1、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書摘 要變電站是電力系統(tǒng)中重要組成部分，而且變電站的電氣部分要裝設(shè)合理的避雷裝置和接地裝置，因此，它是防雷的重要保護(hù)對(duì)象。本次設(shè)計(jì)為110kV牽引變電站的防雷設(shè)計(jì)，主要對(duì)變電站的主要設(shè)備進(jìn)行選擇，重點(diǎn)設(shè)計(jì)變電站的防雷部分，包括變電站進(jìn)線段保護(hù)、防直擊雷、防感應(yīng)雷以及變電站二次設(shè)備的防雷。通過(guò)對(duì)各種避雷器的性能對(duì)比，結(jié)合變電站實(shí)際情況，確定變電站的避雷器的選擇，并考慮變電站控制系統(tǒng)的防雷，提出防雷方案。氧化鋅避雷器以其優(yōu)越的性能，越來(lái)越受到電力行業(yè)的關(guān)注。本次設(shè)計(jì)，將結(jié)合氧化鋅避雷器性能的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合變電站設(shè)計(jì)的情況，討論氧化鋅避雷器在變電站中的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：

2、變電站，避雷器，防雷保護(hù)。AbstractSubstation is an important part of the electric power system, otherwise the electric part of which needs to install reasonable lightning device and earthing device, therefore substation is the important protection object of the lightning protection. This design is an 110kV tract

3、ion substation lightning protection design.,through the parameter operation of the substation, The most important key to design the transformer substation of lightning protection, including substation into line protection, prevent lighting, prevent induction lightning and the lightning protection su

4、bstation secondary equipment. Confirm the main connection form and select of each equipment confirm the lightning arrester and consider the substation control system of the lightning protection, puts forward the solving scheme. Zinc oxide lightning arrester with its superior performance, more and mo

5、re get the attention of the electric power industry, but at present and no large-scale use. Combining the actual conditions, discuss the application prospect of the zinc oxide arrester in the substation. Key words: transformer, lightning arrester, lighting protection IV目錄1 緒 言11.1 課題背景11.2研究課題的目的和意義

6、11.3 國(guó)內(nèi)外概況22 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究32.1 牽引變電站簡(jiǎn)介32.1.1 牽引變電站簡(jiǎn)介32.1.2 牽引變電站任務(wù)32.1.3 牽引變電站與電力變電站的區(qū)別42.2 變電站主接線設(shè)計(jì)42.2.1 變電站主接線簡(jiǎn)述42.2.2 在選擇電氣主接線時(shí)的設(shè)計(jì)依據(jù)42.2.3 主接線設(shè)計(jì)的基本要求52.2.4 主接線設(shè)計(jì)63 防雷保護(hù)和接地裝置83.1 過(guò)電壓保護(hù)的特點(diǎn)及基本要求：83.1.2 變電所防雷的所采用的保護(hù)方式：93.2 電工裝置的防雷措施103.2.1 避雷針設(shè)置原則113.2.2 主控室及屋內(nèi)配電裝置對(duì)直擊雷的防雷措施123.2.3 避雷針133.2.4 避雷器143.2.5 防

7、雷接地164牽引變電站的防雷設(shè)計(jì)194.1直擊雷的保護(hù)194.1.1 折線法194.1.2 滾球法234.1.3直擊雷的保護(hù)計(jì)算:304.2 進(jìn)線段保護(hù)314.2.1 進(jìn)線保護(hù)設(shè)計(jì)：324.2.2 該站進(jìn)線保護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算：344.3 雷電入侵波的保護(hù)354.4 感應(yīng)雷過(guò)電壓的保護(hù)設(shè)計(jì)364.5 變電站二次設(shè)備防雷保護(hù)374.6 接地裝置404.6.1 接地網(wǎng)404.6.2 接地線424.6.3 防雷接地424.7 氧化鋅避雷器應(yīng)用研究424.7.1氧化鋅避雷器的特性434.7.2氧化鋅避雷器的優(yōu)勢(shì)444.7.3無(wú)間隙氧化鋅避雷器與傳統(tǒng)有間隙SCA相比的特點(diǎn)444.7.4氧化鋅避雷器在變電站中的發(fā)

