110kV变电站的接地网与防雷设计
绪论
随着近年来电力行业的不断发展，电力系统的供电安全成为一个很重要的问题，然而变电站在电力系统中占有重要位置，故变电站的安全可靠运行的工作就显得十分重要。
变电站接地系统的合理性是直接关系到人身和设备安全的重要问题。随着电力系统规模的不断扩大，接地系统的设计也越来越复杂。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。工作接地即为电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地；保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地；雷电保护接地即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。
雷电是影响变电站安全运行的重要因素，变电站发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响社会生产和人民生活，因此变电所防雷措接地施必须十分可靠。变电站对直击雷的防护方法是装设避雷针，将变电站的进线杆塔和室外电气设备全部置于避雷针的保护范围之内。为了防止在避雷针上落雷时对被保护物产生“反击”过电压，避雷针与被保护物之间应保持一定的距离。变电站内安装使用着各种类型的高、低压变、配电设备，这些设备均直接和供电系统的线路相连，而线路上发生雷电过电压的机会较多，因此更要注意防雷。变电站中防雷的主要装置是避雷器，避雷器是一种防雷设备，它对保护电气设备、尤其是变压器起了很大的作用。一旦出现雷击过电压，避雷器就很快对地导通，将雷电流泄入大地；在雷电流通过后，又很快恢复对地不通状态。变电站进线段的防护变电站的进线段杆塔上装设一段避雷线，使感应过电压产生在规定的距离以外，侵入的冲击波沿导线走过这一段路程后，波幅值和陡度均将下降，使雷电流能限制在5kV，这对变电站的防雷保护有极大的好处。
对于本次设计，一方面汲取了指导老师的宝贵意见，一方面查阅了相关的文献，并经过自己学习、研究和大量的计算将其完整的做出，但限于设计者的专业水平有限，难免会出现错误和不足之处，热诚希望老师批评指正。
第一部分设计说明书
1 设计原始资料
1.1设计变电站的基本情况
1.1.1接地网与防雷保护设计的目的
根据该变电站的基本情况，对该变电站的接地网防雷和保护进行设计。使该站的接地电阻满足允许值，跨步电压和接地电压不超过允许值；使全站设备都处于防雷保护范围内，并且选择合适的设备对雷入侵波引起的过电压进行保护。
1.1.2变电站规模
变电站性质：110kV变电站。
变电站土建面积：62.2×67.5m2（包括站区围墙）。
变压器：两台三绕组变压器
容量120MV A
连接组别YN，yn0，d11
出线规模：110kV出线4回，向北架空出线；
35kV出线6回，向东架空出线；
10kV出线通过电缆沟均由本所南侧出线。
1.1.3站区地理条件
土质表层为旱地黑黄沙土、土、石方，变电站站址以旱土和山地为主，只有极少部分低产田，根据地质物探结果并且考虑了季节系数，该站土壤电阻率取100m
。
1.1.4 系统的容量及阻抗值分别为
计算基准值:
S＝100MV A
n
U＝115、37、10.5kV
n
系统零序阻抗:
X=0.1758
s
10
X=1.6384
20
s
1.1.5短路电流计算接线图
图1.1短路电流计算接线图1.1.6 变电站电气平面布置总图
图1.2变电站电气平面布置总图
1.2设计要求
根据当地天气和土壤的情况对变电站的接地网和防雷布置设计，使得变电站全站都在防雷保护范围之内，使得其接地电阻、接触电压和跨步电压都满足要求。掌握设计的一般程序，综合运用所学的专业课程知识，对防雷接地方案作一些技术比较。通过此次设计，要对变电站接地网与防雷保护设计有更加深入的了解，同时培养在设计上独立的思考能力，为从事电气工程方面的工作打下良好的基础。
1.3设计基本内容
(1)最大入地短路电流的计算；
(2)接地网接地电阻、最大接触电压、最大跨步电压的计算，如果不满足规程要求必须采取降阻措施，直到满足要求；
(3)直击雷保护设计包括避雷针安装位置、避雷针高度、直击雷保护范围等。要求变电站内的所有设备和构筑物都在防雷保护范围内；
(4)对变电站配电装置侵入雷电波的过电压保护措施进行设计。
2 短路电流计算
2.1 短路电流计算的目的与假定
2.1.1 短路电流计算目的
接地装置的设计中需要先进行短路计算，通过计算各个短路点的短路电流，然后经过比较选出短路电流的最大值，作为计算接地电阻最大允许值的短路电流，通过短路电流的最大值计算算出变压器中性点最大入地电流，再进行接地网设计的一系列的计算。
2.1.2短路电流计算需要进行以下基本假定
(1)正常工作时，三相系统对称运行。
(2)所有电源的电动势相位角相同。
(3)系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120度电气角度。
(4)电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电器设备电抗值不随电流大小发生变化。
(5)电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%[9]负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧。
(6)同步电机都具有自动励磁调整装置（包括强行励磁）。
(7)短路电流为最大瞬间值。
(8)不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。
(9)除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。
(10)元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。
(11)输电线路的电容略去不计。
2.2短路计算过程说明
接地网设计中，短路电流计算是其中一个重要环节，只要想进行短路计算得出最大入地电流，才能进行接地电阻允许值的计算。计算时一定要注意以下几点：
(1)接线方式：计算短路电流时方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，即最大运行方式。
(2)短路种类：应为是要计算变压器中性点最大入地电流，因此考虑两相接地短路和单相短路。
2.3 短路点的选择原则与确定
2.3.1 短路点选择原则
短路计算点是指在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点。所选的短路点一定要是各种短路类型是最严重的情况，应为只要这样才能得出变压器中性点的最大入地电流，算出后才能进行接地电阻允许值的计算。而且一般不止选择一个短路点，而是通常选择2～3个分别进行计算，然后将计算结果进行比较。 2.3.2 短路点的选择
在该系统中分别选择了110kV 高压侧母线1d 、35kV 中压侧母线2d 、10kV 低压侧母线3d 这三个点进行短路计算（参见短路电流计算等值网络图6.1）。 2.4 短路计算原理
(1)制定等值网络。
① 选取基准功率100=B S MVA ，基准电压av b V V =；
② 系统1S 和2S 正、负电抗用1s X 、2s X ,略去网络各元件的电阻和输电线路的电容和变压器的励磁支路；
③ 无限大功率电源的内电抗等于零； ④ 略去负荷。 (2)制定序网图
根据《电力系统分析》中关于正、负和零序网络制定的方法，将各个短路点的正负和零序的等值序网图画出。
(3)进行网络化简。
按网络化简的原理，将个电抗按三角型化Y 型、并联化串联将网络化简，得出化简后的正负和零序网络图，然后算出正、负、零序阻抗。
(4)根据《电力系统分析》短路计算中两相短路和单相短路的计算公式分别计算其短路的正序、负序和零序的电流。
3接地网设计
3.1接地网设计目的
变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。随着电力系统规模的不断扩大，接地系统的设计对变电站的安全运行有着重要的作用。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。
(1)工作接地即为电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地；
(2)保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地；
(3)雷电保护接地即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。
3.2变电站接地设计的必要性
