變電站的設(shè)計(jì)防雷的設(shè)計(jì)1

1、 直擊雷 雷電侵入波 一、直擊雷保護(hù) 1、直擊雷保護(hù)措施、對(duì)象 交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合 DL/T 620-1997 第7.1.1條 7.1.1 發(fā)電廠和變電所的直擊雷過電壓保護(hù)可采用避雷針或避雷線。下列設(shè)施應(yīng)裝設(shè)直擊雷保護(hù)裝置： a)屋外配電裝置，包括組合導(dǎo)線和母線廊道； b)火力發(fā)電廠的煙囪、冷卻塔和輸煤系統(tǒng)的高建筑物； c)油處理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、裝卸油臺(tái)、易燃材料倉(cāng)庫(kù)等建筑物； d)乙炔發(fā)生站、制氫站、露天氫氣罐、氫氣罐儲(chǔ)存室、天然氣調(diào)壓站、天然氣架空管道及其露天貯罐； e)多雷區(qū)的列車電站。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 2、直擊雷保護(hù)設(shè)計(jì)注意事

2、項(xiàng) 妥善采用獨(dú)立避雷針或構(gòu)架避雷針，其聯(lián)合保護(hù)范圍應(yīng)覆蓋全所保護(hù)對(duì)象。 7.1.6 獨(dú)立避雷針(線)宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其接地電阻不宜超過10。當(dāng)有困難時(shí)，該接地裝置可與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kV及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15m。 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 獨(dú)立避雷針不應(yīng)設(shè)在人經(jīng)常通行的地方，避雷針及其接地裝置與道路或出入口等的距離不宜小于3m，否則應(yīng)采取均壓措施，或鋪設(shè)礫石或?yàn)r青地面，也可鋪設(shè)混凝土地面。 7.1.7 110kV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤

3、電阻率大于1000m的地區(qū)，宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針。否則，應(yīng)通過驗(yàn)算，采取降低接地電阻或加強(qiáng)絕緣等措施。 35kV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針。 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 7.1.8 除水力發(fā)電廠外，在變壓器門型架構(gòu)上和在離變壓器主接地線小于15m的配電裝置的架構(gòu)上，當(dāng)土壤電阻率大于350m時(shí)，不允許裝設(shè)避雷針、避雷線；如不大于350m，則應(yīng)根據(jù)方案比較確有經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過計(jì)算采取相應(yīng)的防止反擊措施，并至少遵守下列規(guī)定，方可在變壓器門型架構(gòu)上裝設(shè)避雷針、避雷線： 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 a)裝在變壓器門型架構(gòu)上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)連接，并應(yīng)沿不同方向引出3根

4、4根放射形水平接地體，在每根水平接地體上離避雷針架構(gòu)3m5m處裝設(shè)一根垂直接地體； b)直接在3kV35kV變壓器的所有繞組出線上或在離變壓器電氣距離不大于5m條件下裝設(shè)閥式避雷器。 高壓側(cè)電壓35kV變電所，在變壓器門型架構(gòu)上裝設(shè)避雷針時(shí)，變電所接地電阻不應(yīng)超過4(不包括架構(gòu)基礎(chǔ)的接地電阻)。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 7.1.9 110kV及以上配電裝置，可將線路的避雷線引接到出線門型架構(gòu)上，土壤電阻率大于1000m的地區(qū)，應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。 35kV、66kV配電裝置，在土壤電阻率不大于500m的地區(qū)，允許將線路的避雷線引接到出線門型架構(gòu)上，但應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。在土壤電

5、阻率大于500m的地區(qū)，避雷線應(yīng)架設(shè)到線路終端桿塔為止。從線路終端桿塔到配電裝置的一檔線路的保護(hù)，可采用獨(dú)立避雷針，也可在線路終端桿塔上裝設(shè)避雷針。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 7.1.11 獨(dú)立避雷針、避雷線與配電裝置帶電部分間的空氣中距離以及獨(dú)立避雷針、避雷線的接地裝置與接地網(wǎng)間的地中距離。 a) d) e)除上述要求外，對(duì)避雷針和避雷線，Sa不宜小于5m，Se不宜小于3m。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 二、雷電侵入波保護(hù) 避雷器結(jié)合進(jìn)線段。 7.3.1 發(fā)電廠和變電所應(yīng)采取措施防止或減少近區(qū)雷擊閃絡(luò)。未沿全線架設(shè)避雷線的35kV110kV架空送電線路，應(yīng)在變電所1

