110kv變電站防雷設(shè)計

一、緒論（一）研究背景雷暴天氣在自然界中經(jīng)常發(fā)生，伴隨著閃電現(xiàn)象的發(fā)生。雷雨造成各種事故，造成各種危害，主要是火災(zāi)甚至爆炸。閃電的發(fā)生產(chǎn)生巨大的能量和破壞力。巨大的雷電電流和電壓對電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備絕緣構(gòu)成了巨大的威脅。另外，閃電產(chǎn)生的高溫可達(dá)數(shù)萬度，極易引起火災(zāi)或爆炸。因此，采取合理有效的防雷措施是防止雷擊的關(guān)鍵。接地是防雷技術(shù)的重要組成部分。無論是直擊雷、感應(yīng)雷還是其他形式的雷電，都將通過接地裝置引入大地。因此，如果沒有合理、良好的接地裝置，就不能有效地進(jìn)行防雷保護(hù)。從避雷器的角度來看，使閃光器與地之間的電氣連接良好的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是盡快將雷電閃絡(luò)電荷釋放到地面，以中和地面上的不均勻電荷。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。變電站地網(wǎng)及高低壓電氣設(shè)備地線站、低壓電力系統(tǒng)地線、電纜屏蔽接地、接地交流、計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備及部分變電站臨時接地變壓器的維護(hù)與維修。接地電阻較大時，當(dāng)電力系統(tǒng)接地故障或其他大電流流入地面時，接地電勢可能異常上升;如果地面網(wǎng)格設(shè)計不合理,可能會導(dǎo)致電位分布接地系統(tǒng),當(dāng)?shù)爻^規(guī)定TVC的潛力,這給運(yùn)營商的安全威脅,也可能與低壓反駁或二次損壞設(shè)備和電纜絕緣、高壓力傳感器控制監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng),配電變壓器保護(hù)裝置誤動作,拒絕行動會發(fā)生,他說,甚至擴(kuò)大事故,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。在現(xiàn)代社會，電力已成為國民經(jīng)濟(jì)和人民生活不可缺少的二次能源。它已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們的日常生活和各個領(lǐng)域。離開了電力，要想實現(xiàn)人類社會的物質(zhì)文明和精神文明是根本不可能的；供不好電力，要實現(xiàn)國家的現(xiàn)代化也是辦不到的。我國城鄉(xiāng)各行各業(yè)廣泛使用的電力，絕大部分由電網(wǎng)供給，所以，“電業(yè)事故是國民經(jīng)濟(jì)的一大災(zāi)難”。電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有兩方面的要求，一是要保證設(shè)備及人身的安全，二是要保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這些都與接地裝置的設(shè)計是分不開的。在以往電力的規(guī)程中，在跨步電壓滿足的前提下，發(fā)電廠、變電站變壓器的接地電阻應(yīng)小于0.5歐姆的標(biāo)準(zhǔn)。然而在新的電力規(guī)程《交流電氣裝置的接地》中，對接地電阻有了更高的要求；另一方面，在電力系統(tǒng)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大的同時，而短路電流卻隨之增加，這也對接地設(shè)計的難度大大加高了。在高土壤電阻率區(qū)，這一問題尤為突出，因此對降低接地的電阻必須采用各種措施。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，對于處在雷電頻發(fā)地區(qū)的電力設(shè)備來說，防雷保護(hù)就顯得至關(guān)重要。我國是雷電活動十分頻繁的國家，全國有21個省會城市雷暴日都在50天以上，最多可達(dá)134天。