【正文】 主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至變壓器的接地線主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于 15m，同時(shí)變壓器門形架構(gòu)上不得裝避雷針。人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形。小變電所用獨(dú)立避雷針，大變電大多在獨(dú)立避雷針與配電裝置帶電部分的空氣中最短途徑不得小于五米。變電站接地網(wǎng)安全除了對(duì)接地阻抗有要求外，還對(duì)地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、使用壽命、跨步電位差、接觸電位差、轉(zhuǎn)移 電位危害等提出了較高的要求。變電站接地包含工作接地、保護(hù)接地、雷電保護(hù)接地。 變電站接地系統(tǒng)的合理與否是直接關(guān)系到人身和設(shè)備安全的重要問題。避雷線保護(hù)范圍還可以用保護(hù)角 (指避雷線同外側(cè)導(dǎo)線的連線與垂直線之間的夾角 )來表示 ， 雷擊導(dǎo)線的概率隨保護(hù)角的減小而降低。但因避雷線的保護(hù)長(zhǎng)度是與線路等長(zhǎng)的 ， 所以特別適合保護(hù)架空線路 ， 有時(shí)還可以編成防雷保護(hù)網(wǎng)或避雷帶來保護(hù)一些重要的建筑物 。 由于變電站的面積比較大，實(shí)際上都采用多支避雷針保護(hù)的方法，多支避雷針保護(hù)范圍應(yīng)按下列方法確定 ： 將多支避雷針的多邊形，按相臨近的原則，劃分成若干個(gè) 3 支避雷針組成的三角形； 各邊的保護(hù)范圍一側(cè)最小寬度 b:之 0 時(shí) (b:指在高度為被保護(hù)物體高度的水平面上，保護(hù)范圍一側(cè)的最小保護(hù)寬度 )，則全部面積才能受到保護(hù)； 多支避雷針的外側(cè)保護(hù)范圍，應(yīng)分別按等高或不等高兩針的保護(hù)范圍的方法確定 二、避雷線保護(hù)范圍的確定 避雷線相當(dāng)于掛 在高空的接地導(dǎo)線。當(dāng)兩支避雷針不等高時(shí)，兩外側(cè)的保護(hù)范圍仍按單針方法求出。兩支等高避雷針相距不太遠(yuǎn)時(shí) ， 由于兩針的聯(lián)合屏蔽作用 ， 是兩針中間部分的保護(hù)范圍比單針時(shí)要大，避雷針外側(cè)的保護(hù)范圍與單根避雷針時(shí)相同。 在工程上可由簡(jiǎn)化保護(hù)范圍的計(jì)算方法確定。 一、避雷針保護(hù)范圍確定 在一定高度的避雷針下面有一個(gè)安全區(qū)域 ， 在這個(gè)區(qū)域中的物體基本上不會(huì)受到雷擊 ， 這個(gè)安全區(qū)域就是避雷針的保護(hù)范圍。接閃器有避雷針、避雷線。 架設(shè)避雷線的這段進(jìn)線稱為變電所進(jìn)線保護(hù)段 未沿全線架設(shè)避雷線的進(jìn)線段保護(hù) 圖 進(jìn)段保護(hù)示意圖 （ 1）閥型避雷器的作用：保護(hù)全所設(shè)備 ； （ 2）避雷線作用：避雷線保護(hù)角很小，在進(jìn)線段內(nèi)不發(fā)生繞擊，雷擊于進(jìn)線段以外的導(dǎo)線上時(shí)，導(dǎo)線自身電阻將消耗入侵波能量，來限制入侵波幅值 ； （ 3）管型避雷器 1：限流 ； （ 4）管型避雷器 2：保護(hù)開關(guān)。 為了限制流經(jīng)避雷器的雷電流和限制入侵波的陡度，變電所需采用進(jìn)線保護(hù)接線。如不架設(shè)避雷線，當(dāng)遭受雷擊時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)線路造成破壞。當(dāng)線路上出現(xiàn)過電壓時(shí)，將有行波導(dǎo)線向變電站運(yùn)動(dòng)，起幅值為線路絕緣的 50%沖擊閃絡(luò)電壓，線路的沖擊耐壓比變電站設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。因此 ，應(yīng)選用沖擊系數(shù)小的避雷器作為電氣設(shè)備的保護(hù)裝置 ； 當(dāng)瞬間的 雷電過電壓消失后 ， 避雷器能自行截?cái)喙ゎl續(xù)流、恢復(fù)絕緣強(qiáng)度 ，保證電力系統(tǒng)能夠繼續(xù)正常運(yùn)行 ； 具有一定通流容量 ， 且其殘壓應(yīng)低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓值。來反映伏秒特性的形狀。避雷器的基本要求 ： 避雷器與被保護(hù)設(shè)備之間應(yīng)有合理的伏秒特性的配合 ， 在被保護(hù)物可能擊穿以前 ， 避雷器就已發(fā)生動(dòng)作 ， 將過電壓波截?cái)?， 從而起到可靠的保護(hù)作用。前兩種主要用于變電站進(jìn)線段的保護(hù) ， 以限制入侵的大氣 過電壓 ； 后兩者主要用于保護(hù)變壓器或其他電氣設(shè)備 ， 其保護(hù)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(hù)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(hù)設(shè)備相并聯(lián)，并使所有設(shè)備受到可靠保護(hù)。目前， SFZ 系列閥型避雷器，主要用來保護(hù)中等及大容量變電站的電氣設(shè)備。 變電站的侵入波保護(hù) 變電站對(duì)侵入波的防護(hù)的主要措施是在其進(jìn)出線上裝設(shè)閥型避雷器，避雷器裝設(shè)在被保護(hù)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(chǎng)的畸變 ， 在雷云電場(chǎng)的作用下 ， 當(dāng)尖端的電場(chǎng)強(qiáng)度大于空氣電離場(chǎng)強(qiáng)時(shí) ， 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(diǎn)地表變?yōu)殡姾傻南鄬?duì)空穴，周圍高電荷區(qū)域與地電位相對(duì)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(duì)設(shè)備或建筑物造成損害。處在這一電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢(shì)。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(chǎng)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(duì)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(chǎng)中時(shí)，建筑物頂部或?qū)w上就會(huì)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(shí)，在線路產(chǎn)生感應(yīng)過電壓的值可以按下述經(jīng)驗(yàn)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(diǎn)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(shí)，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(chǎng)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(jìn)入室內(nèi)的電源線、信號(hào)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(jìn)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(duì)弱電設(shè)備的影響主要是指在雷云之間放電或雷云對(duì)地之間放電時(shí)，在附近的戶外傳輸信號(hào)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。