變電站防雷接地技術(shù)

1、大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）模板 題 目： 變電站防雷接地技術(shù) i變電站防雷接地技術(shù)內(nèi)容摘要變電所是電力系統(tǒng)重要組成部分，因此，它是防雷的重要保護(hù)部位。如果變電所發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，給社會(huì)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。變電所是電力系統(tǒng)重要組成部分，因此，它是防雷的重要保護(hù)部位。如果變電所發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，給社會(huì)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。關(guān)鍵詞：變電所；防雷保護(hù)；接地裝置目 錄內(nèi)容摘要i1 緒論11.1課題研究的意義11.2 變電站防雷接地的研究背景11.3 本次論文的主要工作12 變電站的防雷保護(hù)22

2、.1 變電站的直擊雷保護(hù)32.2 變電站的侵入波保護(hù)32.3 變電站的進(jìn)線段保護(hù)42.4 避雷針與避雷線的保護(hù)范圍的計(jì)算42.5 變電站差動(dòng)保護(hù)43 變電站的防雷接地63.1 接地概述63.2 接地電阻63.3 變電所接地裝置73.4 變電所接地的原則73.5 降低變電所接地裝置工頻接地電阻的措施74 變電所防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例94.1 變電所的規(guī)模94.2 變電所位置的自然條件94.3 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn)94.4 接地裝置的設(shè)置165 結(jié)論17參考文獻(xiàn)18附 錄191 緒論1.1 課題研究的意義雷電一直是影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要原因，對(duì)于處在雷電頻發(fā)地區(qū)的電力設(shè)備來說，防雷保護(hù)就顯

3、得至關(guān)重要。我國(guó)是雷電活動(dòng)十分頻繁的國(guó)家，全國(guó)有21個(gè)省會(huì)城市雷暴日都在50天以上，最多可達(dá)134天。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因雷擊造成人員傷亡達(dá)30004000人，損失財(cái)產(chǎn)50100億元人民幣。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化水平的提高，特別是信息技術(shù)的快速發(fā)展，雷電災(zāi)害程度和造成的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響也越來越大1.2 變電站防雷接地的研究背景長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在雷電活動(dòng)規(guī)律、雷擊線路物理過程方面做了大量的研究工作，建立起較為完善的輸電線路防雷理論體系。雷電流幅值、波形、地閃密度以及線路落雷次數(shù)對(duì)于分析線路防雷性能極為重要。上世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的基于磁場(chǎng)定位和時(shí)差定位原理的雷電定位系統(tǒng)，使雷電測(cè)

4、量更為準(zhǔn)確和及時(shí)。目前，雷電定位系統(tǒng)組成的雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)已在我國(guó)和北美、日本、韓國(guó)、歐洲等世界許多國(guó)家得到運(yùn)用，它能幫助電力部門實(shí)現(xiàn)故障定位、分類、準(zhǔn)確計(jì)算地面落雷密度等雷電參數(shù)，但雷電數(shù)據(jù)分散性較大，需要長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)雷電數(shù)據(jù)。但總體上變電站的防雷安全形勢(shì)不容樂觀，主要表現(xiàn)在：一是社會(huì)公眾防雷安全意識(shí)不強(qiáng),對(duì)雷電災(zāi)害的危害性認(rèn)識(shí)不夠,存在僥幸心理；二是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,雷電災(zāi)害的危害途徑增多,防雷安全理念已發(fā)生巨大變化,不僅要有傳統(tǒng)的防御直擊雷,還要防感應(yīng)雷的新時(shí)代,而許多措施仍然停留在傳統(tǒng)的防雷階段。變電站是電力系統(tǒng)防雷的重要保護(hù)設(shè)施，如果發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，嚴(yán)重影響社會(huì)生產(chǎn)和人民

5、生活。為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，電力系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)被保護(hù)物的重要性和危險(xiǎn)程度的不同，對(duì)于直接雷、雷電感應(yīng)、雷電侵入波應(yīng)采取相應(yīng)的防雷保護(hù)措施。因此要求變電站的防雷保護(hù)措施必須十分可靠。1.3 本次論文的主要工作 本次論文主要研究110kv變電站的防雷接地部分的設(shè)計(jì)。172 變電站的防雷保護(hù)變電站遭受雷擊的主要原因：雷電是雷云層接近大地時(shí)，地面感應(yīng)出相反電荷，當(dāng)電荷積聚到一定程度，產(chǎn)生云和云之間以及云和大地之間放電，迸發(fā)出光和聲的現(xiàn)象。供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，電氣設(shè)備的絕緣處于電網(wǎng)的額定電壓作用之下，但是由于雷擊的原因，供配電系統(tǒng)中某些部分的電壓會(huì)大大超過正常狀態(tài)下的數(shù)值，通常情況下變電站雷擊有兩種情

