110KV變電站的防雷設(shè)計(共61頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄第1章 雷電的特性及危害1.1 雷電的形成雷電放電是帶電荷的雷云引起的放電現(xiàn)象，在某種大氣和大地條件下，潮濕的熱氣流進入大氣層冷凝而形成雷云，大氣層中的雷云底部大多數(shù)帶負電，它在地面上感應(yīng)出大量的正電荷，這樣，雷云和大地之間就形成了強大的電場，隨著雷云的發(fā)展和運動，當(dāng)空間電場強度超過大氣游離放電的臨界電場強度時，就會發(fā)生雷云之間或雷云對地的放電，形成雷電。按其發(fā)展方向可分為下行雷和上行雷。下行雷是在雷云產(chǎn)生并向大地發(fā)展的，上行雷是接地物體頂部激發(fā)起，并向雷云方向發(fā)起的。雷電是一種極具破壞力的自然現(xiàn)象，其電壓可高達數(shù)百萬伏，瞬間電流更可高達數(shù)十萬安培。千百年來，雷電

2、所造成的破壞可謂不計其數(shù)。落雷后在雷擊中心1.5-2km范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險過電壓損害線路上的設(shè)備。雷電災(zāi)害如同暴雨、颶風(fēng)一樣都屬于氣象（自然）災(zāi)害，它與水、旱、刑事犯罪、交通事故統(tǒng)稱為影響社會安全和經(jīng)濟發(fā)展的六大災(zāi)害。1.2 雷電的種類1.2.1直擊雷雷云對地面或地面上凸出物的直接放電，稱為直擊雷，也叫雷擊。直擊雷放電過程的展開圖見圖1.1。圖1.1雷云放電圖雷云放電過程的展開圖可以這樣解釋：當(dāng)雷云對地面放電時，開始出現(xiàn)先驅(qū)放電，放電電流比較小，一經(jīng)到達地面，就開始主放電，主放電由地面開始沿著先驅(qū)放電的通道直到云端，放電電流迅速增大。主放電時間很短，電流迅速衰減，以后是余光放電，電流變小。由

3、于雷云中同時存在著多個電荷積聚中心，當(dāng)?shù)谝粋€電荷集聚中心放電后，其電位迅速下降。第二個電荷集聚中心向第一個電荷集聚中心位置移動，并沿著上一次的放電通道開始先驅(qū)放電、主放電、余光放電。緊接著再來第三次、第四次放電。我們平時看到電光閃閃、雷聲隆隆就是這個原因。當(dāng)直擊雷直接擊于電氣設(shè)備及線路時，雷電流通過設(shè)備或線路泄入大地，在設(shè)備或線路上產(chǎn)生過電壓，稱為直擊雷過電壓。1.2.2感應(yīng)雷擊感應(yīng)雷擊是地面物體附近發(fā)生雷擊時，由于靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)而引起的雷擊現(xiàn)象。例如，雷擊于線路附近地面時，架空線路上就會因靜電感應(yīng)而產(chǎn)生很同的過電壓，稱為靜電感應(yīng)過電壓。見圖1.2圖1.2感應(yīng)雷過電壓在雷云放電過程中，迅速

4、變化的雷電流在其周圍空間產(chǎn)生強大的電磁場，由于電磁感應(yīng)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生很高的過電壓，稱為電磁感應(yīng)過電壓。靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)引起的過電壓，我們稱為感應(yīng)雷擊。1.2.3球雷球雷是一種發(fā)紅色或白色亮光的球體，直徑多在20cm左右，最大直徑可達數(shù)米，以每秒數(shù)米的速度，在空氣中飄行或沿地面滾動。這種雷存在時間為3-5s左右。時間雖短，但能通過門、窗、煙囪進入室內(nèi)。這種雷有時會無聲消失，有時碰到人或牲畜或其它物體會劇烈爆炸，造成雷擊傷害。1.2.4 雷電侵入波當(dāng)雷擊架空線路和或金屬管道上。產(chǎn)生的沖擊電壓沿線路或管道向兩個方向迅速傳播的雷電侵入波，稱為雷電侵入波。雷電侵入波的電壓幅值愈高，對人身或設(shè)備造成

5、的危害就愈大。1.3 雷電的威力及危害雷電電流平均約為20000A甚至更大,雷電電壓大約是1030 v, 一次雷電的時間大約為千分之一秒, 平均一次雷電發(fā)出的功率達21013 W(200億千瓦)。雷電放電過程中，可能呈現(xiàn)出靜電效應(yīng)、電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)及機械效應(yīng)，對建筑物或電氣設(shè)備造成危害；雷電流泄入大地時，在地面產(chǎn)生很高的沖擊電流，對人體形成危險的沖擊接觸電壓和跨步電壓；人直接遭受雷擊，必死無疑。1.4 雷電入侵途徑雷電直接擊在變電所設(shè)備上，這種情況幾率比較小，因為設(shè)計和施工的時候都會考慮到安裝獨立的避雷針，避雷帶和避雷網(wǎng)。雷電可能沿著電源線入侵，雷電波沿線路侵入到變電所，如避雷器動作，則是避雷

6、器殘壓疊加兩倍后，通過所用變的電磁感應(yīng)耦合到低壓網(wǎng)絡(luò)，使微機保護、綜合自動化的電源模塊損壞的。此時，低壓電網(wǎng)過電壓的幅值主要與避雷器的殘壓，避雷器與變壓器距離和避雷器接地引下線的長度有關(guān)。雷電可能沿著通訊線入侵，雷電引起的過電壓在通信線路與設(shè)備之間有一定電位差直接作用于串行通信口，根本原因是在10KV低壓電源側(cè)缺少必要的防雷保護措施，特別是缺少相應(yīng)電壓等級的避雷器保護，使低壓網(wǎng)絡(luò)中的雷電過電壓得不到有效的限制。同時，雷電對微機監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的電源又沒有與其他電源分離，或采取特別的防止雷電干擾的措施而使雷害事故發(fā)生。1.4.1 對各種雷擊的解決方案 直擊雷：對于直擊雷主要是采

7、用避雷針、避雷器、避雷線和避雷網(wǎng)作為接閃器，然后通過良好的接地裝置迅速而安全地把雷電流引入大地。感應(yīng)雷：（1）等電位連接：均衡電位使變電所內(nèi)的各個部位都形成一個相等的電位，即等電位。若變電所內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋與各種金屬設(shè)置都能連接成統(tǒng)一的導(dǎo)電體，變電所內(nèi)當(dāng)然就不會產(chǎn)生不同的電位，這樣就可保證變電所內(nèi)不會產(chǎn)生因電位不均衡所產(chǎn)生的反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓，對防雷電電磁脈沖干擾微電子設(shè)備也有很大的好處。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物最具有實現(xiàn)等電位的條件，因為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋的大部分都是自然而然地焊接或綁扎在一起的。為滿足防雷裝置的要求，應(yīng)有目的地把接閃器與梁、板、柱基礎(chǔ)可靠地焊接、綁扎或搭接在一起，

