大連理工電氣工程及其自動(dòng)化專升本論文

1、 網(wǎng)絡(luò)高等教育本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目：變電站防雷接地技術(shù) 學(xué)習(xí)中心：浙江電大XX學(xué)院奧鵬學(xué)習(xí)中心 層 次： 專科起點(diǎn)本科 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 2012年春季 學(xué) 號(hào)： 0000000000000 學(xué) 生： 王XX 指導(dǎo)教師： 劉鳳麗 完成日期： 2013年 12月 27日 內(nèi)容摘要隨著仙居縣經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)和家庭用電對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，同時(shí)使用電能的安全性的要求也在進(jìn)一步提高。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，因此它是防雷的重要保護(hù)部位。仙居縣地處浙江臺(tái)州山區(qū)，年平均雷暴日有50多天。由于年雷暴日多，發(fā)生雷擊事故的概率大，如何有效、合理對(duì)變

2、電站采取防雷接地保護(hù)措施有著十分重要的意義。本文就以仙居縣某35KV變電站為研究對(duì)象，以國(guó)家防雷接地標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)且結(jié)合變電站具體情況，對(duì)變電站的防雷接地進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)，具有一定代表性。關(guān)鍵詞：變電站；防雷保護(hù)；接地裝置目 錄內(nèi)容摘要I1 緒論11.1 課題研究的意義11.2 變電站防雷接地的研究背景11.3 本次論文的主要工作22 變電站的防雷保護(hù)32.1 變電站的直擊雷保護(hù)32.2 變電站的侵入波保護(hù)52.3 變電站的進(jìn)線段保護(hù)52.4 避雷針與避雷線的保護(hù)范圍的計(jì)算62.5 變電站進(jìn)線防雷保護(hù)73 變電站的防雷接地83.1 接地概述83.2 接地電阻83.3 變電所接地裝置93.4 變電所接地

3、的原則103.5 降低變電所接地裝置工頻接地電阻的措施114 變電所防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例124.1 變電所的規(guī)模124.2 變電所位置的自然條件134.3 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn)144.4 接地裝置的設(shè)置165 結(jié)論17參考文獻(xiàn)181 緒論1.1 課題研究的意義雷電一直是影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要原因，防雷保護(hù)就顯得至關(guān)重要。仙居縣地處浙江臺(tái)州山區(qū)，是雷電活動(dòng)十分頻繁的地區(qū)，年平均雷暴日有50多天。由于年雷暴日多，發(fā)生雷擊事故的概率大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我縣每年因雷擊造成人員傷亡達(dá)15人，財(cái)產(chǎn)損失5001000萬(wàn)元人民幣。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化水平的提高，特別是信息技術(shù)的快速發(fā)展，雷電災(zāi)害程

4、度和造成的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響也越來(lái)越大對(duì)變電所采取有效的防雷措施以保證電氣設(shè)備的安全是不可忽視的問題，不斷改善防雷保護(hù)設(shè)備特性是電力系統(tǒng)防雷的重要手段。接地是避雷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)，不管是直擊雷，感應(yīng)雷或其它形式的雷，都將通過接地裝置導(dǎo)入大地。因此，沒有合理而良好的接地裝置，就不能有效地防雷。從避雷的角度講，把接閃器與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把雷電對(duì)接閃器閃擊的電荷盡快地泄放到大地，使其與大地的異種電荷中和。防雷接地技術(shù)不僅是電氣安全工程技術(shù)的一方面，更是電氣安全工作的重中之重。變電站是電力系統(tǒng)的心臟和樞紐，一旦遭受雷擊，引起變壓器等重要電氣設(shè)備絕緣毀壞，不但修復(fù)

5、困難，而且造成大面積、長(zhǎng)時(shí)間停電，必然給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失，跟人民生活帶來(lái)諸多不便。因此，變電站的防雷接地保護(hù)技術(shù)必須十分可靠。1.2 變電站防雷接地的研究背景變電站是電力系統(tǒng)防雷的重要保護(hù)設(shè)施，如果發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，嚴(yán)重影響社會(huì)生產(chǎn)和人民生活。變電站遭受雷擊有以下方式：一是雷直擊于變電所的設(shè)備上；二是架空線路的雷電感應(yīng)過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所。為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，電力系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)被保護(hù)物的重要性和危險(xiǎn)程度的不同，對(duì)于直接雷、雷電感應(yīng)、雷電侵入波應(yīng)采取相應(yīng)的防雷保護(hù)措施。防雷措施不完善，如果發(fā)生雷擊事故，將會(huì)導(dǎo)致變電所發(fā)生故障，因而會(huì)造成大面積的停