接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，雷击过电流都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电站维护检修时的一些临时接地。如果接地电阻较大，在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时，可能造成地电位异常升高；如果接地网的网格设计不合理，则可能造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，这会给出运行人员的安全带来威胁，可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏，使高压窜入控制保护系统、变电站监控和保护设备会发生误动、拒动，酿成事故，甚至是扩大事故，由此带来巨大的经济损失和社会影响
3.3变电站接地设计原则
由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足R≤2000/I 是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到0.5Ω，而是允许放宽到5Ω，但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用5Ω，接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施；
考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3～10kV 避雷器不应动作或动作后不应损坏，应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求，施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。变电站接地网设计时应遵循以下原则：
(1) 尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地来作为接地网； (2) 尽量以自然接地物为基础，辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形； (3) 应采用统一接地网，用一点接地的方式接地。 3.3.1 变电站接地电阻的构成及降阻措施
(1)接地引线电阻，是指由接地体至设备接地母线间引线本身的电阻，其阻值与引线的几何尺寸和材质有关。
(2)接地体本身的电阻，其电阻也与接地体的几何尺寸和材质有关。
(3)接地体表面与土壤的接触电阻，其阻值与土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触面积及接触紧密程度有关。
(4)从接地体开始向远处（20米）扩散电流所经过的路径土壤电阻，即散流电阻，决定散流电阻的主要因素是土壤的含水量。
(5)垂直接地体的最佳埋置深度是指能使散流电阻尽可能不而又易于达到的埋置深度。决定垂直接地体的最佳深度，应考虑到三维地网的因素，所谓三维地网，是指垂直接地体的埋置深度与接地等值半径处于同一数量级的接地网。
(6)接地体的通常设计，是用多根垂直接地体打入地中，并以水平接地体并联组成接地体组，由于名单一接地体埋置的间距仅等于单一接地体长度的两倍左右，此时电流流入名单一接地体时，将受到相互的限制而妨碍电流的流散，即等于增加名单一接地体的电阻，这种影响电流流散的现象，称为屏蔽作用。
(7)化学降阻剂的应用,化学降阻剂机理是，在液态下从接地体向外侧土壤渗出，若干分钟固化后起着散流电极的作用。
(8)对于变电站一般采用外引接地的降阻和深井降阻。 3.3.2 变电站接地电阻最大允许值计算
据《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）可知： 接地电阻允许值：
I
R 2000
(3.1)
I —入地电流
1m 1(I )(1)a x n e
I I K =-?- 10.5e K = (3.2) 22(1)n e I I K =?- 20.1
e K = (3.3) m I ax —最大接地短路电流；
I n —流经变电所接地中性点最大接地电流；
其中入地电流I 入地应取1I 于2I 之间的较大者。 3.3.3 接地电压和跨步电压最大允许值
据《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）中的接触电压和跨步电压允许值计算
部分可得：
接触电压
：(1740.17t t U ρ=+ (3.4) 跨步电压
：(1740.7s t U ρ=+ (3.5)
t ρ— 土壤电阻率；
t — 故障切除时间；
已知条件：100m ρ=Ω?
规程规定： t =0.2
3.3.4人工接地极工频接地电阻计算（水平复合接地网）
根据《交流电气装置接地》（DL/T621—1997）中对110kV 变电站接地网设计的规定，对该变电站的接地网设计如下：
水平复合接地网采用主边缘闭合的50×5扁钢； 水平接地极采用 50×5热镀锌扁钢； 垂直接地极深度: H=2.5m ； 水平接地极埋深: h=0.8m ； 水平接地极: d=0.025m ； 其中：
5
.41988.06
.4116
.411+=+=
s h B (3.6)
()???
??
-+
+=B hd s l B s
59l 21213
.0R n
e πρρ
(3.7)
00n 2.0l 31L S
S L a ?
?? ??-= (3.8)
L —水平接地极总长度； L 0 —地网主边缘长度
R e —等值(即等面积、等水平接地极总长度)方形接地网的接地电阻：
()R S
B L S hd
B e =++
-??
?
??0213
1295.ln ρ
ρπ (3.9)
3.3.5 接地网表面最大接触电位差计算
m ax m ax t t g
U K U =? (3.10)
max t d L n s K K K K K =??? (3.11)
m ax t U ——最大接触电位差 ；
max
t K ——最大接触电位差系数
g U ——接地装置的电位
0.841
0.225l d K d =-
(3.12)
n= 2
1
0042??
?
??????? ??S L L L (3.13) 0.7760.076n K n =+ (3.14)
0.234
0.41l g s K =+ (3.15)
m a x m a x
t t
g U K U =?=d L n s g K K K K U ???? (3.16)
3.3.6接地网外的地表面最大跨步电位差计算
m ax m ax s s g U K U =?
(3.17)
max s U ——最大跨步电位差；
m ax s K ——最大跨步电位差系数。
n 1.0=β (3.18)
β
??
?
?
???
?
?
??-=30235.014
.12s n n a (3.19) ()()dh
s T h h
T
h h a K s 4.20ln
/2
2ln
5.12
2
2
2
2max -+++-= (3.20)
据规程可知：0.8a T =—即跨步距离
3.3.7 由接触电位差和跨步电位差反推接地电阻要求值 (1) 由接触电位差反推电压要求值：
m ax m ax t t g U K U =? (3.21)
m
a x
m a x
g t t
U U K = (3.22)
g R U I = (3.23)
(2) 由跨步电位差反推电压要求值：
m ax m ax s s g
U K U =? (3.24)
m
a x
m a x
g s t
U U K = (3.25)
g R U I = (3.26)
若由（式3.23式3.26）计算的电阻数值都比较大，则考虑当绝缘地面ρ=5000m Ω 时，接地电阻要求值：
(1740.17t t U ρ=+ (3.27)
(
)m a x
g
t t R U I U K
I ==
(3.28)
3.4本设计的接地网设计
本站是一个110kV的降压变电站，占地面积4198.52
m。设有4根独立的避雷针，因此需设独立的接地装置且必须与设计的接地网相连。根据《交流电气装置接地》（DL/T621—1997）和其它相关的文献要求，该变电站主接地网采用水平接地体和垂直接地体组成的复合接地网，水平接地体采用50×52
mm的扁钢沿全站按栅格网布置，网格孔尺寸为8000×80002
mm，水平接地体埋深为800mm；垂直接地体采用2500mm长的∠50×50×53
mm的角铁桩，角铁桩沿水平接地体每间隔一个网格布置一根，接地网外围每个网格布置一根接地角铁桩。
电器设备接地引下分支线采用40×42
mm的扁钢与主接地网连接，单支柱电器设备采用一根引下线，双支柱电器设备采用两根引下线，相互焊接的A型架和龙门架采用两根引下线，主变压器基础、站用变压器基础、断路器基础，电力电容器基础采用两根引下线。
站内所有电缆沟内的角铁支架采用25×32
mm的扁钢连成一体，电缆沟内的扁钢与主接地网的接地点不少于两点。
可绘制出该变电站的接地网平面布置图，即附图B-01。
4 变电站防雷设计原则
