毕业设计（论文）-火力发电厂雷电防护及接地系统设计

设计题目：火力发电厂雷电防护及接地系统设计系别：班级：姓名：指导教师：年月日火力发电厂雷电防护及接地系统设计摘要直击雷和雷电侵入波过电压是火力发电厂发生雷害事故的主要原因，其中雷电侵入波过电压受进线段绝缘子串伏秒特性、杆塔冲击接地电阻、发电厂运行方式以及雷击点的影响，为了合理准确地计算出发电厂的雷电侵入波过电压，并根据计算结果设计出可靠的防雷保护体系，本文对发电厂的厂区范围进行计算，研究了发电厂的防雷接地体系。计算时充分考虑到各种影响因素，并尽量准确的模拟雷电流、变压器及其进线段的各个电气设备。设置4只避雷针能够有效预防全厂区直击雷危害，在变压器侧根据不同电压选择设置避雷器以预防雷电侵入波过电压，在高压线路上架设避雷线能够防止雷直击导线。用水平接地体和垂直接地体构成一个复合接地装置，能够有效疏导雷电流，减少雷电对电气设备带来的伤害。本论文的设计成果对火力发电厂的雷电防护体系及接地装置的设置具有一定的参考价值。关键词：雷电过电压避雷针避雷器防雷接地装置ThermalPowerPlantDesignofLightningProtectionandGroundingSystemAbstractThunderandlightninginvasionwaveovervoltageisthemainreasonoflightningaccidentofthermalpowerplant,thelightninginvasionwaveovervoltageisaffectedbythelinevoltagesecondcharacteristicsoftheinsulators,towergroundingresistance,operationmodeofpowerplantandtheinfluenceoflightningpoint,inordertoreasonableandaccuratecalculationoflightningover-voltageofpowerplant.Accordingtothecalculationresultsanddesignoflightningprotectionsystemreliability,thepowerplantplantrangecalculation,lightningprotectionandgroundingsystemofpowerplant.Thecalculationfullytakeintoaccountvariousfactors,andtrytosimulatelightningcurrentquasiaccurate,eachincominglineoftransformeranditselectricalequipment.4lightningTheneedlecaneffectivelypreventtheharmoflightninghitthearea,inthetransformeraccordingtodifferentvoltagesettingarrestertopreventlightningintrudingovervoltageandlightningconductorsinhigh-voltagetransmissionlinestopreventlightningconductor.Withthelevelofgroundingbodyandverticalgroundingbodytoformacompositegroundingdevice,caneffectivelyeasethelightningcurrentthatbringstoreducelightningelectricalequipmentdamage.Theresultsofthisdesignofthermalpowerplantsystemandlightningprotectiongroundingdevicehasacertainreferencevalue.Keywords:Lightninginvasionovervoltage;Lightningarrester;Lightningprotectiongroundingdevice目录TOC\o"1-3"\h\u207351引言 引言作为促进我国经济发展的一项重要的能源动力，电能已经逐步成为保证我国社会生活各方面正常运行的重要因素和我国经济发展中极其重要的物质基础。