6、況：一是雷直擊于變電站的設(shè)備上，二是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站。其具體表現(xiàn)形式如下：（1）直擊雷過電壓。雷云直接擊中電力裝置時(shí)，形成強(qiáng)大的雷電流，雷電流在電力裝置上產(chǎn)生較高的電壓，雷電流通過物體時(shí)，將產(chǎn)生有破壞作用的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。（2）感應(yīng)過電壓。當(dāng)雷云在架空導(dǎo)線上方，由于靜電感應(yīng)，在架空導(dǎo)線上積聚了大量的異性束縛電荷，在雷云對(duì)大地放電時(shí)，線路上的電荷被釋放，形成的自由電荷流向線路的兩端，產(chǎn)生很高的過電壓，此過電壓會(huì)對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)造成危害。（3）雷電侵入波。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站，是導(dǎo)致變電站雷害的主要原因，若

7、不采取防護(hù)措施，勢(shì)必造成變電站電氣設(shè)備絕緣損壞，引發(fā)事故。防雷措施總體概括為2種:避免雷電波的進(jìn)入;利用保護(hù)裝置將雷電波引入接地網(wǎng)。防雷保護(hù)措施應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)常見的雷擊形式、頻率、強(qiáng)度以及被保護(hù)設(shè)施的重要性、特點(diǎn)安裝適宜的保護(hù)裝置。雷電放電特征分析在眾多的閃電類型中, 其中云地閃(俗稱落地雷)與人類的關(guān)系最密切, 因此將其作為分析的對(duì)象。在對(duì)地的雷電放電(即云地閃)中, 最常見的雷電是自雷云向下開始發(fā)展先導(dǎo)放電的。據(jù)統(tǒng)計(jì), 無論放電的次數(shù), 還是放電的電荷量, 約90% 的雷是負(fù)極性的。雷電是一種恐怖而又壯觀的自然現(xiàn)象，這不僅在于它那劃破長(zhǎng)空的耀目閃電和令人震耳欲聾的雷鳴，重要的是它給人類生活帶來

8、巨大的影響。且不說雷電促成有機(jī)物質(zhì)的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位，以及雷電引起的森林火災(zāi)可能啟發(fā)了遠(yuǎn)古人類對(duì)火的發(fā)現(xiàn)和利用；僅在現(xiàn)代生活中，雷電威脅人類的生命安全，常使航空、通訊、電力、建筑等許多部門遭受破壞，就一直引起人們對(duì)于雷電活動(dòng)及其防護(hù)問題的關(guān)注。雷電放電是一種氣體放電現(xiàn)象，由其引起的過電壓，叫做大氣過電壓。它可以分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種基本形式。雷電放電是由于帶電荷的雷云引起的。雷云帶電原因的解釋很多，但還沒有獲得比較滿意的一致的認(rèn)識(shí)。一般認(rèn)為雷云是在有利的大氣和大地條件下，由強(qiáng)大的潮濕的熱氣流不斷上升，進(jìn)入稀薄的大氣層冷凝的結(jié)果。強(qiáng)烈的上升氣流穿過云層，水滴被撞

9、分裂帶電，輕微的水沫帶負(fù)電，被風(fēng)吹得較高，形成一些局部帶正電的區(qū)域。雷云的底部大多數(shù)是帶負(fù)電，它在地面上會(huì)感應(yīng)出大量的正電荷。這樣，在帶有大量不同極性或不同數(shù)量電荷的雷云之間，或者雷云和大地之間形成了強(qiáng)大的電場(chǎng)，其電位差可達(dá)數(shù)兆伏甚至數(shù)十兆伏。隨著雷云的發(fā)展和運(yùn)動(dòng)，一旦空間電場(chǎng)強(qiáng)度超過了大氣游離放電的臨界電場(chǎng)強(qiáng)度（大氣中約30kv/cm，有水滴存在時(shí)約10kv/cm）時(shí)，就會(huì)發(fā)生云間或?qū)Υ蟮氐幕鸹ǚ烹姡环懦鰩资酥翈装侔驳碾娏?；產(chǎn)生強(qiáng)烈的光和熱（放電通道溫度高達(dá)15000至20000），使空氣急劇膨脹振動(dòng)，發(fā)生霹靂轟鳴。這就是閃電伴隨雷鳴，叫做雷電之故。大多數(shù)雷電發(fā)生在雷云之間，它對(duì)地面沒有什