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年因雷擊造成人員傷亡達(dá)3000~4000人，損失財產(chǎn)50~100億元人民幣。隨著社會經(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)害程度和造成的經(jīng)濟(jì)損失及社會影響也越來越大。所有防雷接地技術(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,一旦雷擊,造成變壓器和其他重要電氣設(shè)備絕緣損壞,不僅修復(fù)困難,而且造成大面積、長時間停電,將不可避免地給國民經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重的損失,與人們的生活帶來了許多不便。因此，變電站變壓器的防雷接地保護(hù)技術(shù)必須十分可靠。（二）研究意義變電站變壓器是電力系統(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)重影響社會生產(chǎn)和人民生活。因此要求變電站變壓器的防雷保護(hù)措施必須十分可靠。長期以來，國內(nèi)外學(xué)者對雷電活動規(guī)律和雷擊線路物理過程進(jìn)行了大量研究，建立了較為完整的輸電線路防雷理論體系。雷電電流幅值、波形、地面雷電密度和雷電頻率對線路的防雷性能分析非常重要，但雷電數(shù)據(jù)是分散的，因此有必要對雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行長期統(tǒng)計。所有可以說變電站變壓器的防雷安全形勢不容樂觀，主要表現(xiàn)在：一是社會人民防雷安全意識不強(qiáng),對雷電災(zāi)害的危害性認(rèn)識不夠,事不關(guān)己的態(tài)度旁觀此事；二是隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,雷電災(zāi)害的危害途徑增多,防雷安全理念已發(fā)生巨大變化,不僅要有傳統(tǒng)的防御直擊雷,還要防感應(yīng)雷的新時代,而許多地方還是采用傳統(tǒng)的防雷方式，防雷效果較差。

二、變電站變壓器的防雷保護(hù)變電站變壓器雷擊的主要原因如下：閃電是雷云接近地球時，地面感應(yīng)到相反的電荷。當(dāng)電荷積累到一定程度時，它們在云和云之間、云和地球之間放電，發(fā)出光和聲音。在供電系統(tǒng)正常運(yùn)行時，電氣設(shè)備的絕緣在電網(wǎng)的額定電壓下。然而，由于雷擊，供配電系統(tǒng)的某些部分的電壓會超過正常值。變電站中變壓器雷擊通常有兩種：一種是變電站中變壓器設(shè)備的雷擊，另一種是架空線路的雷電感應(yīng)。過電壓和直接雷電過電壓產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入變電站。防雷措施一般分為兩類：①避免雷電波的進(jìn)入;②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。（一）變電站變壓器的直擊雷保護(hù)閃電放電是由帶電雷云引起的。人們普遍認(rèn)為，雷暴云是由水滴或冰晶在某些大氣和地面條件下凝結(jié)形成的積云，因為強(qiáng)濕和熱空氣不斷上升到稀薄的大氣中。在強(qiáng)上升空氣的作用下，水滴被分裂并充滿電。大多數(shù)雷云底部帶負(fù)電荷，頂部帶正電荷。一個強(qiáng)大的電場形成于具有大量不同極性或電荷的雷云之間，或雷云與地球之間。當(dāng)電場強(qiáng)度超過空氣擊穿強(qiáng)度時，空氣開始自由放電，產(chǎn)生強(qiáng)雷電。大多數(shù)閃電放電發(fā)生在雷云之間。雖然有少量雷云向地面放電，但估計雷云的電位至少為100毫伏。放電通道中的電流可以達(dá)到數(shù)十千安培甚至數(shù)百千安培，雷云的溫度可以上升到2萬多攝氏度。變電所變壓器遭受雷擊的方式有：一是直接雷擊變電所設(shè)備；二是雷電波侵入沿線變電所引起的架空線路雷電感應(yīng)過電壓和直接雷電過電壓。直擊雷防護(hù)是指防止建筑物、構(gòu)筑物、電網(wǎng)或電氣設(shè)備遭受直擊雷的作用。