35KV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 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目： 35kv變電站防雷接地技術(shù) 學(xué)習(xí)中心： 唐山遷安奧鵬中心 層 次： 專科起點(diǎn)本科 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 2011年秋季 學(xué) 號(hào)： 201109082674 學(xué) 生： 蘇凱 指導(dǎo)教師： 劉鳳麗 完成日期： 2013年06月05日 ii35kv變電站防雷接地技術(shù)內(nèi)容摘要隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電能作為發(fā)展的基本動(dòng)力，其電力系統(tǒng)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，現(xiàn)代各種電氣設(shè)備的普遍應(yīng)用，對(duì)接地的要求也越來(lái)越高，一旦有雷電波侵入，容易造成二次設(shè)備損壞，有的甚至使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造成無(wú)可挽回的損失

2、。而變電所正是電力系統(tǒng)的樞紐，因此它是防雷的重要保護(hù)部位。變電站接地系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)與應(yīng)用會(huì)直接關(guān)系到人身和設(shè)備的安全。本文就以農(nóng)村某35kv變電站為研究對(duì)象，以國(guó)家防雷接地標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)且結(jié)合變電站具體情況，對(duì)變電站的防雷接地進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)，具有一定代表性。首先根據(jù)變電站的電氣主接線圖等實(shí)際情況，在了解雷電參數(shù)、雷電機(jī)理以及學(xué)習(xí)各種防雷裝置的基礎(chǔ)上，采用設(shè)計(jì)避雷針并計(jì)算驗(yàn)證其保護(hù)范圍實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站直擊雷的防護(hù)；對(duì)變電站雷電侵入波的防護(hù)實(shí)現(xiàn)，則通過(guò)選擇安裝避雷器型號(hào)和設(shè)計(jì)變電站進(jìn)線段的保護(hù)接線。最后在了解接地基本知識(shí)后，計(jì)算其接地電阻、最大土壤電阻率、垂直接地體根數(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)此35kv變電站的接地保護(hù)設(shè)

3、計(jì)。關(guān)鍵詞：變電站；防雷措施；接地設(shè)計(jì)；接地電阻 目 錄內(nèi)容摘要i1 緒論11.1 變電站防雷接地的意義11.2 本次課題的研究背景21.3 本次論文的主要工作32 變電站的防雷保護(hù)42.1 變電站的直擊雷保護(hù)42.2 變電站的侵入波保護(hù)52.3 變電站的進(jìn)線段保護(hù)63 變電站的防雷接地73.1 接地概述73.2 接地電阻73.3 變電站的接地原則104 變電所防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例114.1 變電所的規(guī)模114.2 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn)134.3 35kv變電站接地設(shè)計(jì)185 結(jié)論21參考文獻(xiàn)221 緒論1.1 變電站防雷接地的意義在現(xiàn)代社會(huì)里，電力已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活必不可少的二次能源

4、，它在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ罴案鱾€(gè)領(lǐng)域中已獲得了廣泛應(yīng)用。離開(kāi)了電力，要想實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的物質(zhì)文明和精神文明是根本不可能的；供不好電力，要實(shí)現(xiàn)國(guó)家的現(xiàn)代化也是辦不到的。我國(guó)城鄉(xiāng)各行各業(yè)廣泛使用的電力，絕大部分由電網(wǎng)供給，所以，“電業(yè)事故是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一大災(zāi)難”。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(lái)說(shuō)，防雷保護(hù)就顯得至關(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

5、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(lái)越大。變電站的作用是改變電壓，在電力系統(tǒng)中起著很重要的作用，不幸遭遇雷擊，極有可能對(duì)電器設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，以至于正常的運(yùn)行受到影響而導(dǎo)致大面積的停電，現(xiàn)在的變電站都有較為完善的防雷接地保護(hù)措施，變電站的設(shè)備遭雷擊損壞的概率較小，變電站的防雷措施得以進(jìn)一步完善，基本能夠確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的正常。電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有兩方面的要求，一是要保證設(shè)備及人身的安全，二是要保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這些都與接地裝置的設(shè)計(jì)是分不開(kāi)的。電氣安全工作是一項(xiàng)綜合性的工作1，有工程技術(shù)的一面，也有組織管理的一面。工程技術(shù)和組織管理相輔相成，有著十分密切的聯(lián)系。電

