变电所防雷规划设计论文河南城建学院

1、 第六篇 变电所防雷规划设计 6、1 对雷电的认识1） 雷电活动的一般规律性1热而潮湿的地区要比冷而干燥的地区雷电活动多。 2雷电活动与地理纬度有关，赤道雷电活动最高，由赤道分别向北，南逐渐递减。 在我国大致是：华南西南长江流域华北东北西北。3山区雷电活动多于平原，陆地多于湖海。4雷电活动多在78月份，活动的时间大部分在1422时。各地区雷暴的极大值和极小值，多出现在相同的年份。2） 雷电活动的选择性1土壤电阻率相对小，有利于电荷很快积聚的地方易受雷击。2地下埋有导电矿藏（今属矿，盐矿）的地区，易受雷击；3有利于雷云形成与相遇的地区地形易受雷击；4空旷地中的孤立建筑物或建筑群中高耸建筑物易受雷

2、击；5屋顶为金属结构，地下埋有大量金属管道，室内安装大型金属设备的厂房易受雷击；6尖屋顶及高耸建，构筑物易受雷击，如井架，水塔，烟囱，天窗，旗杆，消防梯等。7屋旁大树、接受天线、山区送电线路易受雷击。3） 建筑物易受雷击的部位根据模拟试验得出，建筑物由于屋面坡度的不同，易受雷击部位分布情况下图： 根据实验分析认为，屋顶的坡度不同，建筑物受雷击的部位亦有所不同。屋角与檐角的雷击率最高，屋顶的坡度越小，屋脊雷击率越大，当坡度大于40时，屋檐一般不再受雷击。当屋面坡度小于，长度小于30米时，雷击点多发生在山墙。雷击屋面的可能性最小。 6、2 建筑物的防雷措施建筑物的防雷主要分为防止直接雷，防止感应雷

3、，防止高电位侵入等而引起的破坏性后果。1、 防直接雷1） 可装设独立避雷针或避雷线，使被保护的建筑物处于被保护的范围之内。2） 避雷针及其引下线的全部构件和接地装置，应与被保护的建筑物及与其有联系的金属物（金属管道，电缆，导线等）保持一定的距离，应满足下式的要求：地上部分： m 一般不小于5米地下部分： m 一般不小于3米式中 接地装置的冲击接地电阻，欧； 被保护建筑，构筑物或计算点的高度，米3）避雷线离屋面和各种突出屋面的物体的距离，应满足下式的要求： m 一般不小于3米式中 避雷线的水平长度，米4）独立避雷针，线接地装置的冲击接地电阻应不大于10欧，对高土壤电阻率地区，允许电阻值增长，但必

4、须满足上式的要求。2、 防感应雷1）为防止静电感应，建筑物内的金属物（设备，管道，结构钢筋，电缆金属外皮等）都应该接到防感应雷的接地装置上。其接地电阻不大于10欧。如采用上述方法有困难时，可在屋顶上装设网格不大于810米的金属网作为防静电 感应的措施。金属结构或钢筋混凝土屋面的内钢筋（经可靠的电气连接）亦可代替金属网。金属网每隔1824米用引下线接地一次。2）：为防止电磁感应，长金属管道两端应接地。平行敷设的长金属管道（包括电缆金属外皮）,当其接近距离小于100毫米时，每隔2030米用金属线跨接一次，交叉接近距离小于100毫米机管道连接处，不能保持良好接触时，也应用金属线跨接3）：防止感应雷德

5、接地装置与防止直接雷的接地装置 应分开，相互间距离不小于3米，但与电气设备的接地装置公用（相连），接地电阻应满足最小要求。4）：防感应雷德接地装置一般在建筑物周围环形敷设。3防高电位侵入 1）：为避免沿电力线路传入高电位，最好使电气设备不设于室内 2）：低压线路引入室内时，可直接用电缆埋设的方式，电缆两端金属外皮应接地，其接地装置可与防感应雷接地装置相连接 3）：允许从架空线上经一段不小于50100米电缆引入室内，在电缆与架空线连接处，应装设低压阀形避雷器，且和杆上绝缘子铁角，电缆金属外皮共同接地。其接地冲击电阻不大于10欧，引入端应与防感应雷接地装置连接 4）：金属管道架空引入建筑物时，在入

6、口处必须与防感应雷接地装置相连。管道在靠近建筑物100米内，每隔25米接地一次，其冲击接地电阻不大于20欧。6、3 主要采用的防雷保护1装设避雷针 架设避雷针是变电所防止直击雷的常用措施，其作用是将雷电吸引到避雷针本身上来并安全地将雷电流引入大地，从而保护了设备。变电所装设避雷针时，应该使所有设备都处于避雷针保护范围之内，此外，还应采取措施，防止雷击避雷针时的反击事故。 雷击避雷针时的反击事故，是由于避雷针与被保护设备或构架之间的空气间隙被击穿及避雷针接地装置和被保护设备接地装置之间在土壤中的间隙被击穿而造成的。对于110kV及以上的变电所，可以将避雷针架设在配电装置的构架上，这是由于此类电压