10、么直接影響。雷云對(duì)大地的放電雖然只占少數(shù)，但是一旦發(fā)生就有可能帶來嚴(yán)重的危險(xiǎn)。這正是我們主要關(guān)心的問題。2.1 變電站的直擊雷保護(hù)防止雷閃直接擊在建筑物、構(gòu)筑物、電氣網(wǎng)絡(luò)或電氣裝置上。直擊雷防護(hù)技術(shù)主要是保護(hù)建筑物本身不受雷電損害，以及減弱雷擊時(shí)巨大的雷電流沿著建筑物泄入大地的過程中對(duì)建筑物內(nèi)部空間產(chǎn)生影響的防護(hù)技術(shù)，是防雷體系的第一部分2.2 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。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻。目前，sfz系列閥型避雷器，主要用來保護(hù)中等及大

11、容量變電站的電氣設(shè)備。fs系列閥型避雷器，主要用來保護(hù)小容量的配電裝置。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)。2.3 變電站的進(jìn)線段保護(hù)要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的波度，就必須對(duì)變電站進(jìn)線實(shí)施保護(hù)。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，在接近變電站的進(jìn)出線上加裝避雷線是防雷的主要措施。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。變電站進(jìn)線保護(hù)是在靠近變電站出線架12km線路上所采取的可靠的防雷保護(hù)措施，變電站

12、進(jìn)線保護(hù)具體措施視變電站的線路情況而定。2.4 避雷針與避雷線的保護(hù)范圍的計(jì)算雷擊只能通過攔截導(dǎo)引措施改變其入地路徑。接閃器有避雷針、避雷線。小變電所大多采用獨(dú)立避雷針，大變電所大多在變電所架構(gòu)上采用避雷針或避雷線，或兩者結(jié)合，對(duì)引流線和接地裝置都有嚴(yán)格的要求。2.5 變電站差動(dòng)保護(hù)主變的差動(dòng)保護(hù)是主變的主保護(hù)之一。它的可靠性對(duì)主變安全運(yùn)行和系統(tǒng)供電可靠性起著極為重要的作用。變壓器的差動(dòng)保護(hù)與其它差動(dòng)保護(hù)一樣,都是利用比較被保護(hù)原件各端電流的幅值和相位的原理構(gòu)成。變壓器差動(dòng)保護(hù)是利用比較變壓器兩側(cè)電流的幅值和相位的原理構(gòu)成的。把變壓器兩側(cè)的電流互感器按差接法接線，在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，流入繼

13、電器的電流為兩側(cè)電流之差，其值接近為零，繼電器不動(dòng)作；在內(nèi)部故障時(shí)，流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之和，其值為短路電流，繼電器動(dòng)作。變壓器的差動(dòng)保護(hù)都是利用比較被保護(hù)原件各端電流的幅值和相位的原理來進(jìn)行保護(hù)判斷、動(dòng)作的。并不分什么差流、差壓（沒聽說有差壓）為了防止變壓器受其它因素的影響而誤動(dòng)作，隨著技術(shù)的發(fā)展，差動(dòng)保護(hù)又出現(xiàn)比率制動(dòng)特性差動(dòng)保護(hù)、雙斜率比例差動(dòng)保護(hù)、小波變換原理等等新的差動(dòng)保護(hù)，但歸根到底都是在差動(dòng)保護(hù)這個(gè)基礎(chǔ)上的發(fā)展。雷閃直接對(duì)電氣設(shè)備放電引起的過電壓稱為直擊雷過電壓，其極性與雷電流的極性相同為負(fù)。直擊雷過電壓的幅值可達(dá)上千千伏以上，很顯然，大多數(shù)擊于輸電線或電氣設(shè)備上的都會(huì)產(chǎn)生