直接防雷技術(shù)是防雷系統(tǒng)的第一部分。它主要保護(hù)建筑物本身免受雷擊損壞。在建筑物沿建筑物向地面放電的過程中，減少了巨大的雷電電流對建筑物內(nèi)部空間的影響。（二）變電站變壓器的侵入波保護(hù)變電站變壓器抗侵入波的主要措施是在進(jìn)出站線路上安裝閥門避雷器。避雷器安裝在被保護(hù)物體的前端。上端與線路連接，下端接地。通常安裝在變電站的變壓器母線上。阻火器的基本組成部分是火花隙和非線性電阻。目前，SFZ系列閥式避雷器主要用于大中型變電站變壓器電氣設(shè)備的保護(hù)。FS系列閥門避雷器主要用于保護(hù)小容量配電裝置。由于各級變壓器母線接地故障電流不斷增大，在接地設(shè)計中很難滿足R<2000/I的要求。電流標(biāo)準(zhǔn)明顯不同于原接地規(guī)程。不再規(guī)定接地電阻應(yīng)達(dá)到0.5，但允許放寬至5。但這并不意味著接地電阻是普遍可用的。接地電阻的松弛有附加條件。為了防止傳輸電位的危害，應(yīng)采取各種隔離措施，并考慮短路電流的非周期分量。當(dāng)接地網(wǎng)電位升高時，3-10千伏避雷器運(yùn)行后不應(yīng)運(yùn)行或損壞。應(yīng)采取均壓措施，檢查接觸電位差和跨步電位差是否符合要求。施工后還應(yīng)測量并繪制電位分布曲線。變電站變壓器接地網(wǎng)的設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：建筑物基礎(chǔ)的鋼筋和天然金屬接地體應(yīng)盡可能作為接地網(wǎng)。盡可能以自然接地體為基礎(chǔ)，人工接地體為輔，其形狀盡量為閉環(huán)。采用統(tǒng)一的接地網(wǎng)，接地方式為一點(diǎn)接地。（三）變電站變壓器的進(jìn)線段保護(hù)為了限制雷電電流的幅度和雷電波通過避雷器的波形，變電站必須對變壓器線路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)線路發(fā)生過電壓時，波導(dǎo)管向變電站變壓器移動。啟動值為線路絕緣50%沖擊閃絡(luò)電壓。輸電線路的沖擊耐受電壓遠(yuǎn)高于變電站變壓器設(shè)備的沖擊耐受電壓。因此，在變電站變壓器進(jìn)出線附近安裝避雷器是主要措施。如果沒有安裝避雷器，雷擊會損壞線路。變電所變壓器線路保護(hù)是在變電所變壓器線路框架附近1-2公里線路上采取的可靠的防雷措施。變電站變壓器線路保護(hù)的具體措施取決于變電站變壓器的線路狀況。（四）避雷針與避雷線的保護(hù)范圍的計算雷閃直接對電氣設(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)備上的都會產(chǎn)生閃絡(luò)，可能導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。但對于高壓配電線路，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。變電站變壓器裝設(shè)避雷針時,應(yīng)該使站內(nèi)設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)。此外,裝設(shè)避雷針時對于110kV變電站變壓器必須裝有獨(dú)立的避雷針,并滿足不發(fā)生反擊的要求；對于110KV及以上變電站，由于該電壓等級配電裝置絕緣等級較高，可直接在配電裝置框架上安裝避雷針。因此，避雷針產(chǎn)生的高電位不會引起電氣設(shè)備的反攻事故。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。（五）變電站變壓器進(jìn)線防雷保護(hù)變電站的淚點(diǎn)入侵大都是由雷擊線引起的，要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷波的波度，就必須對變電站變壓器進(jìn)線實施保護(hù)。當(dāng)線路發(fā)生過電壓時，波導(dǎo)線路將移至變電站。起動幅值為線路絕緣沖擊閃絡(luò)電壓的50%。線路的沖擊電壓遠(yuǎn)高于變電站的變壓器設(shè)備。