【正文】 重的，是造成雷電事故的主要因素。隨著雷云的發(fā)展和運動，一旦空間電場強 度超過大氣游離放電的臨界電場強度時，就會發(fā)生雷云之間或雷云對地的放電。雷云的底部大多數(shù)是帶負電，它在地面上會感應出大量的正電荷。強烈的上升氣流穿過云層，水滴被撞分裂帶電。 雷電放電是由帶電荷的雷云引起的放電現(xiàn)象。余輝 ,雷云中剩下的電 荷繼續(xù)沿主放電通道下移，稱為余輝放電階段。下行雷是在雷云產(chǎn)生并向大地發(fā)展的，上行雷是接地物體頂部激發(fā)起，并向雷云方向發(fā)起的。 關(guān)鍵詞：雷電 參數(shù) 避雷針 避雷器 防雷 接地； 目 錄 一、雷電的來由及防護 ................................... 1 1 雷電 ........................................................... 1 ...................................................... 1 ........................................................ 1 ...................................................... 2 2 防護措施 ....................................................... 3 ...................................................... 3 ........................................................ 4 二、防雷裝置選擇 ....................................... 6 ....................................................... 6 ................................................ 6 ........................................................... 7 2 保護原理 ...................................................... 10 三、避雷器，避雷針和避雷線保護范圍的確定 ............... 11 ............................................ 11 ................................................ 14 ...................................................... 14 四、接地方案的確定 .................................... 20 ................................................ 20 ............................................ 20 ................................................. 21 .................................. 22 ........................................ 22 .......................................... 22 .......................................... 23 ........................................ 25 五、接地尺寸及規(guī)格的計算 .............................. 27 .................................... 27 .............................. 28 ................................................. 28 ................................................... 28 ...................................... 29 3．接地尺寸的計算 ............................................... 31 結(jié) 論 ............................................... 33 致 謝 .............................................. 35 參 考 文 獻 ........................................... 37 蘭州交通大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計論文 1 一 、 雷電的來由及防護 1 雷電 雷電放電是帶電荷的雷云引起的放電現(xiàn)象，在某種大氣和大地條件下，潮濕的熱氣流進入大氣層冷凝而形成雷云，大氣層中的雷云底部大多數(shù)帶負電，它在地面上感應出大量的正電荷，這樣，雷云和大地之間就形成了強大的電場，隨著雷云的發(fā)展和運動，當空間電場強度超過大氣游離放電的臨界電場強度時，就會發(fā)生雷云之間或雷云對地的放電，形成雷電。 本文講述了雷電、雷電壓和雷電流的形成過程，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范圍，給出了直擊雷和感應雷的防護方案，介紹了目前我國牽引變電所防雷接地設計中常用的幾種措施，如：架設避雷針，同時對幾種防雷措施進行了深入的論述和定量的計算分析。 雷電具有很強的危害性，因此應該重視工廠變配電所雷電的防護。工廠變電站的安全，不僅增強了工廠電網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，而且為該工廠生產(chǎn)提供了足夠的電能，從而達到使工廠電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟地運行的 目的。 變電站作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行。 蘭州交通大學 成人高等教育畢業(yè)設計（論文） 題 目 牽引變配電所的防雷 專 業(yè) 電氣化鐵道技術(shù) 班 級 電氣化 1 3 學 生 指導教師 2021年 10 月 摘 要 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進步，社會生產(chǎn)和生活對電能供應的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供 應用 ；電能的輸送的分配既簡單 經(jīng)濟 ，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化；電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。