6、氣安全工作主要有兩方面的任務(wù)。一方面是研究各種電氣事故，研究電氣事故的機(jī)理、原因、構(gòu)成、特點(diǎn)、規(guī)律和防護(hù)措施；另一方面是研究用電氣的方法解決各種安全問(wèn)題，即研究運(yùn)用電氣監(jiān)測(cè)、電氣檢查和電氣控制的方法來(lái)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的安全性或獲得必要的安全條件。防雷接地技術(shù)不僅是電氣安全工程技術(shù)的一方面，更是電氣安全工作的重中之重。變電站是電力系統(tǒng)的心臟和樞紐，一旦遭受雷擊，引起變壓器等重要電氣設(shè)備絕緣毀壞，不但修復(fù)困難，而且造成大面積、長(zhǎng)時(shí)間停電，必然給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失，跟人民生活帶來(lái)諸多不便。因此，變電站的防雷接地保護(hù)技術(shù)必須十分可靠。1.2 本次課題的研究背景長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在雷電活動(dòng)規(guī)律、雷擊線路物理

7、過(guò)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，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)。上世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來(lái)的基于磁場(chǎng)定位和時(shí)差定位原理的雷電定位系統(tǒng)2，使雷電測(cè)量更為準(zhǔn)確和及時(shí)。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在雷電活動(dòng)規(guī)律、雷擊線路物理過(guò)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。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(mén)實(shí)現(xiàn)故障定位、分類、準(zhǔn)確計(jì)

8、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(lè)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。在現(xiàn)代社會(huì)里，電力已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活必不可少的二次能源，它在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ罴案鱾€(gè)領(lǐng)域中已獲得了廣泛應(yīng)用。我國(guó)城鄉(xiāng)各行各業(yè)廣泛使用的電力，絕大部分由電網(wǎng)供給，所以，“電業(yè)事故是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一大災(zāi)難”。由于我國(guó)農(nóng)村變電站大多建于曠野開(kāi)

9、闊的偏僻地區(qū)，附近高層建筑較少，是雷電的多發(fā)區(qū)，加之農(nóng)村變電站一般是110kv以下的小型變電站，對(duì)變電站設(shè)計(jì)重視不夠，考慮問(wèn)題不盡全面，造成農(nóng)村變電站成為易受雷擊的“重災(zāi)區(qū)”。防雷接地技術(shù)不僅是電氣安全工程技術(shù)的一方面，更是電氣安全工作的重中之重。變電站是電力系統(tǒng)的心臟和樞紐，一旦遭受雷擊，引起變壓器等重要電氣設(shè)備絕緣毀壞，不但修復(fù)困難，而且造成大面積、長(zhǎng)時(shí)間停電，必然給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失，跟人民生活帶來(lái)諸多不便。因此，變電站的防雷接地保護(hù)技術(shù)必須十分可靠。變電站的防雷安全形勢(shì)不容樂(lè)觀，主要表現(xiàn)在：一是社會(huì)人民防雷安全意識(shí)不強(qiáng),對(duì)雷電災(zāi)害的危害性認(rèn)識(shí)不夠,事不關(guān)己的態(tài)度旁觀此事；二是隨著社會(huì)

10、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,而許多地方還是采用傳統(tǒng)的防雷方式，防雷效果較差。所以變電站的防雷接地措施必須要高度的重視起來(lái)。1.3 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(lái)越高，對(duì)安全供電的要求也越來(lái)越高。為了防止各種電氣事故，保障人民生產(chǎn)、生活的正常有序進(jìn)行，電氣安全已成為社會(huì)關(guān)注對(duì)象，各種電氣安全措施也正在建立與完善。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

11、電侵入波防護(hù)以及變電站的接地保護(hù)設(shè)計(jì)，具有一定廣泛性。222 變電站的防雷保護(hù)變電站遭受雷擊的主要原因3：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(guò)正常狀態(tài)下的數(shù)值，通常情況下變電站雷擊有兩種情況：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(guò)電壓和直擊雷過(guò)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(guò)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)