因为电能是一种洁净的二次能源，所以电能现在被广泛的应用于国民经济、社会生产和人们生活的方方面面。目前所应用的电能中，绝大部分都由电力生产环节中的发电厂所提供，而一旦发电厂出现雷害事故，将直接影响到电力系统的安全可靠运行并造成严重的后果，因此，发电厂必须要有安全可靠的防雷保护措施。由于我国各个电力企业在防雷接地系统的设置上还有所欠缺，近年来，许多电厂都遭受过雷电波的侵入影响，耽误了电力系统的正常运行，直接影响了经济的发展，甚至于造成了人身安全事故[1]。防雷接地体系分为防雷装置和接地装置两部分，首先利用防雷装置拦截雷电流，然后通过接地装置将雷电流安全导入地面并进行分散疏导，从而防止雷电直击建筑物，保护其内部系统不受雷击损坏。分析我国电厂目前的防雷体系，主要分为两种：(1)利用避雷针将雷电引至自身后通过接地装置导入地面；(2)通过法拉第笼的形式将雷电导入地面。这两种方式进行保护时，其保护过程和范围各不相同。避雷针的作用是在雷电未来到地面之前对雷电进行拦截，其保护范围相对较小；而法拉第笼则是利用电磁屏蔽的原理，其保护范围相对较大[1]。本次毕业设计的题目是《火力发电厂雷电保护及接地系统设计》。根据设计的要求，在设计的过程中，首先需要了解当前火力发电厂的雷电防护接地系统并掌握雷电防护及接地设计的基本原理；然后根据所研究发电厂的地理环境及装机容量对各种电气设备进行选择并校验，最后利用防雷接地的原理提出完善的防雷接地体系设计方案，设计实际的工厂接地系统帮助电厂能够有效地躲避雷击损坏，减轻不必要的损失。

2火力发电厂的基本介绍2.1火力发电厂生产流程及结构组成发电厂是电力系统的中心环节，它的作用是将各种形式的其他能源转换为电能。发电厂包括火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂以及各种新型能源发电厂。其中，火力发电厂是以煤炭、石油或天然气作为燃料进行电能生产。目前，我国火力发电厂主要是以煤炭为燃料，将凝汽式发电机作为主力发电机。一般而言，火力发电厂的生产过程分为三个阶段：一、燃烧系统：对煤炭进行燃烧，将煤炭的化学能转化为热能并利用产生的热量加热锅炉中的水使之成为水蒸汽。燃烧系统主要由输煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等几个环节组成。二、汽水系统：将锅炉中产生的水蒸汽送入汽轮机，推动汽轮机使其转动，将燃烧系统中产生的热能转化为机械能。汽水系统包括给水系统、冷却水系统和补水系统，主要由锅炉、汽轮机、凝汽机、除氧器、加热器等设备组成。三、电气系统：利用汽轮机转动所产生的机械能带动发电机发电，将汽水系统中产生的机械能转化为电能。电气系统主要包括发电机、激励装置、厂用电系统和升压变电所。根据发电厂的生产流程和厂内各建筑物的功能要求，电厂一般含有以下几个区域：主厂房（除尘器、引风机、烟道和烟囱及靠近汽机房的各类变压器），配电装置，燃料及其运输系统、储存设施，供水系统，化学水处理、循环水处理、净化站、污水站，检修维护、材料库和生活服务设施等[1]。2.2电力系统防雷方法与特点我国在电力系统防雷设计中关于避雷针的保护范围计算一直采用折线法。《建筑物防雷设计规范》GB50057—2010提倡采用滚球法计算避雷针的保护范围。通过滚球法的计算结果可知，避雷针的保护范围不能超过滚球半径（30米、45米、60米）以上部分，否则避雷针将失去保护效果。按照《折线法和滚球法确定避雷针保护范围的安全性分析》可得出结论：利用折线法所确定的保护范围，该范围内的低矮建筑和电气设备能得到较好的保护，但是高层建筑或微波塔之类的高塔建筑依然会遭受到雷击损坏[2]。出于安全考虑，电力系统所使用的建筑物普遍提倡使用钢制结构，钢制结构建筑最为安全，其次就是钢筋混凝土结构建筑。在为电厂设置防雷接地体系时，如果建筑物的屋顶采用金属屋顶或屋顶上含有金属结构，则需要将其中的金属部分接地；如果建筑物的屋顶采用钢筋混凝土结构，则需要将其焊接成网后接地；如果建筑物的屋顶结构使用非导电的材质，则应对该建筑物使用避雷带保护，避雷带的网格为5m~10m，每隔10m~20m应装设引下线接地。另外，当建筑物或设备已经处于相邻高建筑物的保护范围内时，可不装设直击雷保护装置[2]。