）一樣，采用串聯(lián)間隙隔離工頻電壓。 避雷器是使雷電流流入大地，電氣設(shè)備不產(chǎn)生高壓的一種裝置，主要類型有保護(hù)間隙、管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器等。 避雷器既可用來防護(hù)大氣過電壓，也可用來防護(hù)操作過電壓。當(dāng)過電壓消失后，避雷器迅速恢復(fù)原狀 ，使系統(tǒng)能夠正常供電。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備在正常工作電壓下運(yùn)行時(shí)，避雷器不動(dòng)作，即對地視為斷路。根 15 據(jù)額定電壓 (正常運(yùn)行時(shí)作用在避雷器上的工頻工作電壓，也是使用該避雷器的電網(wǎng)額定電壓 )和滅弧電壓有效值 (指避雷器應(yīng)能可靠地熄滅續(xù)流電弧時(shí)的最大工頻作用電壓 )選擇。 圖 A、 B避雷針連線上保護(hù)范圍剖面圖 弧 FH 所在的圓方程為