14、閃絡(luò)，可能導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。但對(duì)于高壓配電線路，往往受廠房和高建筑物的屏蔽，所以遭受直擊雷的幾率較小。裝設(shè)避雷針是直擊雷防護(hù)的主要措施, 避雷針是保護(hù)電氣設(shè)備、建筑物不受直接雷擊的雷電接受器。它將雷吸引到自己的身上, 并安全導(dǎo)人地中, 從而保護(hù)了附近絕緣水平比它低的設(shè)備免遭雷擊。變電站裝設(shè)避雷針時(shí), 應(yīng)該使站內(nèi)設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)。此外, 裝設(shè)避雷針時(shí)對(duì)于35kv變電站必須裝有獨(dú)立的避雷針, 并滿足不發(fā)生反擊的要求；對(duì)于110kv及以上的變電站, 由于此類電壓等級(jí)配電裝置的絕緣水平較高, 可以將避雷針直接裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)上, 因此, 雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故

15、。3 變電站的防雷接地接地裝置的設(shè)計(jì)對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。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。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜。變電站接地包含工作接地、保護(hù)接地、雷電保護(hù)接地。工作接地即為電力系統(tǒng)電氣裝置中，為運(yùn)行需要所設(shè)的接地；保護(hù)接地即為電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地；雷電保護(hù)接地即為為雷電保護(hù)裝置向大地泄放雷電流而設(shè)的接地。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。3.1 接

16、地概述 接地就是將電力或建筑電氣裝置、設(shè)施中某些導(dǎo)電部分，經(jīng)接地線接至接地極。接地根據(jù)工作內(nèi)容劃分為以下幾種：1工作接地工作接地是為系統(tǒng)正常工作而設(shè)置的接地。如為了降低電力設(shè)備的絕緣水平，在及以上電力系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)接地的運(yùn)行方式，在兩線一地的雙極高壓直流輸電中也需將其中性點(diǎn)接地。除主設(shè)備的接地外，在微電子電路中，根據(jù)電路性質(zhì)不同，還有各種不同的工作接地比如直流地、交流地、數(shù)字地、模擬地、信號(hào)地、功率地、電源地等。2防雷接地為了避免雷電的危害，避雷針、避雷線和避雷器等防雷設(shè)備都必須配以相應(yīng)的接地裝置以便將雷電流引入大地。3安全接地為了保證人身的安全，將電氣設(shè)備外殼設(shè)置的接地。任何接地極都存在著

17、接地電阻，正因?yàn)槿绱?，?dāng)有電流流過接地體時(shí)，在接地電阻上的壓降將引起接地極電位的升高電流在地中擴(kuò)散時(shí)，地面會(huì)出現(xiàn)電位梯度。3.2 接地電阻 接地電阻的定義、簡(jiǎn)介及計(jì)算。接地電阻就是電流由接地裝置流入大地再經(jīng)大地流向另一接地體或向遠(yuǎn)處擴(kuò)散所遇到的電阻，它包括接地線和接地體本身的電阻、接地體與大地的電阻之間的接觸電阻以及兩接地體之間大地的電阻或接地體到無限大遠(yuǎn)處的大地電阻。3.3 變電所接地裝置常用自然接地體包括埋在地下的上、下水管道、建筑物及構(gòu)筑物混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋和骨架、埋地電纜的金屬外皮及穿絕緣導(dǎo)線的金屬管等。 自然接地體一般距離長(zhǎng)，在大地土壤接觸面積大，其散流電阻小，有時(shí)還能起到人工接地體

18、無法起到的效果，尤其在等電位連接上，自然接地體在不少情況下是與電氣設(shè)備的金屬外殼相連，在發(fā)生接地故障時(shí)，接地故障電流從一開始就從自然接地體流散，在加上自然接地體在地下縱橫交錯(cuò)，如果可靠連接起來，能起到分流，均壓，等電位連接等作用，從而可降低跨步電壓和接觸電壓，并節(jié)省投資。自然接地體的工頻接地電阻都可以實(shí)測(cè)的。3.4 變電站的接地原則變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：1. 盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連接地來作為接地網(wǎng)；2. 盡量以自然接地物為基礎(chǔ)，輔以人工接地體補(bǔ)充，外形盡可能采用閉合環(huán)形；3. 應(yīng)采用統(tǒng)一接地網(wǎng)，用一點(diǎn)接地的方式接地。3.5 降低變電所接地裝置工頻接地電阻的措