变电站是电力系统的重要组成部分，如果发生雷击事故，有可能对变压器及其它电器设备造成破坏，从而引起大面积长时间的停电，严重影响国民经济和人民生活，因此，对变电站的防雷保护就显得尤为重要。变电站的雷害事故来自两个方面：一是雷直击于变电站；二是雷击输电线路产生的雷电波沿线路侵入变电站。这就要求为变电站设计十分可靠的防雷保护装置，本章通过介绍防雷保护装置、直击雷保护、侵入雷保护和防雷保护估算，确定该变电站的防雷保护装置。
4.1防雷保护装置
4.1.1 防雷保护装置概述
电力系统中最基本的防雷保护装置有：避雷针、避雷线、避雷器和防雷接地装置。直击雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击，而引雷于本身，并顺利地泄入大地发装置，避雷针和避雷线可以防止雷电直接击中被保护物体，因此也称作直击雷保护。避雷器可以防止沿输电线侵入变电站的雷电过电压波，因此也称作侵入波保护；接地装置的作用是减少避雷针（线）或避雷器与大地（零电位）之间的电阻值，以达到降低雷电过电压幅值的目的。
根据设计要求，结合该变电站的实际情况，只选用避雷针、避雷器和防雷接地装置配合作为防直击雷保护装置，避雷线在此不作考虑。 4.1.2 避雷针的保护范围
装设避雷针应该使变电站的所有设备和构筑物处于保护范围内。 避雷针的设计一般有以下几种类型： ① 单支避雷针的保护； ② 两针或多支避雷针的保护。
(1)单根避雷针的保护范围如（图4.1）所示。设避雷针的高度为h (m),被保护物体的高度为x h (m)，则避雷针的有效高度为a x h h h =-，在x h 高度上避雷针保护范围的半径x r (m)由以下公式计算：
当x h ≥2
h 时
()x x a r h h p h p =-= (4.1) 当x h <2
h 时
(1.52)x x
r h h p =- (4.2) 式中 p ——高度校验系数，当h ≤30m 时，p =1；当30m 时，p =， 实际设计中h ＞30m ，取p =0.98。 （式4.1）和（式4.2）可由几何图表示（图4.1）。从避雷针顶尖向下作?45斜线，此斜线旋转而成的锥体，构成x b ≥/2h 时的保护范围。从地平面距离避雷针1.5h 处向避雷针0.75h 高处作连线，此连线旋转成的锥体，构成x h 护范围的截面 图4.1 单根避雷针的保护范围 (2)工程上多采用两支以及多支（等高或不等高）避雷针以扩大保护范围。 ①等高避雷针的联合保护范围要比两针各自保护范围的和要大。避雷针的外侧保护范围同样可以由（式41）和（式4.2）确定，而击于两针之间单针保护范围边缘外侧的雷，可能被相邻避雷针吸引而击于其上，从而使两针间保护范围加大，如（图4.2）所示。 保护最底点高度（0点的高度）： p D h h 70- = (4.3) ②避雷针保护宽度x b ： 按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T 620—1997中的（两等高h 避雷针间保护范围的一侧最小宽度x b 与/a D h P 的关系图即图2.3）确定。当x b ＞x r 时，取x x b r =。求得x b 后，可按（图3）绘出两针间的保护范围。两针间距离与针高之比/D h 不宜大于5。 O-O'截面 图4.2 两根等高避雷针的保护范围 图4.3 两等高h 避雷针间保护范围的一侧最小宽度x b 与/a D h P 的关系 4.1.3 避雷器 (1)概述 避雷器是用以限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的一种电器设备。避雷器是一种放电器，并联连接在被保护设备附近，当作用电压超过避雷器的放电电压时，避雷器即先放电，限制了过电压的发展，从而保护了其他电器设备免遭击穿损坏。 目前使用的避雷器有以下四种类型： ① 保护间隙式避雷器； ②排气式避雷器； ③阀型避雷器； ④氧化锌避雷器。 (2)为使避雷器能够达到预期的保护效果，必须满足以下基本要求： ①具有良好的伏秒特性，以易于实现合理的绝缘配合。 ②应有较强的绝缘强度自恢复能力，以利于快速切断工频续流，使电力系统得以继续运行。 4.2直击雷保护原则 4.2.1避雷针的装设原则及其接地装置的要求 (1)独立避雷针宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻不宜超过10Ω。当有困难时，该接地装置可与主接地网连接，使两者的接地电阻都得到降低。但为了防止经过接地网反击35kV及以下的设备，要求避雷针与主接地网的地下接地点至35kV及以下的设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。经15m长度，一般能将接地体传播的雷电过电压衰减到对35kV及以下的设备不危险的程度。 独立避雷针不应设在人经通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面。 (2)电压110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或屋顶上，但在土壤电阻率大于1000m Ω?的地区，宜装设独立避雷针。否则，应通过验算，采取降低接地电阻或加强绝缘等措施，防止造成反击事故。 63kV的配电装置，允许将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于500m Ω?的地区，宜装设独立避雷针。 35kV及以下高压配电装置架构或房顶上不宜装设避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。 装在架构上的避雷针应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。装有避雷针的架构上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度；但在空气污秽地区，如有困难，空气中距离可按非污秽区标准绝缘子串的长度确定。 避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。 在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线。这是因为门型架构距变压器较近，装设避雷针后，架构的集中接地装置距变压器金属外壳接地点在地中距离很难 达到不小于15m的要求。 4.2.2直击雷保护装置的布置 综上所述，结合该变电站的实际情况共设置4根避雷针。在变电站110kV出线的构架上装设2根25m高的避雷针#3、#4；在变电站南部的两个角落中，分别离墙边缘1m的地方装设2根25m高的避雷针#1、#2作为全站防直击雷的保护装置（如图1.2所示）。并铺设良好的接地网，避雷针#3、#4装设直径为8m的圆形接地网，接地电阻不大于5 ；在#1、#2号避雷针布置集中接地极并与主接地网相连，独立接地网和主接地电网在地中距离保证在3m以上。 电器设备接地引下分支线采用40×4mm2的扁钢与主接地网连接，单支柱电器设备采用一根引下线，双支柱电器设备采用两根引下线，相互焊接的A型架和龙门架采用两根引下线，主变压器基础、站用变压器基础、断路器基础，电力电容器基础采用两根引下线。 4.3雷电侵入波保护原则 4.3.1保护措施 变电站配电装置对侵入雷电波的过电压保护是采用氧化锌避雷器及与氧化锌避雷器相配合的进线保护段等保护措施。 110kV及35kV的配电装置电器设备绝缘与氧化锌避雷器以雷电冲击10kA为基准，配合系数取不小于1.4；10kV的配电装置电器设备绝缘与氧化锌避雷器以雷电冲击5kA为基准进行配合。 进线保护段的作用，在于利用其阻抗来限制雷电流幅值和利用其电晕衰耗来降低雷电波陡度，并通过进线段上避雷器的作用，使之不超过绝缘配合所要求的数值。 4.3.2变压器防雷保护 变压器是变电站最重要的电器设备，但由于其绝缘较为薄弱，因而必须对变压器装设防雷保护。 (1)三绕组变压器正常运行时，有时会出现只有高、中压绕组工作而低压绕组开路的运行情况，这时，万一高、中压绕组有雷电波入侵，由于通过绕组间的静电和电磁耦合，使其低压侧出现过电压而危及变压器的绝缘，因此，必须在低压绕组任一相直接出口处对地加装一个氧化锌避雷器。 (2)对于中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，变压器是全绝缘的，由于三相受雷电波入侵的概率很小，而且一般变电站的进线不止一条，当发生雷击时，非雷击进线起到分流作用，因而其中性点一般不需保护；对于中性点接地系统，变压器通常是分级绝缘的，此时需要在中性点上装设氧化锌避雷器或间隙加以保护。 4.3.3避雷器的配置原则 氧化锌避雷器的安装位置和组数，应根据电器设备和雷电冲击绝缘水平和避雷器特性以及侵入波陡度，并结合配电装置的接线方式确定。 避雷器至电器设备的允许距离还与雷电季节经常运行的进线路数有关。进线数越多则允许距离可相应增大。 断路器、隔离开关、耦合电容器等电器绝缘水平比变压器为高。因此，避雷器至这些设备的最大允许距离可增大。 上述允许距离应在各种长期可能的运行方式下都符合要求，但一般不考虑事故或检修的短时运行方式。 