变电站防雷接地及二次防雷教学课件PPT.ppt

copyright 2003 duval messien,变电站直击雷防护接地及二次防雷,copyright 2003 duval messien,前 言,电力系统由发电、输电、变电、配电和用户等几个部份组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的重要作用，它的安全对电力系统有着重大的影响，与工农业生产和人民生活有着密切联系，因此，搞好变电站的安全运行工作对电力系统的稳定运行有着深远的意义。而且变电站的分布非常广泛，地处偏远的地区、县市的雷害情况比较严重，站内控制中心的设备常被雷电电磁脉冲损坏，所以变电站控制中心的防雷非常重要。,copyright 2003 duval messien,变电站防雷接地问题,1、防止直接雷击 2、防雷击电磁脉冲 3、接地降阻,copyright 2003 duval messien,卫星+ 提前放电避雷针,copyright 2003 duval messien,在针尖产生电离通道，甚至能捕捉雷电. 达到上述效果的三个因素 : 激发装置产生电离子 自然条件下的尖端电场畸变电离 温吐利效应（拉拔效应）对电离子流动的加速.,工作原理 (1),copyright 2003 duval messien,电离 : 在晴朗干燥的天气下，地表电场强度大约是 150 v/m.，随着雷云的发展，地面放电尖端的电场强度会逐渐增加到14 kv/m. 传送: 处于较高位置的避雷针将更容易产生上行先导，这是自然现象. 加速 : 双重装向上加速装置的设计，产生温吐利效应，不但输送电离空气并且加速其在针尖的循环速度。,工作原理 (2),copyright 2003 duval messien,工作原理（3）,copyright 2003 duval messien,电离场的形成,copyright 2003 duval messien,1、性能优势： 在同等条件（高度）下，“卫星”比普通避雷针保护范围大 落雷更准确，减小了雷击点落于非避雷针体的概率 2、安全可靠：无放射性元素，不锈钢材料，耐腐蚀， 抗风能力强 3、免维护：无源，无需供电，无耗能元件 4、安装简单：重量轻，不需加装同轴屏蔽电缆 5、造型美观,技术特点及优势,copyright 2003 duval messien,当针尖高度z5,x米时： 当针尖高度z0,5 )米时： r- 保护半径 x- 滚球半径 x30,45,60 y- 抢先击距 y25,40,50,60 z- 针尖高度 z0,x,保护范围计算公式,copyright 2003 duval messien,保护半径,copyright 2003 duval messien,某建筑物，高30米，按三类防雷建筑物设计ese避雷针。拟采用ese6000避雷针一套，安装高度13.5米，即针尖高出建筑物13.5米，求避雷针保护范围。 =110.6 这是一套ese6000避雷针在建筑物屋顶平面的保护半径。如要考虑避雷针在地面的保护范围，则要考虑建筑物本身的高度，即避雷针的安装总高度为30+13.5=43.5米，代入公式： =118.8 即在地面的保护半径为118.8米。,举例计算,copyright 2003 duval messien,良欧在变电站中的应用,copyright 2003 duval messien,用户实例,copyright 2003 duval messien,安装实例,变电站二次防护,copyright 2003 duval messien,变电站二次防护,copyright 2003 duval messien,雷电对变电站二次系统设备的危害 1、直击雷可以造成线路跳闸、tv、ta及其它一次设备故障、爆炸。 2、感应雷主要危害变电站的通信、调度、载波、继保系统及监控设备。 3、造成二次系统设备的继电保护误动、拒动的事故，严重威胁电网的安全运行 4、二次设备对雷电等电磁脉冲和过电压过电流的耐受能力很低，而且由于电力系统二次防雷工作滞后，这些设备遭受雷击损坏极高，后果也越来越严重。,二次防雷过电压引入途径,copyright 2003 duval messien,1、配电线路引入的雷电过电压 2、通信线路引入的雷击过电压 3、雷击电磁脉冲 4、地电位反击,电源防雷要求1,1 配电变压器低压侧应安装避雷器。避雷器的接地端子与变压器的外壳、中性线以及电力电缆的铠装层应就近接地。 2 进入变电站室内的低压电力电缆应走电缆沟或采用带金属外皮的电缆或直接穿金属管埋地引入,其金属管长度不宜小于15m。 