6、km2km的進(jìn)線段架設(shè)避雷線。 進(jìn)線保護(hù)段上的避雷線保護(hù)角宜不超過20，最大不應(yīng)超過30。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 7.3.4 具有架空進(jìn)線的35kV及以上發(fā)電廠和變電所敞開式高壓配電裝置中閥式避雷器的配置。 a)每組母線上應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器。閥式避雷器與主變壓器及其他被保護(hù)設(shè)備的電氣距離超過表11或表12的參考值時(shí)，可在主變壓器附近增設(shè)一組閥式避雷器。 金屬氧化物避雷器與主變壓器間的最大電氣距離可參照表12確定。對(duì)其他電器的最大距離可相應(yīng)增加35%。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 7.3.5 有效接地系統(tǒng)中的中性點(diǎn)不接地的變壓器，如中性點(diǎn)采用分級(jí)絕緣且未裝設(shè)保護(hù)間隙，

7、應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)雷電過電壓保護(hù)裝置，且宜選變壓器中性點(diǎn)金屬氧化物避雷器。如中性點(diǎn)采用全絕緣，但變電所為單進(jìn)線且為單臺(tái)變壓器運(yùn)行，也應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)雷電過電壓保護(hù)裝置。 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)中的變壓器中性點(diǎn)，一般不裝設(shè)保護(hù)裝置，但多雷區(qū)單進(jìn)線變電所且變壓器中性點(diǎn)引出時(shí)，宜裝設(shè)保護(hù)裝置；中性點(diǎn)接有消弧線圈的變壓器，如有單進(jìn)線運(yùn)行可能，也應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)保護(hù)裝置。該保護(hù)裝置可任選金屬氧化物避雷器或碳化硅普通閥式避雷器。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 7.3.8 與架空線路連接的三繞組自耦變壓器、變壓器(包括一臺(tái)變壓器與兩臺(tái)電機(jī)相連的三繞組

8、變壓器)的低壓繞組如有開路運(yùn)行的可能和發(fā)電廠雙繞組變壓器當(dāng)發(fā)電機(jī)斷開由高壓側(cè)倒送廠用電時(shí)，應(yīng)在變壓器低壓繞組三相出線上裝設(shè)閥式避雷器，以防來自高壓繞組的雷電波的感應(yīng)電壓危及低壓繞組絕緣；但如該繞組連有25m 及以上金屬外皮電纜段，則可不必裝設(shè)避雷器。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 7.3.9 變電所的3kV10kV配電裝置(包括電力變壓器)，應(yīng)在每組母線和架空進(jìn)線上裝設(shè)閥式避雷器(分別采用電站和配電閥式避雷器)，并應(yīng)采用圖13所示的保護(hù)接線。母線上閥式避雷器與主變壓器的電氣距離不宜大于表13所列數(shù)值。 架空進(jìn)線全部在廠區(qū)內(nèi)，且受到其地建筑物屏蔽時(shí)，可只在母線上裝設(shè)閥式避雷器。 有電纜

9、段的架空線路，閥式避雷器應(yīng)裝設(shè)在電纜頭附近，其接地端應(yīng)和電纜金屬外皮相連。如各架空進(jìn)線均有電纜段，則閥式避雷器與主變壓器的最大電氣距離不受限制。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 三、氧化鋅避雷器選擇 （一）一般程序 1) 按照使用地區(qū)的氣溫、海拔、風(fēng)速、污穢和地震等環(huán)境條件，確定避雷器的使用條件。 2) 根據(jù)被保護(hù)對(duì)象選擇避雷器的類型。 3) 按照系統(tǒng)中長(zhǎng)期作用在避雷器上的最高電壓確定避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓（Uc）。 避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓是允許持久地施加在避雷器端子間的工頻電壓有效值。 避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓一般相當(dāng)于額定電壓的75%-80%。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 4)

