變電所防雷規(guī)劃設(shè)計(jì)論文河南城建學(xué)院

1、 第六篇 變電所防雷規(guī)劃設(shè)計(jì) 6、1 對(duì)雷電的認(rèn)識(shí)1） 雷電活動(dòng)的一般規(guī)律性1熱而潮濕的地區(qū)要比冷而干燥的地區(qū)雷電活動(dòng)多。 2雷電活動(dòng)與地理緯度有關(guān)，赤道雷電活動(dòng)最高，由赤道分別向北，南逐漸遞減。 在我國(guó)大致是：華南西南長(zhǎng)江流域華北東北西北。3山區(qū)雷電活動(dòng)多于平原，陸地多于湖海。4雷電活動(dòng)多在78月份，活動(dòng)的時(shí)間大部分在1422時(shí)。各地區(qū)雷暴的極大值和極小值，多出現(xiàn)在相同的年份。2） 雷電活動(dòng)的選擇性1土壤電阻率相對(duì)小，有利于電荷很快積聚的地方易受雷擊。2地下埋有導(dǎo)電礦藏（今屬礦，鹽礦）的地區(qū)，易受雷擊；3有利于雷云形成與相遇的地區(qū)地形易受雷擊；4空曠地中的孤立建筑物或建筑群中高聳建筑物易受雷

2、擊；5屋頂為金屬結(jié)構(gòu)，地下埋有大量金屬管道，室內(nèi)安裝大型金屬設(shè)備的廠(chǎng)房易受雷擊；6尖屋頂及高聳建，構(gòu)筑物易受雷擊，如井架，水塔，煙囪，天窗，旗桿，消防梯等。7屋旁大樹(shù)、接受天線(xiàn)、山區(qū)送電線(xiàn)路易受雷擊。3） 建筑物易受雷擊的部位根據(jù)模擬試驗(yàn)得出，建筑物由于屋面坡度的不同，易受雷擊部位分布情況下圖： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析認(rèn)為，屋頂?shù)钠露炔煌?，建筑物受雷擊的部位亦有所不同。屋角與檐角的雷擊率最高，屋頂?shù)钠露仍叫。菁估讚袈试酱?，?dāng)坡度大于40時(shí)，屋檐一般不再受雷擊。當(dāng)屋面坡度小于，長(zhǎng)度小于30米時(shí)，雷擊點(diǎn)多發(fā)生在山墻。雷擊屋面的可能性最小。 6、2 建筑物的防雷措施建筑物的防雷主要分為防止直接雷，防止感應(yīng)雷

3、，防止高電位侵入等而引起的破壞性后果。1、 防直接雷1） 可裝設(shè)獨(dú)立避雷針或避雷線(xiàn)，使被保護(hù)的建筑物處于被保護(hù)的范圍之內(nèi)。2） 避雷針及其引下線(xiàn)的全部構(gòu)件和接地裝置，應(yīng)與被保護(hù)的建筑物及與其有聯(lián)系的金屬物（金屬管道，電纜，導(dǎo)線(xiàn)等）保持一定的距離，應(yīng)滿(mǎn)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 接地裝置的沖擊接地電阻，歐； 被保護(hù)建筑，構(gòu)筑物或計(jì)算點(diǎn)的高度，米3）避雷線(xiàn)離屋面和各種突出屋面的物體的距離，應(yīng)滿(mǎn)足下式的要求： m 一般不小于3米式中 避雷線(xiàn)的水平長(zhǎng)度，米4）獨(dú)立避雷針，線(xiàn)接地裝置的沖擊接地電阻應(yīng)不大于10歐，對(duì)高土壤電阻率地區(qū)，允許電阻值增長(zhǎng)，但必

4、須滿(mǎn)足上式的要求。2、 防感應(yīng)雷1）為防止靜電感應(yīng)，建筑物內(nèi)的金屬物（設(shè)備，管道，結(jié)構(gòu)鋼筋，電纜金屬外皮等）都應(yīng)該接到防感應(yīng)雷的接地裝置上。其接地電阻不大于10歐。如采用上述方法有困難時(shí)，可在屋頂上裝設(shè)網(wǎng)格不大于810米的金屬網(wǎng)作為防靜電 感應(yīng)的措施。金屬結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土屋面的內(nèi)鋼筋（經(jīng)可靠的電氣連接）亦可代替金屬網(wǎng)。金屬網(wǎng)每隔1824米用引下線(xiàn)接地一次。2）：為防止電磁感應(yīng)，長(zhǎng)金屬管道兩端應(yīng)接地。平行敷設(shè)的長(zhǎng)金屬管道（包括電纜金屬外皮）,當(dāng)其接近距離小于100毫米時(shí)，每隔2030米用金屬線(xiàn)跨接一次，交叉接近距離小于100毫米機(jī)管道連接處，不能保持良好接觸時(shí)，也應(yīng)用金屬線(xiàn)跨接3）：防止感應(yīng)雷德