12、生較高的電壓，雷電流通過(guò)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(guò)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(guò)電壓，此過(guò)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(guò)電壓和直擊雷過(guò)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(jiàn)的雷擊形式、頻率、強(qiáng)度以及被保護(hù)設(shè)施的重要性、特

13、點(diǎn)安裝適宜的保護(hù)裝置。2.1 變電站的直擊雷保護(hù)避雷針的裝設(shè)原則及其接地裝置的要求41、獨(dú)立避雷針宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻不宜超過(guò)10。當(dāng)有困難時(shí)，該接地裝置可與主接地網(wǎng)連接，使兩者的接地電阻都得到降低。但為了防止經(jīng)過(guò)接地網(wǎng)反擊35kv及以下的設(shè)備，要求避雷針與主接地網(wǎng)的地下接地點(diǎn)至35kv及以下的設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15m。經(jīng)15m長(zhǎng)度，一般能將接地體傳播的雷電過(guò)電壓衰減到對(duì)35kv及以下的設(shè)備不危險(xiǎn)的程度。獨(dú)立避雷針不應(yīng)設(shè)在人經(jīng)通行的地方，避雷針及其接地裝置與道路或出入口等的距離不宜小于3m，否則應(yīng)采取均壓措施，或鋪設(shè)礫石或?yàn)r青

14、地面。2、電壓110kv及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的架構(gòu)或屋頂上，但在土壤電阻率大于1000的地區(qū)，宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針。否則，應(yīng)通過(guò)驗(yàn)算，采取降低接地電阻或加強(qiáng)絕緣等措施，防止造成反擊事故。裝在架構(gòu)上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)連接，并應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置。裝有避雷針的架構(gòu)上，接地部分與帶電部分間的空氣中距離不得小于絕緣子串的長(zhǎng)度；但在空氣污穢地區(qū)，如有困難，空氣中距離可按非污穢區(qū)標(biāo)準(zhǔn)絕緣子串的長(zhǎng)度確定。避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至變壓器接地線與接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15m。在變壓器的門(mén)型架構(gòu)上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線。這是因?yàn)殚T(mén)型架構(gòu)距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后

15、，架構(gòu)的集中接地裝置距變壓器金屬外殼接地點(diǎn)在地中距離很難達(dá)到不小于15m的要求。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(lái)保護(hù)中等及大容量變電站的電氣設(shè)備。fs系列閥型避雷器，主要用來(lái)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5，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)。1.雷電保護(hù)措施變電站配電裝置對(duì)侵入雷電波的過(guò)電壓保護(hù)是采用氧化鋅避雷器及與氧化

16、鋅避雷器相配合的進(jìn)線保護(hù)段等保護(hù)措施。110kv及35kv的配電裝置電器設(shè)備絕緣與氧化鋅避雷器以雷電沖擊10ka為基準(zhǔn)，配合系數(shù)取不小于1.4；10kv的配電裝置電器設(shè)備絕緣與氧化鋅避雷器以雷電沖擊5ka為基準(zhǔn)進(jìn)行配合。進(jìn)線保護(hù)段的作用，在于利用其阻抗來(lái)限制雷電流幅值和利用其電暈衰耗來(lái)降低雷電波陡度，并通過(guò)進(jìn)線段上避雷器的作用，使之不超過(guò)絕緣配合所要求的數(shù)值。2.變壓器的防雷保護(hù)變壓器是變電站最重要的電器設(shè)備，但由于其絕緣較為薄弱，因而必須對(duì)變壓器裝設(shè)防雷保護(hù)。(1) 三繞組變壓器正常運(yùn)行時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)只有高、中壓繞組工作而低壓繞組開(kāi)路的運(yùn)行情況，這時(shí)，萬(wàn)一高、中壓繞組有雷電波入侵，由于通過(guò)繞