8、同時再把各種金屬設(shè)備和金屬管線以及局部等電位預(yù)留金屬裝置與之焊接卡接在一起，這就使整個建筑物成為良好的等電位體。（2）建筑屏蔽：對于變電所內(nèi)部的重要設(shè)備、設(shè)施，如大型計算機控制系統(tǒng)的主機，RTU、載波機等，應(yīng)對建筑物采取屏蔽措施，用金屬網(wǎng)箔殼、管等把保護對象包圍起來，將閃電形成的脈沖電磁場從空間入侵的通道阻隔起來，以達到保護的目的。（3）線纜屏蔽：電源線、信號線要進行屏蔽，并采取適當(dāng)?shù)牟季€方式防止電磁脈沖干擾，在全線電氣連通的情況下，把線路兩端的金屬屏蔽線纜進行良好的接地。針對架空電力線由站內(nèi)終端引下后應(yīng)更換為屏蔽電纜；室外通信電纜應(yīng)采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端要接地；對于既有鎧帶又有屏蔽層的電纜

9、，在室內(nèi)應(yīng)將鎧帶與屏蔽層同時接地，而在另一端也要同時接地。電纜進入室內(nèi)前水平埋地10m以上，埋地深度應(yīng)大于0.6m；非屏蔽電纜應(yīng)穿鍍鋅鐵管并水平埋地10m以上，鐵管兩端應(yīng)接地。雷電侵入波：（1）在變電所的低壓側(cè)安裝相應(yīng)電壓等級的泄流型避雷器進行保護。對110kV低壓網(wǎng)絡(luò)要根據(jù)所帶負荷情況,在各主要用電設(shè)備或每一分支線路加裝限壓型浪涌保護器進行保護。（2）把向微機監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)供電的電源與其它辦公和生活電源分開,單獨采取專用的變壓器供電,或采用隔離變壓器進行隔離。對向微機監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)供電的低壓電源線路要采用電纜供電,最好采用屏蔽電纜,防止在變電所近區(qū)雷電

10、活動時,在低壓電源網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓危及微機監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的電源安全。（3）對變電所的中性線，要在變壓器處接地并在低壓網(wǎng)絡(luò)各分支處重復(fù)接地,防止在雷電活動時,中性線帶高電壓,或雷害故障時中性線斷線,相電壓升高到線電壓,燒壞微機監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的電源模塊。（4）對微機監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的電源加裝浪涌保護器,雷電浪涌保護器利用電感、電容和避雷器組成浪涌吸收單元,能吸收和濾掉高頻雷電脈沖,限制雷電過電壓,能有效地保護微機監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的電源,使其免受雷電過電壓的破壞。1.4.2 接地 良好的接地是防雷系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)。

11、接地電阻值越小，過電壓值越低。因此，在經(jīng)濟合理的前提下應(yīng)盡可能降低接地電阻。（1）安全接地：使用交流電的設(shè)備通過黃綠色安全地線接地，這里包含所有用電設(shè)備的機殼，金屬框架及傳輸?shù)慕饘俟艿赖?。?）雷電接地：設(shè)施的雷電保護系統(tǒng)是一個獨立的系統(tǒng)，由避雷針通過引下線與接地系統(tǒng)相連組成。該接地系統(tǒng)通常與用做電源參考地及黃綠色安全地線的接地是共用的。（3）電磁兼容接地：出于電磁兼容設(shè)計而要求的接地，包括： 屏蔽接地：為了防止電路之間由于寄生電容存在產(chǎn)生相互干擾、電路輻射電場或?qū)ν饨珉妶雒舾?，必須進行必要的隔離和屏蔽，這些隔離和屏蔽的金屬必須接地。濾波器接地：濾波器中一般都包含信號線或電源線到地的旁路電容，

12、當(dāng)濾波器不接地時，這些電容就處于懸浮狀態(tài)，起不到旁路的作用。雷電對自動化系統(tǒng)造成干擾和破壞的主要原因，是過去人們對低壓電源網(wǎng)絡(luò)的防雷不重視。在變電所低壓網(wǎng)絡(luò)缺少必要的防雷保護措施，存在有較多的漏洞和缺陷，使低壓電網(wǎng)的雷電過電壓得不到有效限制，對微機監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的電源造成了嚴(yán)重干擾和破壞，從而影響了微機監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的安全運行。1.5 雷擊電子設(shè)備的途徑及其原理雷擊過電壓損壞設(shè)備可分為兩種情況，一種是受雷電直擊，另一種受感應(yīng)雷影響所致。據(jù)統(tǒng)計電子設(shè)備受雷電直擊而損壞的機率很小，而絕大多數(shù)損壞為感應(yīng)雷造成，雷電行波通過傳輸信息的電路線傳至電子設(shè)備使其某些電

13、子元件受損。還有一種情況值得重視的是電子設(shè)備附近的大地或其他設(shè)備的接地體，因受直擊雷引起的電位升高，會使電子設(shè)備造成反擊，使之對地絕緣擊穿。根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗電子設(shè)備的地線與電源設(shè)備的地線分開設(shè)置是減少這種雷電侵入途徑的有效措施之一。所以凡聯(lián)結(jié)有輸人或輸出線路的電子設(shè)備應(yīng)考慮以上三條侵入途徑。不論那種途徑侵入的雷擊過電壓加在電子設(shè)備上沖擊引起兩種過電壓，一種是：使平衡電路某點出現(xiàn)超過允許的對地過電壓，稱為縱向過電壓，地電位上升引起的反擊也屬于從地系統(tǒng)侵入的縱向過電壓；另一種是平衡電路線間或不平衡電路線對地出現(xiàn)的過電壓稱為橫向過電壓。使用對稱傳輸線的設(shè)備，橫向過電壓是因線路兩線間存在不同的縱向過電壓；

14、或因縱向防護元件放電性能的分散性(如動作時間有快慢的差別)是造成橫向過電壓的原因，如果在平衡線路上的兩個縱向防護元件，其中一路故障或失效這就造成了橫向過電壓的極限情況。對不平衡電路如對連接同軸電纜的電子設(shè)備其縱向過電壓即橫向過電壓。雷電沖擊過電壓可導(dǎo)致絕緣擊穿，也可產(chǎn)生過電流。進行縱向雷擊試驗的目的，在于檢驗設(shè)備在縱向過電壓下元器件對地的絕緣。橫向雷擊試驗則是檢驗兩線間出現(xiàn)沖擊過電壓時設(shè)備耐受沖擊的能力。電子元件受雷擊損壞的情況，概括起來不外下列三種：(1)受過電壓損壞的，如電容器、變壓器及電子元件的反向耐壓。(2)受過電壓沖擊能量損壞的，如二極管PN結(jié)正向損壞，沖擊危險程度在于流過元器件的過