6、電，嚴(yán)重影響社會(huì)生產(chǎn)和人民生活，因此，要求變電所的防雷保護(hù)措施必須是十分可靠的。1.3 本次論文的主要工作 1、學(xué)習(xí)各種用于變電站的防雷裝置，包括避雷針、避雷線、避雷器等，它們的原理、作用以及保護(hù)范圍。2、采用各種相應(yīng)的防雷裝置，根據(jù)變電站實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站直擊雷防護(hù)、雷電侵入波防護(hù)的設(shè)計(jì)、進(jìn)線段保護(hù)。3、了解基本接地常識(shí)，根據(jù)本次論文主要研究仙居縣35KV變電站的防雷接地部分的設(shè)計(jì)。2 變電站的防雷保護(hù)變電站遭受雷擊的主要原因：雷電是雷云層接近大地時(shí)，地面感應(yīng)出相反電荷，當(dāng)電荷積聚到一定程度，產(chǎn)生云和云之間以及云和大地之間放電，迸發(fā)出光和聲的現(xiàn)象。供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，電氣設(shè)備的絕緣處于

7、電網(wǎng)的額定電壓作用之下，但是由于雷擊的原因，供配電系統(tǒng)中某些部分的電壓會(huì)大大超過正常狀態(tài)下的數(shù)值，通常情況下變電站雷擊有兩種情況：一是雷直擊于變電站的設(shè)備上，二是架空線路的雷電感應(yīng)過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站。其具體表現(xiàn)形式如下：（1）直擊雷過電壓。雷電直接對(duì)電氣設(shè)備放電引起的過電壓稱為直擊雷過電壓，其極性與雷電流的極性相同為負(fù)。雷云直接擊中電力裝置時(shí)，形成強(qiáng)大的雷電流，雷電流在電力裝置上產(chǎn)生較高的電壓，雷電流通過物體時(shí)，將產(chǎn)生有破壞作用的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。（2）感應(yīng)過電壓。當(dāng)雷云在架空導(dǎo)線上方，由于靜電感應(yīng)，在架空導(dǎo)線上積聚了大量的異性束縛電荷，在雷云對(duì)大地放電時(shí)，線路上

8、的電荷被釋放，形成的自由電荷流向線路的兩端，產(chǎn)生很高的過電壓，此過電壓會(huì)對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)造成危害。（3）雷電侵入波。架空線路的雷電感應(yīng)過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站，是導(dǎo)致變電站雷害的主要原因，若不采取防護(hù)措施，勢(shì)必造成變電站電氣設(shè)備絕緣損壞，引發(fā)事故。防雷措施總體概括為2種:避免雷電波的進(jìn)入;利用保護(hù)裝置將雷電波引入接地網(wǎng)。防雷保護(hù)措施應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)常見的雷擊形式、頻率、強(qiáng)度以及被保護(hù)設(shè)施的重要性、特點(diǎn)安裝適宜的保護(hù)裝置。2.1 變電站的直擊雷保護(hù)變電站遭受雷擊有以下方式：一是雷直擊于變電所的設(shè)備上；二是架空線路的雷電感應(yīng)過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所。直擊雷防護(hù)技

9、術(shù)以避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線為主要，其中避雷針是最常見的直擊雷防護(hù)裝置。當(dāng)雷云放電接近地面時(shí)它使地面電場(chǎng)發(fā)生畸變，在避雷針的頂端，形成局部電場(chǎng)強(qiáng)度集中的空間，以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電向避雷針放電，再通過接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。避雷針冠以“避雷”二字，僅僅是指其能使被保護(hù)物體避免雷害的意思，而其本身恰恰相反，是“引雷”上身。目前，主要的避雷針包括常規(guī)避雷針，提前放電避雷針、主動(dòng)優(yōu)化避雷針，限流型避雷針和預(yù)防典型避雷針，世面上比較常用和比較出名的是河南萬(wàn)佳防雷公司生產(chǎn)的預(yù)放電避雷針WJZ系列避雷針，如WJZ2500-1C。(1）接閃器采用