19、施列舉幾個(gè)方面進(jìn)行說明。分析對(duì)比幾種降阻措施，給出接地網(wǎng)計(jì)算公式。1. 接地引線電阻，是指由接地體至設(shè)備接地母線間引線本身的電阻，其阻值與引線的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。2. 接地體本身的電阻，其電阻也與接地體的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。3. 接地體表面與土壤的接觸電阻，其阻值懷土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量及土壤與接地體的接觸面積及接觸緊密程度有關(guān)。4. 從接地體開始向遠(yuǎn)處（20米）擴(kuò)散電流所經(jīng)過的路徑土壤電阻，即散流電阻。決定散流電阻的主要因素是土壤的含水量。5. 垂直接地體的最佳埋置深度是指能使散流電阻盡可能不而又易于達(dá)到的埋置深度。決定垂直接地體的最佳深度，應(yīng)考慮到三維地網(wǎng)的因素，所謂三維地網(wǎng)，是指垂直

20、接地體的埋置深度與接地網(wǎng)的等值半徑處于同一數(shù)量級(jí)的接地網(wǎng)。6. 接地體的通常設(shè)計(jì)，是用多根垂直接地體打入地中，并以水平接地體并聯(lián)組成接地體組，由于名單一接地體埋置的間距僅等于單一接地體長(zhǎng)度的兩倍左右，此時(shí)電流流入名單一接地體時(shí)，將受到相互的限制而妨礙電流的流散，即等于增加名單一接地體的電阻，這種影響電流流散的現(xiàn)象，稱為屏蔽作用。7. 化學(xué)降阻劑的應(yīng)用,化學(xué)降阻劑機(jī)理是，在液態(tài)下從接地體向外側(cè)土壤滲出，若干分鐘固化后起著散流電極的作用。4 變電所防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例4.1 變電所的規(guī)模 擬建的110kv變電所。 系統(tǒng)供電到110kv母線上，35，10kv側(cè)無電源，系統(tǒng)阻抗歸算到110kv側(cè)母線上ub

21、=uav sb=110mva 系統(tǒng)110kv側(cè)參數(shù) x110max=0.0765 x110min=0.162 110kv最終兩回進(jìn)線四回出線，每回負(fù)荷為45mva，本期工程兩回進(jìn)線，兩回出線。 35kv側(cè)最終四回出線，全部本期完成，其中兩回為雙回路供桿輸電tmax=4500h，負(fù)荷同時(shí)率為0.85 10kv出線最終10回，本期8回tmax=4500 h，負(fù)荷同時(shí)率0.85，最小負(fù)荷為最大負(fù)荷的70%，備用回路3 mw，6 mw，cos=0.85計(jì)算 負(fù)荷增長(zhǎng)率為2%4.2 變電所位置的自然條件變電站地處坡地土壤電阻率=1.79*10000/cm2溫度最高平均氣溫+33，年最高氣溫40，土壤溫度

22、+15海拔1500m污染程度：輕級(jí)年雷暴日數(shù)：40日/年4.3 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn)設(shè)置保護(hù)的目的雖然供電系統(tǒng)中有可能遭受短路電流破壞的一次設(shè)備都進(jìn)行了短路動(dòng)、熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)，但這只能保證它們?cè)诙虝r(shí)間（13s）內(nèi)能承受住短路電流的破壞。時(shí)間一長(zhǎng)，就會(huì)無一例外地遭受破壞。而在一個(gè)供電系統(tǒng)中，要想完全杜絕電路事故是不可能的。因此設(shè)置一定數(shù)量的保護(hù)裝置是完全必要的，以便在短路事故發(fā)生后一次設(shè)備尚未破壞的數(shù)秒內(nèi)，切除短路電流，使故障點(diǎn)脫離電源，從而保護(hù)短路回路內(nèi)的一次設(shè)備，同時(shí)迅速恢復(fù)系統(tǒng)其他正常部分的工作。對(duì)保護(hù)裝置的要求:動(dòng)作要可靠，動(dòng)作速度要快，應(yīng)能有選擇地動(dòng)作，應(yīng)有足夠的靈敏度。變壓器的