15、電流大小和持續(xù)時間，即能量大小。(3)易受沖擊功率損壞的，對元件的危害決定于沖擊電壓峰值和由此而產(chǎn)生的過電流。1.6雷電日和雷電小時為了表征不同地區(qū)雷擊活動的頻繁程度，通常采用年平均雷電日作為計量單位.我國亦是如此.雷電日是指該地區(qū)一年四季中有雷電放電的天數(shù)，一天中只要聽到一次以上雷聲就算一個雷電日。由于不同年份的雷電日數(shù)變化較大，所以要采用多年平均值年平均雷電日。要做好防雷保護工作，還要注意觀察當(dāng)?shù)乩纂娀顒蛹竟?jié)的開始和終了日期，我國南部雷電季節(jié)從2月開始.長江流域一般在3月，華北、東北在月，西北較遲到5月。01月以后，除江南以外，雷電活動就幾乎停止了。雷電日和雷電小時的統(tǒng)計，并沒有區(qū)分雷云之

16、間的放電和雷云對地的放電。實際上云間放電遠多于云地放電。雷電日數(shù)越多，云間放電的比重越大云間放電與云地放電之比，在溫帶約為1.5-3.0，在熱帶約為3-6。對防雷保護設(shè)計研究更有實際意義的，還是雷云對地放電的年平均次數(shù)?？上壳斑€缺乏這方面的比較充分可靠的統(tǒng)汁資料，觀測手段也還未能準(zhǔn)確區(qū)分出對地雷擊。雷云對地放電的頻繁和強烈程度，由地面落雷密度來表示. 是指每個雷電日每平方公里地面上的平均落雷次數(shù).實際上，值與年平均雷電日數(shù)有關(guān).一般，較大的地區(qū)，其值也較大。關(guān)于地面落雷密度與雷電日數(shù)的關(guān)系，我國標(biāo)準(zhǔn)推薦采用國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)1980年提出的以下關(guān)系式: （1.1）式中:為每年每平方

17、公里地面落雷數(shù):為雷電日數(shù)；由此可以推得： （1.2） 根據(jù)式（1.2)，對=40的地區(qū)，按我國標(biāo)準(zhǔn)取值=0.07。第2章 變電站的防雷設(shè)備2.1 避雷針 為免遭直擊雷破壞，變電所一般設(shè)有獨立避雷針和構(gòu)架避雷針，有些峽谷地帶變電所則采用避雷線保護。其結(jié)構(gòu)均分為接閃器、引下線和接地體，防雷原理相同。 為了防止反擊，要求避雷針與被保護設(shè)備之間空中距離不小于5m，地中距離不小于3m。構(gòu)架避雷針一般用于110kV及以上，且裝設(shè)集中接地裝置后與主地網(wǎng)連接。 微波塔也是一種獨立避雷針。對于所內(nèi)設(shè)有微波塔的，規(guī)程規(guī)定微波塔必須與通信室地網(wǎng)連接。通訊室和主控室地網(wǎng)一體，雷電流通過主控室地網(wǎng)泄放。按前面分析，如

18、果高壓配電室、主控室、通訊室內(nèi)保護、監(jiān)控、計量表、RTU等接于相距較遠的地網(wǎng)，且之間又有電的聯(lián)系時，所內(nèi)電子設(shè)備遭受的反擊機率更大。 避雷針的年雷擊次數(shù)，可按經(jīng)驗公式N= 0.015 nk（l+5h）（b+5h）計算。其中n為年雷暴日數(shù)，K為校正系數(shù)金屬結(jié)構(gòu)取2。l、b、h分別為建筑物的長、寬、高。按該式在年雷暴日為40的地區(qū),35kV室外終端變電所，母線構(gòu)架5.5m高，受雷擊概率為每年0.次，而加根30m高避雷針后，則每年將受0.027次雷擊。如果一個變電所有4根針，每邊相距50m，雷擊概率則為0.048次年。避雷針大大增加雷擊概率，使得依附于一次設(shè)備的目前正在大量更新的保護、監(jiān)控、綜自及通

19、訊等微電子設(shè)備感受雷害的機率大大增加，損壞方式也多種多樣，使電力生產(chǎn)帶來很大的損失。2.2 避雷器 避雷器的作用是限制過電壓以保護電氣設(shè)備。為了防護感應(yīng)雷和輸電線路的雷電侵入波的危害，變電所采用了避雷器。以前裝設(shè)的避雷器大多為裝在線路端的管型避雷器和裝在母線、設(shè)備處的閥型避雷器，目前均由性能更好的金屬氧化物避雷器所取代。2.2.1 避雷器的種類 從組合結(jié)構(gòu)分；現(xiàn)在市場上的避雷器有幾下幾種： 1） 間隙類；開放式間隙、密閉式間隙 2） 放電管類:開放式放電管密封式放電管 3） 壓敏電阻類:單片、多片 4） 抑制二極管類 5） 壓敏電阻/氣體放電管組合類:簡單組合、復(fù)雜組合 6） 碳化硅類 按照其

20、保護性質(zhì)有可以分為：開路式避雷器、短路式避雷器或開關(guān)型、限壓型； 按照工作狀態(tài)（安裝形式）又可分為：并聯(lián)避雷器和串聯(lián)式避雷器。 2.2.2 各避雷器的特點 1、開放式間隙避雷器： 間隙避雷器的工作原理：基于電弧放電技術(shù)，當(dāng)電極間的電壓達到一定程度時，擊穿空氣電弧在電極上進行爬電。 優(yōu)點：放電能力強，通流量大（可以達到100KA）漏電流小 熱穩(wěn)定性好 缺點：殘壓高，反映時間慢，存在續(xù)流 工藝特點：由于金屬電極在放電時承受較大電流，所以容易造成金屬的升華，使放電腔內(nèi)形成金屬鍍膜影響避雷器的啟動和正常使用。放電電極的生產(chǎn)主要還是集中在國外一些避雷器生產(chǎn)企業(yè)，電極的主要成分是鎢金屬的合金。 工程應(yīng)用：

21、該種結(jié)構(gòu)的避雷器主要應(yīng)用在電源系統(tǒng)做B級避雷器使用。但由于避雷器自身的原因容易引起火災(zāi)，避雷器動作后(飛出）脫離配電盤等事故。根據(jù)型號的不同適合與各種配電制式。 2、密閉式間隙避雷器： 現(xiàn)在國內(nèi)市場有一種多層石墨間隙避雷器，這種避雷器主要利用的是多層間隙連續(xù)放電，每層放電間隙相互絕緣，這種疊層技術(shù)不僅解決了續(xù)流問題而且是逐層放電，無形中增大了產(chǎn)品自身的通流能力。 優(yōu)點：放電電流大 測試最大50KA（實際測量值）漏電流小 無續(xù)流 無電弧外瀉 熱穩(wěn)定性好 缺點：殘壓高，反映時間慢 工藝特點：石墨為主要材料，產(chǎn)品內(nèi)采用全銅包被解決了避雷器在放電時的散熱問題，不存在后續(xù)電流問題，最大的特點是沒有電弧的

