【正文】 ： ? ? 2r20r21 hhhy2Dx ???????? 弧 FG 的圓心在 G’， G’的坐標(biāo)為（ b0， hr），弧 FG 所在的圓的方程為： ? ? ? ? 2r2r20 hhybx ??? 那么 F 點(diǎn)位置及高度可按下列兩式計(jì)算確 定 ? ?? ? ? ????????????????2r2rx20212r20rxhhhbx2Dxhhhh? ? ?? ? ? ???????????????202r2xr212r2x0xxbhhhx2Dhhhh 避雷器 避雷器是一種過電壓限制器，它實(shí)質(zhì)上是過電壓能量的接受器，它與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)作用電壓超過一定的幅值以后避雷器總是先動(dòng)作，泄放大量能量 ,限制過電壓 ,保護(hù) 電氣設(shè)備。與 B、 C 和 A、 E 兩根避雷針?biāo)鞒龅脑撈拭娴耐鈧?cè)保護(hù)范圍延長(zhǎng)圓弧相交于 F、 H 點(diǎn)。又以 O′為圓心， hr為半徑，在 B、 E 間作弧，這段弧即為針尖的保護(hù)范圍。 （因?yàn)椋?AH=D1， HO’=hrh1， GO’=hrh2,GB=DD1） 2112222r2r211r2r21 DDD2Dhhh2hhhh2hD ?????? 222212r1r1 Dhhhh2hh2DD2 ??? ? ? D2 Dhhhhh2D 2222121r1 ??? （ 2） 在地面上以避雷針 A 為圓心 ， ? ?1r1 hh2h 為半徑所作的弧與以 B 為圓心 ， ? ?2r2 hh2h 為半徑 作的弧相交于 E、 C 兩點(diǎn) ，如圖 ， 則在 AEBC 外側(cè)的保護(hù)范圍，按單根避雷針方法確定：在地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度 b0為： ? ? 21r10 Dhh2hOECOb ??? （ 勾股定理 ） （ ? ?1r1 hh2hAE ? AO=D1） 圖 兩根不等高避雷針保護(hù)范圍剖面圖 （ 3） 在 AOB 軸 線 上 的 保 護(hù) 范 圍 的 邊 緣 是 以 O’ 為 圓 心 ，O’A=O’B= ? ?21r21 hhD ? 為半徑所作的弧， 如圖 ，若以 OO′為 y 軸，地面為x 軸，建立直角坐標(biāo)系，則 O′坐標(biāo)為（ 0， hr），該弧所在的圓方程為 ： ? ? ? ?21r212r2 hhDhyx ??? ? ? ? ?1r12r212r2 hh2hhDhyx ??? 那么距離 OO’軸線 x 處，其保護(hù)范圍邊緣上的保護(hù)高度 xh 為： ? ? 21r12r21rx xhh2hhDhh ?? 13 四、 矩形布置的四根等高避雷針的保護(hù)范圍 見圖 ，若 ? ?hh2h2D r2 ? ，其保護(hù)范圍各按兩根等高避雷針的方法確定若 D2 ? ?hh2h2 r ，其保護(hù)范圍按下列方法確定： （ 1） 四根避雷針外側(cè)的保護(hù)范圍各按兩根等高避雷針的方法確定。 若 D ? ? ? ?2r21r1 hh2hhh2h ? 其保護(hù)范圍按下列方法確定。O r? 所以根據(jù)勾股定理 ? ? 22r 2DhhA39。 （ 2）在地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度 b0為 ： 11 ? ? 2r 2Dhh2hOECO0b ????????? （勾股定理） 因?yàn)椋?2DOB? ， ? ?hh2hBE r? 在 AOB 軸線上，如圖 ， O′距地面高度為 hr，以 O′為圓心， O′A（ O′A＝O′B）為半徑，在 A、 B 兩點(diǎn)間畫弧。 二、 兩根等高避雷針的保護(hù)范圍 當(dāng)避雷針的高度 h≤hr 時(shí)，若兩針之間的距離 ? ?hh2h2D r? ，其保護(hù)范圍按單根避雷針的方法確 定。 圖 單根避雷針保護(hù)范圍剖面圖 以圖 1 中 O 點(diǎn)為原點(diǎn)，地面為 X 軸，避雷針為 Y 軸，建立直角坐標(biāo)系。不同類別的防雷建筑物的滾球半徑如 （ 表 ） 9 表 一、 1 根避雷針的保護(hù)范圍 當(dāng)避雷針的高度 h≤hr時(shí) 距地面 hr 處作一條平行于地面的平行線，以避雷針的針尖為圓心， hr 為半徑畫弧，交水平線于 A、 B 兩點(diǎn)，又分別以 A、 B 兩點(diǎn)為圓心， hr 為半徑，從針尖向地面畫弧。就國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）推薦的滾球法對(duì)避雷針的保護(hù)范圍進(jìn)行了精確的計(jì)算。由于變壓器的絕緣較弱同時(shí)變壓器又 是變電所的重要設(shè)備，故不應(yīng)在變壓器的門型構(gòu)架上裝設(shè)避雷針。裝設(shè)避雷針的配電構(gòu)架，應(yīng)裝設(shè)輔助接地裝置，該接地裝置與變電所接地網(wǎng)的連接點(diǎn)，距主變壓器的接地裝置與變電所的接地網(wǎng)的連接點(diǎn)的電氣距離不應(yīng)小于 15m。 