4.4本设计的防雷保护方案 本变电所是该地区比较重要的电力枢纽,一旦发生雷击事故,就将造成该地区的大面积停电。而且站内一些重要设备如变压器等,多半不是自恢复绝缘,其内部绝缘如故发生闪络,就会损坏设备从而给电站带来比较大的损失。因此,该变电所实际上是要求完全耐雷的，这样才能保证其电站的安全使得其供电可靠性的的满足。 4.4.1避雷设备选择 由于本站是一个较小型的110kV变电站，有110kV、35kV、10kV三个电压等级。电站东西长62.2米，南北长67.5米，面积比较小。据《电力工程电气设计手册电气一次部分》和《110kV变电站典型设计》确定本站的防雷装置选择避雷针，因为需要全站都在雷电保护范围内，因此在站内按装4个等高避雷针，避雷针高25m。 4.4.2避雷针位置布置 据《电力工程电气设计手册电气一次部分》和《110kV变电站典型设计》中对于110kV变电站防雷保护设计相关规定和避雷针安装原则，可以确定本变电站将2根避雷针安装在110kV出线的构架上，另外2根安装在变电站南部的两个角落中，分别离所靠近墙边缘1m。 4.4.3避雷针保护范围 根据防雷保护范围计算结果可画出防雷布置及保护范围（附图B-02）,由图可见变电站内的各种电气设备全部在防雷保护范围内，因此本变电站设置避雷针高度、数量和位置均符合设计要求。 第二部分 计算书 5短路计算 5.1原始资料 5.1.1计算基准值 表5.1 变电站网络等值电路参数基准值取值 电气量 关系式 基 准 值 B S (MV A) 100 B U (kV) B U =av U 115 37 10.5 B I (kA) /b B B I S 0.502 1.56 5.5 5.1.2等值电路图 由前面的已知条件可以得出下面的等值电路 图5.1 系统等值网络图 第一章牵引变电一次设备 一、概述 1、什么叫牵引供电系统?牵引供电系统由哪几部分组成? 2、牵引供电系统的供电方式有哪几种? 3、什么叫牵引网? 4、牵引变电所的作用是什么? 5、牵引变电一次设备包括什么? 6、牵引变电所有哪几个电压等级? 7、牵引变电所对接触网的供电方式有哪几种? 8、牵引变电所一次接线方式有哪几种? 9、各级电压的配电装置相别排列是如何规定的? 二、变压器 10、牵引变压器的作用是什么? 11、变压器的工作原理是怎样的? 12、牵引变压器由哪些主要部件组成?各部件的作用是什么? 13、什么是变压器的额定容量(Pe)、额定电压(Ue)、额定电流(Ie)、变比k ? 14、变压器并列运行的条件是什么?当不符合并列条件时会引起什么后果? 15、巡视变压器时，除一般项目和要求外，还应有哪些内容? 16、主变压器有哪些特殊检查项目? 17、新安装或大修后的主变压器投运前应进行哪些检查? 18、出现哪些情况，可不向调度汇报，先将主变压器立即切除? 19、哪些故障可能使变压器重瓦斯保护动作? 20、哪些故障的出现可能导致主变压器差动保护动作? 22、主变压器轻瓦斯保护动作有哪些原因? 23、主变压器过热保护动作有哪些原因? 24、主变压器温度计所指温度是变压器什么部位的温度，多少度时 发出“主变过热”信号?冷却风扇启动、停止各在多少度? 25、变压器声音不正常可能是什么原因? 26、运行中的变压器补油应注意哪些事项? 27、自用变压器高压侧熔断器熔断有哪些原因? 28、自用变压器低压侧熔断器熔断有哪些原因? 29、DWJ无载分接开关的结构及工作原理是什么? 30、怎样调节变压器的无载分接开关？ 31、全密封隔膜式储油柜有何优点？ 32、隔膜储油柜式变压器发生假油面的原因及处理方法是什么？ 33、磁针式油位表有何优点？ 10-220K V变电站防雷保护设计 精品好文档，推荐学习交流 毕业设计（论文）报告 题目_ 10-220KV变电站防雷保护研究设计 __机电学__院（系）_电气工程及其自动化_专业 学号______ __________ 学生姓名_____________ ____ ______ 指导教师______________ ____________ 起讫日期___ 设计地点____________井冈山大学________ ___ 精品好文档，推荐学习交流 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得井冈山大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文作者签名：日期：井冈山大学学位论文使用授权声明 井冈山大学有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权井冈山大学教务处办理。 论文作者签名：导师签名： 精品好文档，推荐学习交流 摘要 变电站的防雷和接地问题，是个非常复杂并且十分关键的问题，它关系到设备的安全人们的人身与财产的安全。特别是随着电力系统的发展与我国经济的提升，变电站对防雷保护的各种要求也越来越高。 本文阐述了雷电的形成和发展过程、雷电过电压和雷电参数的概念，介绍了雷电的类型和雷电的危害。并根据220kV变电站的实际运行情况，对直击雷保护和感应雷保护做了介绍和剖析，并对避雷针保护范围的计算方法做了简要分析。 文章介绍了接地、接地电阻、接地装置、接触电压和跨步电压等概念。讨论了土壤电阻率对变电站接地电气参数的影响，并给出了变电站接地的基本要求和接地电阻的计算方法。 关键词：变电站；防雷与接地；接地电阻；接地装置 第7章 变电站的防雷保护与接地习题答案 1.大气过电压的形式有几种？ 答：雷云对大地的放电，将产生有很大破坏作用的大气过电压，其基本形式有三种：直击雷过电压（直击雷）、感应过电压（感应雷）、侵入波（行波）过电压。 2.简述避雷针和避雷线的作用和结构。 答：避雷针作用是吸引雷电，并安全导入大地，从而保护了附近的建筑和设备免受雷击。避雷针由接闪器、引下线、接地体三部分组成。避雷线主要用来保护架空线路。它由悬挂在空中的接地导线，接地引下线和接地体组成。 3.避雷器的作用是什么？有几种类型？ 答：避雷器是防止雷电波侵入的主要保护设备，与被保护设备并联。当雷电冲击波侵入时，避雷器能及时放电，并将雷电波导入地中，使电气设备免遭雷击。而过电压消失后，避雷器又能自动恢复到初始状态。同时避雷器还能保护操作过电压。常见的避雷器有阀型避雷器、管型避雷器、保护间隙和金属氧化物避雷器。 4.简述氧化锌避雷器的特点。 答：氧化锌避雷器由中间有孔的环形氧化锌阀片组成，孔中有一根有机绝缘棒，两端用螺栓紧固。内部元件装入瓷套内，上、下两端各用一个压紧弹簧压紧。瓷套两端法兰各有一个压力释放口，当避雷器内部发生故障时，可将内部高压力释放出来，以防瓷套爆炸。阀片具有较理想的伏安特性，当作用在氧化锌阀片上的电压超过某一值（此值称为动作电压）时，阀片将“导通”，而后在阀片的残压与流过其本身的电流基本无关。在工频电压下，阀片的电阻值极大，能迅速抑制工频续流，因此可以不串联火花间隙来熄灭工频续流引起的电弧。阀片通流能力强，阀片直径小。金属氧化物避雷器具有无间隙、无续流、体积小、重量轻等优点，而且保护性能好，阀片的残压比阀型避雷器的低。由于雷电流通过氧化锌避雷器没有工频续流的问题，因此可以承受多重雷击。 5. 变电站对直击雷的防护，采取何种措施？有什么原则？ 答：。变电站对直击雷的防护，一般装设避雷针。装设避雷针应考虑两个原则：所有被保护的设备均应处于避雷针的保护范围之内，以免受到直接雷击；防止反击。 6.什么是反击，防止反击采取什么措施？ 答：当雷击避雷针后，雷电流沿引下线入地时，对地电位很高，如果它与被保护设备之间的绝缘距离不够，就有可能在避雷针受雷击之后，从避雷针至被保护设备发生放电，这种情况叫逆闪络或反击。 为防止反击，避雷针和被保护物之间应保持足够的安全距离S K ，被保护物的外壳和避雷针的接地体在地中的距离S d 分别应满足下式的要求： h R S Sh K 1.03.0+> （m ） YF-ED-J6717 可按资料类型定义编号 变电站接地设计及防雷技 术实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日 变电站接地设计及防雷技术实用 版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 引言 变电站接地系统的合理与否是直接关系到 人身和设备安全的重要问题。随着电力系统规 模的不断扩大，接地系统的设计越来越复杂。 变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保 护接地。工作接地即为电力系统电气装置中， 为运行需要所设的接地；保护接地即为电气装 置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔 等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及 人身和设备的安全而设的接地；雷电保护接地 即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。 