17、組間的靜電和電磁耦合，使其低壓側(cè)出現(xiàn)過(guò)電壓而危及變壓器的絕緣，因此，必須在低壓繞組任一相直接出口處對(duì)地加裝一個(gè)氧化鋅避雷器。(2) 對(duì)于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，變壓器是全絕緣的，由于三相受雷電波入侵的概率很小，而且一般變電站的進(jìn)線不止一條，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，非雷擊進(jìn)線起到分流作用，因而其中性點(diǎn)一般不需保護(hù)；對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，變壓器通常是分級(jí)絕緣的，此時(shí)需要在中性點(diǎn)上裝設(shè)氧化鋅避雷器或間隙保護(hù)。2.3 變電站的進(jìn)線段保護(hù)變電站因雷電侵入波形成的雷害事故有50%是離變電站1km以內(nèi)雷擊線路引起的6-7，約有71%是3km以內(nèi)雷擊線路引起的。要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷波的波度，就必

18、須對(duì)變電站進(jìn)線實(shí)施保護(hù)。 當(dāng)線路上出現(xiàn)過(guò)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。應(yīng)為雷電侵入波沿導(dǎo)線傳播時(shí)有損耗，具體是雷電壓在線路上感應(yīng)產(chǎn)生的地點(diǎn)離變電站愈遠(yuǎn)，它流動(dòng)到變電站時(shí)的損耗就愈大，其波陡度和幅值就降得愈低。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(guò)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)

19、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，變電站進(jìn)線保護(hù)具體措施視變電站的線路情況而定。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(wèn)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(lái)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)

20、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8：1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

21、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接地電阻，正因?yàn)槿绱?，?dāng)有電流流過(guò)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9-10，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(wú)限大遠(yuǎn)處的大地電阻。從降低工程造價(jià)以及技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合的角度出發(fā)，變電站接地電阻設(shè)計(jì)值為1歐，全所接地網(wǎng)沿水平接地體、垂直接地體

22、敷設(shè)降阻劑，必要時(shí)可加打垂直接地樁；全所做絕緣高阻地面，以滿足接觸電位差及跨步電位差的要求。施加降阻劑后的接地電阻：在具體施工中施加降阻劑后，有效地?cái)U(kuò)大接地體與土壤接觸面積，施加cfj-1型降阻劑，按18公斤/米計(jì)算，按接地極總長(zhǎng)度1563米計(jì)算，約需30噸。根據(jù)： ：平均土壤電阻率560·m。l：接地極的總長(zhǎng)度水平加垂直l=1563m。d：接地極的等效直徑0.025m。h：接地極的埋深0.8m。：降阻劑的利用率50。 r=2.12()加打接地深井后的接地電阻：在站內(nèi)與復(fù)合接地網(wǎng)配合，在四個(gè)邊的中間打4×40米的深井接地，深井直徑200mm，接地極熱鍍鋅鋼管=100mm，側(cè)

23、壁鉆=15mm的溢流孔。井內(nèi)用壓力灌裝機(jī)灌注降阻劑。根據(jù)公式： ：深40米土壤電阻率估計(jì)1200·m。l：深井接地極的總長(zhǎng)度40m。d：深井接地極的等效直徑0.20m。h：深井接地極的埋深0.8m。n：深井?dāng)?shù)4口。r=10.994()。并接水平地網(wǎng)后，根據(jù)： （k為屏蔽系數(shù)，取1.1） r=1.95()外沿接地體后的接地電阻：在站內(nèi)四個(gè)角加打4口5米深的外沿接地井，后采用鉆探配合，探頭感應(yīng)的方法施工，分別向6個(gè)方向斜向外沿（其中有兩個(gè)角同時(shí)向二個(gè)方向外沿），使原有接地網(wǎng)等效半徑增加34倍，在變電站內(nèi)向外延伸的深埋接地極（變電站內(nèi)采用機(jī)械施工，無(wú)需站外開(kāi)挖），每根長(zhǎng)度約80米。接地井均