2.3接地装置接地就是将电力系统或电气装置中的某一部分经过接地线连接到接地体上，从避雷的角度来说，把接闪器与地面作良好的电气连接也叫接地。接地体是与土壤直接接触的金属结构，共分为两种。一种称为人工接地体，是专门为接地而装设的接地体，另一种称为自然接地体，是将建筑物中直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等兼作接地体用。用接地线将接地体及设备的接地部分进行连接。将接地线和接地体合称为接地装置[3]。2.3.1主接地网发电厂通常使用一个较大型水平网状的主接地网作为接地装置，该接地网以水平接地体为主，垂直接地体为辅，一般埋于地面的深度不小于0.6m。该接地网的外缘必须紧闭，外缘各角应做成圆弧形，网内需要铺设等间距或不等间距的均压带，均压带间距不应小于5m，其中外缘圆弧的半径不能小于均压带间距的一半。在装设接地装置时，应该充分利用建筑物地基中的基础钢筋作为接地网的一部分。在主接地网中，垂直接地体的间距不应小于其长度的两倍；水平接地体与建筑物外墙的距离间隔不应小于1.5m。主接地网需要和所有出入的金属管道以及所有电气装置的接地、配电系统的接地、计算机监控系统的接地和符合距离要求的各种接地体系进行连接[4]。2.3.2集中接地装置在主接地网的防雷引下线接地处，需要在不同方向铺设3~5根垂直接地体，和主接地网一同构成一个集中接地装置，用来加强对直击雷雷电流的分散疏导作用，并降低对地电位[4]。凡是发电厂内架构上装设有避雷针、避雷线的，设置接地时都应采用集中接地装置。烟囱附近的引风机及其电动机的机壳都应设置集中接地装置，并与主接地网连接。该集中接地装置应与烟囱的接地装置分开。2.3.3独立接地装置独立避雷针需要设置独立的接地装置。在土壤电阻率并不高的地区，其接地电阻不宜超过10Ω。当接地设置出现困难时，该接地装置可与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点到35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m[4]。

3电气设备的选择发电厂中含有许多重要的电气设备，例如变压器,大部分都不是自恢复绝缘,一旦出现雷击事故，其内部绝缘子如果出现闪络现象,就会造成设备损坏，难以修复。因此，发电厂中重要的电气设备一定要根据使用环境来选择。3.1电流互感器的选择及校验电流互感器的型式应根据其产品自身情况和使用环境条件来选择。瓷绝缘结构或树脂浇铸绝缘结构的电流互感器一般可用于6~20kV屋内配电装置，油浸箱式绝缘结构的独立式电流互感器一般可用于35kV及以上配电装置，在条件允许的情况下，应尽量釆用套管式电流互感器[6]。电流互感器的二次侧额定电流有1A和5A两种，一般情况下弱电系统使用1A，强电系统使用5A，当配电装置与控制室间隔较远时，也可考虑使用1A。电流互感器的电气参数主要包括以下几项：1)一次侧额定电压：Ug为电流互感器安装处一次回路的工作电压，UN为电流互感器额定电压。2)一次侧额定电流：Ig.max为电流互感器安装处一次回路的工作电流，I1N为电流互感器额定电流。3)热稳定校验:电流互感器热稳定能力以1s允许通过一次额定电流Im来校验：（3-1）Im电流互感器一次绕组的额定电流（A）KtCT的1s热稳定倍数4)动稳定校验：内部动稳定校验公式为：（3-2）Im电流互感器一次绕组的额定电流（A）ich短路冲击电流的峰值（kA） KdwCT的1s动稳定倍数3.1.1110kV电流互感器的选择查《发电厂电气部分》，选LCW－110型，如下表：

表3-1110kV电流互感器参数型号额定电流比,A级次组合准确级次二次负荷,Ω10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数重量,kg价格,元0.5级1级二次负荷,Ω倍数油总重LCW-110(50~100)~(300~600)0.5/10.51.22.475150125500430011.21.2153.1.235kV电流互感器的选择查《发电厂电气部分》，选LCW－35型，如下表：表3-235kV电流互感器参数型号额定电流比,A级次组合准确级次二次负荷,Ω0.5级10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