3 当供电系统采用tn-s方式，低压电力电缆引入机房后，在交流稳压器内或交流配电屏（箱）内，相线及中性线应分别对地加装限压型spd; 当供电系统采用tn-c-s方式，低压电力电缆引入机房后，在交流稳压器内或交流配电屏（箱）内，相线应分别对地加装限压型spd。 4 变电站配电变压器低压侧应具有标称放电电流不小于20ka的限压型spd；低压电缆引入电力室后，在配电屏终端入口处，应具有标称放电电流不小于15ka的限压型spd。若变电站配电变压器和配电室在同一建筑物内，其spd应在配电室内安装。 5 当上一级spd与次级spd都采用限压型spd时，两者之间的电缆长度应大于5m。 6 当变电站的配电系统采用总配电室与分配电室方式供电时，总配电屏与分配电屏之间的低压埋地电缆长度若大于50m，应在分配电屏电缆输入侧安装标称放电电流不小于10ka的限压型spd。,copyright 2003 duval messien,电源防雷要求2,7 配电屏与各层配电箱之间的电源线若长度超过30m或电源线长度虽然未超过30m，但该层控制终端和网络设备、仪表的电源对雷电较为敏感时，配电箱内电源芯线宜对地安装标称放电电流不小于10ka的限压型spd。 8 变电站内对雷电敏感的系统从防护考虑，建筑物外墙体应避免安装仪表及计算机用电源插座。 9 变电站直流电源线的雷电过电压保护设计 9.1 直流屏与分屏的连接电缆大于50米时，应在进入分屏的馈线进线端加装适合的直流spd。 9.2 变电站内直流配电屏的直流馈线端应安装标称放电电流不小于10ka的直流电源spd。 9.3 变电站内直流电源系统使用的spd应具有带保险丝功能,标称放电电流不小于10ka，spd应就近接地。 10 机房配电屏,ups专用设备配电屏等处根据实际情况安装标称放电电流不小于10ka的限压型spd.,copyright 2003 duval messien,信号防雷要求,1 进入主控或通信机房的载波高频电缆必须在屏内及结合滤波器处将屏蔽层接地。 2 复用载波通道高频电缆进入载波设备前宜安装标称放电电流不小于10ka（8/20s）的高频信号spd。 3 当载波及微波输出的音频线（或数据线）长超过30米时，应在载波及微波配线架处安装标称放电电流不小于5ka（8/20s）的信号spd。 4 从保护屏、交流电源屏、直流电源屏、测量屏等到总控屏的监控通信线，若长度超过30米时在总控屏内应安装标称放电电流不小于5ka（8/20s）的相应的信号spd或光电隔离器。 5 不同系统的通信连接线，应根据实际情况在其线路的一端或两端都安装标称放电电流不小于5ka（8/20s）的相应信号spd或光电隔离器。 6 高压场地到站内各室的各种信号线路、站内不同楼之间的的各种信号线应采用光纤或屏蔽电缆，屏蔽电缆的屏蔽层应两端接地，电缆的空置芯线应两端接地。 7 当信号线路垂直长度大于30m时，应穿金属管，其金属管两端必须就近与楼层的均压网或接地网焊接。,copyright 2003 duval messien,配电线路防雷,copyright 2003 duval messien,配电线路引入的雷电过电压 雷电波通常是通过变电站临近的线路侵入母线，再经过变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合，进入低压出线， 途中经过了线路避雷器，母线避雷器等多级削峰，再经过变压器低压出线的平波作用， 电压幅值大为下降。但由于雷电波的波峰幅值和能量很大， 虽然雷电波在经过上述避雷器后，大部分能量得以消除，但仍有部分雷电波以幅值相对很高且作用时间很短的低能量尖峰脉冲的形式通过变压器的低压出线，加到变电站内所有的380 v交流回路中。220v等直流线路因进出高压场等原因也是引入雷电的主要线路。,综合自动化变电站二次设备的防雷保护(电源部分),copyright 2003 duval messien,通信线路防雷,copyright 2003 duval messien,通信线路引入雷击 通信线路（通信线路一般包括一般有载波线、电话线、控制线等）由于变电站的通信电缆出线较长，感应雷电通过远控系统电缆及信号电缆侵入,以很高的电压直接加在二次设备上,该过电压轻则使设备加速老化，重则直接将设备损坏。对于电力系统来讲，rs485、rj45网线、gps及微波载波等馈线等都是引入雷电的通信线路。大部分通信线路主要是在室内被其他线路上的过电压感应。