22、產(chǎn)生，且殘壓與開放式間隙避雷器比較要低很多。 工程應(yīng)用：該種避雷器應(yīng)用在各種B、C類場合，與開放式間隙比較不用考慮電弧問題。根據(jù)型號的不同該種產(chǎn)品適合與各種配電制式。 3、簡單組合避雷器： 組合式避雷器典型結(jié)構(gòu)是N-PE結(jié)構(gòu)形式，這種避雷器與單一結(jié)構(gòu)的避雷器相比，綜合了兩種不同產(chǎn)品的優(yōu)點，而減少了單一器件的缺點。 優(yōu)點：通流量大 反應(yīng)時間快 缺點：殘壓相對較高 工程應(yīng)用：僅在N-PE制式使用的避雷器，適合電壓波動率較大地區(qū)使用。 4、復(fù)雜型組合式避雷器 ：這種避雷器充分發(fā)揮各種元器件的優(yōu)點，再結(jié)構(gòu)上一般使用數(shù)量較多的壓敏電阻和氣體放電管。這種結(jié)構(gòu)的避雷器一般具有較高的通流能力，且殘壓較低。行業(yè)

23、內(nèi)也稱這種結(jié)構(gòu)的避雷器為一體化避雷器。 優(yōu)點：通流量大 反映時間快 殘壓低 無續(xù)流 熱穩(wěn)定性好 缺點：無聲音報警 無計數(shù)器 工藝特點：一體化避雷器的電路結(jié)構(gòu)緊湊，充分發(fā)揮了氧化鋅電阻反映時間快的特點，有結(jié)合了氣體放電管具有較高通流能力的優(yōu)點。在電路上避雷器使用了較多的氧化鋅電阻來提高整體避雷器的通流能力，用氣體放電管作為備用放電通道?；谶@種完善的電路結(jié)構(gòu)使避雷器的使用壽命大大提高。 5、碳化硅避雷器（閥式避雷器）： 碳化硅避雷器主要應(yīng)用于高壓電力防雷，目前仍是電力系統(tǒng)使用率較高的電力防雷產(chǎn)品。由于雷電侵入波主要對35kV以下系統(tǒng)危害較大，變電所著重對35kV和10kV線路入侵波進行防護。對3

24、5kV架空進線，一般是采用進線段12km的架空避雷線配其兩端的管型避雷器進行防護。對10kV線路，則每條進線均采用一組閥型或氧化鋅避雷器進行防護。對310kV配電變壓器，一般只規(guī)定了高壓側(cè)采用閥型避雷器的保護，對多雷區(qū)外送的Y/Y0連接的變壓器的只規(guī)定了裝設(shè)以防變波及低壓側(cè)雷電入侵波擊穿變壓器高壓側(cè)絕緣的避雷器。6、氧化鋅避雷器：氧化鋅避雷器是目前國際最先進的過電壓保護器。由于其核心元件采用氧化鋅電阻片，與傳統(tǒng)碳化硅避雷器相比，改善了避雷器的伏安特性，提高了過電壓通流能力，從而帶來避雷器具特征的根本變化。避雷器是電力系統(tǒng)中主要的防雷保護裝置之一，只有正確地選擇避雷器，方能發(fā)揮其應(yīng)有的防雷保護作

25、用。優(yōu)點：無間隙 通流容量大 體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)簡單 運行維護方便 使用壽命長 2.3 變電所建筑物的防雷室外變電所的建筑物一般有高壓室、主控室、通訊室以及部分附屬住宅樓辦公樓等。按建筑物防雷等級劃分，變電所生產(chǎn)性建筑物一般被劃分為第三類工業(yè)建筑。由于設(shè)計時一般將此類建筑物置于變電所避雷針保護范圍，因此除通訊室按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行過防雷處理外，其它部分因不設(shè)屋面避雷針和避雷帶，故均壓帶以及利用建筑物鋼筋作分流線和組成法拉第籠屏蔽網(wǎng)等措施均未采用。對于防雷電波入侵，引入建筑物內(nèi)的纜線等一般均通過與接地網(wǎng)連成一體的電纜溝支架和電纜豎井支架引入，且部分電纜作了兩端屏蔽接地處理。因變電所建筑物未考慮直擊雷

26、泄流通路，其地網(wǎng)處理一般是與所內(nèi)主接地網(wǎng)相連。雖然許多規(guī)程中分出了防雷地、交流地、直流地、保護地、數(shù)據(jù)地，但是執(zhí)行起來很不易，一是條件苛刻，場地狹??； 二是所用設(shè)備規(guī)模不大，沒有必要分得太清，于是造成了事實上的聯(lián)合地網(wǎng)。現(xiàn)代研究認為，這種聯(lián)合地網(wǎng)經(jīng)濟有效，并且可以解決各地網(wǎng)在內(nèi)外過電壓時產(chǎn)生的電位差，造成對耐受水平低的電子設(shè)備的反擊。不過聯(lián)合地網(wǎng)必須通過合理布置接地線和等電位處理技術(shù)及裝置本身的電磁兼容防護來解決設(shè)備的安全問題。第3章 變電站的防雷區(qū)及系統(tǒng)設(shè)計原則變電所傳統(tǒng)防雷措施對高壓電氣設(shè)備的防護是有效的，但對電子設(shè)備的防護并不恰當(dāng)，為了適應(yīng)智能化變電所的發(fā)展要求，必須在原定防雷措施基礎(chǔ)上

27、，更進一步進行防范。采取措施的原則是分區(qū)防護、三級過壓保護、多重屏蔽、均衡電位、浮點電位牽制。根據(jù)1992年國際建筑物防雷會議上IEC/TC81中提出的防雷保護區(qū)的新概念，對變電的的防雷化分為三個區(qū)進行分級防護，根據(jù)設(shè)備的敏感性和重要性進行加強屏蔽可以起到事半功倍的效果。雷擊對變電所電子設(shè)備的危害主要表現(xiàn)在感應(yīng)過電壓，侵入波過電壓、地電位反擊，雷電二次效應(yīng)等。電子設(shè)備的防雷保護重點是感應(yīng)雷。對變電所電子設(shè)備的防雷應(yīng)分區(qū)分級防護，引雷、分流、散流、屏蔽、均壓、隔離、限幅、嵌位、濾波相結(jié)合，充分利用當(dāng)代先進技術(shù)，根據(jù)電子設(shè)備工作特點選用低壓避雷器，如高頻避雷器、數(shù)據(jù)避雷器、放電管、硅瞬變二極管、瞬

28、態(tài)過電壓保護器、組合式避雷器等，將整個系統(tǒng)的雷電防護看成是一個系統(tǒng)工程，綜合考慮，全方位保護，將雷害事故和干擾減少到最低程度。變電所的防雷設(shè)計總的原則應(yīng)做到選型設(shè)備先進,保護系統(tǒng)靈敏、安全、可靠,設(shè)備維護方便。針對雷電侵害的3種形式,進行變電所的防雷設(shè)計,其中防直擊雷和雷電波侵入是主要任務(wù)。 3.1 第一級防護區(qū)的處理措施第一級防護區(qū)為全所范圍內(nèi)的高壓設(shè)備部分和高壓線路的進線段保護范圍。主要措施為獨立避雷針、構(gòu)架避雷針、架空避雷線、高壓避雷器、設(shè)備引下線、主接地網(wǎng)和微波塔及其接地。其主要任務(wù)為引雷、泄流、限幅、均壓，完成基本的防雷功能。由于避雷針的采用增加了雷擊概率，感應(yīng)雷對電子設(shè)備的危害機率