24、灌注降阻劑，深井降阻劑用量約16噸。采用鉆孔深度5米外延接地網(wǎng)80米、孔徑300mm，放置100mm無(wú)縫鍍鋅圓管，在鋼管內(nèi)外施放長(zhǎng)效降阻劑的理論依據(jù): : 深層土壤在考慮季節(jié)系數(shù)后土壤的電阻率取 560·m1: 降阻劑的電阻率0.4·md1: 圓柱形的等效直徑0.3md：接地體（圓鋼管）的直徑0.1m k1、k2: 為接地體和降阻劑的計(jì)算系數(shù)，從有關(guān)列表中查得k1=0.98，k2=1。l: 接地體埋設(shè)在地面下的長(zhǎng)度 6根×5m/根30m，外延6根×80m/根=480m。合計(jì)510m。 深井地網(wǎng)與原變電站地網(wǎng)并接后根據(jù)：（k為屏蔽系數(shù)，取1.1）r=0.9

25、5() 并接部分模塊：考慮在實(shí)際施工中存在不良因素，確保接地電阻達(dá)到r1.0,并且在2030年保持穩(wěn)定性,在水平接地網(wǎng)中并接部分模塊，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算：選用fmy-1209型模塊約150個(gè)。3.3 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11： 1. 為了將各種不同用途和各種不同電壓的電氣設(shè)備接地，一般應(yīng)使用一個(gè)總的接地裝置； 2. 發(fā)電廠、變電所的接地裝置，除充分利用直接埋入地中或水中的自然接地體外，還應(yīng)敷設(shè)人工接地體； 3.在高土壤電阻率地區(qū)采用下列降低接地電阻的措施： Ø 當(dāng)在發(fā)電廠、變電所2000m以內(nèi)

26、有較低電阻率的土壤時(shí)，可敷設(shè)引體接地體； Ø 當(dāng)?shù)叵螺^深處的有較低電阻率的土壤時(shí)，可采用井式或深鉆式接地體； 填充電阻率較低的物質(zhì)和降阻劑； 敷設(shè)水下接地網(wǎng)。 4.人工接地網(wǎng)應(yīng)圍繞設(shè)備區(qū)域連成閉合形狀，并在其中敷設(shè)若干水平均壓帶5.屋內(nèi)接地網(wǎng)由敷設(shè)在房屋每一層的接地干線組成，并盡量利用固定電纜支、吊架用預(yù)埋扁鐵作為接地干線，在各層的接地干線用幾條上下聯(lián)系的導(dǎo)線連接，而后將屋內(nèi)接地網(wǎng)的幾個(gè)地點(diǎn)與主接地網(wǎng)連接。 6. 應(yīng)采用統(tǒng)一接地網(wǎng)，用一點(diǎn)接地的方式接地。 4 變電所防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例4.1 變電所的規(guī)模此變

27、電站為降壓變電站與我國(guó)大多數(shù)農(nóng)村變電站相似，建在視野開(kāi)闊的偏僻地區(qū)，附近無(wú)高層建筑。占地面積長(zhǎng)為50m,寬為40m。變電站最高點(diǎn)為20m，且當(dāng)?shù)仄骄纂娙諡?0。有三種規(guī)格的變壓，分別為35/10.5kv（主變壓器）、35/0.4kv與10.5/0.4kv的形式。1、此變電站的相關(guān)參數(shù)為： 表1-1 35kv變電站相關(guān)參數(shù) 名稱 型號(hào)規(guī)格 單位 容量（kva） 數(shù)量 變壓器 （主）kv y/-11 臺(tái)2500 1 變壓器 kv y/y0-12 臺(tái)50 1 變壓器kv y/y0-12 臺(tái)30 1 氧化鋅 避雷器y5wz-42/135g 只 3 電壓互 感器jdj2-35 35/0.1kv 只 1

28、2、變電站電氣主接線圖 圖1-1 35kv變電站電氣接線圖 4.2 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn)變電站所處地區(qū)土壤電阻率2×102·m，雖然不大于500·m，但由于是35kv電壓級(jí)的配電裝置，故不宜采用構(gòu)架式避雷針。 1、采用兩根等高避雷針進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)由于此35kv變電站，占地面積長(zhǎng)50m，寬40m,變電站的最高點(diǎn)高度為20m,在變電站寬兩側(cè)對(duì)稱位置上距5m處設(shè)立兩等高避雷針。如圖2-1所示。 10.5kv母線架 變配電裝置 35kv母線架門(mén)型框架 50m 60m避雷針1避雷針220m20m 圖2-1 兩等高避雷針位置圖具體有：兩針間距d=5+50+5=60m。設(shè)避