,综合自动化变电站二次设备的防雷保护(信号部分),copyright 2003 duval messien,特耐 离子接地极,copyright 2003 duval messien,tm,离子接地极是由北京欧地安科技有限公司进行生产/组装的产品，优良品质。符合ul. nec. ansi. iec. bs 等国际标准对接地设备的要求，具有优越的性能价格比。,离子接地系统,特性介绍,独特的 terec+ 降阻核心配方，同时具有离子释放、保水吸湿、缓释、接地极体保护、载体保护、改善土壤级配、抗冻的作用，使接地降阻效果不断提升并在最佳值趋于稳定，几乎不受季节变化影响。,copyright 2003 duval messien,使用高纯度精铜配合热熔焊接技术，可令产品三十年无需维护。,特性介绍,系统具有改善土壤结构能力及良好的低温特性，在岩石和沙质土壤地区同样有效，并适于在冻土环境下工作。,copyright 2003 duval messien,系统已在欧共体国家大量使用，基于当地政府对于环境保护的无比重视，系统采用的材料均严格达到了安全无毒，对环境无污染的要求。,“特耐”离子接地极的标准长度为3 米/支，备有垂直及水平两种型式，并能根据设计要求无限延长。,电解离子接地系统工频接地电阻计算公式，其充分考虑了电解离子接地系统的接地体长度、初始离子扩散半径、回填料降阻率和电解离子接地系统利用率等参数对电解离子接地系统的工频接地电阻的影响，依据实验的方法给出了近似的模拟计算公式， 该计算公式如下：,copyright 2003 duval messien,设计计算,rd-电解离子接地系统的工频接地电阻； h-电解离子接地系统的长度；其推荐参数为12m； -电解离子接地系统的初始离子扩散半径； 其推荐参数为0.6； -降阻剂回填料降阻率；其推荐参数为0.6； k -电解离子接地系统效率；其推荐参数为0.65；,copyright 2003 duval messien,计算参数,a、电解离子接地系统效率k值的选取 设：单组电解离子接地系统所使用用接地极数量为y，当单根电解离子接地体的长度小于3米时，按如下取值范围选取电解离子接地系统效率 k： y4； k=0.85； 4 y10； k=0.75； 10 y20； k=0.65；,copyright 2003 duval messien,参数范围,b、与土壤电阻率有关的回填剂系数值的选取 500m， =0.8； 500m 2000m， =0.55；,c、与电解离子接地体长度h有关的初始扩散半径值的选取 h3 m， =0.8； 3m h6 m， =0.7； 6m h12 m， =0.6； 12m h， =0.5；,copyright 2003 duval messien,参数范围,电解离子接地系统并联的 工频接地电阻近似计算公式如下： rd-1组离子接地系统的使用效果 r -n组离子接地系统使用后的效果 n -使用离子接地系统的组数 -利用系数,copyright 2003 duval messien,并联计算,利用系数的取值范围如下： n4； =0.85； 4 n10； =0.80； 10 n20； =0.75； 20 n； =0.65；,copyright 2003 duval messien,利用系数,以下为勐嘎河二级站110kv开关站接地改造设计为例,计算离子接地系统工频接地电阻。 计算前提：平均土壤电阻率=1200 m，现有接地网接地电阻4.15 ；改造设计离子接地系统数量100套； 每5套连接后加引出连接导体连接成长度40m的垂直离子极安装共20组； 单组接地电阻值计算公式： =5.85 多组并联组接地电阻值计算公式： =0.45,copyright 2003 duval messien,应用案例,传统深井接地工频接地电阻的计算： 深井接地的特点是接地效率高，更节约施工面积。 单口深井接地效果如下式： rd（/2l）kln（4l/d） =（1200/2*3.14*40）0.65ln（4*40/0.05） 4.770.658.07=25 其中：降阻剂的降阻率k以65%估算。 多口深井接地效果如下式： r1rd/n/0.8 =25/20/0.8 =1.56 添加降阻剂后的接地电阻为: r1 r150% =1.5650% =0.78 （其中0.8为工程利用率系数；50%为降阻剂降阻率）,copyright 2003 duval messien,应用案例（续）,经以上验算，使用电解离子接地系统其降低接地电阻的效果是传统深井接地法的1.73倍,特耐的安装,copyright 2003 duval messien,特耐的组装,copyright 2003 duval messien,