29、增加。為了減輕雷擊感應(yīng)幅射，有些工程采用了帶屏蔽作用的引下線，有的采用多條引下線分流，這些措施均可起到一定作用。另外有些變電所以前選用了導(dǎo)體消雷器、半導(dǎo)體消雷器、少長針消雷器等多種類型的無源消雷器。其評價褒貶不一，不過有一個不爭的事實： 消雷器的保護范圍至少與同等高度避雷針一樣。對于消雷器的運行，只要其接地滿足防雷規(guī)范要求，空間和地中安全距離以及保護范圍滿足規(guī)程要求，就應(yīng)當(dāng)繼續(xù)使用作好觀察記錄。如能夠消雷或部分消雷，都將會對電子設(shè)備有益。一級防過電壓區(qū)防護措施：(1)對主接地網(wǎng)的接地電阻、接地網(wǎng)之間的連通、設(shè)備的接地引下線進行大電流測試；(2)逐級分別泄流，微波塔加裝獨立接地體，獨立接地體的接

30、地電阻小于5，如果微波塔或獨立避雷針與主接地相接，微波塔與主接地網(wǎng)的連接點距35kV及以下設(shè)備與主地網(wǎng)的連接點的距離大于15m，以使其在遭雷擊時主要通過自身的接地極泄放雷 電流，盡量少地波及到其它設(shè)備；(3)均勻地網(wǎng)系統(tǒng)電壓，各個設(shè)備區(qū)之間建立良好的等電位接地，各設(shè)備區(qū)之間連接良好，主控室的低壓控制部分加裝均壓帶，使各點的接地為等電位。防護位置： 據(jù) IEC1312雷電電磁脈沖的防護中的雷電保護區(qū)域的劃分原則。避雷器的安裝位置應(yīng)在不同保護區(qū)的交界處 , 對于此網(wǎng)絡(luò)即第一級防護應(yīng)設(shè)在交流母線處。在兩根母線上各加裝一個同型號的B 級三相電源避雷器。安裝位置： 交流母線 (機柜內(nèi)) 。3.2 第二級

31、防護區(qū)的處理措施第二級防護區(qū)包括進出變電所管線、二次電纜、端子箱、所用電系統(tǒng)及微波天饋線。其主要任務(wù)是防感應(yīng)雷過電壓和侵入波過電壓的傳遞，以及危險電位內(nèi)引外送。二級防過電壓區(qū)防護措施：(1)加強屏蔽，將進入變電站的電纜線全部使用屏蔽電纜，并將屏蔽層可靠接地；(2)對低壓電源限制，對低壓供電電源加裝金屬氧化鋅避雷器或加裝電源電壓瞬變抑制器，限制電源電壓的抬高，加裝隔離變壓器；(3)將微波饋線的屏蔽與微波塔實現(xiàn)兩點以上相接。安裝位置： 空氣開關(guān) (機柜內(nèi)) 。3.2.1 進出所管線的處理進出所管線包括水管、煤氣管、熱力管、電源線、縱聯(lián)保護導(dǎo)引線、信息傳輸線等。進所金屬管類均應(yīng)直埋進所，并與地網(wǎng)分幾

32、處連接，且宜在進所前經(jīng)絕緣管道隔離后引入。所用電源一般不外送，如內(nèi)引應(yīng)經(jīng)隔離變壓器引入，引入前穿管直埋15m進所。仍采用縱聯(lián)導(dǎo)引線保護的，導(dǎo)引線應(yīng)按部頒反措經(jīng)隔離變壓器后引入，進所部分穿管直埋。進出所的信息傳輸線纜應(yīng)穿管直埋入所并經(jīng)保安單元或相應(yīng)的數(shù)據(jù)避雷器后引入機房。有金屬線的光纜穿管直埋入所先經(jīng)接地匯接排后才能引入機房。接地的波導(dǎo)管本身具有良好的防雷作用，不需加避雷器，按規(guī)程沿路接地即可，對同軸電纜天饋線應(yīng)加裝相應(yīng)高頻避雷器，避雷器的地線就近與機房的接地匯接排相連。3.2.2 二次電纜及端子箱直接與電子設(shè)備屏柜和裝置相連的控制信號電纜、電流、電壓回路電纜都應(yīng)該采用屏蔽電纜，且屏蔽層金屬保護

33、層及備用芯均應(yīng)兩端接地。端子箱及斷路器機構(gòu)箱、匯控柜等不管內(nèi)部是否安裝電子設(shè)備均應(yīng)避開避雷器或構(gòu)架避雷針的主要散流線接地。3.2.3 所用電系統(tǒng)的保護電子設(shè)備雷害事故大多與電源相關(guān)。一方面是防護力度不夠，另一方面說明從所用電入侵的雷電波能量足夠大，經(jīng)幾級高壓泄放仍具有強大的破壞力。根據(jù)國標(biāo)（GB50057-94）建筑物防雷設(shè)計規(guī)范規(guī)定，對微電子設(shè)備的供配電系統(tǒng)應(yīng)采取三級過電壓保護。三級分別為所用變低壓出口，所用電配電柜各分路出口，各設(shè)備UPS電源出口。低壓配電系統(tǒng)避雷器一般以MOV（金屬氧化物可變電阻）為主。MOV失效率較高，雖說經(jīng)改進后的MOV通流容量越做越大，且有一些產(chǎn)品采用熔斷器和溫度斷

34、開裝置予以保護，但仍有損壞，有必要采取三級冗余以增強可靠性。3.3第三級防護區(qū)的主要任務(wù) 第三級防護區(qū)包括變電所主控室、遠動通信機房及全部電子設(shè)備。其主要任務(wù)是多重屏蔽、電源過壓嵌位、信號限幅濾波、地電位均壓、浮點電位牽制。3.3.1多重屏蔽 微電子設(shè)備工作電壓低擊穿功率小，靠單一屏蔽難以達到預(yù)期效果，必須采取多重屏蔽。利用建筑物鋼筋網(wǎng)組成的法拉第籠，以及設(shè)備屏柜金屬外殼、裝置金屬外殼等逐級屏蔽。早期的變電所建筑留下了許多防雷的先天不足，新建的變電所必須按國標(biāo)（GB50057-94）建筑物防雷設(shè)計規(guī)范及郵電部（YD2011-93）微波站防雷與接地設(shè)計規(guī)范、電力部（DL548-94）電力系統(tǒng)通信