應(yīng)為雷電侵入波沿導(dǎo)線傳播時有損耗，具體是雷電壓在線路上感應(yīng)產(chǎn)生的地點(diǎn)離變電站變壓器愈遠(yuǎn)，它流動到變電站變壓器時的損耗就愈大，其波陡度和幅值就降得愈低。所有在接近變電站變壓器的進(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，勢必會對線路造成破壞。變壓器進(jìn)線保護(hù)是在變電站變壓器出線框附近1~2km線路上采取的一種可靠的防雷措施。這樣，雷擊過電壓波侵入變電站主要來自進(jìn)線段外，通過1-2km線路的沖擊電暈效應(yīng)，不僅削弱了入侵波的幅值和陡度，而且因進(jìn)線段波阻抗的作用，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變壓器進(jìn)線段保護(hù)。

三、變電站變壓器的防雷接地接地裝置的設(shè)計對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。變電站變壓器接地系統(tǒng)的合理性是直接關(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)計越來越復(fù)雜。變電所變壓器接地包括工作接地、保護(hù)接地和防雷接地。工作接地是電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備運(yùn)行所需的接地；保護(hù)接地是電氣設(shè)備的金屬外殼、配電裝置的結(jié)構(gòu)和線路鐵塔等，其設(shè)置是為了避免因可能的帶電絕緣而危及人身和設(shè)備的安全。損壞；防雷接地是指防雷裝置對地釋放雷電電流的接地。（一）接地概述接地是將電力或建筑電氣裝置、設(shè)施的某些導(dǎo)電部分通過接地線與接地極連接。接地按工作內(nèi)容分為以下幾類：（1）工作接地工作接地是指系統(tǒng)正常運(yùn)行的接地。除主要設(shè)備的接地外，根據(jù)電路的不同性質(zhì)，還有各種工作接地，如直流接地、交流接地、數(shù)字接地、模擬接地、信號接地、電源接地、電源接地等。（2）防雷接地為了避免雷電的危害，避雷針、避雷器等防雷設(shè)備必須配備相應(yīng)的接地裝置，以便將雷電電流引入大地。（3）安全接地為保證人身安全，電氣設(shè)備外殼接地。任何接地極都存在接地電阻。因此，當(dāng)電流通過接地極時，接地電阻上的電壓降會使接地極電位上升的電流在地面上擴(kuò)散，在地面上會出現(xiàn)電位梯度。（二）接地電阻地球不是理想的導(dǎo)體，它有一定的電阻率。因此，當(dāng)外力作用于地球上的電流時，地球就不能保持相等的電位。接地電阻是電流從接地裝置流向另一接地體或擴(kuò)散到遠(yuǎn)處時產(chǎn)生的電阻。包括接地線與接地體本身的電阻、接地體與接地電阻的接觸電阻、接地電阻或兩接地體之間無限距離的接地電阻。1.《電力設(shè)備接地設(shè)計技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定了接地電阻，一般不大于0.5。根據(jù)規(guī)定，主要目的是控制接地故障發(fā)生時接地電勢的增加不超過2000V，其次是要求接地電阻不超過0.5Ω和5Ω。2.分析接地短路電流在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，接地短路電流通過三種方式流入系統(tǒng)接地中性點(diǎn)。a.經(jīng)架空地線—桿塔系統(tǒng)；b.經(jīng)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，正確地考慮和計算各部分短路電流值，對合理地設(shè)計地網(wǎng)有著很大的影響。對于大型測量接地電阻,電流電壓測量方法應(yīng)采用接地棒,輔助的后方三角形方法應(yīng)采用接地體的布局,并使徑向幫助接地體的接地電阻不應(yīng)大于10Ω。通過接地裝置的電流應(yīng)大于30A，電源電壓為65~220V交流工頻電壓，電壓低時測量安全。電壓表應(yīng)采用內(nèi)阻高的電壓表，以減小云支路的分流效果。該測量方法的優(yōu)點(diǎn)是接地電阻不受測量范圍的限制。