10、避雷針、避雷帶（網(wǎng)），或兩者混合的方式，還宜利用建筑物的金屬屋面作為接閃器，但應(yīng)符合規(guī)范要求。不應(yīng)采用裝有放射性物質(zhì)的接閃器。其他形式的消雷器，只宜用于屋面上架設(shè)有高桿鐵塔的建筑物上。  屋面上的突出物，如衛(wèi)星和共用天線接收裝置、節(jié)日彩燈、航空障礙燈和屋面風(fēng)冷機(jī)組等，應(yīng)在防雷裝置保護(hù)范圍內(nèi)，若按滾球法計(jì)算不在保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)另設(shè)避雷針、帶加以保護(hù)，并與屋面防雷裝置相連。  （2）引下線應(yīng)優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土柱或剪力墻中的主鋼筋，還宜利用建筑物的消防梯、鋼柱、金屬煙囪等作為引下線。  當(dāng)利用鋼筋混凝土柱中的鋼筋、鋼柱作為自然引下線，

11、并同時(shí)采用基礎(chǔ)鋼筋作為接地裝置時(shí)，不設(shè)斷接卡，但應(yīng)在室外適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)若干與柱內(nèi)鋼筋相連的連接板，供測(cè)量、外接人工接地體和作等電位聯(lián)結(jié)用 磚混結(jié)構(gòu)的建筑物，在外墻四周另設(shè)引下線，并在離地1.8米出裝設(shè)斷接卡。其1.7米至地下0.3米一段應(yīng)采取保護(hù)措施。  （3）接地裝置應(yīng)優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋。有鋼筋混凝土地梁時(shí)，應(yīng)將地梁內(nèi)鋼筋連成環(huán)形接地裝置；沒有鋼筋混凝土地梁時(shí)，可在建筑物周邊無(wú)鋼筋的閉合條形混凝土基礎(chǔ)內(nèi)，用-40x4鍍鋅扁鋼直接敷設(shè)在槽坑外沿，形成環(huán)形接地。當(dāng)將變壓器和柴油發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)工作接地、電氣保護(hù)接地和弱電系統(tǒng)工作接地等共用接地裝置時(shí)，接地

12、電阻值應(yīng)不大于1歐。采用共用接地裝置時(shí)，弱電系統(tǒng)應(yīng)將各自設(shè)備機(jī)房的、與建筑物絕緣的接地線柱，用25平方毫米以上的銅芯電纜或?qū)Ь€穿焊接鋼管做單獨(dú)的引下線，在建筑物基礎(chǔ)處與接地板相連。弱電系統(tǒng)一般要求接地電阻不大于4歐，如若設(shè)獨(dú)立的接地系統(tǒng)，其與防雷接地系統(tǒng)的距離不宜小于20米。 2.2 變電站的侵入波保護(hù)變電站對(duì)侵入波的防護(hù)的主要措施是在其進(jìn)出線上裝設(shè)閥型避雷器，避雷器裝設(shè)在被保護(hù)物的引入端，其上端接在線路上，下端接地，一般安裝在變電站母線上。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻。目前，SFZ系列閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)中等及大容量變電站的電氣設(shè)備。FS系列閥型避雷器，主要用來(lái)保

13、護(hù)小容量的配電裝置。變電站中限制侵入波的主要設(shè)備是避雷器，它接在變電站的母線上，與被保護(hù)設(shè)備相并聯(lián)，并使所有設(shè)備受到可靠保護(hù)。由于變電站各級(jí)電壓母線接地故障電流越來(lái)越大，在接地設(shè)計(jì)中要滿足R2000/I是非常困難的?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與原接地規(guī)程有一個(gè)很明顯的區(qū)別是對(duì)接地電阻值不再規(guī)定要達(dá)到0.5，而是允許放寬到5，但這不是說一般情況下，接地電阻都可以采用5，接地電阻放寬是有附加條件的，即：防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害，應(yīng)采取各種隔離措施；考慮短路電流非周期分量的影響，當(dāng)接地網(wǎng)電位升高時(shí)，310kV避雷器不應(yīng)動(dòng)作或動(dòng)作后不應(yīng)損壞，應(yīng)采取均壓措施，并驗(yàn)算接觸電位差和跨步電位差是否滿足要求，施工后還應(yīng)進(jìn)行測(cè)量和繪