数重量,kg二次负荷,Ω倍数油总重LCW－3515~1000/50.5/30.5222865100452703.1.310kV侧电流互感器的选择查《发电厂电气部分》，选LMC－10－4000/5型，如下表：表3-310kV电流互感器参数型号额定电流比,A级次组合准确度二次负荷,Ω10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数参考价格,元0.5级1级LMC-104000/50.5/0.50.51.231.275902403.2电压互感器的选择及校验电压互感器的配置原则是应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在电力系统运行方式改变时，保护装置不失压，同期点两侧都能方便的取压[6]。一般电压互感器的配置原则如下：1.母线：6—220kV电压级中每组母线的三相上都应装设电压互感器，旁母线是否装设则视各回路出线外侧装设电压互感器的需要而定。2.线路：在需要监视且需要检测线路断路器外侧有无电压，以供同期和自动重合闸使用时，该侧应装设一台单相电压互感器。3.发电机：一般在出口处装设两组电压互感器。一组（△/Y）用于自动重合闸，一组供测量仪表、同期和继电保护使用[7]。各种电压互感器的使用范围：（1）油浸绝缘结构的电压互感器一般用于6—220kV配电装置；在高压开关柜或在位置比较狭窄的地方，也可采用树脂胶柱绝缘结构的电压互感器。（2）油浸绝缘结构电磁式电压互感器一般用与35—110kV配电装置。（3）当容量和准确级满足要求时，电容式电压互感器一般用于220kV以上配电装置。（4）接在110kV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯时，应尽量与耦合电容器结合，统一采用电容式电压互感器。1．110kV侧选择型号为JDR-110系列电压互感器表3-4110kV侧电压互感器参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)0.5级1级3级电容式(屋外)JDR-1101502204401200-3006002．35kV侧选择型号为JDJ-35系列电压互感器表3-535kV侧电压互感器参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)0.5级1级3级单相式(屋外)JDJ-3535000/11015025060012003．10kV母线侧选择JDZ－10型，如下表所示：

表3-610kV侧电压互感器参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)0.5级1级3级单相式(屋内)JDZ-1010000/100801503005003.3母线的选择及校验导线截面的型号按照以下技术条件选择：（1）工作电流；（2）经济电流密度；（3）电晕；（4）动稳定；（5）热稳定；（6）机械强度。同时也需要结合使用地的地理环境，如海拔、日照、温度等。1、110kV侧为钢芯铝绞线，型号LGJ-300，其标称面积为300mm2，80长期允许载流量为755A。实际环境温度为20，查阅《发电厂电气部分》，综合修正系数Kθ=1.05。热稳定校验：（3-3）查《发电厂电气部分》，C=87短路电流等值时间：于是，，满足热稳定。2、35kV侧为钢芯铝绞线，型号LGJ-95，其标称面积为95mm2，80长期允许载流量为330A。实际环境温度为20，查阅《发电厂电气部分》，综合修正系数Kθ=1.05。热稳定校验：查《发电厂电气部分》，C=87短路电流等值时间：于是，，满足热稳定。3、10kV侧。（1）一次回路电流：（2）按经济电流密度选择：（3-4），则（3）查《发电厂电气部分》选择矩形铝导体（三条平放）表3-710kV侧矩形铝导体参数导体尺寸，（）单条双条三条平放竖放平放竖放平放竖放125×10206322423152342639034243（4）载流量:满足要求；（5）热稳定：满足热稳定。