29、雷針高度為h，又變電站的最高點(diǎn)為20m，故hx=20m。（4） 在避雷針1或2的一側(cè)按單避雷針來(lái)計(jì)算 顯然有 hx<h/2 且要m ，故m。（5） 在避雷針1號(hào)2號(hào)之間，d12=60m, 兩等高避雷針針在hx=20m高度處的最小保護(hù)寬度有，故有m； 又 且 所以 m。綜上所述，只用兩根等高避雷針實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的直擊雷防護(hù)，需要求避雷針高度不小于56m。 由于不宜采用構(gòu)架式避雷針，只能用兩根60m的避雷針按圖3-4-1設(shè)計(jì)聯(lián)合保護(hù)。其中支架高58m，接閃器選2m長(zhǎng)，直徑為1216mm的圓鋼，引下線選截面12mm×4mm扁鋼。接閃器和引下線要做防腐處理。 2、采用四根等高避雷針進(jìn)行防

30、護(hù)設(shè)計(jì) 變電站的最高建筑物是門(mén)型框架，高 度為20m，35kv與10.5kv母線架高度都為15m,變電裝置屋高為8m。采用四根等高避雷針對(duì)變電站進(jìn)行防護(hù)，避雷針1號(hào)與2號(hào)，3號(hào)與4號(hào)處于水平位置上，如圖2-2所示。 避雷針1避雷針2避雷針3避雷針42m 10.5kv母線架 變配電裝置 35kv母線架門(mén)型框架 50m 60m2m 圖2-2 四等高避雷針的位置圖（1）門(mén)型框架兩側(cè)，1號(hào)和2號(hào)針之間，假設(shè)選高度為40m的避雷針，即40m,20m。 顯然 hx=h/2 故1號(hào)2號(hào)單根保護(hù)半徑rx為： = （40-20）×0.79 =15.8m 兩等高避雷針針聯(lián)合保護(hù)范圍 d12=60m h0

31、=40-60/(7×0.79)=29.2m bx=1.5×(29.2-20)=13.8m （2）35kv側(cè)，3號(hào)和4號(hào)之間，選用40m高的避雷針即h=40m,hx=15m。 顯然 hx<h/2 故3號(hào)4號(hào)單根保護(hù)半徑rx為： =（1.5×40-2×15）×0.79 =23.7m 兩等高避雷針針聯(lián)合保護(hù)范圍 d34=60m h0=40-60/(7×0.79)=29.2m bx=1.5×(29.2-15)=21.3m （3）35kv與10.5kv同一側(cè)，2號(hào)與4號(hào)避雷針之間，選用40m 高的避雷針即h=40m , hx=

32、15m。 顯然 hx<h/2 故2號(hào)4號(hào)單根保護(hù)半徑rx為： =（1.5×40-2×15）×0.79 =23.7m 兩等高避雷針針聯(lián)合保護(hù)范圍 d24=36m h0=40-36/(7×0.79)=33.5m bx=1.5×(33.5-15)=27.8m （4）35kv與10.5kv對(duì)角線一側(cè)，2 號(hào)和3 號(hào)針之間, 選用40m 高的避雷針即h=40m，hx= 15m。 顯然 hx<h/2 故2號(hào)3號(hào)單根保護(hù)半徑rx為： =（1.5×40-2×15）×0.79 =23.7m 兩等高避雷針針聯(lián)合保護(hù)范圍 d