“激波波前”過去后，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(shí)，如果金屬體的截面積不夠大時(shí)，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(shí)間， s。當(dāng)拐角的夾角為銳角時(shí)受到的作用力最大，鈍角最小。因此雷擊的時(shí)候，由于電動(dòng)力的作用，也有可能使弱電設(shè)備導(dǎo)線折斷。其對(duì)弱電設(shè)備的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(shí) ，每米導(dǎo)線所受的作用力按下式計(jì)算 1021 ?????? iidlF o （ 21） 式中，平行導(dǎo)體的長(zhǎng)度 0l 為 1m。 它以強(qiáng)大的沖擊電流、熾熱的溫度、猛烈的沖擊波以及強(qiáng)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(shí)間甚短，一般僅為 10~100μs。如因場(chǎng)地狹小，直線距離有困難時(shí)可考慮地下接地線彎成蛇形狀。 在進(jìn)線構(gòu)架接地引下線地面上方 米處設(shè)置可開斷點(diǎn)， 當(dāng)測(cè)量全站接地電阻值時(shí)與線路地線將其斷開，保證測(cè)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(qiáng)對(duì)雷電流的分流作用。而當(dāng)涉及到高頻 (f20MHz)的電路時(shí)，我們應(yīng)該采用多點(diǎn)的接地或者多層板的方式。單點(diǎn)的接地還分為串聯(lián)單點(diǎn)的接地及并聯(lián)單點(diǎn)的接地。 針對(duì)上面分析的問題，我們可以把 RTU 的子站 (或者一體化的微機(jī)二次保護(hù)裝置等 )在主控臺(tái)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(duì)于電力裝置的影響，還可以改善電力設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境，并且能夠方便檢修和試驗(yàn)人員對(duì)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(dòng)和強(qiáng)電的電纜所產(chǎn)生的巨大電磁場(chǎng)干擾，這些巨大的干擾輕則會(huì)增大電力量測(cè)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(guó)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(guó)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(dú)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(duì)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(jìn)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(jìn)而使得充氣式的放電器 (HFB)兩端放電電壓超過了它的點(diǎn)火電壓 UM 時(shí)， GDT 將會(huì)瞬時(shí)動(dòng)作，并且也會(huì)開始泄放雷電電流。浪涌的二次保護(hù)器是采用同等電位的原理，及時(shí)把浪涌電流導(dǎo)入接地系統(tǒng)。 加裝浪涌的二次保護(hù)器 變電站開關(guān)的操作、靜電放電現(xiàn)象及閃電放電時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)過電壓可能會(huì)對(duì)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(duì)于微機(jī)保護(hù)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(qiáng)電的導(dǎo)線單獨(dú)安裝，同時(shí)保證電纜的屏蔽層接地自始至終都只有一個(gè)點(diǎn)。 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(jìn)入電網(wǎng)系 統(tǒng)，第二種則是利用二次保護(hù)裝置把雷電流引入接地網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，變電站接地技術(shù)也是保護(hù)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(shí)候，電力設(shè)備的外殼將會(huì)有非常危險(xiǎn)的電壓產(chǎn)生，此時(shí)，故障產(chǎn)成的電流將會(huì)流經(jīng)接地保護(hù)裝置到達(dá)大地，進(jìn)而起到了保護(hù)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(huì)是接地工程需要配置的地方。 雷電的防護(hù)措施包括以下三個(gè)部分 : 直擊雷的防護(hù)、側(cè)擊雷的 防護(hù) 和感應(yīng)雷的防護(hù)。云團(tuán)對(duì)地的先導(dǎo)放電現(xiàn)象是云團(tuán)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(shí)候 (地面的建筑物和架空輸電線路等 )， 就會(huì)產(chǎn)生從地面向云團(tuán)的主要放電階段 。 積雨的云在形成的過程中 ， 部分云團(tuán)帶有正電荷 ， 部分云團(tuán)帶有負(fù)電荷 ， 因此 ， 當(dāng)電荷總量積聚到了一定的程度時(shí) ， 在不同的電荷云團(tuán)之間 ， 或者云團(tuán)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(duì)我國(guó)農(nóng)村 35KV 變電站進(jìn)行防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)；根據(jù)變電站國(guó)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(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的直擊雷防護(hù)、雷電侵入波防護(hù)以及變電站的接地保護(hù)設(shè)計(jì)，具有一定針對(duì)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(jí)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(xiàng)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(dòng)化程度越來越高，對(duì)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(yùn)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(yùn)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(kuò)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(hù)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(hù)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(huì)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(yùn)行、保護(hù)、防雷、防干擾等作用 。 避雷針大大增加雷擊概率