3.4支柱绝缘子的选择1、110kV侧：根据条件选取ZS-110支柱绝缘子：表3-8110kV侧绝缘子规格型号额定电压，kV绝缘子高度，mm机械破坏负荷，kgZS-11011012001500、20002、35kV侧：根据条件选取ZS-35支柱绝缘子：表3-935kV侧绝缘子规格型号额定电压，kV绝缘子高度，mm机械破坏负荷，kgZS-353548510003、10kV侧：根据条件选取ZND-10支柱绝缘子：表3-1010kV侧绝缘子规格型号额定电压，kV绝缘子高度，mm机械破坏负荷，kgZND-101016820003.5穿墙套管的选择穿墙套管一般在母线从屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用。型式：瓷绝缘式穿墙套管用于6～35kV的母线，油浸纸绝缘电容式穿墙套管一般用于60～220kV的母线。一般情况下多采用铝导体穿墙套管。（2）电压：（3）电流：1、110kV侧：母线的额定电压：一次回路电流：根据条件选取CRL2-110穿墙套管，其技术数据见表表3-11110kV侧穿墙套管规格型号额定电压，kV额定电流，A机械破坏负荷，gCRL2-11011012007502、35kV侧：母线的额定电压：一次回路电流：根据条件选取CLWB-35穿墙套管，其技术数据见表表3-1235kV侧穿墙套管规格型号额定电压，kV额定电流，A机械破坏负荷，gCLWB-353515007503、10kV侧：母线的额定电压：一次回路电流：根据条件选取CLB-10穿墙套管，其技术数据见表表3-1310kV侧穿墙套管规格型号额定电压，kV额定电流，A机械破坏负荷，kgCLD-101040002000

4防雷保护的设计发电厂是电力系统中十分重要的环节,一旦出现雷击事故迫使发电厂停止运行,往往会导致变压器、发电机等重要电力设备损坏，并造成大面积停电，造成极大的损失。因此，发电厂的防雷保护体系必须十分安全可靠。一般情况下，发电厂遭遇雷害事故往往来自两方面，一是雷直击于发电厂建筑物，二是雷击中输电线后产生的雷电波侵入发电厂[7]。防护直击雷一般采用装设避雷针或避雷线的方法。由于线路落雷比较频繁，所以沿线路侵入的雷电波是造成发电厂雷害事故的主要原因。防护雷电侵入波的主要措施是在发电厂内装设避雷器以限制电气设备上的过电压峰值，同时在发电厂的进线端上采取辅助措施以限制流过避雷器的雷电流并降低雷电侵入波的陡度。4.1避雷针的选择4.1.1避雷针的作用预防直击雷最常见的措施是装设避雷针。避雷针由金属制成，高于比被保护的建筑物或设备，且具有良好的接地装置，其主要的作用是将雷电吸引到自己身上后通过接地装置将雷电流安全导入地面并进行分散疏导，从而保护了附近比它矮的设备和建筑物免受雷击伤害。4.1.2避雷针的配置一、避雷针的配置原则：1.独立式避雷针应装设独立的接地装置。在土壤电阻率不高的地区，其工频接地电阻。当装设过程出现困难时，可将该接地装置与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点沿接地线的长度不得小于15m。2.独立式避雷针与变配电装置在空气中的间距应满足,且；独立式避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地面中距离应满足，且，式中Rf为冲击接地电阻[8]。二、避雷针位置的确定：首先应根据发电厂的设备平面布置图的要求来确定避雷针的位置，避雷针的初步选定装设位置与设备的电气距离应符合各项规程规范的要求。1、电压110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上。2、35kV及以下高压配电装置的架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时容易引起反击。3、在变压器的门型架构上，不应装设避雷针，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架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[8]。4.1.3防雷保护方案避雷针的保护方案一般有以下几种类型：=1\*GB3①单支避雷针的保护；=2\*GB3②两支避雷针的保护；=3\*GB3③多支避雷针的保护；由于本发电厂的面积较大，进行防雷保护时,采用多支等高避雷针联合保护的保护范围要比单支避雷针的保护范围大。因此，为了对本发电厂全厂区进行覆盖,采用四支避雷针联合保护的方案。被保护发电厂总长100m,宽76.8m,变压器门型架构高13m。