10、估算避雷器安裝點(diǎn)的暫時(shí)過電壓的幅值和持續(xù)時(shí)間，選擇避雷器的額定電壓（Ur） ，并與工頻電壓耐受時(shí)間特性進(jìn)行校核。 避雷器額定電壓是施加到避雷器端子間的最大允許工頻電壓有效值，按照此電壓所設(shè)計(jì)的避雷器，能在所規(guī)定的動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)中確定的暫時(shí)過電壓下正確地工作。它是表明避雷器運(yùn)行特性的一個(gè)重要參數(shù)，但它不等于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院表5 暫時(shí)過電壓 ，推薦值kV (有效值)鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院tU1.1mUmU1.4/3mU1.3/3mU1.4/3mU接地方式接地方式非直接接地系統(tǒng)非直接接地系統(tǒng)直接接地系統(tǒng)直接接地系統(tǒng)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓系統(tǒng)標(biāo)稱電壓3203

11、566110220330500母線側(cè)母線側(cè)線路側(cè)線路側(cè)tU鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 5) 估算通過避雷器的雷電放電電流幅值，選擇避雷器的標(biāo)稱放電電流。 用作避雷器劃分等級(jí)的具有8/20微秒波形的放電電流的峰值。也是動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)時(shí)通過避雷器的放電電流。按照 DL /T 620規(guī)定，66kV及以上系統(tǒng)架空線路，絕大部分均為沿全線架設(shè)避雷線，按遠(yuǎn)方雷擊的侵人波的概率統(tǒng)計(jì)及電站的重要性，可作以下選擇: a) 66kV-220kV系統(tǒng)一般選用5kA，在雷電活動(dòng)特別強(qiáng)烈的地區(qū)、重要的變電所、進(jìn)線保護(hù)不完善或進(jìn)線段耐雷水平達(dá)不到規(guī)定時(shí)，可選用l0kA;

12、鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 b) 330kV系統(tǒng)一般選用l0kA; c) 500kV系統(tǒng)一般選用l0kA-20kA; d) 35 kV 及以下系統(tǒng)雖不是全線架設(shè)避雷線，但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較考慮，有一定的設(shè)備絕緣損壞危險(xiǎn)率是可以接受的，按照避雷器類型的使用條件，標(biāo)稱放電電流可選用5kA, 2.5kA和1.5kA等級(jí)。 近區(qū)雷擊一般不作為選擇標(biāo)稱放電電流的依據(jù)，但避雷器應(yīng)該具有足夠的大電流沖擊耐受能力。 GB 11032 中規(guī)定的避雷器標(biāo)稱放電電流見表4。 對(duì)電機(jī)用避雷器、中性點(diǎn)用避雷器標(biāo)稱放電電流在表4中也作了相應(yīng)的規(guī)定。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州

13、大學(xué)電氣工程學(xué)院 6) 估算通過避雷器的操作沖擊電流和能量，選擇避雷器的線路放電等級(jí)、方波沖擊試驗(yàn)電流幅值以及能量吸收能力。 7) 根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的額定雷電沖擊耐受電壓和操作沖擊耐受電壓，按照絕緣配合的要求，確定避雷器雷電沖擊保護(hù)水平和操作沖擊保護(hù)水平。 避雷器的保護(hù)水平，是電力系統(tǒng)過電壓保護(hù)和絕緣配合中的一項(xiàng)基本參數(shù)。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 雷電過電壓的保護(hù)水平 無間隙金屬氧化物避雷器的保護(hù)水平完全由它的殘壓所決定。 避雷器雷電過電壓的保護(hù)水平是下列兩項(xiàng)數(shù)值的較高者: a) 陡波沖擊電流下最大殘壓除以1.15; b) 標(biāo)稱放電電流下最大殘壓。 操作過電壓保護(hù)水平 它是操作沖擊電流下的最大殘壓。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 8) 按 照 避雷器安裝處的最大故障電流，選擇避雷器的壓力釋放等級(jí)。 9) 按照避雷器安裝處的污穢情況，選擇避雷器外套的爬電比距。在外絕緣選擇中，要考慮設(shè)備外絕緣與海拔高度的關(guān)系。 10) 按照避雷器安裝處的引線拉力、風(fēng)速和地震條件，選擇避雷器的機(jī)械強(qiáng)度。 11) 當(dāng) 避 雷器不能滿足絕緣配合要求時(shí)，可采取以下一種或幾種辦法予以改進(jìn):調(diào)整避雷器的位置;選擇保護(hù)性能較好的避雷