14、制電位分布曲線。變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則： 盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連接地來(lái)作為接地網(wǎng)； 盡量以自然接地物為基礎(chǔ)，輔以人工接地體補(bǔ)充，外形盡可能采用閉合環(huán)形； 應(yīng)采用統(tǒng)一接地網(wǎng)，用一點(diǎn)接地的方式接地。2.3 變電站的進(jìn)線段保護(hù)要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的波度，就必須對(duì)變電站進(jìn)線實(shí)施保護(hù)。當(dāng)線路上出現(xiàn)過電壓時(shí)，將有行波導(dǎo)線向變電站運(yùn)動(dòng)，起幅值為線路絕緣的50%沖擊閃絡(luò)電壓，線路的沖擊耐壓比變電站設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。因此，在接近變電站的進(jìn)出線上加裝避雷線是防雷的主要措施。如不架設(shè)避雷線，當(dāng)遭受雷擊時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)線路造成破壞。變電站進(jìn)線保護(hù)是在靠近變電站出線

15、架12km線路上所采取的可靠的防雷保護(hù)措施，變電站進(jìn)線保護(hù)具體措施視變電站的線路情況而定。2.4 避雷針與避雷線的保護(hù)范圍的計(jì)算雷閃直接對(duì)電氣設(shè)備放電引起的過電壓稱為直擊雷過電壓，其極性與雷電流的極性相同為負(fù)。直擊雷過電壓的幅值可達(dá)上千千伏以上，很顯然，大多數(shù)擊于輸電線或電氣設(shè)備上的都會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)，可能導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。但對(duì)于高壓配電線路，往往受廠房和高建筑物的屏蔽，所以遭受直擊雷的幾率較小。裝設(shè)避雷針是直擊雷防護(hù)的主要措施, 避雷針是保護(hù)電氣設(shè)備、建筑物不受直接雷擊的雷電接受器。它將雷吸引到自己的身上, 并安全導(dǎo)人地中, 從而保護(hù)了附近絕緣水平比它低的設(shè)備免遭雷擊。變電站裝設(shè)避雷針時(shí), 應(yīng)該使站

16、內(nèi)設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)。此外, 裝設(shè)避雷針時(shí)對(duì)于35KV變電站必須裝有獨(dú)立的避雷針, 并滿足不發(fā)生反擊的要求；對(duì)于110KV及以上的變電站, 由于此類電壓等級(jí)配電裝置的絕緣水平較高, 可以將避雷針直接裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)上, 因此, 雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故。雷擊只能通過攔截導(dǎo)引措施改變其入地路徑。接閃器有避雷針、避雷線。小變電所大多采用獨(dú)立避雷針，大變電所大多在變電所架構(gòu)上采用避雷針或避雷線，或兩者結(jié)合，對(duì)引流線和接地裝置都有嚴(yán)格的要求。避雷針在地面上保護(hù)半徑的計(jì)算 計(jì)算避雷針在地面上的保護(hù)半徑可用公式 式中：Rp保護(hù)半徑； h避雷針的高度； P高度影響因數(shù)

17、。其中，P的取值是：當(dāng)h30 m，P1；當(dāng)30 m的h的純數(shù)值；當(dāng)h20 m時(shí)，只能取h=120 m。1.2被保護(hù)物高度hp水平面上保護(hù)半徑的計(jì)算 a)當(dāng)hp0.5h時(shí)，被保護(hù)物高度hp水平面上的保護(hù)半徑 式中：Rp避雷針在hp水平面上的保護(hù)半徑； hp被保護(hù)物的高度； ha避雷針的有效高度。 b)當(dāng)hp0.5h時(shí)，被保護(hù)物高度hp水平面上的保護(hù)半徑2.5 變電站進(jìn)線防雷保護(hù)變電站因雷電侵入波形成的雷害事故有50%是離變電站1km以內(nèi)雷擊線路引起的，約有71%是3km以內(nèi)雷擊線路引起的。要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷波的波度，就必須對(duì)變電站進(jìn)線實(shí)施保護(hù)。當(dāng)線路上出現(xiàn)過電壓時(shí)，將有行波導(dǎo)線向