避雷针的设置如下图所示。BCAEBCAE图4-1避雷针设置图(4-1)式中：h0为保护范围最低点的高度(m)；h为避雷针高度(m)；p为高度影响系数（时，p=1；时，）本次设计中，需要避雷针的高度h为:；4只避雷针的保护范围图如下：图4-2四只等高避雷针的保护范围校验计算时将四只避雷针分成两个三只避雷针。验算:首先验算AEC号避雷针对保护高度:A﹑E号针之间的高度：E﹑C号针之间的高度：A﹑C号针之间的高度:由验算结果可知,A、E、C三根避雷针对保护物的高度是能满足要求的。对保护宽度:A﹑E号针的保护宽度:E﹑C号针之间的宽度:由验算结果可知,A、E、C三根避雷针对保护物的宽度是能满足要求的。所以,AEC三根避雷针满足保护范围的要求。由于4个避雷针是呈矩形设置的,所以，ABC针也是满足要求的。即选择四支高度为31m的避雷针可以保护整个发电厂。在处，每根避雷针保护范围半径：图4-3A、B避雷针保护范围剖面图图4-2B、E避雷针保护范围剖面图4.2避雷器的选择及校验避雷器是一种过电压保护装置，也是电力系统中主要的防雷保护装置之一，它能够有效的保护配电变压器等电器设备的绝缘子，防止其内部绝缘子因为变压器遭受雷击而出现闪络现象，以致损坏变压器。目前使用的避雷器主要分为以下四种：①保护间隙；②排气式避雷器；③阀式避雷器；④金属氧化物避雷器。保护间隙和排气式避雷器主要用于配电系统、线路和发电厂、变电所进线端的保护，以限制入侵的大气过电压；阀式避雷器按其结构的不同，又分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器。阀式避雷器和金属氧化物避雷器用于变电所和发电厂的保护，在220kV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还用来限制内过电压或作内过电压的后备保护[8]。4.2.1避雷器的电气参数（1）额定电压Un 。避雷器两端子之间允许的最大工频电压的有效值。（2）灭弧电压Umi。避雷器的灭弧电压（又称避雷器的额定电压Ube），应按设备上可能出现的允许最大工频过电压选择。在220kV及以下电网中，一般直接反映在电网接地系数上。故避雷器的灭弧电压应为：（4-2）式中：Umi——避雷器灭弧电压有效值（kV）；cd——接地系数，对非直接接地系统，20kV及以下cd=1.1，35kV及以上cd=1.0；对直接接地系统cd=0.8。Um——最高运行线电压（kV）（3）工频放电电压。在工频电压作用下，避雷器将发生放电的电压值。超过上限值时，避雷器将会击穿放电。（4）避雷器的直流参考电压U1mA。使恒定的1mA直流电流流过避雷器时施加于避雷器两端的电压。（5）残压。雷电波通过避雷器时避雷器两端最高瞬时电压。它与所通过的雷电波峰值电流和波形有关。4.2.2各个电压侧避雷器的选择及校验10kV及以下的配电系统、电缆终端盒采用配电用普通阀FS型避雷器；3~220kV发电厂的配电装置采用FCD磁吹避雷器或氧化锌避雷器。(1)110kV侧接避雷器的选择及校验：由kV，查《发电厂电气部分》选FZ-110型，如下表所示：表4-1110kV侧避雷器规格型号组合方式额定电压，kV灭弧电压，kV工频放电电压，kV不小于不大于FZ-1104×FZ-30J110100224268校验：1.灭弧电压：因为满足2.工频放电电压下限：因为满足工频放电电压上限：经以上校验，该避雷器满足选择要求。(2)35kV侧接避雷器的选择及校验：由kV，查《发电厂电气部分》选FZ-35型，如下表所示：表4-235kV侧避雷器规格型号组合方式额定电压，kV灭弧电压，kV工频放电电压，kV不小于不大于FZ-352×FZ验：1.灭弧电压：因为满足2.工频放电电压下限：因为满足工频放电电压上限：经以上校验，该避雷器满足选择要求。(3)10kV侧接避雷器的选择及校验由kV，查《发电厂电气部分》选FZ-10型，如下表所示：表4-310kV侧避雷器规格型号组合方式额定电压，kV灭弧电压，kV工频放电电压，kV不小于不大于FZ-10单独元件1012.72631校验：1.灭弧电压：因为满足2.工频放电电压下限:因为满足工频放电电压上限：经以上校验，该避雷器满足选择要求。4.3避雷线的选择避雷线也叫架空地线，设置于输电导线的上方，一般架设在杆塔顶部，是防雷系统中输电线路最基本的防雷措施。