35、站防雷運行管理規(guī)程等要求利用建筑物女兒墻、天面防雷網(wǎng)及結(jié)構(gòu)鋼筋、基礎(chǔ)鋼筋焊接成一體的網(wǎng)，以及設(shè)備特殊要求的金屬幕墻組成第一級屏蔽。設(shè)備屏柜、裝置本體訂貨時必須注明電磁兼容防護等級，使用環(huán)境。3.3.2地電位均壓室內(nèi)采用聯(lián)合地網(wǎng)，設(shè)環(huán)形地母線、接地匯集線。地母線與地網(wǎng)采用多條引下線對稱引下連接。對于數(shù)字地、模擬地等功能地與保護地確實需要分開的，可采用地極防雷器連接。對于電子設(shè)備之間電的聯(lián)系跨度較大的部分，跨越幾個防護區(qū)的部分，常因地電位不均衡造成工作出錯或損害。國家電力調(diào)度通信中心曾發(fā)文制定反措，在變電所主控室電纜層敷設(shè)不小于100mm2的銅地網(wǎng)延伸至220kV耦合電容結(jié)合濾波器處連接。這一措施

36、實施以來效果令人滿意。不僅僅是高頻保護，目前就地布置的電子設(shè)備與分控室或主控室之間的通信如果采用電的聯(lián)系，同樣會遭遇此問題。現(xiàn)場可以根據(jù)具體情況采取地電位均衡措施。3.3.3浮點電位牽制建筑物內(nèi)金屬門窗、玻璃幕墻、吊頂龍骨、燈具等均可能隨雷電二次效應(yīng)危害電子設(shè)備，應(yīng)予就近多點接地以防不測。 變電所二次回路直流蓄電池長期為浮點運行。為防雷害，應(yīng)采用直流避雷器和在絕緣監(jiān)察裝置內(nèi)加裝氣體放電管。3.4 變電所綜合防雷措施3.4.1 避雷針對直擊雷的防護 為免遭直擊雷破壞, 變電所一般設(shè)有獨立避雷針和構(gòu)架避雷針, 有些峽谷地帶變電所則采用避雷線保護。 其結(jié)構(gòu)均分為接閃器、 引下線和接地體, 防雷原理相

37、同。防護直擊雷的主要措施是裝設(shè)避雷針。避雷針位置要根據(jù)變電所的建筑布局、設(shè)備分布狀況確定。1、單支避雷針在地面上的保護半徑(r)。r=1.5,其中h為避雷針高。單支避雷針在被保護物高度hx水平面上的保護半徑：當(dāng)/2時, =(-)p；當(dāng) /2時, =(1.5-2)p。其中為避雷針在水平面上的保護半徑；p 為高度影響系數(shù)。30m時,p=1； 30m/120m時,p=5.5/。以下各式中p 值均為高度影響系數(shù)。2、兩支等高避雷針的保護范圍。外側(cè)保護范圍按單支避雷針的計算方法確定,兩針間的保護范圍應(yīng)按： =-D/(7p)計算,其中為兩針間保護范圍上部邊緣最低點高度,D 為兩支避雷針間距。兩針間水平面上

38、保護范圍的一側(cè)最小寬度=1.5(-),兩針間距與針高之比D不宜大于5。3、三支等高避雷針的保護范圍。三角形外側(cè)保護范圍分別按兩支等高避雷針的計算方法確定,如在三角形內(nèi)最大高度水平面上,各相鄰避雷針間保護范圍的外側(cè)最小寬度0時,則曲線所包圍的面積全部得到保護。4、四支以上等高避雷針?biāo)纬傻乃倪呅位蚨噙呅?可先將其分成2個或幾個三角形,然后分別按三支等高避雷針的方法計算。第4章 變電站防雷保護的分類4.1雷電過電壓的保護IEC61312-2指出：“信息設(shè)備的主要干擾電磁源是雷電流和電磁場及沿著入戶的公共設(shè)施流過局部雷電流 。、和都具有相同的波形。根據(jù)IEC61312-1的第二章，可以認為雷電流是由

39、首次雷擊電流（10/350 ）和后續(xù)雷擊電流（0.25/100）所組成”。我們研究的雷電電磁脈沖的屬于高頻（10KHZ-幾百KHZ）的范圍，所以工頻（50HZ）下的參數(shù)及定律已經(jīng)不適用了。由于許多雷擊過電壓導(dǎo)致的物理現(xiàn)象的物理量都是電流I的函數(shù)，例如：，我們?yōu)榱搜芯坷讚暨^電壓需要研究電流的參數(shù)，只有隨時間瞬態(tài)變化的電流（即一定波形的斜三角沖擊電流），才具有破壞力。因此，過電壓保護必須考慮到如何抑制（或分流）10/350波形的雷電流。在IEC標(biāo)準(zhǔn)中說明，用8/20 試驗的過電壓保護器其通流能量僅為以10/350 波形試驗的過電壓保護器的1/20。其后應(yīng)有第二級、第三級、乃至第四級的精細保護。各級

40、之間的能量配合、解耦措施是必須的。4.2 變電站雷擊電流的防護根據(jù)IEC1024-1：1993的表3規(guī)定，雷擊電流的電荷在實踐中應(yīng)采用（10/350）的波形作為雷擊電流的測試脈沖，在該標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了雷擊電流的三個等級和防護效果：第一級：200KA，10/350按此防護，防護效果可達98%第二級：150KA，10/350按此防護，防護效果可達95%第三級：100KA，10/350按此防護，防護效果可達90%雷擊電流和幅值概率IEC標(biāo)準(zhǔn)公布如下：雖然只有1%的雷電會達到200KA的雷電流幅值，但變電站及其通信系統(tǒng)等對不間斷工作的要求相當(dāng)高，應(yīng)按第一級考慮。由于變電外部防雷設(shè)施的引下線與建筑物自身的

41、總和電感的分流和電磁場自身輻射衰減，IEC規(guī)定有50%的雷電能量會由外部防雷裝置引入大地，剩余的100KA將會對周圍導(dǎo)體形成干擾、感應(yīng)電壓。這些雷擊感應(yīng)電流將會根據(jù)電網(wǎng)的類型按照電源傳輸線的線數(shù)平均分布。例如： 單相電源每相50KA，TN-C-S和TT網(wǎng)每相25KA，TN-C每相33KA4.3 變電站對最大沖擊電壓和殘壓的防護IEC規(guī)定使用波型為1.2/50的沖擊電壓作來雷擊過電壓的測試脈沖,由于我國的電源行業(yè)的開關(guān)電源及逆變電源主振晶體管的絕緣耐壓行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為550Vdc,一般廠家考慮到中國電網(wǎng)正向10%的波動,那么對于被保護的設(shè)備的輸入電壓的保護,要求過電壓保護的末級殘壓要求在600v左右。

42、而進口的電源一般可以達到900-1000v。IEC因此結(jié)論為只有分級保護才能達到這一要求。根據(jù)被保護設(shè)備的不同的安裝位置和耐壓程度，一般采用三級保護。一般，采用B類加C類保護的兩級保護配置, 殘壓可降為900Vdc，采用B加C加D的三級保護殘壓可降到600伏。4.4 變電站微波機房的接地保護經(jīng)過現(xiàn)場的勘察，微波機房有三個設(shè)備機柜，低壓配電柜和整流器位于另外一個房間，相距15米以上，地線分別引至不同的接地點。建議：1、在微波機房設(shè)一個地基準(zhǔn)點，有基準(zhǔn)點引一35地線到公共地； 2、將三個機柜用16地線連接起來，然后分別引一地線到基準(zhǔn)點形成等電位聯(lián)結(jié)；3、低壓配電柜和整流器的等電位聯(lián)結(jié)同微波機房。這