1 变电站接地设计的必要性 接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。 变电站的接地网上连接着全站的高低压电 浅谈变电站的防雷电保护设计 摘要：变电站是电力系统重要组成部分，是对电能的电压和电流进行变换、集中以及分配的场所, 担负着电压变换和电能分配的重要任务。一旦变电站遭受雷击，将会造成城市大面积停电，会给国家和人民造成巨大的损失。因此，对变电站必须进行安全可靠的防雷保护设计。 关键字：变电站；防雷保护；设计 abstract: the substation is an important part of power system, the power voltage and current transform, concentration and distribution of the place, is shouldering the important task of voltage and power distribution. if the substation lightning, will result in large area city blackouts, caused a great loss to the country and the people. therefore, the lightning protection design of safety and reliability for substation must. key words: substation lightning protection; design; 中图分类号：tu856 文献标识码：a文章编号： 引言： 变电站内有各种高、低压变、配电设备，而这些设备是直接与供电系统的线路相连的。直击雷是对变电站造成危害的最主要元素这一，同时，线路上发生雷电过电压的机会较多，因此，入侵波通常也是对变电站造成危害的最主要元素之一。因此，对变电站的防雷 变电站防雷接地技术 摘要：变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与 经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。如果 变电站发生雷击事故，将造成大面积的停电，给社会生产和人民生活带来不便， 这就要求防雷措施必须十分可靠，所有如何有效、合理对变电所采取防雷接地保 护措施有着十分重要的意义，因此,必须加强变电所雷电防护问题的认识与研究。 关键词：变电站；防雷措施；接地电阻；直击雷防护 一变电站防雷接地的研究意义 雷电一直是危害电力系统安全稳定运行的重要因素之一，如果变电站发生雷击事故，将 造成大面积停电，给社会生产和人民生活带来不便，这就要求防雷措施必须十分可靠。目前，电力系统高压部分的雷电防护措施已经比较完善，而低压系统是由大量电子、微电子等弱电 设备组成，由于其耐压水平低，雷电波侵入弱电系统时易导致设备的误动、击穿，严重影响 了电力系统的安全稳定运行。国内外对二次系统的防护主要从电磁兼容角度进行研究，并未 提出完善的保护措施。 二变电站的防雷保护 首先来分析变电站遭受雷击的主要原因： 雷电是雷云层接近大地时，地面感应出相反电荷，当电荷积聚到一定程度，产生云和云 之间以及云和大地之间放电，迸发出光和声的现象。供电系统在正常运行时，电气设备的绝 缘处于电网的额定电压作用之下，但是由于雷击的原因，供配电系统中某些部分的电压会大 大超过正常状态下的数值，通常情况下变电站雷击有两种情况：一是雷直击于变电站的设备上，二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。其具 体表现形式如下： 1、直击雷过电压 雷云直接击中电力装置时，形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压， 雷电流通过物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。 2、感应过电压 当雷云在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在 雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过 电压，此过电压会对电力网络造成危害。 3、雷电侵入波 架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站，是导致变 电站雷害的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电站电气设备绝缘损坏，引发事故。 防雷措施总体概括为2种: （1）避免雷电波的进入； 精品文档 第9章变电所的防雷保护与接地装置的设计 第10章变电所的防雷保护与公共接地装置的设计 10.1变电所的防雷保护 由设计任务书中气象资料得知，化纤工厂所在地区的年雷暴雨日数为20天。虽然发生雷暴的几率不属于高频地区，但是雷电过电压产生的雷电冲击波对供电系统的危害极大，因此必须对雷电过电压加以防护。 10.1.1 直击雷防护 根据GB50057-1994有关规定，在总降压变电所和车间变电所川(其所供负荷为核心负荷，且靠近办公区和生活区，考虑防雷保护)屋顶可装设避雷带，避雷带采用直径8mm勺圆钢敷设，并经两根引下线(直径8mm与变电所公共接地装置相连，引下线应沿建筑物外墙敷设。 10.1.2雷电波入侵的防护 1.35kV 架空线路上，在距总降压变电所1km的范围内，可架设避雷线。 2. 在35kV电源进线的终端杆上装设FZ-35型阀式避雷器。其引下线采用 25mm< 4mm镀锌扁钢，下边与公共接地装置焊接相连，上面与避雷器接地 端螺栓相连。 3. 在35kV总降压变电所主变压器的高压侧，装设JYN1-35-102型高压开关 柜，其中配有FZ-35型避雷器，靠近主变压器配置，其用来防护雷电波入侵 对主变压器造成的危害。 4. 在10kV车间变电所的高压配电室的母线上，装设GG-1A(F)-54型高压开关 柜，其中配有FS-10型避雷器，靠近主变压器配置，其用来防护雷电波入侵 对主变压器造成的危害。 10.2变电所公共接地装置的设计 10.2.1. 接地电阻的要求 根据GB50057-1994规定，对于1kV以上的小接地电流系统，公共接地装置 的接地电阻应满足以下条件： R E250且R E 10 I E 式中I E的计算可根据下列经验公式计算： U N(l oh 35〔cab ) I E 350 式中，U N为电网的额定电压，单位kV; l oh为与U N侧有电联系的架空线路 长度，单位为km；l cab为与U N侧有电联系的电缆线路长度，单位为km。 1. 总降压变电所公共接地装置的接地电阻计算： 齐鲁工业大学 毕业设计 题目：牵引变电所接地防雷系统的设计 系别: 专业： 班级： 学生姓名： 指导教师: 完成日期： 摘要 牵引变电所是铁路供电系统的枢纽，它担负着电网供电的重要任务。雷电具有很强的危害性，因此应该重视牵引变电所的雷电的防护。 综合运用高电压技术、电力系统过电压、接地系统及供防雷接地的设计方法，对110kV牵引变电所进行防雷接地设计.引变电所雷击的配电技术等相关的专业知识，采用理论和实践相结合的方法，研究牵,基于常用的形式及防雷接地的几种措施，研究接地装置的类型和降阻方式 关键词雷电放电防雷保护装置防雷接地装置牵引变电所 目录 1绪论.............................................. 错误!未指定书签。2雷................................................ 错误!未指定书签。 2。1雷电........................................ 错误!未指定书签。 2。1。1雷电的发生机理....................... 错误!未指定书签。 2.1。2雷电放电.............................. 错误!未指定书签。 2。1.3雷电放电的过程........................ 错误!未指定书签。 2.1。4雷电放电的基本形式.................... 错误!未指定书签。 2.1.5雷电放电的选择性....................... 错误!未指定书签。 2.1.6我国雷电活动分布的规律................. 错误!未指定书签。 2.1.7雷电的危害............................. 错误!未指定书签。 2.1.8雷电的防护措施......................... 错误!未指定书签。 2.2雷电参数..................................... 错误!未指定书签。 变电所防雷保护设计方案 前言 雷电所引起的大气过电压将会对电气设备和变电站的建筑物产生严重的危害，因此，在变电所和高/低压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保证电气设备的安全。 