特別適用于110KV以上系統(tǒng)接地網(wǎng)接地電阻的測量，以及自動系統(tǒng)接地電阻的測量，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。（三）變電所接地裝置接地裝置是由埋在地下的接地體(即金屬導(dǎo)體)和連接接地體與電氣設(shè)備金屬外殼(或電路中的節(jié)點(diǎn))的導(dǎo)線組成的裝置。接地體和接地線應(yīng)耐腐蝕。接地線還必須滿足機(jī)械強(qiáng)度和短路電流通過熱穩(wěn)定性的要求。變電站變壓器接地裝置接地設(shè)計的要求和一般規(guī)定首先根據(jù)項目要求確定接地設(shè)計原則:根據(jù)地網(wǎng)的類型、用途和接地要求進(jìn)行設(shè)計。如主要用于防雷接地的地網(wǎng)，其接地線長度應(yīng)滿足L<2ρ；主要用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，長孔、方孔接地網(wǎng)其計算工頻接地電阻的方法也不同。不同建設(shè)項目的目的不同，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)計前要充分收集有關(guān)資料數(shù)據(jù)，盡可能進(jìn)行現(xiàn)場勘察。應(yīng)掌握現(xiàn)場地形、地貌、水文、氣象、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦藏、電磁場、實測土壤電阻率。可供利用的自然接地體的狀況及接地電阻值。這些對接地工程設(shè)計計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。在計算接地電阻時如何選取一個等值的土壤電阻率進(jìn)行計算是每個工程中都要解決的問題。在設(shè)計時需考慮以下幾點(diǎn)：(1)設(shè)施的作用；(2)設(shè)施的設(shè)計壽命；(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)。變電站作為一個大電流接地短路電流系統(tǒng)，其接地電阻通常是非常嚴(yán)格的，因此在設(shè)計時應(yīng)研究變電站的接地電阻值。（四）變電站變壓器的接地原則變電站變壓器接地網(wǎng)設(shè)計時應(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。（五）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。為了確定垂直接地的最佳深度，需要考慮三維地網(wǎng)的因素。所謂三維地網(wǎng)，是指垂直接地埋深與地網(wǎng)等效半徑相同數(shù)量級的地網(wǎng)。（6）接地體設(shè)計,通常是使用更多的根在地上垂直接地體和接地體并聯(lián)接地體組的水平,由于接地體埋置間距等于列表只有一個地面大約兩倍的長度的身體,列表中的電流接地系統(tǒng)時,將受到對方的條件和干擾當(dāng)前的僑民,等于增加接地體電阻,沖擊電流是離散現(xiàn)象，稱為屏蔽效應(yīng)。

四、變電所防雷接地設(shè)計實例（一）變電所的規(guī)模本章擬建的變電站是位于農(nóng)村地區(qū)的110KV農(nóng)村變電站，對該變電站安裝避雷針，實現(xiàn)防雷侵入保護(hù)。變電所變壓器接地網(wǎng)一般采用40mm*4mm扁鋼或直徑20mm圓鋼成方孔或長孔布置，埋深0.6-0.8m，宜埋在北方凍土層以下。其面積與變電所變壓器相同或略大。埋于變電所變壓器外壁，距墻1.5-2米，外緣應(yīng)封閉，外緣轉(zhuǎn)角應(yīng)做成圓弧。半徑不應(yīng)小于接地網(wǎng)平衡帶間距的一半。在網(wǎng)絡(luò)中鋪設(shè)的均衡帶間距一般為3-10米，可以均勻或不均勻布置，但應(yīng)按一定的規(guī)則改變。表4.1變電站變壓器相關(guān)參數(shù)名稱型號規(guī)格單位容量（KVA）數(shù)量變壓器（主）KVY/Δ-11臺25001變壓器KVY/Y0-12臺501變壓器KVY/Y0-12臺301氧化鋅避雷器Y5WZ-42/135G只3電壓互感器JDJ2-3535/0.1KV只1圖4.1110kV變電站變壓器電氣接線圖（二）避雷針的選擇目前，在變電站的新建或技術(shù)改造中，一般選用氧化鋅避雷器，作為電力變壓器等電力設(shè)備的大氣過壓、運(yùn)行過壓和事故過壓保護(hù)設(shè)備。