33、24=62m h0=40-62/(7×0.79)=28.8m bx=1.5×(28.8-15)=20.7m由以上計(jì)算結(jié)果可見(jiàn), 這四根針可以將整個(gè)變電站站都保護(hù)到位。所以可選四根40m的避雷針按圖3-4-2設(shè)計(jì)聯(lián)合保護(hù)。其中支架高38.5m，接閃器選1.5m長(zhǎng)，直徑為1216mm的圓鋼，引下線選截面12mm×4mm扁鋼。接閃器和引下線要做防腐處理。3、避雷器與變壓器的最大電氣距離 35kv變壓器允許的距離 當(dāng)運(yùn)行進(jìn)線為1條時(shí)：根據(jù)，令（35kv變壓器的雷電沖擊耐受電壓為185kv，35kv進(jìn)線1km有避雷線，其陡度取1.0kv/m）。 185=134+2×

34、;1× =25（m） 35kv進(jìn)線2km或全線有避雷線，其陡度取0.5kv/m。 185=134+2×0.5× =51（m） 當(dāng)進(jìn)線數(shù)增加時(shí)，可參考表1-2的數(shù)據(jù)。 表1-2 進(jìn)線數(shù)與的關(guān)系 進(jìn)線避雷線長(zhǎng)度 （km） 進(jìn) 線 路 數(shù) 1 2 3 >=4 1 25 40 50 55 2(全線) 50 75 90 105 10.5kv變壓器允許的距離 當(dāng)運(yùn)行進(jìn)線為1條時(shí)：根據(jù)，令（10kv 變壓器的雷電沖擊耐受電壓為75kv,10kv全線無(wú)避雷線,其陡度a0取1kv/ m）。 75 = 45 + 2 ×1 × = 15 (m) 當(dāng)進(jìn)線增加，參

35、照表1-3的數(shù)據(jù) 表1-3進(jìn)線數(shù)與的關(guān)系 雷季經(jīng)常運(yùn)行的進(jìn)線數(shù) 1 2 3 >=4 最大電氣距離（m） 15 23 27 40 故由計(jì)算可知，在35kv變電站里面距變壓器（35/10.5kv、35/0.4kv）25m內(nèi)必須要安裝避雷器，距變壓器（10.5/0.4kv）15m內(nèi)須安裝避雷器。 依據(jù)分析和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于本35kv電壓級(jí)的變電站，實(shí)際上只要保證在每一段（包括分段母線）可能單獨(dú)運(yùn)行的母線上都裝設(shè)一組避雷器，就可以使整個(gè)變電站得到保護(hù)。4、進(jìn)線保護(hù)段接線設(shè)計(jì) 圖2-3 35kv進(jìn)線保護(hù)段接線圖由于此35kv變電站全線無(wú)避雷線線路，故變電站進(jìn)線保護(hù)段接線方案可根據(jù)圖2-3設(shè)計(jì)。方案中

36、架設(shè)12km避雷線可防止進(jìn)線段遭受直接雷擊和屏蔽雷電感應(yīng)。圖中管型避雷器gb1和gb2在一般線路不必裝設(shè)，但對(duì)于沖擊絕緣強(qiáng)度特別高的木桿線路或者鋼筋混凝土桿木橫擔(dān)線路，應(yīng)在進(jìn)線保護(hù)段首端加裝一組管型避雷器gb1，其工頻接地電阻一般不得超過(guò)10。gb1的作用是限制從進(jìn)線段外沿導(dǎo)線侵入的雷電流幅值。在進(jìn)線保護(hù)末端裝設(shè)一組gb2的目的是保護(hù)斷路器qf。當(dāng)雷雨季節(jié)，qf處于開(kāi)斷狀態(tài)，且線路側(cè)帶工頻電壓，無(wú)gb2保護(hù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)較高的折射波電壓（2倍的侵入波電位），引起觸頭閃絡(luò)，甚至燒壞觸頭。母線上裝設(shè)一組閥型避雷器fz的作用是保護(hù)變壓器及其他電氣設(shè)備。qftfzgb2或jxgb1或jx150200m150