工廠變電站，在工廠電力系統(tǒng)中起著匯聚和分配電能的作用，擔負著工廠供電的重要任務。工廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所， 因此，它是防雷的重要保護部位。 如果變配電所發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，給社會生產(chǎn)和人民生活帶來不便，這就要求防雷措施必須十分可靠。通過對牽引變電所的防雷接地設計，全面剖析了電力系統(tǒng)中如何讓 提高牽引變電所的防雷水平，從而有效地降低牽引變電所的雷擊事故，減少雷電對電網(wǎng)安全運行的影響。按其發(fā)展方向可分為下行雷和上行雷。 主放電時電流可達數(shù)千安，最大可達 200 ~ 300kA。余輝放電電流僅數(shù)百安，但持續(xù)的時間可達 ~ s。一般認為雷云是在某種大氣和大地條件下，由強大的潮濕的熱氣流不斷上升進入稀薄的大氣層冷凝的結(jié)果。輕微的水沫帶負電，被風吹得較高，形成大塊的帶負電的雷云；大滴水珠帶正電，凝聚成雨下降，或懸浮在云中，形成一些帶正電的區(qū)域。這樣，在帶有大量不同極性或不同數(shù)量電荷蘭州交通大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計論文 2 的雷云之間，或者雷云和大地之間就形成了強大的電場，其電位差可達幾兆伏甚至幾十兆伏。大多數(shù)雷電放電發(fā)生在雷云之間，對地面上的設備和建筑沒有什么直接影響。要避免產(chǎn)生雷電事故，就必須對雷電的放電過程、活動規(guī)律和雷電參數(shù)加以研究。雷云之間正負電荷放電現(xiàn)象，就是我們平時看到天空閃光和隨之而來的巨大隆隆聲。但是天空中帶電荷的雷云對大地放電。猛烈沖擊波，對打雷附近的人畜生命安全造成嚴重威脅，使建筑房屋損壞，森林著火，石油、電力、氣象、通信 、航空航天建筑設施造成嚴重破壞。把感應出來雷電壓、雷電流通過供電線路、信號線路和各種金屬管線傳到各家各戶造成人員傷亡，特別對微電子設備 (計算機、電視、通信設備、電氣設備等 )造成嚴重破壞，導致重大經(jīng)濟損失，打雷是年年重復發(fā)生的自然現(xiàn)象，根據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計資料報告，全球每年因雷電災害造成的損失高達數(shù)十億美元。 2 防護措施 雷電災害年年有，我們?nèi)祟悓纂姺雷o認識和經(jīng)驗也是逐年提高。由避雷針、避雷帶、引下線、接地網(wǎng)構(gòu)成了建筑防雷措施，大大減少了建筑物因雷擊造成的損失。因此，我國上世紀 90 年代就頒發(fā)了中華人民共和國國家標準《建筑物防雷設計規(guī)范》，同時通信、電力、廣 播電視、石油和鐵路等電子產(chǎn)品密集部門，根據(jù)國家防雷規(guī)范，結(jié)合自身情況又制定出更加具體的行業(yè)防雷技術(shù)標準規(guī)范和要求?，F(xiàn)代防雷技術(shù)原則是全方位防護，綜合治理。不但建筑物樓房要做好防雷電的直接雷擊，而且還要在供電線路、通信線路上做好防護，防止由雷電引起感應雷對我們各種各樣電子設備 (計算機、電視、通信設備、電氣設備等 )損壞。由地下引到各樓內(nèi)。第三，將建筑防雷地，供電交流接蘭州交通大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計論文 4 地，電氣設備安全保護地和通信及計算機系統(tǒng)接地 (也稱邏輯接地 )組成聯(lián)合接地系統(tǒng)。所有電氣設備都應使用有安全保護地電源插座 (若電源插座帶有防過電壓裝置更好 )。 另外，應大力宣傳雷 電防護知識，增強自我保護意識。 雷電放電是由雷云引起的放電現(xiàn)象。由于太陽不能直接使空氣變熱，所以空氣每上升 1km，溫度就下降 10℃。水滴和冰晶因其復雜的電荷分離過程及強烈 氣流的作用更使會形成帶電的雷云。避雷針主要用來保護露天變配電設備及保護建筑物：避雷線主要用來保護輸電線路：避雷網(wǎng)和避雷帶主要是用來保護建筑物：避雷器則主要用來保護電力設備，屬一種專用的防雷設備。 (1).裝設避雷針 蘭州交通大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計論文 5 為保護整個變電所設備和建筑物免遭受直接雷擊，變電所內(nèi)應裝設避雷針。避雷針可單獨立桿，也可利用戶外配電裝置的構(gòu)架或投光燈的桿塔：但變壓器的門型構(gòu)架不能用來裝設避雷針，以防止雷擊產(chǎn)生的過電壓對變壓器閃絡放電。它的下端要經(jīng)引下線與接地裝置相連接。在變電所 110KV 進線和 饋出線均裝設架空避雷線進行保護。在變電所每路進線終端，主要變壓器的低壓側(cè)出線，主變壓器器中性點到出線， 饋出現(xiàn)蘭州交通大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計論文 6 上，一般都應裝設避雷器。 二、防雷裝置選擇 雷擊地面由先導放電轉(zhuǎn)變?yōu)橹鞣烹姷倪^程可以用一根已經(jīng)充電的垂直導線突然于被擊物體接同來比擬，如圖 （ a）所示 。當先導通道到達地面或與地面目標上發(fā)出迎面先導相遇時，主放電即開始，相當于開關(guān) S 合上。與此同時，主放電電流即雷電流 i流過雷擊點 A 并通過阻抗 Z， 此時 A 點電位u 也突然升至 uiZ?。因為先導通道的電荷密度很難測定，主放電的發(fā)展速度也只能根據(jù)觀測大體判斷，唯一容易測知的量是主放電以后（相當于 S 合上以后）流過阻抗 Z的電流 i。圖 (c)、 (d)中 Z為主放電通道的波阻抗。 蘭州交通大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計論文 7 SAZ+_SAZAZiU 0 i0Z 02U 0Z 0Zi(a) (b) (c) (d) (a)模擬電路 （ b）主放電電路 （ c）主放電通道電 （ d）等值電路 圖 雷擊放電計算模型 因為雷電波流經(jīng)被擊物體時的電流與被擊物體的波阻抗 Z有關(guān)，因此，我們把流經(jīng)被擊物體的波阻抗為零時的電流被定義為“雷電流”，用 i來表示。 雷電流 i為一非周期的沖擊波，它與氣象、自然等條件有關(guān)，是一個隨機變量。 1）幅值 雷電流的幅值與氣象、自然等條件等有關(guān)，只有通過大量實測才能正確估計其概率分布規(guī)律。 例如，當雷擊時，出現(xiàn)大于 88kA 的雷電流幅值的概率 p 約為 10%。s 的范圍內(nèi)變化，多為 ～；波長在 20～ 100181。s 左右。 在線路防雷計算時，規(guī)程規(guī)定取雷電流波頭的時間為 ，波長對防雷計算結(jié)果幾乎無影響，為簡化計算，一般可視為無限長。雷電流 的陡度對雷擊過電壓影響很大，也是一個常用參數(shù)。一般認為陡度超過 50kA/181。 3）波形 實測結(jié)果表明，雷電流的幅值、陡度、波頭、波尾雖然每次不同