m 時(shí)，幅值可衰減到原來的 22%左右，一般不會(huì)引起事故了。二是獨(dú)立雷針的接地裝置與被保護(hù)物之間也應(yīng)保持一定的距離 Sd以免擊穿，在一般情況下，不應(yīng)小于 3m。避雷針的設(shè)計(jì)一般有一下幾種類型： （ 1） 單支避雷針的保護(hù) （ 2） 兩支避雷針的 保護(hù) （ 3）多支避雷針的保護(hù)。電力系統(tǒng)中最基本的防雷保護(hù)裝置有 :避雷針﹑避雷線﹑避雷器和防雷接地等裝置。 變電所的防雷接地 變電所防雷保護(hù)在滿足要求以后還要根據(jù)安全和工作接地的要求敷設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足防雷的要求，或者在防雷裝置下敷 設(shè)單獨(dú)的接地體。 裝設(shè)避雷器時(shí)，要盡量靠近變壓器，盡量減少連線的長(zhǎng)度，以便減少雷電電流在連接線上的壓降。因此，在靠近變電所的進(jìn)線上加裝避雷線是防雷的主要措施，如果沒有架設(shè)避雷線，當(dāng)靠近變電所的進(jìn)線上遭受雷擊時(shí)，流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值可超過 5KA，且其陡度也會(huì)超過允許值，勢(shì)必會(huì)對(duì)電路造成破壞。當(dāng)線路上出現(xiàn)過電壓時(shí)，將有行波沿著導(dǎo)線向變電站行進(jìn)，其幅值為線路絕緣的 50%沖擊閃絡(luò)電壓。FCZ1 系列磁吹閥型避雷器，主要用來保護(hù)變電所的高壓電 器設(shè)備。 變電所對(duì)雷電侵入波的防護(hù) 變電站對(duì)侵入波防護(hù)的主要措施是在其進(jìn)線上裝設(shè)閥型避雷器或保護(hù)間隙。他將雷引到自己的身上，并安全導(dǎo)入大地中從而保護(hù)了附近絕緣水平比它低的設(shè)備免受雷擊。而變電所的進(jìn)線段上裝設(shè)保護(hù)段的主要目的，在于限制流經(jīng)避雷器的雷電流幅值及入侵雷電波的陡度。 架空線路的雷電感應(yīng)過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所，是導(dǎo)致變電所雷害的主要原因，若不 采取防護(hù)措施，勢(shì)必造成變電所電氣設(shè)備絕緣損壞，引發(fā)事故。 因此直擊雷和雷電侵入波對(duì)變電站進(jìn)線及變壓器的破壞的防護(hù)十分重要。因此要求變電所的防雷措施必須十分可靠。 此方案設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是： 110kV 側(cè)采用單母分段的連接方式，供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便， 35kV、 10kV 采用單母分段連線，對(duì)重要用戶可從不同段引出兩個(gè)回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常母線供電不間斷，所以此方案同時(shí)兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性的要求。 通過查找相關(guān)資料，以及參考《電力工程電氣手冊(cè)》，結(jié)合自己所學(xué)。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和 5 作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文 字符號(hào)，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單相接線圖。牽引變電所至分區(qū)亭之間的接觸網(wǎng) (含饋電線 )稱供電臂。牽引變電所將電力系統(tǒng)輸電線路電壓從 110kV(或 220kV)降到所需要的電壓，經(jīng)饋電線將 電能送至接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設(shè)，電力機(jī)車升弓后便可從其取得電能，用以牽引列車。此外，各類牽引變電所中還有用來接通和開斷電力電路的主斷路器、為了檢修和安全用的隔離開關(guān)，以及為了自動(dòng)、遠(yuǎn)動(dòng)控制和保護(hù)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)和斷電保護(hù)系統(tǒng)。 牽引變電所的主要電力設(shè)備是單機(jī)容量為 10000 千伏安以上的降壓變壓器 ,稱主變壓器或牽引變壓器。一條電氣化鐵路沿線設(shè)有多個(gè)牽引變電所，相鄰變電所間的距離約為 40～ 50 公里。 變電所簡(jiǎn)介 變電所概述 電力牽引的 專用變電所。 