18、變電站運(yùn)動(dòng)，起幅值為線路絕緣的50%沖擊閃絡(luò)電壓，線路的沖擊耐壓比變電站設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。應(yīng)為雷電侵入波沿導(dǎo)線傳播時(shí)有損耗，具體是雷電壓在線路上感應(yīng)產(chǎn)生的地點(diǎn)離變電站愈遠(yuǎn)，它流動(dòng)到變電站時(shí)的損耗就愈大，其波陡度和幅值就降得愈低。所有在接近變電站的進(jìn)出線上加裝避雷線是防雷的主要措施。如不架設(shè)避雷線，當(dāng)遭受雷擊時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)線路造成破壞。變電站進(jìn)線保護(hù)是在靠近變電站出線架12km線路上所采取的可靠的防雷保護(hù)措施，變電站進(jìn)線保護(hù)具體措施視變電站的線路情況而定。這樣，侵入變電站的雷電過電壓波主要來(lái)自進(jìn)線段外，并經(jīng)過12km線路的沖擊電暈影響，不但削弱了侵入波的幅值和陡度，而且因進(jìn)線段波阻抗的作用，

19、也限制了通過避雷器的雷電流，使其不超過規(guī)定值，保證了避雷器的良好配合，這一措施就是變電站進(jìn)線段保護(hù)。3 變電站的防雷接地接地裝置的設(shè)計(jì)對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。變電站接地系統(tǒng)的合理與否是直接關(guān)系到人身和設(shè)備安全的重要問題。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜。變電站接地包含工作接地、保護(hù)接地、雷電保護(hù)接地。工作接地即為電力系統(tǒng)電氣裝置中，為運(yùn)行需要所設(shè)的接地；保護(hù)接地即為電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地；雷電保護(hù)接地即為為雷電保護(hù)裝置向大地泄放雷電流而設(shè)的接地。變電站接地網(wǎng)安全除了對(duì)接地阻抗有要

20、求外，還對(duì)地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、使用壽命、跨步電位差、接觸電位差、轉(zhuǎn)移電位危害等提出了較高的要求。3.1 接地概述 接地就是將電力或建筑電氣裝置、設(shè)施中某些導(dǎo)電部分，經(jīng)接地線接至接地極。接地根據(jù)工作內(nèi)容劃分為以下幾種：1工作接地工作接地是為系統(tǒng)正常工作而設(shè)置的接地。如為了降低電力設(shè)備的絕緣水平，在及以上電力系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)接地的運(yùn)行方式，在兩線一地的雙極高壓直流輸電中也需將其中性點(diǎn)接地。除主設(shè)備的接地外，在微電子電路中，根據(jù)電路性質(zhì)不同，還有各種不同的工作接地比如直流地、交流地、數(shù)字地、模擬地、信號(hào)地、功率地、電源地等。2防雷接地為了避免雷電的危害，避雷針、避雷線和避雷器等防雷設(shè)備都必須配以相應(yīng)的接地裝

21、置以便將雷電流引入大地。3安全接地為了保證人身的安全，將電氣設(shè)備外殼設(shè)置的接地。任何接地極都存在著接地電阻，正因?yàn)槿绱耍?dāng)有電流流過接地體時(shí)，在接地電阻上的壓降將引起接地極電位的升高電流在地中擴(kuò)散時(shí)，地面會(huì)出現(xiàn)電位梯度。3.2 接地電阻 大地并非理想的導(dǎo)體，它具有一定的電阻率。所以當(dāng)外界強(qiáng)制施加于大地內(nèi)部某一電流時(shí)，大地就不能保持等電位。接地電阻就是電流由接地裝置流入大地再經(jīng)大地流向另一接地體或向遠(yuǎn)處擴(kuò)散所遇到的電阻，它包括接地線和接地體本身的電阻、接地體與大地的電阻之間的接觸電阻以及兩接地體之間大地的電阻或接地體到無(wú)限大遠(yuǎn)處的大地電阻。1、接地電阻電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中對(duì)接地電阻值有具體