23、繼電保護(hù)對(duì)于變電站的變壓器，通常應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)。當(dāng)過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大于0.50.7s時(shí)，應(yīng)加裝電流速斷保護(hù)。對(duì)于容量在400mva以上的變壓器，還應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。第二節(jié).定時(shí)限過電流保護(hù)該保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間是恒定的，與通過該保護(hù)裝置的電路電流的大小無關(guān)。該保護(hù)裝置的動(dòng)作電流按下式整定。 式（4-1）式中，為可靠系數(shù)，對(duì)dl型電流繼電器，取1.2；為接線系數(shù)，取1；為返回系數(shù)，dl型電流繼電器，取0.85；為電流互感器的電流比；為被保護(hù)線路在正常情況下的最大負(fù)荷電流，按下式計(jì)算： =（1.53）i1nt 式（4-2）式中, i1nt為被保護(hù)變壓器的一次額定電流.該保護(hù)裝置的靈敏度應(yīng)按被保護(hù)

24、線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流來校驗(yàn)： 式（4-3）已知 ki(110)=750/5=150, ki(35)=1000/5=200, ki(10)=6000/5=1200 (110)=449.8,(35)=899.8,(10)=1732校驗(yàn):110kv級(jí)： (110)=(1.21)/(0.85150) 449.8=4.2整定為5a (110)=(11670)/(1505)=2.21.5 校驗(yàn)合格35kv級(jí)： (35)=(1.21)/(0.82200) 899.8=6.35 整定為7a (35)=(13330)/(2007)=2.41.5 校驗(yàn)合格10kv級(jí)： (10)=(1.21)

25、/0.851200) 1732=12.2 整定為13a (10)=(123910)/120013)=1.531.5 校驗(yàn)合格第三節(jié).電流速斷保護(hù)變壓器的電流速斷保護(hù)的速斷電流按下式整定： 式中 為變壓器的電壓比。電流速斷保護(hù)的靈敏度按下式校驗(yàn)： 1.5第四節(jié).瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)裝置接線由信號(hào)回路和跳閘回路組成。變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)出瞬時(shí)“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，強(qiáng)烈的油流沖擊擋板，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)出重瓦斯跳閘脈沖，跳開變壓器各側(cè)斷路器。變壓器嚴(yán)重漏油使油面降低時(shí)，繼電器動(dòng)作，同樣發(fā)出“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。第一節(jié).變電所的保護(hù)對(duì)象變電

26、所中的建筑物應(yīng)裝設(shè)直擊雷保護(hù)裝置，諸如屋內(nèi)外配電裝置，主控室等。1. 避雷針設(shè)置原則電壓為110及以上的屋外配電裝置，可將避雷針裝在屋外配電裝置的構(gòu)架上，安裝避雷針的構(gòu)架支柱應(yīng)該與配電裝置接地網(wǎng)相連接。在避雷針的支柱附 近，應(yīng)設(shè)置輔助的集中接地裝置，其接地電阻不應(yīng)大于10。由避雷針與配電裝置接地網(wǎng)上的連接處起，至變壓器與接地網(wǎng)上的連接處止，沿接地線距離不得小于15m。在變壓器構(gòu)架上，不得裝避雷針。2. 主控室及屋內(nèi)配電裝置對(duì)直擊雷的防雷措施 若有金屬屋頂或屋頂上有金屬結(jié)構(gòu)時(shí)，將金屬部分接地； 若屋頂有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地； 若結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電體屋頂采用避雷保護(hù)，避雷帶網(wǎng)格為810

27、m，每格 1020m設(shè)引下線接地；上述接地可與總接地網(wǎng)聯(lián)接，并在連接處加裝集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)不大于10。3. 防雷保護(hù)裝置防雷保護(hù)裝置是指能使被保護(hù)物體避免雷擊,而引雷于本身,并順利地泄入大地的裝置。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。4. 避雷針避雷針由金屬制成，其保護(hù)原理是當(dāng)雷云放電時(shí)使地面電場(chǎng)畸變,在避雷針的頂端形成局部場(chǎng)強(qiáng)集中的空間以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，使雷電對(duì)避雷針放電,再經(jīng)過接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物體免受雷擊。 避雷針的設(shè)計(jì)一般有以下幾種類型： 單支避雷針的保護(hù)； 兩針避雷針的保護(hù)； 多支避雷針的保護(hù)； 變電所直擊雷

