【正文】 到可靠的保護作用。前兩種主要用于變電站進線段的保護 ， 以限制入侵的大氣過電壓 ； 后兩者主要用于保護變壓器或其他電氣設(shè)備 ， 其保護特性是選擇高壓電 力設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)。當(dāng)入侵波消失后 ， 避雷器又能夠自行恢復(fù)絕緣能力 ， 防止工頻接地短路事故的發(fā)生。避雷器 的變電站防雷接地技術(shù) 12 擊穿電壓要比被保護設(shè)備的低。 變電站中限制侵入波的主要設(shè)備是避雷器，它接在變電站的母線上，與被保護設(shè)備相并聯(lián)，并使所有設(shè)備受到可靠 保護。目前， SFZ 系列閥型避雷器，主要用來保護中等及大容量變電站的電氣設(shè)備。 變電站的侵入波保護 變電站對侵入波的防護的主要措施是在其進出線上裝設(shè)閥型避雷器，避雷器裝設(shè)在被保護物的引入端，其上端接在線路上，下端接地，一般安裝在變電站母線上。因此 ， 避雷針 (線 )的基本組成 部分是接閃器 (引發(fā)雷擊的部位 )、引下線和接地體。避雷針通過自身的高度 ， 在其尖端的高突處形成電場的畸變 ， 在雷云電場的作用下 ， 當(dāng)尖端的電場強度大于空氣電離場強時 ， 開始電離空氣 ， 形成迎面先導(dǎo) ， 并與雷云的雷電先驅(qū)相遇 ， 完成雷擊過程。當(dāng)雷擊過后，雷擊點地表變?yōu)殡姾傻南鄬昭?，周圍高電荷區(qū)域與地電位相對絕緣的導(dǎo)體上的電荷，將導(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。電磁感應(yīng)現(xiàn)象還可以使構(gòu)成閉合回路的金屬物體產(chǎn)生感應(yīng)電流，對設(shè)備或建筑物造成損害。處在這一電磁場中的導(dǎo)體會感應(yīng)出較大的電動勢。高壓輸電線路上的感應(yīng)過電壓可達(dá) 300~400kV；一般配電線路和通信線路雖然懸掛高度較低，但雷電流大，感應(yīng)過電壓仍可達(dá)幾十千伏。由于感應(yīng)電壓極性與雷云極性相反的電荷聚積到一段線路上成為變電站防雷接地技術(shù) 11 束縛電荷。如果樓頂不采取良好的接地措施，室內(nèi)的設(shè)備即有可能因靜電感應(yīng)電壓而受損。雷云放電后，云與大地間的電場突然消失，建筑物頂部或?qū)w上的電荷來不及立即流散，因而產(chǎn)生很高的對地電位差。 靜電感應(yīng) 當(dāng)建筑物頂部或其他導(dǎo)體處于雷云與大地間所形成的電場中時，建筑物頂部或?qū)w上就會聚集極性與雷云下部電荷極性相反的大量電荷。此振蕩波為電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)共同作用的結(jié)果。 例如，當(dāng)雷擊大地時，在線路產(chǎn)生感應(yīng)過電壓的值可以按下述經(jīng)驗公式估算 IbhU cp ??? )/(25 （ 24） 式中 U — 感應(yīng)過電壓， kV； I — 雷電流幅值， kA； b — 雷擊點與導(dǎo)線間的水平距離， m； cph —— 導(dǎo)線平均高度， m。 當(dāng)雷云層與層之間以及雷云與大地之間放電時，在放電通道周圍產(chǎn)生的電磁感應(yīng)、雷電電磁脈沖的輻射以及雷云電場的靜電感應(yīng)，使建筑物上的金屬部件、管道、鋼筋和由室外進入室內(nèi)的電源線、信號傳輸線、天線饋線等感應(yīng)出雷電高電壓，并通過這些線路以及進入室內(nèi)的管道、電纜等引入室內(nèi)造成電子設(shè)備損壞。 感應(yīng)雷的影響 感應(yīng)雷對弱電設(shè)備的影響主要是指在雷云之間放電或雷云對地之間放電時，在附近的戶外傳輸信號線路、埋地電纜線路、設(shè)備連接線上產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備， 使串聯(lián)在線路之間或線路末端的電子設(shè)備受到損壞?！凹げúㄇ啊边^去后，該區(qū)壓力下降，直到低于大氣壓力。