氧化鋅避雷器與閥型避雷器相比，具有殘壓低、無續(xù)流、通流容量大、性能穩(wěn)定和動作迅速等優(yōu)點(diǎn)。避雷器的配置原則如下：①配電裝置的每組母線上均應(yīng)裝設(shè)避雷器。②旁路母線上是否應(yīng)裝設(shè)避雷器，應(yīng)視當(dāng)旁路母線投入運(yùn)行時，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿足而定。③330kV及以上變壓器和并聯(lián)電抗器處必須裝設(shè)避雷器，并應(yīng)盡可能靠近設(shè)備本體。④110kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。⑤三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜裝設(shè)一臺避雷器。（1）110kV側(cè)避雷器的選擇①按額定電壓選110kV系統(tǒng)最高電壓230kV，相對地電壓為230/=132.8kV，避雷器相對地電壓為，取避雷器額定電壓為204kV。②按持續(xù)運(yùn)行電壓選擇110kV系統(tǒng)相電壓132.8kV，選擇氧化鋅避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓152kV，此值大于132.8kV。②標(biāo)稱放電電流的選擇110kV氧化鋅避雷器標(biāo)稱放電電流選擇10A。④雷電沖擊殘壓的選擇110kV額定雷電沖擊內(nèi)絕緣耐受電壓為786kV，計算避雷器標(biāo)稱放電電流引起的雷電沖擊殘壓為（4-1）選擇氧化鋅避雷器雷電沖擊電流下殘壓（峰值）為532kV。⑤校核陡坡沖擊電流下的殘壓110kV變壓器類設(shè)備的內(nèi)絕緣截斷雷電沖擊耐受電壓為882kV，計算陡坡沖擊電流下的殘壓為（4-2）選擇陡坡沖擊電流下殘壓（峰值）為596kV。⑥操作沖擊電流下的殘壓110kV變壓器線端操作波試驗電壓為550kV，計算變壓器110kV側(cè)操作沖擊電流下的殘壓為（4-3）選擇操作沖擊電流下峰值殘壓為454kV。⑦根據(jù)上述計算和校核，選擇Y10WF-204/532型避雷器YH10WZ1-204/532型號說明如下：Y—金屬氧化物H—復(fù)合型避雷器，10—8us/20us波形標(biāo)稱放電電流：10kA，W—無間隙Z—陶瓷式204—避雷器額定電壓532—?dú)垑?，?biāo)稱放電電流為10KA時的殘壓不大于532。參數(shù)如下：使用場所：110kV系統(tǒng)；裙數(shù)：58；爬電比距（cm/KV）：2.5；避雷器額定電壓（kV）：204；避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓（kV）：152；直流1mA參考電壓下不小于（kV）：296；標(biāo)準(zhǔn)放電電流（8/20μs）下的最大殘壓峰值（kV）：532；操作沖擊（30/60μs）下的最大殘壓峰值（kV）：454；陡波下的最大殘壓峰值（kV）：596；2ms方波電流幅值（A）：800。（2）選型結(jié)果本設(shè)計中110kVⅠ、Ⅱ段母線采用南陽市豐電避雷器有限公司Y10WF-204/532型避雷器；1號、2號主變110kV側(cè)采用明電舍（鄭州）電氣工程有限公司Y10WF-204/532型；20kVⅠ、Ⅱ段母線、1號、2號主變20kV側(cè)采用明電舍（鄭州）電氣工程有限公司Y10WF-100/260S型避雷器；20kV中性點(diǎn)采用大連藍(lán)電避雷器有限公司HY5WZ-72/186型避雷器；10kVⅠ、Ⅱ段母線及出線采用宜賓電子元器件廠HY5WZ-17/45型避雷器。（三）避雷針的設(shè)置及防雷保護(hù)校驗該110kV變電站變壓器主變壓器容量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)動作時限為0.7s。變電站變壓器范圍為長為50m,寬為40m。