5、接地裝置與防止直接雷的接地裝置 應(yīng)分開(kāi)，相互間距離不小于3米，但與電氣設(shè)備的接地裝置公用（相連），接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足最小要求。4）：防感應(yīng)雷德接地裝置一般在建筑物周?chē)h(huán)形敷設(shè)。3防高電位侵入 1）：為避免沿電力線(xiàn)路傳入高電位，最好使電氣設(shè)備不設(shè)于室內(nèi) 2）：低壓線(xiàn)路引入室內(nèi)時(shí)，可直接用電纜埋設(shè)的方式，電纜兩端金屬外皮應(yīng)接地，其接地裝置可與防感應(yīng)雷接地裝置相連接 3）：允許從架空線(xiàn)上經(jīng)一段不小于50100米電纜引入室內(nèi)，在電纜與架空線(xiàn)連接處，應(yīng)裝設(shè)低壓閥形避雷器，且和桿上絕緣子鐵角，電纜金屬外皮共同接地。其接地沖擊電阻不大于10歐，引入端應(yīng)與防感應(yīng)雷接地裝置連接 4）：金屬管道架空引入建筑物時(shí)，在入

6、口處必須與防感應(yīng)雷接地裝置相連。管道在靠近建筑物100米內(nèi)，每隔25米接地一次，其沖擊接地電阻不大于20歐。6、3 主要采用的防雷保護(hù)1裝設(shè)避雷針 架設(shè)避雷針是變電所防止直擊雷的常用措施，其作用是將雷電吸引到避雷針本身上來(lái)并安全地將雷電流引入大地，從而保護(hù)了設(shè)備。變電所裝設(shè)避雷針時(shí)，應(yīng)該使所有設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)，此外，還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)的反擊事故。 雷擊避雷針時(shí)的反擊事故，是由于避雷針與被保護(hù)設(shè)備或構(gòu)架之間的空氣間隙被擊穿及避雷針接地裝置和被保護(hù)設(shè)備接地裝置之間在土壤中的間隙被擊穿而造成的。對(duì)于110kV及以上的變電所，可以將避雷針架設(shè)在配電裝置的構(gòu)架上，這是由于此類(lèi)電壓

7、等級(jí)配合裝置的絕緣水平較高，雷擊避雷針時(shí)在配電架構(gòu)上出現(xiàn)的高電位不會(huì)造成反擊事故。裝設(shè)避雷針的配電構(gòu)架應(yīng)裝設(shè)輔助接地裝置，此接地裝置與變電所接地網(wǎng)的連接點(diǎn)離主變壓器接地裝置與變電所接地網(wǎng)的連接點(diǎn)之間的距離不應(yīng)小于15m，目的是使雷擊避雷針時(shí)在避雷針接地裝置上產(chǎn)生的高電位，在沿接地網(wǎng)向變壓器接地點(diǎn)傳播的過(guò)程中逐漸衰減，以便到達(dá)變壓器接地點(diǎn)時(shí)不會(huì)造成變壓器的反擊事故。對(duì)于35kV及以下的變電所，因其絕緣水平較低，故不允許將避雷針裝設(shè)在配電構(gòu)架上，以免出現(xiàn)反擊事故，需要架設(shè)獨(dú)立避雷針，并滿(mǎn)足不發(fā)生反擊的要求。 2裝設(shè)避雷器 變電所內(nèi)必須裝設(shè)避雷器以限制雷電波入侵時(shí)的過(guò)電壓，這是變電所防雷保護(hù)的基本措

8、施之一。隨著金屬氧化物避雷器的不斷推廣，我國(guó)絕大多數(shù)變電所已逐步用金屬氧化物避雷器來(lái)替換掉原來(lái)的閥型避雷器，但也有不少變電所仍采用閥型避雷器。金屬氧化物避雷器除了有較理想的非線(xiàn)性伏安特性外，還有不少優(yōu)點(diǎn)。一是無(wú)間隙。在工作電壓下，金屬氧化物避雷器實(shí)際上相當(dāng)一絕緣體，因而工作電壓不會(huì)使氧化鋅閥片燒壞，同時(shí)，因無(wú)間隙，故大大改善了陡波下的響應(yīng)特性。二是無(wú)續(xù)流，故只要吸收過(guò)電壓能量即可，這樣，對(duì)金屬氧化物避雷器的熱容量的要求比閥型避雷器低得多。三是電氣設(shè)備所受過(guò)電壓可以降低。雖然10kA雷電流下的殘壓值兩種避雷器相同，但閥型避雷器只在串聯(lián)間隙放電后才可將電流泄放，而金屬氧化物避雷器在整個(gè)過(guò)電壓過(guò)程中