被壓縮空氣層的外界稱變電站防雷接地技術(shù) 10 為“激波波前”。因此在雷電流通道上遇到易燃物質(zhì)，可能引起火災(zāi)。當(dāng)雷電流通過金屬體時，如果金屬體的截面積不夠大時，甚至可使其熔化。 K。 熱效應(yīng)的破壞作用 根據(jù)焦耳定律，一次閃擊的雷電流發(fā)出的熱量 Q ?? t dtiRQ 0 2 （ 22） 式中 Q— 發(fā)熱量 ， J； i— 雷電流， A； R— 雷電流通道的電阻，Ω； t— 雷電流持續(xù)的時間， s。當(dāng)拐角的夾角為銳角時受到的作用力最大，鈍角最小。因此雷擊的時候，由于電動力的作用，也有可能使弱電設(shè)備導(dǎo)線折斷。其對弱電設(shè)備的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 電效應(yīng)的破壞作用 根據(jù)安培定律，當(dāng) A、 B 平行導(dǎo)體上分別通以電流 1i 、2i （ kA）， A、 B 的距離為 d(m)時 ，每米導(dǎo)線所受的作用力按下式計算 1021 ?????? iidlF o （ 21） 式中，平行導(dǎo)體的長度 0l 為 1m。 它以強大的沖擊電流、熾熱的溫度、猛烈的沖擊波以及強烈的電磁輻射損 壞放電通道，其最高電流達(dá)200~300kA，一般在 20~40kA，其時間甚短，一般僅為 10~100μs。如因場地狹小，直線距離有困難時可考慮地下接地線彎成蛇形狀。 在進線構(gòu)架接地引下線地面上方 米處設(shè)置可開斷點， 當(dāng)測量全站接地電阻值時與線路地線將其斷開，保證測量的準(zhǔn)確性。因此，變電站構(gòu)架避雷針（帶 )和避雷器不僅應(yīng)采用雙引下接地方式，還須敷設(shè) 2～ 3 根放射狀垂直接地極與主網(wǎng)相連，以達(dá)到加強對雷電流的分流作用。而當(dāng)涉及到高頻 (f20MHz)的電路時，我們應(yīng)該采用多點的接地或者多層板的方式。單點的接地還分為串聯(lián)單點的接地及并聯(lián)單點的接地。 針對上面分析的問題，我們可以把 RTU 的子站 (或者一體化的微機二次保護裝置等 )在主控臺里集中組屏，這樣做不僅能夠減少物理干擾源 (包括室內(nèi)溫度 )對于電力裝置的影響，還可以改善電力設(shè)備運行的環(huán)境，并且能夠方便檢修和試驗人員對電力裝置年檢的預(yù)試工作。所以，通信電纜非常容易受到來自于開關(guān)的誤操作、電力負(fù)荷的波動和強電的電纜所產(chǎn)生的巨大電磁場干擾，這些巨大的干擾輕則會增大電力量測信息的誤碼率，重則可能使得 MS525 等數(shù)據(jù)接口發(fā)生損壞。 我國的變電所避雷器主要采用的是金屬氧化物的避雷路器 (ROA)，西方的國家除了使用 ROA 之外，還在所有的電氣裝置內(nèi)安裝空氣的間隙，并作為 ROA 失效之后的備用設(shè)備。小型的變電所多數(shù)裝備獨立的避雷針，大型的變電所通常 在變電所的架構(gòu)上采取避雷針和避雷線，或者把兩者相結(jié)合，并且大型變電所對于引流的線路和接地的裝置都有十分嚴(yán)格的要求。 變電所接閃器 在變電站發(fā)生雷擊之后，防雷系統(tǒng)可以通過直接攔截的方法，引導(dǎo)雷電流進入接地網(wǎng)。當(dāng)加在 TVS 里的放電的電流隨著電壓幅值的上升進而使得充氣式的放電器 (HFB)兩端放電電壓超過了它的點火電壓 UM 時， GDT 將會瞬時動作，并且也會開始泄放雷電電流。浪涌的二次保護器是采用同等電位的原理，及時把浪涌電流導(dǎo)入接地系統(tǒng)。 加裝浪涌的二次保護器 變電站開關(guān)的操作、靜電放電現(xiàn)象及閃電放電時產(chǎn)生的瞬時過電壓可能會對電力設(shè)備造成毀滅性的傷害或者加快它的老化過程。 變電站防雷接地技術(shù) 7 正確屏蔽雷電流 對于微機保護的控制裝置，電力系統(tǒng)的通信線路應(yīng)該采用帶有屏蔽層的多絞屏蔽電纜，并且應(yīng)該盡可能把強電的導(dǎo)線單獨安裝，同時保證電纜的屏蔽層接地自始至終都只有一個點。 