變電站的防雷保護(hù)的計(jì)算案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u31948變電站的防雷保護(hù)的計(jì)算案例綜述 1133741.1雷電對(duì)變電站的危害 1119131.2變電站的防雷保護(hù)配置 260001.3避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算 2267071.4避雷器的選擇 5230581.5接地保護(hù) 6對(duì)于變電站防雷保護(hù)設(shè)計(jì)主要是為了應(yīng)對(duì)在雷雨天氣發(fā)生雷擊事故時(shí)，雷電所產(chǎn)生的過電壓對(duì)變電站造成的影響，如果變電站受到的影響嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)對(duì)供電造成影響，以致于可能會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)損失。避雷針工作原理利用自身安裝時(shí)高出被保護(hù)物體，當(dāng)發(fā)生雷電直擊時(shí)可以將一定范圍內(nèi)的雷電吸引到自身接閃桿上從而防止雷電直擊到被保護(hù)物體上，進(jìn)一步通過引線將電流引入地下。避雷線的工作原理跟避雷針相似，常用于輸電線路的防雷保護(hù)中。本次設(shè)計(jì)變電站將采取嚴(yán)格的防雷接地系統(tǒng)，采用避雷針防御直擊雷和采用避雷器防御感應(yīng)雷電波。1.1雷電對(duì)變電站的危害1、直擊雷過電壓電力裝置被雷云直接擊中時(shí)，會(huì)形成強(qiáng)大的雷電流，在這些電力裝置上出現(xiàn)較高的電壓，當(dāng)物體中通過雷電流時(shí)，電力裝置將會(huì)出現(xiàn)熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)，然后會(huì)遭受巨大的破壞。感雷過電壓指在電氣設(shè)備的附近不遠(yuǎn)處發(fā)生閃電，雖然雷電沒有直接擊中線路，但在導(dǎo)線上會(huì)感應(yīng)出大量的和雷云極性相反的束縛電荷，形成雷電過電壓。3、雷電侵入波通常，對(duì)變電站進(jìn)行雷擊的主要方式有兩個(gè)：（1）遠(yuǎn)方落雷，產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入變電站。（2）雷電直接擊中線路，產(chǎn)生的雷電波侵入變電站。為了預(yù)防變電站電氣設(shè)備遭受雷電的損壞，需要一定的保護(hù)措施。對(duì)直擊雷的破壞，安裝避雷針進(jìn)行保護(hù)，而對(duì)感應(yīng)雷的破壞，架設(shè)避雷線進(jìn)行保護(hù)，使電力設(shè)備受到保護(hù)。1.2變電站的防雷保護(hù)配置1、防直擊雷（1）避雷針與需要關(guān)注的物體之間存在著距離，設(shè)為，且滿足不低于5m。（2）單獨(dú)避雷針要求裝設(shè)單獨(dú)的接地裝置，使接地的物體和被保護(hù)物之間存在的距離為，且滿足不低于3m。（3）單獨(dú)避雷針和接地裝置遠(yuǎn)離用戶和城市建筑物。2、進(jìn)線的防雷保護(hù)架設(shè)避雷線通常與中高壓線路防雷在一起，其實(shí)質(zhì)的聯(lián)系是，預(yù)防直擊雷的破壞，為了預(yù)防變電站線路上遭受雷擊時(shí)，損壞變電站的電氣設(shè)備，必須在進(jìn)線1-2km內(nèi)裝設(shè)避雷線。為了預(yù)防避雷線保護(hù)段以外的遭受雷擊，在避雷線的兩端處所在線路上裝設(shè)避雷器。3、配電裝置的防雷保護(hù)遠(yuǎn)方落雷，沖擊波會(huì)沿著高壓線路侵入變電站時(shí)，造成設(shè)備嚴(yán)重的損害，所以通常裝設(shè)一組避雷器在每段母線上，且避雷器必須靠近變壓器，距離一般要小于5m。1.3避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算避雷針的作用是引雷，當(dāng)雷電臨近地面的時(shí)候，通過避雷針，可以改變雷電場(chǎng)，從而改變雷云放電的路徑，以至于吸引到自己本身，然后通過接地裝置，將雷電泄入到大地之中，這樣可以確保被保護(hù)物免遭雷擊。