9、都有電流流過(guò)，因此降低了作用在變電所電氣設(shè)備上的過(guò)電壓。四是通流容量大，可以用來(lái)限制內(nèi)部過(guò)電壓。其次，金屬氧化物避雷器體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)方便，使用壽命也長(zhǎng)，因此金屬氧化物避雷器取代閥型避雷器是大勢(shì)所趨。 為了保證變電所電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，在裝設(shè)避雷器時(shí)一要限制避雷器的殘壓，也就是說(shuō)對(duì)流過(guò)避雷器的雷電流必須加以限制使之不大于5kA，同時(shí)要限制入侵波的陡度。這兩個(gè)任務(wù)將由變電所進(jìn)線(xiàn)保護(hù)段來(lái)完成。二要使所有設(shè)備到避雷器的電氣距離都在保護(hù)范圍內(nèi)。避雷器一般安裝在母線(xiàn)上，若一組避雷器不能滿(mǎn)足要求，則應(yīng)考慮增設(shè)。 3進(jìn)線(xiàn)段保護(hù) 對(duì)于35110kV無(wú)避雷線(xiàn)的線(xiàn)路在靠近變電所的一段進(jìn)線(xiàn)上必須架

10、設(shè)避雷線(xiàn)以保證雷電波只在此進(jìn)線(xiàn)段外出現(xiàn)，進(jìn)線(xiàn)段內(nèi)出現(xiàn)雷電波的概率將大大減小，其長(zhǎng)度一般取12km。在線(xiàn)路絕緣水平很高的情況下，為了限制入侵雷電波的幅值，可在進(jìn)線(xiàn)段首端處裝設(shè)一組管型避雷器。 對(duì)于35kV的小容量變電所，可根據(jù)其重要性和雷電活動(dòng)強(qiáng)度等情況采取簡(jiǎn)化的進(jìn)線(xiàn)保護(hù)。由于35kV小容量變電所范圍小，避雷器距變壓器的距離一般在10m以?xún)?nèi)，故入侵波陡度允許增加，進(jìn)線(xiàn)段長(zhǎng)度可以縮短到500600m。為限制流入變電所避雷器的雷電流，在進(jìn)線(xiàn)首端可裝設(shè)一組管型避雷器或保護(hù)間隙。 35110kV變電所，如進(jìn)線(xiàn)段裝設(shè)避雷線(xiàn)有困難或進(jìn)線(xiàn)段桿塔接地電阻難于下降，不能達(dá)到要求的耐雷水平時(shí)，可在進(jìn)線(xiàn)的終端桿上安裝

11、一組1000H左右的電抗線(xiàn)圈來(lái)代替進(jìn)線(xiàn)段。 4其他防雷措施 變壓器是變電所的重要電氣設(shè)備，其防雷措施除了在母線(xiàn)側(cè)裝設(shè)避雷器外，還必須考慮其中性點(diǎn)的保護(hù)。"規(guī)程"規(guī)定，3560kV變壓器中性點(diǎn)一般不需保護(hù)，但對(duì)110kV且為單進(jìn)線(xiàn)的變電所，則宜在中性點(diǎn)上加裝避雷器，這些避雷器的額定電壓可按線(xiàn)電壓或相電壓選擇。 同時(shí)，變電所要根據(jù)安全和工作接地要求敷設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，以做好防雷保護(hù)。 （四）避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算 35KV/6KV主變電站的一些數(shù)據(jù)： 變電站占地2.3畝，變電所高4.2米，長(zhǎng)32米，寬11米?？偯娣e為352平方米。1、單只避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算 在被保護(hù)物高度水平

12、面上的保護(hù)半徑按下式確定：1） 當(dāng)時(shí)： (m) 2)：當(dāng)時(shí)： （m） 式中 h避雷針的高度，米； 避雷針在水平面上的保護(hù)半徑，米； 避雷針的有效高度，米； 被保護(hù)物的高度，米； 高度影響系數(shù)，=1； ， 。按照上式采用10米高的避雷針，其保護(hù)范圍為： 遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，因此應(yīng)當(dāng)采用多只避雷針實(shí)現(xiàn)保護(hù)。2、兩只避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算 兩針外側(cè)的保護(hù)范圍可分別按單只避雷針的保護(hù)范圍確定：兩針間的保護(hù)范圍應(yīng)按通過(guò)兩針頂點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)的圓弧確定。圓弧的半徑為，最低點(diǎn)的高度按下式計(jì)算： 式中 兩針間保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)的高度，米； D兩針間的距離，米。 兩針間水平面上保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度按下式計(jì)算：式中保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度，米。如下圖所示：三只等高避雷針?biāo)纬扇切?、2、3的外側(cè)保護(hù)范圍，應(yīng)分別按兩支等高避雷針的計(jì)算方法確定，如在三角形內(nèi)被保護(hù)物的最大高度水平面上，各相鄰避雷針間保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度0時(shí)，則全部面積即受到保護(hù)。四只及以上等高避雷針?biāo)纬傻乃慕切位蚨噙呅?，可先將其分成兩個(gè)或幾個(gè)三角形，然后分別按三只等高避雷針的方法計(jì)算，如各邊保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度0時(shí)，則全部面積即受保護(hù)。本次設(shè)計(jì)擬采用4支避雷針安放在變電所的四角實(shí)現(xiàn)直接雷的保