避雷线一般使用镀锌钢绞线架设，其截面选择视输电导线而定，通常使用的截面是25、35、50、70mm²。导线的截面越大，使用的避雷线截面也越大。装设避雷线主要是为了防止雷电直击导线并沿输电线侵入发电厂，同时避雷线也对雷电流有分流疏散作用，能够降低流入杆塔的雷电流，使塔顶电位下降。根据我国相关标准规定，110kV~220kV及以上线路应全线架设双避雷线；35kV及以下线路一般不沿全线架设避雷线[8]。由于受到重力的影响作用，避雷线是一段垂弧。它的保护效果等同于在该垂弧上的每一点都是一根等高避雷针，在计算避雷线的保护范围时，只需要确定计算点上的垂弧高度，就可以按照单只避雷针保护范围的计算方法来计算其两侧的保护范围。为了对本电厂的高压线路进行防护，采用全线架设双避雷线的方案。避雷线选用截面积35mm²的镀锌钢绞线，对导线保护角为25度。如下图所示：图4-3避雷线保护范围图在hx水平面上两根避雷线每侧保护范围的宽度rx：当时，；（4-3）当时，。（4-4）两避雷线之间横截面的保护范围由两避雷线端点到避雷线保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定。O点的高度h0为：（4-5）

5接地装置的设计5.1设计说明为了满足工作安全和防雷保护接地体系的要求，发电厂必须要有良好的接地装置。一般情况下，在装设接地装置时，会根据工作安全和接地可靠的要求，首先铺设一个统一的接地网，然后再在避雷器和独立避雷针下面增加接地体，以满足防雷接地体系安全可靠的要求。为了保证电力系统的安全运行，接地装置的总接地电阻必须满足。总的接地电阻为水平接地体接地电阻和垂直接地体接地电阻的并联等效阻值[19]。5.2接地体的设计本次设计的接地装置工程使用的接地体主要材质是扁钢和角钢，埋入地表下0.5—1m。水平接地体使用扁钢，其宽度为40mm，厚度为4mm。垂直接地体使用的角钢，长度为2.5m。5.3接地电阻的计算（1）垂直接地体：(5-1)l接地体长度（m），d接地体直径（m）。垂直接地体采用扁钢，d=b/2,b为扁钢的宽度。当有n根垂直接地体时，总接地电阻按照并联电阻计算：(5-2)利用系数，表示由于电流互相屏蔽而使接地体不能充分利用的程度，一般取0.65—0.8。（2）水平接地体：(5-3)L接地体的总长度（m），h接地体埋设深度（m）；A屏蔽系数，表示因受屏蔽影响接地体电阻增加的系数。取值如下：

表5-1接地体形式序号12345678接地体形式屏蔽系数00.380.480.871.6912.145.278.815.4接地网设计计算本次设计采用先在地下深为h的水平面上铺设方格形状的水平接地体构成主接地网。接地网俯视图如图所示：图5-1水平接地体俯视图水平接地体电阻的阻值可以通过调整水平接地体的间距来改变。然后再在两水平接地体的相交处铺设垂直接地体，构成完整的接地装置。接地装置侧视图如图：图5-2接地体侧视图设水平接地体的间距为8m，则水平接地体构成的的主接地网为格（[]为取整符号），即该接地网所需水平接地体的数量为根。因为;，所以所设置的主接地网比发电厂略大。取水平接地体的埋设深度为,水平接地体使用宽度和厚度为40mm×4mm的扁钢；垂直接地体使用，长度为2.5m的角钢。已知发电厂所在地的土质为黏土，其土壤电阻率为。垂直接地体的电阻阻值：取得水平接地体的电阻值：取得：总的接地电阻阻值为以上两个电阻的并联：满足要求。当水平接地体的间距取9m时，计算出总接地阻值，不符合电力系统安全运行的要求，若水平接地体的间距取小于8m，则不符合经济性的要求。所以取水平接地体间距为8m。

结论本次论文通过研究发电厂一次系统的运行原理，并根据对常规发电厂的设计要求与步骤，完成了火力发电厂的雷电保护及接地系统设计，论文的主要内容包括电气设备的选择与校验，雷电防护设计及接地系统设计。本次设计主要通过计算发电厂的厂区范围，从定量的角度出发对发电厂的雷电防护方案提供综合性的设计。防雷设计的方案为在全厂区范围内设置4只独立避雷针，在进线终端以及变压器的低压侧设置避雷器，在架空线路上全线架设双避雷线。接地设计的方案为在地下铺设由水平接地体构成的主接地网，并在水平接地体两两相交处铺设垂直接地体，构建一个接地装置。本次设计利用所学的防雷接地知识，建立起了一个完整的防雷接地系统，能够有效的对发电厂进行防雷保护，减轻雷害事故带来的损失。由于我的专业知识方面存在很大的不足，所获取到的资料