7、等级配合装置的绝缘水平较高，雷击避雷针时在配电架构上出现的高电位不会造成反击事故。装设避雷针的配电构架应装设辅助接地装置，此接地装置与变电所接地网的连接点离主变压器接地装置与变电所接地网的连接点之间的距离不应小于15m，目的是使雷击避雷针时在避雷针接地装置上产生的高电位，在沿接地网向变压器接地点传播的过程中逐渐衰减，以便到达变压器接地点时不会造成变压器的反击事故。对于35kV及以下的变电所，因其绝缘水平较低，故不允许将避雷针装设在配电构架上，以免出现反击事故，需要架设独立避雷针，并满足不发生反击的要求。 2装设避雷器 变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电压，这是变电所防雷保护的基本措

8、施之一。随着金属氧化物避雷器的不断推广，我国绝大多数变电所已逐步用金属氧化物避雷器来替换掉原来的阀型避雷器，但也有不少变电所仍采用阀型避雷器。金属氧化物避雷器除了有较理想的非线性伏安特性外，还有不少优点。一是无间隙。在工作电压下，金属氧化物避雷器实际上相当一绝缘体，因而工作电压不会使氧化锌阀片烧坏，同时，因无间隙，故大大改善了陡波下的响应特性。二是无续流，故只要吸收过电压能量即可，这样，对金属氧化物避雷器的热容量的要求比阀型避雷器低得多。三是电气设备所受过电压可以降低。虽然10kA雷电流下的残压值两种避雷器相同，但阀型避雷器只在串联间隙放电后才可将电流泄放，而金属氧化物避雷器在整个过电压过程中

9、都有电流流过，因此降低了作用在变电所电气设备上的过电压。四是通流容量大，可以用来限制内部过电压。其次，金属氧化物避雷器体积小，重量轻，结构简单，运行维护方便，使用寿命也长，因此金属氧化物避雷器取代阀型避雷器是大势所趋。 为了保证变电所电气设备的安全运行，在装设避雷器时一要限制避雷器的残压，也就是说对流过避雷器的雷电流必须加以限制使之不大于5kA，同时要限制入侵波的陡度。这两个任务将由变电所进线保护段来完成。二要使所有设备到避雷器的电气距离都在保护范围内。避雷器一般安装在母线上，若一组避雷器不能满足要求，则应考虑增设。 3进线段保护 对于35110kV无避雷线的线路在靠近变电所的一段进线上必须架

10、设避雷线以保证雷电波只在此进线段外出现，进线段内出现雷电波的概率将大大减小，其长度一般取12km。在线路绝缘水平很高的情况下，为了限制入侵雷电波的幅值，可在进线段首端处装设一组管型避雷器。 对于35kV的小容量变电所，可根据其重要性和雷电活动强度等情况采取简化的进线保护。由于35kV小容量变电所范围小，避雷器距变压器的距离一般在10m以内，故入侵波陡度允许增加，进线段长度可以缩短到500600m。为限制流入变电所避雷器的雷电流，在进线首端可装设一组管型避雷器或保护间隙。 35110kV变电所，如进线段装设避雷线有困难或进线段杆塔接地电阻难于下降，不能达到要求的耐雷水平时，可在进线的终端杆上安装

11、一组1000H左右的电抗线圈来代替进线段。 4其他防雷措施 变压器是变电所的重要电气设备，其防雷措施除了在母线侧装设避雷器外，还必须考虑其中性点的保护。"规程"规定，3560kV变压器中性点一般不需保护，但对110kV且为单进线的变电所，则宜在中性点上加装避雷器，这些避雷器的额定电压可按线电压或相电压选择。 同时，变电所要根据安全和工作接地要求敷设一个统一的接地网，以做好防雷保护。 （四）避雷针保护范围的计算 35KV/6KV主变电站的一些数据： 变电站占地2.3亩，变电所高4.2米，长32米，宽11米。总面积为352平方米。1、单只避雷针保护范围的计算 在被保护物高度水平

12、面上的保护半径按下式确定：1） 当时： (m) 2)：当时： （m） 式中 h避雷针的高度，米； 避雷针在水平面上的保护半径，米； 避雷针的有效高度，米； 被保护物的高度，米； 高度影响系数，=1； ， 。按照上式采用10米高的避雷针，其保护范围为： 远远达不到要求，因此应当采用多只避雷针实现保护。2、两只避雷针保护范围的计算 两针外侧的保护范围可分别按单只避雷针的保护范围确定：两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点的圆弧确定。圆弧的半径为，最低点的高度按下式计算： 式中 两针间保护范围上部边缘最低点的高度，米； D两针间的距离，米。 两针间水平面上保护范围的一侧最小宽度按下式计算：式中保护范围的一侧最小宽度，米。如下图所示：三只等高避雷针所形成三角形1、2、3的外侧保护范围，应分别按两支等高避雷针的计算方法确定，如在三角形内被保护物的最大高度水平面上，各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度0时，则全部面积即受到保护。四只及以上等高避雷针所形成的四角形或多边形，可先将其分成两个或几个三角形，然后分别按三只等高避雷针的方法计算，如各边保护范围的一侧最小宽度0时，则全部面积即受保护。本次设计拟采用4支避雷针安放在变电所的四角实现直接雷的保