43、樣進行等電位聯(lián)結(jié)，以達到消除建筑物和建筑物內(nèi)所有設(shè)備之間危險的電位差并減小內(nèi)部磁場強度。由于基站地板下的等電位連接帶與建筑物主鋼筋多重連接從而建立了一個三維的、法拉第金屬籠的連接網(wǎng)絡(luò)。在此網(wǎng)絡(luò)中通過提供多條并聯(lián)通路，因其具有不同的諧振頻率，由大量的具有頻率相關(guān)性阻抗的各條通路組合起來，就可以獲得一個在所考慮頻譜范圍內(nèi)具有低阻抗的系統(tǒng)。4.5 變電站配電箱的保護在低壓配電輸入端，我們采用防雷器MC 50系列和再加一條專用接地電纜直接連接到均壓等電位基準(zhǔn)點達到分流的目的，同時由于并聯(lián)電感小于其中最小的一個電感，也進一步減小了感應(yīng)過電壓。這樣可將125KA，10/350的雷電流大部分泄入大地，并將剩

44、余的能量衰減為8/20的浪涌沖擊電流。經(jīng)過保護，系統(tǒng)殘壓僅能達到800V，設(shè)備能承受該電壓的沖擊。從整流器到設(shè)備有大約15米的距離，這段距離所感應(yīng)的電壓超過設(shè)備承受電壓，因此需在設(shè)備輸入端加一個防雷器V20-C系列產(chǎn)品，確保系統(tǒng)殘壓在800V以下。4.6 變壓器中性點接地的配置原則 中性點接地的配置原則是：在有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)的中性點不允許失地，且必須保證其有效（，為零序電抗，為正序電抗）。對不接地的分級絕緣中性點，因絕緣水平的要求，通常接有相應(yīng)的避雷器及保護間隙，所以，中性點保護間隙的配置應(yīng)從繼電保護和過電壓保護兩方面考慮。4.6.1 并聯(lián)間隙的特性裝并聯(lián)間隙的初衷是防止避

45、雷器在內(nèi)部過電壓下動作時因承受不住過電壓而爆炸,損壞主及附近設(shè)備，因而要求間隙的配合特性是：在雷電過電壓作用時，避雷器動作，間隙不動作；在內(nèi)部過電壓作用時，避雷器不動作，間隙動作。兩者的分工是清晰的。間隙要滿足動作值和不動作值兩個條件，這對220 kV中性點來說易辦到，而對110 kV中性點則較難。以往只按電力試驗單位提供的間隙尺寸裝配，并不要求再做試驗。而試驗室提供的數(shù)據(jù)是分別在施加工頻電壓和雷電波的情況下測試到的，與實際運行工況相差很大。在多雷區(qū)，變電所近區(qū)線路單相接地時，大氣與內(nèi)部過電壓往往同時出現(xiàn)，疊加后傳遞到并有間隙的中性點，此時的過電壓既不是純工頻的過電壓,也不是標(biāo)準(zhǔn)雷電波，在試驗

46、室得出的兩項獨立的數(shù)據(jù)很難代表所遇到的真實情況。另外,空氣間隙受氣象條件、電極形狀及本身放電電壓的離散性的影響，可靠性較差。4.6.2 中性點間隙與繼電保護 110 kV及以上電網(wǎng)是有效接地系統(tǒng)，今日的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)通常由220 kV變電所以輻射狀向110 kV變電所供電。110 kV接地系統(tǒng)的中性點設(shè)置在220 kV變電所的220 kV110 kV降壓上，是零序電抗的主通道，是系統(tǒng)有效性（X0）的主導(dǎo)成分，是不允許失地的。不管站內(nèi)有幾臺主，至少應(yīng)有1臺的110 kV中性點必須接地運行，并且。DLT6201997交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合第411條指出：“應(yīng)避免110 kV及220 kV有效

47、接地系統(tǒng)中偶然形成局部不接地系統(tǒng)，并產(chǎn)生較高的工頻過電壓?！钡@并不能保證110 kV系統(tǒng)會永遠不失地，當(dāng)下述情況出現(xiàn)時，仍需有中性點保護間隙：1、有兩臺及以上主的220 kV降壓變電所（一般為并列運行），按最不利的情況考慮，當(dāng)110 kV中性點接地運行的主發(fā)生內(nèi)部故障跳閘后，剩下一臺中性點不接地的繼續(xù)運行，會形成失地系統(tǒng)，此時應(yīng)立即合上另一臺沒有接地運行的110 kV中性點接地刀閘，使系統(tǒng)恢復(fù)接地，這就是現(xiàn)場運行規(guī)程和調(diào)度規(guī)程中防止失地的具體措施。而在110 kV中性點接地刀閘合上之前（一般認為是幾分鐘）又相繼發(fā)生單相接地時（機會極少），靠另一臺供電的不接地的主110 kV中性點保護間隙擊穿

48、，仍等效于接地系統(tǒng)。故障線路的主保護仍然會瞬時動作跳閘，電源端的零序電壓和間隙保護的零序電流仍有后備作用。文獻12.3.9.2條規(guī)定：“中性點裝設(shè)放電間隙時，應(yīng)按238條的規(guī)定裝設(shè)零序電流保護，并增設(shè)反應(yīng)零序電壓和間隙放電電流的零序電流電壓保護。當(dāng)電力網(wǎng)單相接地且失去接地中性點時，零序電流電壓保護約經(jīng)過0305 s時限動作于斷開各側(cè)斷路器”。保證了原配置的繼電保護按有效接地系統(tǒng)的正常程序動作。2、通過110 kV低壓側(cè)與主網(wǎng)相連的地方電源，因某種原因110 kV側(cè)與主網(wǎng)解列后會形成局部的失地系統(tǒng)，此時的已成為電源端的升壓，必須合上中性點接地刀閘，程序同上。其間110 kV中性點再發(fā)生單相接地時

49、，就要靠中性點保護間隙擊穿，才能使獨立的110kV系統(tǒng)中性點不失地。當(dāng)主保護或開關(guān)拒動時，主近后備作出反應(yīng)。文獻242142條規(guī)定：“對中性點直接接地系統(tǒng)的主網(wǎng)終端變電所，如果的中性點不直接接地，且負荷側(cè)接有地區(qū)電源，則還應(yīng)裝設(shè)零序電壓和間隙零序電流解列裝置，三倍零序電壓定值一般整定為1015 V（額定電壓為300 V），間隙零序電流一次定值為40100 A，保護動作后帶0305 s延時，跳地區(qū)電源聯(lián)絡(luò)線路的斷路器。”靠保護間隙最大限度地維持有效接地系統(tǒng)運行。4.7 單相接地時的工頻電壓單相接地發(fā)生在終端變電所110 kV母線上時，110 kV感受到的零序電壓最高 ，等值零序電抗也最大。有效接