运行经验表明，当前变电所中所采用的防雷措施(外部避雷)是可靠的，但是,随着现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，越来越多的微电子设备在变电站中广泛应用，其所依赖的微电子设备，因受雷电冲击而损坏的事故发生率大幅上升，造成难以估算的经济损失。这是我们从事防雷减灾工作所面临的机遇与挑战。如何对发展中的变电站系统采取有效的防雷保护措施，保障变电站系统正常可靠的运行，这是我们一个新课题。 这也说明，单靠传统的避雷针、避雷带等外部避雷设施已不足以防护雷电/开关过电压对微电子设备的冲击，进行内部系统的雷击浪涌防护和加装SPD（电涌保护器）是迫切的和必须的。 雷电入侵途径 1电力线是雷电入侵电子设备的重要渠道： 1．1雷电远点袭击电力线： 我国电力线输电方式是由发电厂通过升压变压器升压后，输电至低压变压器，经低压变压器的输出给用户。由于我国的电压基本波形是每秒50Hz的正弦波形曲线，在电力线上形成每秒50次的交变磁场。如遇雷害发生时，在雷电未击穿大气时，将呈现出高压电场形式。根据电学基本原理，磁场与电场之间是相互共存可逆变化的，那么，雷击高压电场通过静电吸收原理，向大地方向运动。假设电力线杆有5米高，那么在相对湿度25％时，要击穿5米空气，需要15×106V雷击高压（3000V/mm）。如果在相对湿度95％时（下雨时），击穿5米空气需要5×106V雷击高压（1000V/mm）。电力线上的交变磁场对雷云的吸引小于大地的静电吸引。如果，雷云击穿5米空气入地，需要很高的电压，雷电首先击在电力线上，并从电力线的负载保护地线入地释放，这样就击穿了设备。在高压线上的表现为击穿变压器的绝缘，在变压器低压端与负载的连线上遭雷击，损失的是用电器。由于变压器低压输出端是三条相线，做一条地线，当作零地合一线，变成三相四线制零地合一方式给用电器供电，雷电击在火线与大地放电，就等于火线与零线放电通过电力线直接击穿用电器的电子元件。一般电子设备线与外壳的耐压为每分钟V AC1500V，火线与零线耐压为工业级Vdc550－650V，这么低的耐压一旦遭受远点雷击，必将击坏用电器。 摘要 根据设计任务书的要求，本次设计为110kV变电所的防雷设计，变电所是电力系统中重要组成部分，而且变电所的电气部分要装设合理的避雷装置和接地装置，因此，它是防雷的重要保护对象。 如果变电所发生雷击事故，将造成大面积的停电，给人民生活和社会生产带来重大不便，还有可能给国家造成大经济损失，这就要求防雷措施必须十分可靠变电所的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护方便，在此前提下，力求经济合理的原则。 本次设计，主要对变电所的主要设备进行选择，重点设计变电所的防雷部分，包括变电所进线段保护、防直击雷、防感应雷以及变电所二次设备的防雷。通过对各种避雷器的性能对比，结合变电所实际情况，确定变电所的避雷器的选择，并考虑变电所控制系统的防雷，提出防雷方案。 氧化锌避雷器以其优越的性能，越来越受到电力行业的关注。本次设计，将结合氧化锌避雷器性能的优点，并结合变电所设计的情况，讨论氧化锌避雷器在变电所中的应用前景。 关键词：变电所避雷器防雷保护 目录 1 引言 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 课题研究的意义 (1) 2 系统设计方案的研究 (2) 2.1雷电对变电所的危害 (2) 2.1.1雷的直击和绕击危害 (2) 2.1.2雷电反击危害 (2) 2.1.3 感应雷危害 (3) 2.1.4雷电侵入波危害 (3) 2.2变电所简介 (4) 2.2.1变电所概述 (4) 2.2.2变电所主要任务 (4) 2.2.3变电所主接线 (4) 2.3变电所防雷措施 (5) 2.3.1变电所遭受雷击的来源 (5) 2.3.2变电所防雷具体措施 (6) 2.3.3变电所对直击雷防护 (6) 2.3.4变电所对雷电侵入波的防护 (6) 2.3.5变电站的进线防护 (7) 2.3.6变压器的防护 (7) 2.3.7变电所的防雷接地 (7) 引言 变电所是电力系统防雷的重要保护设施，如果发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响社会生产和人民生活。因此要求变电所的防雷措施必须十分可靠。 2 变电所遭受雷击的来源及解决方法 (1)雷击的来源。一是雷直击于变电所的设备上；二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。 (2)变电所对于直击雷的保护一般采取装设避雷针或采用沿变电所进线段一定距离内架设避雷线的方法解决。 (3)架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所，是导致变电所雷害的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电所电气设备绝缘损坏，引发事故。在变电所内装设避雷器的目的在于限制入侵雷电波的幅值，使电气设备的过电压不致于超过其冲击耐压值。而变电所的进线段上装设保护段的主要目的，在于限制流经避雷器的雷电流幅值及入侵雷电波的陡度。 3 变电所装设避雷针的原则 所有被保护设备均应处于避雷针(线)的保护范围之内，以免遭受雷击。当雷击避雷针时，避雷针对地面的电位可能很高，如它们与被保护电气设备之间的绝缘距离不够，就有可能在避雷针遭受雷击后，使避雷针与被保护设备之间发生放电现象，这种现象叫反击。此时避雷针仍能将雷电波的高电位加至被保护的电气设备上，造成事故。不发生反击事故的避雷针与电气设备之间的距离称为避雷针与电气设备之间防雷最小距离。 4 避雷针与电气设备之间防雷最小距离的确定 雷击避雷针时，雷电流流经避雷针及其接地装置，为了防止避雷针与被保护设备或构架之间的空气间隙被击穿而造成反击事故，空气间隙必须大于最小安全净距。为了防止避雷针接地装置与被保护设备或构架之间在土壤中的间隙被击穿而造成反击事故，空气间隙必须大于最小安全净距。 5 装设避雷针的有关规定 对于35kV及以下的变电所，因其绝缘水平较低，必须装设独立的避雷针，并满足不发生反击的要求。对于110kV以上的变电所，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可以将避雷针直接装设在配电装置的构架上，因而雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。装设避雷针的配电构架，应装设辅助接地装置，该接地装置与变电所接地网的连接点，距主变压器的接地装置与变电所的接地网的连接点的电气距离不应小于15m。其作用是使雷击避雷器时，在避雷器接地装置上产生的高电位，沿接地网向变压器接地点传播的过程中逐渐衰减，使侵入的雷电波在达到变压器接地点时，不会造成变压器的反击事故。由 第9章 变电所的防雷保护与接地装置的设计 第10章 变电所的防雷保护与公共接地装置的设计 10.1 变电所的防雷保护 由设计任务书中气象资料得知，化纤工厂所在地区的年雷暴雨日数为20天。虽然发生雷暴的几率不属于高频地区，但是雷电过电压产生的雷电冲击波对供电系统的危害极大，因此必须对雷电过电压加以防护。 10.1.1 直击雷防护 根据GB50057-1994有关规定，在总降压变电所和车间变电所Ⅲ（其所供 负荷为核心负荷，且靠近办公区和生活区，考虑防雷保护）屋顶可装设避 雷带，避雷带采用直径8mm 的圆钢敷设，并经两根引下线(直径8mm)与变 电所公共接地装置相连，引下线应沿建筑物外墙敷设。 10.1.2 雷电波入侵的防护 1.35kV 架空线路上，在距总降压变电所1km 的范围内，可架设避雷线。 2.在35kV 电源进线的终端杆上装设FZ-35型阀式避雷器。其引下线采用 25mm ×4mm 镀锌扁钢，下边与公共接地装置焊接相连，上面与避雷器接 地端螺栓相连。 3.在35kV 总降压变电所主变压器的高压侧，装设JYN1-35-102型高压开 关柜，其中配有FZ-35型避雷器，靠近主变压器配置，其用来防护雷电 波入侵对主变压器造成的危害。 4.在10kV 车间变电所的高压配电室的母线上，装设GG-1A(F)-54型高压开 关柜，其中配有FS-10型避雷器，靠近主变压器配置，其用来防护雷电 波入侵对主变压器造成的危害。 10.2 变电所公共接地装置的设计 10.2.1.接地电阻的要求 根据GB50057-1994规定，对于1kV 以上的小接地电流系统，公共接地装置的接地电阻应满足以下条件: E E I R 250≤且Ω≤10E R 式中E I 的计算可根据下列经验公式计算: 350 )35(cab oh N E l l U I += 式中，N U 为电网的额定电压，单位kV ；oh l 为与N U 侧有电联系的架空线路长度，单位为km ；cab l 为与N U 侧有电联系的电缆线路长度，单位为km 。 1.