37、200m qftfzjx150200m 圖2-4 3150kv·a以下35kv變電站的簡(jiǎn)化進(jìn)線保護(hù) 由于此變電站容量在3150kv·a以下（本變電站容量為2560kv·a），可采用圖2-4兩種簡(jiǎn)化接線。管型避雷器gb1、gb2可采用保護(hù)間隙jx代替，其工頻接地電阻應(yīng)小于或等于5。假設(shè)對(duì)此35kv變電站，當(dāng)在進(jìn)線區(qū)域架設(shè)避雷線較困難，為此不能保證要求的耐雷水平。在這種情況下，可以在進(jìn)線終端桿上安裝一組1000µh的電抗器（l），以限制雷電侵入波的陡度a和雷電流幅值i，起到進(jìn)線段保護(hù)的作用。接線見(jiàn)圖2-5所示。另外，35kv變電站有進(jìn)線段采用電纜線路，在電纜

38、線與架空線連接處，考慮波過(guò)程可能產(chǎn)生過(guò)電壓，故應(yīng)裝設(shè)一組避雷器保護(hù)，并且使避雷器的接地端與電纜的金屬外皮連接。如圖2-6所示。qftfzgbl 圖2-5 用電抗器代替進(jìn)線段保護(hù)qftf2f1 圖2-6 35kv變電站電纜進(jìn)線段的保護(hù)接線 4.3 35kv變電站接地設(shè)計(jì)該35kv變電站主變壓器容量2500kv·a，電壓為35/10.5kv，中性點(diǎn)不接地，經(jīng)消弧線圈接地。最大運(yùn)行方式下，低壓母線三相短路電流為4.25ka，單相短路電流為10.8ka。低壓側(cè)主保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.7s。變電站范圍為長(zhǎng)為50m,寬為40m。變電站電源進(jìn)線為一回35kv架空線路，導(dǎo)線型號(hào)為lj-95，3km長(zhǎng)。電

39、源變電站35kv母線最大運(yùn)行方式下短路容量500mv·a，單相接地電容電流為15a。35kv出線繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為1.4s。功率因數(shù)要求不小于0.9。1.5m1.5m變壓器室值 班 室工 具 間高壓配電室 低 壓 配 電 室水平接地體及均壓帶；垂直接地體；接地線 圖3-1 35/10.5kv變電站接地網(wǎng)示意圖 最熱月平均溫度27.9oc，最熱月平均最高溫度31.9oc，極端最高溫度38.9oc，極端最低溫度-9.4oc，最熱月地下0.8m深處平均溫度27.2oc，年平均雷電日數(shù)40日/年。土壤電阻率2×104·cm，中等含水量，土壤熱阻系數(shù)80oc·cm

40、/w。接地設(shè)計(jì)步驟如下。（1） 接地電阻要求值 因?yàn)橹行渣c(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地，僅供高壓電氣裝置接地保護(hù)用時(shí)，要求 ， （2）確定土壤電阻率 考慮季節(jié)變化，土壤電阻率應(yīng)乘以季節(jié)系數(shù)，所以最大電阻率為： ·cm（3）選擇接地體及確定接地裝置型式 選角鋼l50×50×5，長(zhǎng)3.5m做垂直接地體；并選扁鋼40mm×5mm做水平接地體，構(gòu)成以垂直接地體為主的復(fù)式接地裝置。接地裝置在距變電站建筑物外墻1.5m處，呈環(huán)路閉合的長(zhǎng)孔型布置，中間加一條均勻帶。垂直接地體間距取67m，沿閉合環(huán)路垂直打入地中，上端用扁鋼連接，扁鋼埋地0.50.7m。高、低壓配電裝置角鋼基礎(chǔ)及變壓器底部鋼軌均通過(guò)不少于2根的接地線連接到接地裝置上。變電站各室出入口敷設(shè)帽檐式均壓帶或鋪設(shè)瀝青路面（變電站無(wú)自然接地體）。( 4 ) 接地裝置計(jì)算 1）單根垂直接地體的接地電阻 =68.72 2）初定垂直接地體根數(shù)，確定屏蔽系數(shù) 因閉合接地裝置的周長(zhǎng)l=(1.5×2+50)+(1.5×2+40)×2=192m，接地體間距a=67m，故垂直接地體根數(shù)約為 n=l/a=3227.5根 實(shí)取 n=30 根 按n=30及，查得( 5 )接地裝置的接地線（即連接扁鋼）熱穩(wěn)定性校驗(yàn) mm2 實(shí)選接地線4