28、保護(hù)的基本原則：一是獨(dú)立避雷針（線）與被保護(hù)物之間應(yīng)有一定的距離，以免雷擊針（線）時(shí)造成反擊。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，sk不應(yīng)小于3m。有時(shí)由于布置上的困難sd無法保證，此時(shí)可將兩個(gè)接地裝置相聯(lián)，但為了避免設(shè)備反擊，該聯(lián)接點(diǎn)到35kv及以下設(shè)備的接地線入地點(diǎn)，沿接地體的地中距離應(yīng)大于15m，因?yàn)楫?dāng)沖擊波沿地埋線流動(dòng)15m后，在500m時(shí)，幅值可衰減到原來的22%左右，一般不會(huì)引起事故了。5. 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,它與別保護(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

29、制過電壓,保護(hù)電氣設(shè)備.在電力系統(tǒng)中廣泛采用的主要是閥式避雷器。根據(jù)額定電壓(正常運(yùn)行時(shí)作用在避雷器上的工頻工作電壓，也是使用該避雷器的電網(wǎng)額定電壓)和滅弧電壓有效值(指避雷器應(yīng)能可靠地熄滅續(xù)流電弧時(shí)的最大工頻作用電壓)選擇。6. 防雷接地“防雷在于接地”,這句話含義說明各種防雷保護(hù)裝置都必須配以合適的接地裝置。將雷電泄入大地，才能有效地發(fā)揮其保護(hù)作用。接地是指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點(diǎn)通過導(dǎo)體與大地保持等電位,電力系統(tǒng)的接地按其功用可分三類:工作接地:根據(jù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要而設(shè)置的接地，它所要求的接地電阻值約在0.5-10的范圍內(nèi)。保護(hù)接地:不設(shè)這種接地，電力系統(tǒng)也能正常運(yùn)

30、行,但為了人身安全而將電氣設(shè)備的金屬外殼等加以接地,它是在故障的條件下才發(fā)揮作用的,它所要求的接地電阻值處于1-10的范圍內(nèi)。防雷接地:用來將雷電流順利泄入大地,以減小它所引起的過電壓,它的性質(zhì)似乎介于前兩種接地之間,它防雷保護(hù)裝置不可缺少的組成部分，它有些像工作接地;但它又是保障人身安全的有力措施,而且只有在故障下才發(fā)揮作用，它又有些像保護(hù)接地,它的阻值一般在1-30的范圍內(nèi)。由此可見,接地電阻取10較合適。查接地裝置 (沖擊系數(shù))與 (接地裝置的沖擊利用系數(shù))表,選用一字形的接地體。 查得: 0.45 式（4-4）(式中:沖擊電流下的電阻; 工頻電流下的電阻) 0.45104.5 式（4-

31、5）7. 雷電侵入波保護(hù)因?yàn)槔讚艟€路機(jī)會(huì)比雷擊變電所多，所以沿線路侵入變電所的雷電過電壓行波是很常見的。又因?yàn)榫€路的絕緣水平要比變壓器或其它設(shè)備的沖擊試驗(yàn)電壓高許多，所以變電所對(duì)行波的保護(hù)十分重要。雷電侵入波保護(hù)是利用閥型避雷器以及與避雷器相配合的進(jìn)線保護(hù)段。第三節(jié). 本設(shè)計(jì)的防雷保護(hù)方案變電所是重要的電力樞紐,一旦發(fā)生雷擊事故,就會(huì)造成大面積停電。一些重要設(shè)備如變壓器等,多半不是自恢復(fù)絕緣,其內(nèi)部絕緣如故發(fā)生閃絡(luò),就會(huì)損壞設(shè)備。因此,變電所實(shí)際上是完全耐雷的。變電所的雷害事故來自兩個(gè)方面:一是雷直擊變電所;二是雷擊輸電線路產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入變電所。對(duì)直擊雷的防護(hù)一般采用避雷針或避雷線。對(duì)

32、雷電侵入波的防護(hù)的主要措施是閥式避雷器限制過電壓幅值,同時(shí)輔之以相應(yīng)措施,以限制流過閥式避雷器的雷電流和降低侵入波的陡度。為了防止變電所遭受直接雷擊,需要安裝避雷針、避雷線和輔設(shè)良好的接地網(wǎng)。裝設(shè)避雷針(線)應(yīng)該使變電所的所有設(shè)備和建筑物處于保護(hù)范圍內(nèi)。還應(yīng)該使被保護(hù)物體與避雷針(線)之間留有一定距離，因?yàn)槔字睋舯芾揍?線)瞬間的地電位可能提高。如果這一距離不夠大，則有可能在它們之間發(fā)生放電，這種現(xiàn)象稱避雷針(線)對(duì)電氣設(shè)備的反擊或閃絡(luò)。逆閃絡(luò)一旦出現(xiàn),高電位將加到電氣設(shè)備上，有可能導(dǎo)致設(shè)備絕緣的損壞。為了避免這種情況發(fā)生,被保護(hù)物體與避雷針間在空氣中以及地下接地裝置間應(yīng)有足夠的距離。按實(shí)際運(yùn)