总降压变电所公共接地装置的接地电阻计算: A km kV l l U I cab oh N E 9.1350 )019(35350)35(=+?=+= 毕业论文 题目名称：35KV变电站防雷接地保护设计系部名称： 班级： 学号： 学生姓名：毛毛 指导教师： 年月 35KV变电站防雷接地保护设计 摘要 雷电事故是对变电站、发电厂安全的主要威胁，如何有效、合理对变电站、发电厂采取防雷接地保护措施有着十分重要的意义。本文就通过对35KV变电站为研究对象，以国家《防雷接地标准》为依据且结合变电站具体情况，对变电站的防雷接地进行保护设计，具有一定代表性。首先根据变电站的电气主接线图等实际情况，在了解雷电参数、雷电机理以及学习各种防雷装置的基础上，采用设计避雷针并计算验证其保护范围实现对变电站直击雷的防护；对变电站雷电侵入波的防护实现，则通过选择安装避雷器型号和设计变电站进线段的保护接线。最后在了解接地基本知识后，计算其接地电阻、最大土壤电阻率、垂直接地体根数等，实现对此35KV变电站的接地保护设计。 关键词：35kV变电站；直击雷防护；雷电侵入波防护；接地保护 目录 摘要............................................................... ....................................................... 目录............................................................... ....................................................... 第1章前言........................................................................... . (5) 1.1课题的提出和意 义......................................................................... (5) 1.2国内外研究现 状......................................................................... (6) 1.3本课题的主要工 作......................................................................... (6) 1.3.1研究目 标......................................................................... (6) 1.3.2主要研究内 容......................................................................... (7) 1.4变电站防雷接地国家相关标 准 (7) 1.5本论文涉及的35KV变电 站....................................................................... (8) 1.5.1变电站的概 况......................................................................... (8) 1.5.2变电站相关参 数......................................................................... (9) 1.5.3变电站电气主接线 图......................................................................... 摘要 变电站是电力系统重要组成部分，是电网传输电能的核心。一旦变电站遭受雷击，可能直接会造成电网的瓦解，城市大面积停电，给社会的安全和谐稳定带来极大的负面影响。因此，要求变电站必须配置安全可靠的防雷保护。 本文针对110kv变电站防雷系统设计进行研究，提出并解决一些相关问题，主要内容包括变电站直击雷防护、感应雷防护、变配电设备的防护、110kv变电站变电站电源系统防雷保护及避雷器的选用、变电所弱电系统防雷保护、SPD的安装方法、综合自动化变电站二次系统防雷措施、电解离子接地系统在变电站接地网改造中的设计计算、二次系统的防护、建筑物的防护、接地技术等，如何应用在工程中以及在应用中需要注意哪些事项。 关键词：变电站,雷电波,防雷保护 I Abstract The substation is an important part of power system is the core of power transmission grid. Once the substation being struck by lightning, may directly cause the collapse of the grid, the city blackout, the security of social harmony and stability to the tremendous negative impact. Therefore, the requirements must be configured to secure substation lightning protection. This 110kv substation lightning protection system design for conducting research and resolve a number of related issues, including the substation Zhiji main content protection, lightning protection, power distribution equipment protection, 110kv substation substation breaker selection of lightning protection and surge arresters substation to increase after the lightning protection measures microwave towers, power plants, substations and weak systems of lightning protection, substation building steel doors and windows, curtain wall of the mine technology, the main transformer neutral grounding protection device technology, integrated automation substation II lightning protection subsystem, electrolytic ion ground system transformation in the substation grounding grid design and calculation of the secondary system of protection, building protection, grounding technology, how to apply in engineering and in the application need to pay attention to what matters. Keywords：substation ,lightning wave,lightning protection II 1 设计说明 110KV 降压变电所电气一次部分 及防雷保护设计 1 设计说明 1.1 环境条件 ⑴ 变电站地处坡地 ⑵ 土壤电阻率ρ=1.79*10000Ω/cm2 ⑶ 温度最高平均气温+33℃，年最高气温40℃，土壤温度+15℃ ⑷ 海拔1500m ⑸ 污染程度：轻级 ⑹ 年雷暴日数：40日/年 1.2 电力系统情况 ⑴ 系统供电到110kv 母线上，35，10kv 侧无电源，系统阻抗归算到110kv 侧母线上U B =Uav SB=110MV A 系统110kv 侧参数 X110max=0.0765 X110min=0.162 ⑵ 110kv 最终两回进线四回出线，每回负荷为45MVA ，本期工程两回进线，两回出线。 ⑶ 35kv 侧最终四回出线，全部本期完成，其中两回为双回路供杆输电Tmax=4500h ，负荷同时率为0.85 ⑷ 10kv 出线最终10回，本期8回Tmax=4500 h ，负荷同时率0.85，最小负荷为最大负荷的70%，备用回路3 MW ，6 MW ，cosφ=0.85计算 110KV降压变电所电气一次部分及防雷保护设计 ⑸负荷增长率为2% 1.3设计任务 ⑴变电站电气主接线的设计 ⑵主变压器的选择 ⑶短路电流计算 ⑷主要电气设备选择 ⑸主变保护配置 ⑹防雷保护和接地装置 ⑺无功补偿装置的形式及容量确定 ⑻变电站综合自动化 2电气主接线的设计 2.1电气主接线概述 发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。 