雷電侵入波危害 遠(yuǎn)方落雷，通過直擊或電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)方式從高壓輸電線路、配電線路、低壓電源線路、通信線、電纜線、金屬管道等途徑侵入變電所，由于管線相對(duì)較長(zhǎng)，且存在著分布電感和電容，使雷電傳播速度減慢，這樣一種現(xiàn)象用波傳輸理論來說明的概念稱作雷電波。當(dāng)雷擊過后，雷擊點(diǎn)地表變?yōu)殡姾傻南鄬?duì)空穴，周圍高電荷區(qū)域內(nèi)與地電位相對(duì)絕緣的導(dǎo)體上的電荷，將像受突然擊發(fā)的水波一樣沖向雷擊點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)備打火，絕緣受損和電子設(shè)備失效。靜電感應(yīng)還可用雷擊的二次效應(yīng)理論來解釋。 還有計(jì)算顯示，一棟由工字鋼架構(gòu)且金屬部分連接成法拉第籠的 10層（ 60m 30m 100m，每層高 10m）的建筑物，被 ， 100kA 的雷擊中樓頂，其各層樓面 1m高處的感應(yīng) 電場(chǎng)垂直分量達(dá)數(shù) kV/m，隨樓層降低感應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度趨向于均勻，但強(qiáng)度整體上無大的衰減。 有資料計(jì)算表明，當(dāng)雷擊電流為 30kA 斜角波，雷云高度為 3 公里，導(dǎo)線高度為 10m，擊中距末端匹配的 500m 長(zhǎng)架空線路中點(diǎn) 100m 處地面時(shí)，線路上感應(yīng)電壓為 150kV 幅值的振蕩波。 感應(yīng)雷危害 直擊雷放電的能量通過電磁感應(yīng)和靜電 感應(yīng)方式向四周輻射，導(dǎo)致設(shè)備過電壓放電，則為感應(yīng)雷。連接在不同等電位地網(wǎng)上的電子設(shè)備。 另一種雷電反擊，對(duì)變電所的電子設(shè)備危害也不容忽視。如果受雷擊變電所輸電線路來自另一個(gè)不同地網(wǎng)的變電所，那么上升的地電位與輸電線上的電位將形成巨大反差，導(dǎo)致 3 與輸電線路相連的電氣設(shè)備的損壞。 雷電反擊危害 直擊雷電流通過地表突出物的電阻入地散流。 一次雷擊主放電一般為幾萬安培到十幾萬安培。原因是高為 h 的避 雷針可影響雷云單體向下的始發(fā)先導(dǎo)發(fā)展方向的半徑，用公式表述為 : R= 。兩者相接，進(jìn)入直擊或繞擊的主放電階段。如果途經(jīng)變電所的避雷針或地表其它突出物，地電荷會(huì)導(dǎo)致突出物頂端電場(chǎng)畸變集中。目前氧化鋅避雷器 (MOA）在電力系統(tǒng)中作為過電壓限制措施的應(yīng)用越來越廣泛，其雷電侵入波的保護(hù)能，尤其是對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)距離，已成為變電所工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行亟待解決的問題。而防雷保護(hù)作為變電所設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，同樣會(huì)有充分的發(fā)展空間。隨著電力技術(shù)高 新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。電力設(shè)備的造價(jià)普遍較高，而且建造工期較長(zhǎng)，電力設(shè)備的損壞，不但會(huì)造成發(fā)電廠或變電所的巨大損失，更會(huì)影響到對(duì)用戶的供電，造成更大面積、更嚴(yán)重的后果。 雷電放電落于電氣設(shè)備上時(shí) ,如沒有特殊保護(hù) ,雷云放電能產(chǎn)生數(shù)百萬伏的過電壓電波 ,這種過電壓足以使任何額定電壓的設(shè)備發(fā)生絕緣閃絡(luò)或擊穿。變電所設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電力需求的大大增加，促使電力技術(shù)和電力工業(yè)進(jìn)一步向高電壓，大機(jī)組，大電網(wǎng)的方向發(fā)展。牽引變電所主要應(yīng)用于工礦企業(yè)電氣化運(yùn)輸、城市公共交通、市郊電氣化鐵路、煤礦井下平巷運(yùn)輸和地面 工業(yè)廣場(chǎng)運(yùn)輸，為運(yùn)輸機(jī)車提供可靠的供電電源。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電所的防雷保護(hù)也越來越得到重視。隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。 關(guān)鍵詞 ： 變電所 避雷器 防雷保護(hù) 目 錄 1 引言 .................................................................