變電站變壓器電源進(jìn)線為一回110kV架空線路，導(dǎo)線型號為LJ-95，3km長。電源變電站變壓器110kV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。110kV出線繼電保護(hù)動作時限為1.4s。功率因數(shù)要求不小于0.9。1.5m1.5m1.5m變壓器室值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4.235/10.5KV變電站變壓器接地網(wǎng)示意圖接地設(shè)計步驟如下。接地電阻要求值因為中性點(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，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變壓器建筑物外墻1.5m處，呈環(huán)路閉合的長孔型布置，中間加一條均勻帶。垂直接地體間距取6～7m，沿閉合環(huán)路垂直打入地中，上端用扁鋼連接，扁鋼埋地0.5～0.7m。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。變電站變壓器各室出入口敷設(shè)帽檐式均壓帶或鋪設(shè)瀝青路面（變電站變壓器無自然接地體）。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L=[(1.5×2+50)+(1.5×2+40)]×2=192m，接地體間距a=6～7m，故垂直接地體根數(shù)約為n=L/a=32～27.5根實取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)定性校驗選接地線40×5=200mm2>Smin合格防雷接地110kV變電站變壓器采用獨(dú)立避雷針。避雷針接地線埋在接地部分，配電裝置接地導(dǎo)線埋在土壤部分3米以上，變電所變壓器電氣裝置的接地裝置采用以水平接地極為主體的人工接地網(wǎng)，水平接地接地極采用扁鋼50mmx5mm，垂直接地極采用角鋼50mmx5mm，垂直接地為垂直接地。電桿間距5-6米，主接地網(wǎng)接地裝置的電阻不大于4Ω，主接地網(wǎng)埋于凍土1米以下。人工接地網(wǎng)外緣應(yīng)封閉，外緣角應(yīng)做成圓弧。（四）接地裝置的設(shè)置無論是工作接地還是保護(hù)接地，都是經(jīng)過接地裝置與大地連接，接地裝置包括接地體和接地線兩部分。1.接地體（網(wǎng)）待設(shè)計變電所為長方形，則接地網(wǎng)也可取為長方形，若取直徑為48mm，長為250cm的鋼管作接地體，埋深0.8m,接地體之間連接一般用鍍鋅扁鋼，應(yīng)保證接地地電阻R≤4Ω。2.接地線接地線是連接接地體和電氣設(shè)備接地部分的金屬部分的金屬導(dǎo)體。接地一般采用截面積不小于4mm×12mm的扁鋼和直徑不小于6mm的圓鋼。

結(jié)語本文在分析和研究農(nóng)村110kV變電站雷電過電壓放電過程及其機(jī)理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)進(jìn)行了農(nóng)村110kV變電站的防雷設(shè)計。根據(jù)各種防雷裝置的保護(hù)原理，設(shè)計并安裝避雷器，用于變電站的直接防雷，設(shè)計并安裝變電站防雷侵入波保護(hù)。同時，結(jié)合基礎(chǔ)接地知識和變電站變壓器接地標(biāo)準(zhǔn)，對110kV變電站變壓器進(jìn)行了接地保護(hù)設(shè)計。根據(jù)國家防雷接地標(biāo)準(zhǔn)，理論和計算可以得出以下結(jié)論：通過本次畢業(yè)設(shè)計，我基本掌握了變電站變壓器防雷設(shè)計的基本思路和實施步驟。在設(shè)計和論文寫作的整個過程中，導(dǎo)師在各個方面給予了全面的指導(dǎo)和幫助。教師的淵博學(xué)識、求實創(chuàng)新、勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)作風(fēng)、忘記工作作風(fēng)，一直影響著我。教師的因材施教精神和孜孜不倦的教學(xué)給學(xué)生留下了深刻的印象，這將使我終生受益。在此，我向我尊敬的導(dǎo)師和家庭成