22、的規(guī)定，一般不大于0.5。在高土壤電阻率地區(qū)，當(dāng)接地裝置要求做到規(guī)定的接地電阻在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上極不合理時(shí)，大接地短路電流系統(tǒng)接地電阻允許達(dá)到5，但應(yīng)采取措施，如防止高電位外引采取的電位隔離措施，驗(yàn)算接觸電勢(shì)，跨步電壓等。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，主要是以發(fā)生接地故障時(shí)，接地電位的升高不超過2000V進(jìn)行控制，其次以接地電阻不大于0.5和5進(jìn)行要求。因此，人們普遍認(rèn)為110kV及以上變電所中，接地電阻值小于0.5即認(rèn)為合格，大于0.5就是不合格，不管短路電流有多大都不必采取措施，這是不合理的。2、接地短路電流分析當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，產(chǎn)生的接地短路電流經(jīng)三種途徑流入系統(tǒng)接地中性點(diǎn)。a.經(jīng)架空地線桿塔系統(tǒng)；b.經(jīng)

23、設(shè)備接地引下線，地網(wǎng)流入本站內(nèi)變壓器中性點(diǎn)；c.經(jīng)地網(wǎng)入地后通過大地流回系統(tǒng)中性點(diǎn)。而對(duì)地網(wǎng)接地電阻起決定性作用的只是入地短路電流。所以，正確地考慮和計(jì)算各部分短路電流值，對(duì)合理地設(shè)計(jì)地網(wǎng)有著很大的影響。接地網(wǎng)電阻值的大小，是判定接地網(wǎng)是否合格的重要部分，而對(duì)接地網(wǎng)電阻的測(cè)量采用的方法及設(shè)備也直接影響測(cè)量的結(jié)果，測(cè)量接地網(wǎng)電阻時(shí)，其接地棒和輻助接地體有兩種布置法。對(duì)大型地網(wǎng)的電阻測(cè)量，應(yīng)采用電流電壓測(cè)量法，其接地棒，輔助接地體的布置應(yīng)采用三角形由置法，并使輻助接地體的接地電阻不應(yīng)大于10。通過接地裝置的電流應(yīng)大于30A，電源電壓應(yīng)為65220V交流工頻電壓，電壓較低時(shí)測(cè)量較為安全，電壓表應(yīng)采用

24、高內(nèi)阻的表計(jì)，以減少該云支路的分流作用。這種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是，接地電阻不受測(cè)量范圍的限制，特別適用于110KV以上系統(tǒng)的接地網(wǎng)的接地電阻測(cè)量，也適用于自動(dòng)化系統(tǒng)接地電阻的測(cè)量，其測(cè)量的結(jié)果準(zhǔn)確可靠。3.3 變電所接地裝置接地裝置是由埋入地中的接地體（即金屬導(dǎo)體）和連接接地體與電氣設(shè)備金屬外殼（或電路中某一節(jié)點(diǎn)）的導(dǎo)線所組成的裝置。接地體及接地線要進(jìn)行防腐蝕處理。接地線還必須滿足機(jī)械強(qiáng)度及短路電流通過時(shí)的發(fā)熱穩(wěn)定性要求。變電站對(duì)接地裝置的要求和一般規(guī)定接地設(shè)計(jì)首先根據(jù)項(xiàng)目要求確定接地設(shè)計(jì)原則：根據(jù)地網(wǎng)的類型、目的、接地要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。如主要用于防雷接地的地網(wǎng)，其接地線長(zhǎng)度應(yīng)滿足L<2；主要用

25、于短路電流泄流保護(hù)的地網(wǎng)可以不受上述限制，在高土壤電阻率地區(qū)甚至可以在2km范圍內(nèi)補(bǔ)充外引接地體；接地網(wǎng)布置類型多樣：水平、垂直布置，長(zhǎng)孔、方孔接地網(wǎng)其計(jì)算工頻接地電阻的方法也不同。不同建設(shè)項(xiàng)目的目的不同，接地網(wǎng)壽命要求不同，因此其接地材質(zhì)的選擇也不同。設(shè)計(jì)前要充分收集有關(guān)資料數(shù)據(jù)，盡可能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察。應(yīng)掌握現(xiàn)場(chǎng)地形、地貌、水文、氣象、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦藏、電磁場(chǎng)、實(shí)測(cè)土壤電阻率。可供利用的自然接地體的狀況及接地電阻值。這些對(duì)接地工程設(shè)計(jì)計(jì)算和施工布置都是很重要的。在具體工程中變電所不同地點(diǎn)和不同深度的土壤電阻率是不相同的。在計(jì)算接地電阻時(shí)如何選取一個(gè)等值的土壤電阻率進(jìn)行計(jì)算是每個(gè)工程中都要解決的問