33、行經(jīng)驗(yàn)校驗(yàn)后，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 目前推薦和應(yīng)滿足下式要求: 0.20.1h, 0.3 式（4-6） 0.24.50.1 0.34.5在對(duì)較大面積的變電所進(jìn)行保護(hù)時(shí),采用等高避雷針聯(lián)合保護(hù)要比單針保護(hù)范圍大。因此，為了對(duì)本站覆蓋,采用四支避雷針。被保護(hù)變電所總長(zhǎng)108.5m,寬79.5m,查手冊(cè)，門型架構(gòu)高15m。避雷針的擺放如圖所示。 圖（4-1） 79.5m;108.5m 135m 所以,需要避雷針的高度為: 1534.3m四只避雷針分成兩個(gè)三只避雷針選擇.驗(yàn)算:首先驗(yàn)算123號(hào)避雷針對(duì)保護(hù)的高度:12號(hào)針之間的高度：34.323m15m23號(hào)針之間的高度：34.318.815m13號(hào)針之間的高度:

34、 34.334.31915.1m15m由上可見,對(duì)保護(hù)物的高度是能滿足要求的。對(duì)保護(hù)寬度:12號(hào)針的保護(hù)寬度:1.5 ()1.5(2315) 12023號(hào)針之間的寬度:1.5 ()1.5(18.815) 5.70由此可見,對(duì)保護(hù)物的寬度是能滿足要求的。所以,123針是滿足要求的。由于4針的擺放是長(zhǎng)方形,所以，134針也是滿足要求的。即,四只高度選為35m的避雷針能保護(hù)整個(gè)變電所。第四節(jié). 接地裝置無論是工作接地還是保護(hù)接地，都是經(jīng)過接地裝置與大地連接，接地裝置包括接地體和接地線兩部分。1.接地體（網(wǎng)）待設(shè)計(jì)變電所為長(zhǎng)方形，則接地網(wǎng)也可取為長(zhǎng)方形，若取直徑為48mm，長(zhǎng)為250cm的鋼管作接地體

35、，埋深0.8m,接地體之間連接一般用鍍鋅扁鋼，應(yīng)保證接地地電阻r4。2.接地線接地線是連接接地體和電氣設(shè)備接地部分的金屬部分的金屬導(dǎo)體，一般接地采用截面積不小于4mm12mm的扁鋼，直徑不 應(yīng)小于6mm的圓鋼。4.4 接地裝置的設(shè)置在變電站集中安裝了最重要的電氣設(shè)備和電氣裝置，如變壓器、斷路器及各種控制屏、保護(hù)柜等。這些設(shè)備需要避雷針（線）和避雷器來實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)；同時(shí)，這些電氣設(shè)備帶電運(yùn)行時(shí)，還要考慮值班人員的人身安全。因此，在變電站就需要有良好的接地裝置，以實(shí)現(xiàn)綜合滿足工作接地、保護(hù)接地及防雷接地等的要求。在實(shí)際工程中，為保證安全及工作需要，一般是統(tǒng)一敷設(shè)接地網(wǎng)，而在避雷針（線）和避雷器附近下面，在加設(shè)一組集中的防雷接地體，加強(qiáng)泄放雷電流作用，從而構(gòu)成了變電站完整的接地裝置。變電站的接地裝置要充分利用自然接地體，若自然接地體滿足不了接地電阻值要求，則要加設(shè)人工接地體，而且多數(shù)是敷設(shè)以水平接地體為主的人工接地體。對(duì)大電流接地系統(tǒng)的變電站，不管自然接地體情況如何，必須裝設(shè)人工接地體。對(duì)面積較大的接地網(wǎng)來說，裝設(shè)水平人工接地體對(duì)均壓、散流、降阻以及減小跨步電壓和接觸電壓效果最好。變電站的接地網(wǎng)常采用40mm4mm的扁鋼或直徑為20mm