2.1.1 在选择电气主接线时的设计依据 ⑴发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用 ⑵发电厂、变电所的分期和最终建设规模 ⑶负荷大小和重要性 ⑷系统备用容量大小 解决方案编号：YTO-FS-PD207 变电站接地设计及防雷技术通用版 The Problems, Defects, Requirements, Etc. That Have Been Reflected Or Can Be Expected, And A Solution Proposed T o Solve The Overall Problem Can Ensure The Rapid And Effective Implementation. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards 变电站接地设计及防雷技术通用版 使用提示：本解决方案文件可用于已经体现出的，或者可以预期的问题、不足、缺陷、需求等等，所提出的一个解决整体问题的方案（建议书、计划表），同时能够确保加以快速有效的执行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 引言 变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。随着电力系统规模的不断扩大，接地系统的设计越来越复杂。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。工作接地即为电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地；保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地；雷电保护接地即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。 1 变电站接地设计的必要性 接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为 牵引变电所接地防雷系统的设计毕业设计 目录 1 绪论 (2) 2 雷 (1) 2.1 雷电 (1) 2.1.1 雷电的发生机理 (1) 2.1.2雷电放电 (1) 2.1.3雷电放电的过程 (3) 2.1.4雷电放电的基本形式 (5) 2.1.5雷电放电的选择性 (6) 2.1.6我国雷电活动分布的规律 (7) 2.1.7雷电的危害 (7) 2.1.8雷电的防护措施 (9) 2.2雷电参数 (14) 2.2.1雷电放电的计数模型及等值电路 (14) 2.2.2雷电流 (16) 3 防雷保护装置 (20) 3.1避雷针 (20) 3.1.1避雷针保护原理及组成 (20) 3.1.2避雷针的保护围 (21) 3.2避雷线 (23) 3.2.1避雷线保护围 (23) 3.3变配电所装设避雷针和避雷线的有关规定 (25) 3.3.1避雷针的有关规定 (25) 3.3.2避雷线的有关规定 (26) 3.4避雷器 (26) 3.4.１避雷器的保护原理及要求 (26) 3.4.2避雷器的伏秒特性 (27) 3.4.3避雷器的分类 (27) 4 防雷接地装置 (32) 4.1接地装置的概述 (32) 4.1.1 接地装置组成 (32) 4.1.2接地电阻和流散电阻 (33) 4.1.3对地电压、接触电压和跨步电压 (34) 4.2接地装置的分类 (34) 4.2.1工作接地 (35) 4.2.2保护接地 (35) 4.2.3 防雷接地（如图4-5所示） (35) 4.3工程实用的接地装置 (36) 4.3.1输电线路的防雷接地 (36) 4.3.2发电厂和变电站的接地 (36) 4.4接地电阻的计算和降阻方法 (37) 4.4.1接地电阻的计算 (37) 1.电力系统是一个包括发电、输电、变电、配电、用电装置的完整系统。 2.电力系统中的用户，按供电的要求不同分三级：一级（有独立的双回路电源供电）、二级负荷（应保证供电）、三级负荷（一般为一回路电源供电）。 3．电力系统中性点接地运行方式：（变压器：采用YN，d11接线方式） 小电流接地系统：(1)中性点不接地的三相电力系统；（2）中性点经消弧线圈的三相电力系统。大电流接地系统：（1）中性点直接接地的三相系统；(2).中性点经电抗器接地的三相系统 4.供电系统组成部分；高压架空输电线路、牵引变电所（单相牵引变电所、三相牵引变电所、三相-二相牵引变电所）接触网、馈电线、轨道、回流线、分区亭、开闭所、自耦变压器 5.分区亭作用: 1使同一供电分区的上、下接触网并联工作或单独工作。当并联工作时，分区亭内的断路器闭合以提高接触网的末端电压；单独工作时，断路器断开。2单边供电的同一供电分区上、下行接触网内发生短路事故时，由牵引变电所中的馈线断路器和分区亭中的断路器配合动作，切除事故区段，缩小事故范围。非事故区段可以正常工作。3当某牵引变电所全所停电时，可闭合分区亭中与分相绝缘器并联的隔离开关，由相邻牵引变电所向停电牵引变电所的供电分区临时越区供电。 6.开闭所:作用1开闭所不进行电压变换，只起扩大馈线回路数的作用，相当于配电所；2将长供电臂分段，事故时缩小事故范围，提高供电可靠性；3将保证枢纽站，场装卸作业和接触网分组检修的灵活性，安全性；4降低牵引变电所的复杂程度。 7.去游离过程一般由下述两个过程组成：（1）复合过程，电弧中带不同电荷的质点在运动中互相接触交换多余能量成为中性质点的过程叫复合。（2）扩散过程，电弧中有足够能量的带电质点，克服电场力束缚逸入周围介质中去变为中性点的过程叫扩散。 8.影响去游离过程的因素：（1）与触头间电场的强弱有关；（2）与开端的电流大小有关；（3）与触点间隙的介质种类有关；(4)与气体介质的压力有关；（5）与触头材料有关;(6)与弧柱内外的温度差，离子浓度差有关。 9.在交流电路中，电流大小随时间按正弦规律变化。交流电弧的温度，直径及弧压降也随时间变化，交流电弧的这种特性称为动特性。 10.断路器采用介质灭弧有如下几种类型：（1）油断路器；（2）六氟化硫气体断路器；（3）真空断路器;（4）压缩空气断路器；（5）磁吹断路器；（6）固体自产气断路器。 11.隔离开关的用途及种类：（1）隔离开关的主要用途：（1）隔离开关；（2）隔离开关与断路配合进行闸刀进行倒闸操作；（3）讯断小电流电路；2（1）隔离开关的种类：按安装地点的不同；绝缘支柱的数目不同；闸刀运行方式的不同；断口接地刀数量的不同分类 隔离开关的本体由四部分组成：本体底座、支持绝缘、开端元件、传动装置12.熔断器可分为限流和不限流两类： 熔断器的基本结构：外流。熔件。金属触头及触头座，支持绝缘子及底座。 熔断器的保护特性:同一电源通过不同额定电流的熔件时，额定电流小的熔件先熔断 熔断器的主要优缺点：优点：熔断器结构简单，安装维修方便；缺点：熔断器不能作正常的分、合电路使用。 目录 第1章雷电的特性及危害............................................... 错误！未定义书签。 1.1雷电的形成 (2) 1.2雷电的种类 (3) 1.2.1直击雷 (3) 1.2.2感应雷击 (4) 1.2.3球雷 (4) 1.2.4 雷电侵入波 (4) 1.3雷电的威力及危害 (5) 1.4雷电入侵途径 (5) 1.4.1 对各种雷击的解决方案 (5) 1.4.2 接地 (7) 1.5雷击电子设备的途径及其原理 (7) 1.6雷电日和雷电小时 (8) 第2章变电站的防雷设备 (10) 2.1避雷针 (10) 2.2避雷器 (11) 2.2.1 避雷器的种类 (11) 2.2.2 各避雷器的特点 (11) 2.3变电所建筑物的防雷 (13) 第3章变电站的防雷区及系统设计原则 (14) 3.1第一级防护区的处理措施 (15) 3.2第二级防护区的处理措施 (16) 3.2.1 进出所管线的处理 (16) 3.2.2 二次电缆及端子箱 (16) 3.2.3 所用电系统的保护 (17) 3.3第三级防护区的主要任务 (17) 3.3.1多重屏蔽 (17) 3.3.2地电位均压 (18) 3.3.3浮点电位牵制 (18) 3.4变电所综合防雷措施 (18) 3.4.1 避雷针对直击雷的防护 (18) 第4章变电站防雷保护的分类 (20) 4.1雷电过电压的保护 (20) 4.2变电站雷击电流的防护 (20) 4.3变电站对最大冲击电压和残压的防护 (21) 4.4变电站微波机房的接地保护 (21) 4.5变电站配电箱的保护 (22) 4.6变压器中性点接地的配置原则 (22)牵引变电所基础知识
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