26、題。在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮以下幾點(diǎn)：(1)設(shè)施的作用；(2)設(shè)施的設(shè)計(jì)壽命；(3)土壤電阻率；(4)土壤的自然腐蝕性；(5)地網(wǎng)面積和形狀；(6)周邊的建筑物和他們的接地系統(tǒng)；(7)季節(jié)因素和溫度因素。變電所接地系統(tǒng)主要用于短路電流泄流保護(hù)，一般為水平接地為主，外加少量垂直接地體且邊緣閉合的復(fù)合式接地網(wǎng)。通常變電所接地網(wǎng)作為一種大電流接地短路電流系統(tǒng)，其對(duì)接地電阻的要求通常極其嚴(yán)格，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)其接地電阻值進(jìn)行重點(diǎn)研究。3.4 變電站的接地原則變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：1. 盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連接地來(lái)作為接地網(wǎng)；2. 盡量以自然接地物為基礎(chǔ)，輔以人工接地體補(bǔ)充，外

27、形盡可能采用閉合環(huán)形；3. 應(yīng)采用統(tǒng)一接地網(wǎng)，用一點(diǎn)接地的方式接地。3.5 降低變電所接地裝置工頻接地電阻的措施1. 接地引線電阻，是指由接地體至設(shè)備接地母線間引線本身的電阻，其阻值與引線的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。2. 接地體本身的電阻，其電阻也與接地體的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。3. 接地體表面與土壤的接觸電阻，其阻值懷土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量及土壤與接地體的接觸面積及接觸緊密程度有關(guān)。4. 從接地體開始向遠(yuǎn)處（20米）擴(kuò)散電流所經(jīng)過的路徑土壤電阻，即散流電阻。決定散流電阻的主要因素是土壤的含水量。5. 垂直接地體的最佳埋置深度是指能使散流電阻盡可能不而又易于達(dá)到的埋置深度。決定垂直接地體的最佳深度，

28、應(yīng)考慮到三維地網(wǎng)的因素，所謂三維地網(wǎng)，是指垂直接地體的埋置深度與接地網(wǎng)的等值半徑處于同一數(shù)量級(jí)的接地網(wǎng)。6. 接地體的通常設(shè)計(jì)，是用多根垂直接地體打入地中，并以水平接地體并聯(lián)組成接地體組，由于名單一接地體埋置的間距僅等于單一接地體長(zhǎng)度的兩倍左右，此時(shí)電流流入名單一接地體時(shí)，將受到相互的限制而妨礙電流的流散，即等于增加名單一接地體的電阻，這種影響電流流散的現(xiàn)象，稱為屏蔽作用。7. 化學(xué)降阻劑的應(yīng)用,化學(xué)降阻劑機(jī)理是，在液態(tài)下從接地體向外側(cè)土壤滲出，若干分鐘固化后起著散流電極的作用。4 變電所防雷接地設(shè)計(jì)實(shí)例4.1 變電所的規(guī)模 35KV變電站位于仙居縣郊區(qū)，采用設(shè)計(jì)安裝避雷針對(duì)變電站直擊雷的防護(hù)

29、，而對(duì)變電站雷電侵入波的防護(hù)則設(shè)計(jì)安裝避雷器。變電站的接地網(wǎng)常采用40mm×4mm的扁鋼或直徑為20mm的圓鋼排列成方孔形或長(zhǎng)孔形，埋地0.60.8m，在北方應(yīng)埋在凍土層以下，其面積與變電站的面積相同或稍大，埋在變電站的圍墻外側(cè)，距墻1.52m，四周外緣應(yīng)閉合，外緣各角做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小于接地網(wǎng)內(nèi)均壓帶間距的一半。網(wǎng)內(nèi)敷設(shè)的均壓帶間距一般取310m，可以等間距布置，也可以不等間距布置，但應(yīng)按一定規(guī)律變化。表4.1變電站相關(guān)參數(shù)名稱 型號(hào)規(guī)格單位容量（KVA）數(shù)量變壓器（主）KV Y/-11臺(tái)25001變壓器KV Y/Y0-12臺(tái)501變壓器KV Y/Y0-12臺(tái)301氧化鋅