1、單只避雷針當(dāng)時(shí)（7-1）式中，：避雷針在高度為水平面上的保護(hù)區(qū)域半徑（m）；：避雷針高度（m）；:物體的高度（m）；：保護(hù)的有效高度（m）；:高度影響系數(shù)。當(dāng)時(shí)，P=1；當(dāng)120≥h＞120m時(shí)，；當(dāng)時(shí)，按h=120m計(jì)算。當(dāng)時(shí)，有公式（7-2），即（7-2）單只避雷針，見1.1所示。2、多支避雷針保護(hù)范圍，，本次設(shè)計(jì)的變電站規(guī)格未給出，根據(jù)220kv變電站設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)規(guī)格為：變電站面積220m*150m；被保護(hù)設(shè)備高度24m。本次設(shè)計(jì)安4根避雷針，分別位于變電站的4個(gè)角落，屬于多支等高避雷針的形式。變電站對(duì)角線處的交叉點(diǎn)位置A的高度是多支等高避雷針的最小保護(hù)高度，故采用此點(diǎn)作為保護(hù)效驗(yàn)點(diǎn)。若使變電站完全被保護(hù)，該滿足條件：圖1.1一只避雷針保護(hù)已知：，，則得出：。位于變電站四個(gè)角的避雷針高度至少要達(dá)到72.9（m）。其中：為兩針間保護(hù)最低點(diǎn)的高度（m）；D為兩針間的距離（m）。另外兩針內(nèi)高度水平面上保護(hù)范圍的最小寬度，為避雷針高度影響系數(shù)。校驗(yàn)如下：兩針間保護(hù)最低點(diǎn)的高度：兩針間水平面上保護(hù)范圍的一側(cè)范圍最小寬度：避雷針在水平面上的保護(hù)半徑：通過校驗(yàn)被保護(hù)側(cè)的最小寬度>0，水平面上的保護(hù)半徑也符合要求，因此，選擇四根72.9（m）高的避雷針符合要求。圖1.2四只避雷針的豎直保護(hù)范圍圖1.3四只避雷針的水平保護(hù)范圍1.4避雷器的選擇選避雷器，通常情況下，避雷器的滅弧電壓，比最大工頻過電壓大；而內(nèi)部閥型避雷器，工頻電壓比滅弧電壓大。因此所選避雷器的型號(hào)為FZ-220J，F(xiàn)CZ-60。避雷器保護(hù)見圖1.4校驗(yàn)：1、額定工作電壓（7-3）2、滅弧電壓效驗(yàn)（7-4）3、工頻放電電壓效驗(yàn)（7-5）（7-6）其中：：電力系統(tǒng)額定電壓，:滅弧電壓，：安裝點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大工頻電壓，：工頻放電電壓下限。圖1.4避雷器保護(hù)安裝點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大工頻電壓：中性點(diǎn)接地系統(tǒng)取額定線壓80%，不接地系統(tǒng)取額定線壓的。：工頻放電電壓系數(shù)，取3。1、220kV側(cè)避雷器校驗(yàn)：代入數(shù)據(jù)得：滿足要求2、60kV側(cè)避雷器校驗(yàn)：滿足要求選擇220kV側(cè)FZ-220J避雷器，60kV側(cè)避雷器，參數(shù)見表1.5表1.5避雷器技術(shù)參數(shù)型號(hào)數(shù)滅弧電壓/kV額定電壓/kV工頻放電電壓干燥雨淋/kV沖擊放電電壓/kV（時(shí)間μs）不小于不大于FZ-220J231220448536620FCZ-6069661211531781.5接地保護(hù)接地保護(hù)：a.工作接地，b.保護(hù)接地，c.防雷接地，三者很難具體分開的，本次設(shè)計(jì)的接地網(wǎng)，依照實(shí)際工程，將三者合為一體。做法：在完成安裝接地極后，結(jié)合保護(hù)接地與工作接地的標(biāo)準(zhǔn)，再設(shè)計(jì)一個(gè)統(tǒng)一接地網(wǎng)，最后，在避雷針與避雷器安放處添加根接地極，達(dá)到防雷接地目的。公式見表1.6其接地電阻滿足：考慮季節(jié)變化的最大接地電阻流進(jìn)接地裝置的短路電流在I最小時(shí)，R達(dá)到最大值，代入數(shù)據(jù)得：