50、地系統(tǒng)以X0X1小于3為界，并不是說一定等于3，不同地區(qū)電網(wǎng)及每個變電所有著不同的X0X1值，且差異很大，中性點處的過電壓水平自然也不一樣。115 （為系統(tǒng)的額定電壓，本計算取126 kV）和X0/X13取極值，使估算裕度過高，有時會將過電壓值推向避雷器所能承受的電壓的邊緣，嚴(yán)格的電壓管理和先進的電壓調(diào)整手段都不會使電壓達到126 kV?？梢钥闯?10 kV中性點的X0X1值在0.61352.0682之間，穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)過電壓在17073700 kV及25615679 kV之間，遠低于中性點絕緣的工頻耐受電壓。4.8 變電所配電變壓器的保護 雷擊損壞配變過去單純認為是雷電波進入高壓繞組引起，實際上

51、這種認識帶有程度的片面性。理論分析和實際試驗表明：配變雷害事故的主要原因是由于配電系統(tǒng)遭受雷害時的“正反變換”的過電壓引起，而反變換過電壓損壞事故尤甚?，F(xiàn)就正反變換過電壓發(fā)展過程進行分析，討論配變的保護。4.8.1 正反變換過電壓正變換過電壓當(dāng)?shù)蛪簜?cè)線路遭受雷擊時，雷擊電流侵入低壓繞組經(jīng)中性點接地裝置入地，接地電流在接地電阻上產(chǎn)生壓降。這個壓降使得低壓側(cè)中性點電位急劇升高。它疊加在低壓繞組出現(xiàn)過電壓，危及低壓繞組。同時，這個電壓通過高低壓繞組的電磁感應(yīng)按變比升高至高壓側(cè)，與高壓繞組的相電壓疊加，致使高壓繞組出現(xiàn)危險的過電壓。這種由于低壓繞組遭受雷擊過電壓，通過電磁感應(yīng)變換到高壓側(cè)，引起高壓繞組

52、過電壓的現(xiàn)象叫“正變換”過電壓。反變換過電壓當(dāng)高壓側(cè)線路遭受雷擊時，雷電流通過高壓側(cè)避雷器放電入地，接地電流在接地電阻上產(chǎn)生壓降。這個壓降作用在低壓側(cè)中性點上，而低壓側(cè)出線此時相當(dāng)于經(jīng)電阻接地，因此，電壓絕大部分加在低壓繞組上了。又經(jīng)電磁感應(yīng)，這個壓降以變比升高至高壓側(cè)，并疊加于高壓繞組的相電壓上，致使高壓繞組出現(xiàn)過電壓而導(dǎo)致?lián)舸┦鹿?。這種由于高壓側(cè)遭受雷擊，作用于低壓側(cè)，通過電磁感應(yīng)又變換到高壓側(cè)，引起高壓繞組過電壓的現(xiàn)象叫“反變換過電壓”。4.8.2 不同接線對正反變換過電壓的影響接線： 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)線路落雷時，雷電流進入低壓側(cè)的兩個“半繞組”中，大小相等，方向相反，在每個鐵心柱上的磁通正好互

53、相抵消，因而也就不會在高壓繞組中產(chǎn)生正變換過電壓。在高壓側(cè)線路落雷時，實際上由于結(jié)構(gòu)和漏磁等原因引起磁路不對稱，因而磁通不可能完全抵消，正反變換過電壓仍然存在，但是較小，可認為有較好的作用。 接線：這種接法的是我國的一種標(biāo)準(zhǔn)接線。它有很多優(yōu)點：正常時能保持各相電壓不變，同時能提供380/220V兩種不同的電壓以滿足用戶要求；發(fā)生單相接地短路時，可避免另兩相電壓的升高；可避免高壓竄入低壓側(cè)的危險。因此，配電網(wǎng)中幾乎所有配變均采用此種接法。接線配變的保護，高壓側(cè)裝設(shè)避雷器以防止雷擊過電壓。在配變高壓側(cè)裝設(shè)避雷器，能有效防止高壓側(cè)線路落雷時雷電波襲入而損壞配變，工程中常在配變高壓側(cè)裝設(shè)FS10閥型避

54、雷器。高壓側(cè)裝設(shè)避雷器后。避雷器接地線應(yīng)與外殼以及低壓側(cè)中性點連接后共同接地，以充分發(fā)揮避雷器限壓作用和防止逆閃絡(luò)。低壓側(cè)裝設(shè)避雷器以限制正變換過電壓。4.8.3 避雷器安裝的具體要求 應(yīng)安裝在高壓熔斷器與之間。避雷器接地引下線采用“三位一體”的接地方法。即避雷器接地引下線、配電金屬外殼與低壓側(cè)中性點這三點連在一起，然后共同與接地裝置相連接。在多雷區(qū)、在低壓側(cè)出線出處應(yīng)安裝一組低壓避雷器。4.8.4 防雷接地裝置的形式及其電阻的算法 接地裝置的形式接地裝置一般可分為人工接地體裝置和自然接地體裝置。人工接地體裝置有水平接地體、垂直接地體以及既有水平又有垂直的復(fù)合接地裝置，水平接地一般是作為變電所

55、和輸電線路防雷接地的主要方式；垂直接地一般作為集中接地方式，如避雷針、避雷線的集中接地；在變電所和輸電線路線路防雷接地中有時還采用復(fù)合接地裝置。對鋼筋混泥土桿、鐵塔基礎(chǔ)、發(fā)電廠、變電所的構(gòu)架基礎(chǔ)等等我們稱之為自然接地裝置。 接地體的選擇人工接地體的規(guī)格，水平鋪設(shè)的接地體可用圓鋼、扁鋼，垂直接地體可用鋼管、角鋼，接地體和接地引線的截面應(yīng)不小于下表所列規(guī)格。此外還應(yīng)該從實際施工的角度來選擇。如人工接地體常采用直徑50mm、長度2.50m的鋼管。因為從埋設(shè)方便來考慮，比直徑50mm更小的鋼管由于機械強度較小，容易發(fā)生彎曲，不適宜采用機械方法打入土中。直徑大于50mm，從實驗結(jié)果來看性能改善的有限，所以從經(jīng)濟角度來看并不合算。表4-1 鋼接地體和接地線的最小規(guī)格種類規(guī)格及單位地上地下屋內(nèi)屋外圓鋼直徑（mm）6810扁鋼截面（mm）厚度（mm）484484484角鋼厚度（mm）2.534 變電所的防雷接地變電所內(nèi)需要有良好的接地裝置以滿足工作、安全和防雷保護的接地要求。一般的做法是根據(jù)安全和工作接地要求敷設(shè)一個統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后再在避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足防雷接地的要求。人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形，圓弧半徑不宜小于均壓帶間距的一半。接地網(wǎng)內(nèi)應(yīng)鋪設(shè)水平均壓帶。接地網(wǎng)的埋設(shè)深度不宜小于0.6m，有條件的埋