30、避雷器Y5WZ-42/135G只3電壓互感器JDJ2-35 35/0.1KV只1圖4.1 35KV變電站電氣接線圖4.2 變電所位置的自然條件建在視野開闊的偏僻地區(qū)，附近無(wú)高層建筑。占地面積長(zhǎng)為200m,寬為100m。變電站最高點(diǎn)為38m，且當(dāng)?shù)仄骄纂娙諡?0。有三種規(guī)格的變壓，分別為35/10.5KV（主變壓器）、35/0.4KV與10.5/0.4KV的形式。最熱月平均溫度32.5oC，最熱月平均最高溫度38.9oC，極端最高溫度40.1oC，極端最低溫度-5oC，最熱月地下0.8m深處平均溫度28.7oC，年平均雷電日數(shù)50日/年。土壤電阻率2×104·cm，中等含水

31、量，土壤熱阻系數(shù)80oC·cm/W。4.3 避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗(yàn)該35KV變電站主變壓器容量2500kV·A，電壓為35/10.5kV，中性點(diǎn)不接地，經(jīng)消弧線圈接地。最大運(yùn)行方式下，低壓母線三相短路電流為4.25kA，單相短路電流為10.8kA。低壓側(cè)主保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.7s。變電站范圍為長(zhǎng)為50m,寬為40m。變電站電源進(jìn)線為一回35KV架空線路，導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)J-95，3km長(zhǎng)。電源變電站35KV母線最大運(yùn)行方式下短路容量500MV·A，單相接地電容電流為15A。35kV出線繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為1.4s。功率因數(shù)要求不小于0.9。1.5m1.5m變壓器室值

32、班 室工 具 間高壓配電室 低 壓 配 電 室水平接地體及均壓帶；垂直接地體；接地線圖4.2 35/10.5KV變電站接地網(wǎng)示意圖 接地設(shè)計(jì)步驟如下。接地電阻要求值 因?yàn)橹行渣c(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地，僅供高壓電氣裝置接地保護(hù)用時(shí)，要求 ，確定土壤電阻率 考慮季節(jié)變化，土壤電阻率應(yīng)乘以季節(jié)系數(shù)，所以最大電阻率為：選擇接地體及確定接地裝置型式 選角鋼L50×50×5，長(zhǎng)3.5m做垂直接地體；并選扁鋼40mm×5mm做水平接地體，構(gòu)成以垂直接地體為主的復(fù)式接地裝置。接地裝置在距變電站建筑物外墻1.5m處，呈環(huán)路閉合的長(zhǎng)孔型布置，中間加一條均勻帶。垂直接地體間距取67m，

33、沿閉合環(huán)路垂直打入地中，上端用扁鋼連接，扁鋼埋地0.50.7m。高、低壓配電裝置角鋼基礎(chǔ)及變壓器底部鋼軌均通過不少于2根的接地線連接到接地裝置上。變電站各室出入口敷設(shè)帽檐式均壓帶或鋪設(shè)瀝青路面（變電站無(wú)自然接地體）。單根垂直接地體的接地電阻 2）初定垂直接地體根數(shù)，確定屏蔽系數(shù) 因閉合接地裝置的周長(zhǎng)L=(1.5×2+50)+(1.5×2+40)×2=192m，接地體間距a=67m，故垂直接地體根數(shù)約為 n=L/a=3227.5根 實(shí)取 n=30 根 按n=30及，查得接地裝置的接地線（即連接扁鋼）熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 選接地線40×5=200mm2>Smin 合格 防雷接地35KV變電站用獨(dú)立避雷針, 避雷針接地引下線埋在地中部分與配電裝置構(gòu)架的接地導(dǎo)體埋在地中部分在土壤中的距離大于3m, 變電站電氣裝置的接地裝置采用水