一、 變電站防雷及抗干擾措施 變電站防雷的措施總體可以為兩種 ： 第一種是避免雷電電流進入 電網(wǎng)系統(tǒng)，第二種則是利用二次保護裝置把雷電流引入接地網(wǎng)絡(luò)。同時，變電站接地技術(shù)也是保護我們?nèi)松戆踩环N 十分有效手段，如果由于某種原因而引起了相線與設(shè)備外殼相碰觸的時候，電力設(shè)備的外殼將會有非常危險的電壓產(chǎn)生，此時，故障產(chǎn)成的電流將會流經(jīng)接地保護裝置到達(dá)大地，進而起到了保護的作用。 可以這樣說 ， 只要是和電網(wǎng)相連的儀器和設(shè)備都必須接地 ； 只要有電力需要的地方 ， 就會是接地工程需要配置的地方。 雷電的防護措施包括以下三個部分 : 直擊雷的防護、側(cè)擊雷的 防護 和感應(yīng)雷的防護。云團對地的先導(dǎo)放電現(xiàn)象是云團向地面的跳躍式逐漸發(fā)展的過程 ， 當(dāng)先導(dǎo)放電現(xiàn)象到達(dá)地面的時候 (地面的建筑物和架空輸電線路等 )， 就會產(chǎn)生從地面向云團的主要放電階段 。 積雨的云在形成的過程中 ， 部分云團帶有正電荷 ， 部分云團帶有負(fù)電荷 ， 因此 ， 當(dāng)電荷總量積聚到了一定的程度時 ， 在不同的電荷云團之間 ， 或者云團和大地之間的電壓數(shù)值非 常大 ， 足夠擊穿空氣。 本課題是針對我國農(nóng)村 35KV 變電站進行防雷接地保護設(shè)計；根據(jù)變電站國家防雷接地標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合 35KV 變電站電氣接線圖以及具體情況，學(xué)習(xí)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(shè)計，具有一定針對性和廣泛性。 大多數(shù)的中型電力用戶 ， 都采用的是 35 kV 電壓等級供電 ， 供電部門的 35 kV變電站也就成為了電力用戶供電的重要的供電渠道。電氣安全工作主要有兩方面的任務(wù)。電氣安全工作是一項綜合性 的工作，有工程技術(shù)的一面，也有組織管理的一面。 本次論文的主要工作 隨著電力工業(yè)的發(fā)展，自動化程度越來越高，對安全供電的要求也越來越高。以前由于接 地裝置的一些問題從而引發(fā)了主設(shè)備的損壞，變電站一度停止運行帶來了巨大的 損失和嚴(yán)重的問題，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成了很大的麻煩，因此變電站的防雷接 地措施必須要高度的重視起來。特別是如今隨著電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴大，接地短路電流被要求的越來越大。 但在二次系統(tǒng)，由于重視程度不夠，防雷措施沒有跟上設(shè)備的發(fā)展，防雷保護措施都不夠完善，存在較多的問題和不足。 總之，變電站在高壓一次系統(tǒng)的防雷保護措施還是比較完 善的 。 接地電阻不合格，雷電引起的地電位升高，也會通過設(shè)備的接地線引入二次設(shè)備中，損壞設(shè)備的插件 。 接地起著維持正常運行、保護、防雷、防干擾等作用 。 避雷針大大增加雷擊概率，這使得依附于一次設(shè)備的，目前正在大量更新的保護 、 監(jiān)控 、 通信等二次設(shè)備遭受雷擊的概率大大增加，損壞方式也多種多樣，變電站防雷接地技術(shù) 4 從而給電力生產(chǎn)帶來很大的損失 。 這種常規(guī)的防雷方法已經(jīng)有兩百多年的歷史了，而且經(jīng)過長期實踐證明，它對直擊雷的防護的確是有效的 “ 但是防雷光靠裝設(shè)避雷針 肯定是不行的，因為避雷針是通過把雷電引到自身來完成其保護范圍內(nèi)的被保護對象免遭直接雷擊的 。 為了限制入侵雷電波的幅值，在變電站內(nèi)要求裝設(shè)避雷器，使電氣設(shè)備的過電壓不致于超過其沖擊耐壓值在變電站的進線段上裝設(shè)避雷器，可以限制流經(jīng)避雷器的雷電流幅值及入侵雷電流的陡度。因此，對于弱電系統(tǒng)的防雷保護的各項措施還應(yīng)不斷完善。本次停電事故， 給