8、展前景455 總結(jié)與展望466 致謝477參考文獻(xiàn)48河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書1 緒 言1.1 課題背景變電站是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，它從電力系統(tǒng)取得電能，通過(guò)其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備。隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過(guò)新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電站作為電力系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站的防雷保護(hù)也越來(lái)越得到重視1.2研究課題的目的和意義隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，作為現(xiàn)代工業(yè)

9、發(fā)展的基礎(chǔ)和先行官電力工業(yè)，也隨之有了很大的發(fā)展。電力需求的大大增加，促使電力技術(shù)和電力工業(yè)進(jìn)一步向高電壓，大機(jī)組，大電網(wǎng)的方向發(fā)展。 110kV變電站是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變電站設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。 雷電放電落于電氣設(shè)備上時(shí),如沒有特殊保護(hù),雷云放電能產(chǎn)生數(shù)百萬(wàn)伏的過(guò)電壓電波,這種過(guò)電壓足以使任何額定電壓的設(shè)備發(fā)生絕緣閃絡(luò)或擊穿。從而會(huì)使設(shè)備損壞，甚至危及人身安全造成不可彌補(bǔ)的損失。電力設(shè)備的造價(jià)普

10、遍較高，而且建造工期較長(zhǎng)，電力設(shè)備的損壞，不但會(huì)造成發(fā)電廠或變電站的巨大損失，更會(huì)影響到對(duì)用戶的供電，造成更大面積、更嚴(yán)重的后果。 雷電一直是危害電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一，如果變電站發(fā)生雷擊事故，將造成大面積停電,給社會(huì)生產(chǎn)和人民生活帶來(lái)不便，這就要求防雷措施必須十分可靠。隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過(guò)新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電站作為電力系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。而防雷保護(hù)作為變電站設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，同樣會(huì)有充分的發(fā)展空間。 眾所周知，防雷的最有效辦法就是架設(shè)避雷器。目前氧化鋅避雷器(MOA)

11、在電力系統(tǒng)中作為過(guò)電壓限制措施的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其雷電侵入波的保護(hù)性能，尤其是對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)距離，已成為變電站工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行亟待解決的問題。1.3 國(guó)內(nèi)外概況 我國(guó)中小城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展對(duì)電能資源的要求也越來(lái)越高。中小城市現(xiàn)有的變電技術(shù)遠(yuǎn)達(dá)不到經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的要求，這也在一定程度上影響了中小城市變電技術(shù)的推廣和應(yīng)用技術(shù)的深化。隨著中小城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，35kV以下電壓已經(jīng)滿足不了供電需求，所以只能建設(shè)35kV以上的變電站。考慮到在35kV以上變電站的成本高低，110kV是性價(jià)比最高的。因此，需要?jiǎng)?chuàng)造條件有針對(duì)性地提高對(duì)小城市以及農(nóng)村的變電站的建設(shè)，來(lái)提高農(nóng)村和中小城市的用電質(zhì)量，多建造

12、一批110kV變電站。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為超高壓電網(wǎng)中由于絕緣水平的增強(qiáng)，線路耐雷水平提高，雷擊則退到次要位置，操作過(guò)電壓在絕緣配合中起主導(dǎo)作用，實(shí)際上，超高壓輸電線路所承受的工作電壓、操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓，與線路絕緣的耐受能力以及限制電壓的各種措施，組成了一個(gè)相互聯(lián)系的有機(jī)整體，而這三種電壓對(duì)超高壓系統(tǒng)的絕緣配合，運(yùn)行可靠性的影響，誰(shuí)起主導(dǎo)作用，決定于具體情況和條件，是發(fā)展變化的。現(xiàn)代防雷技術(shù)要求實(shí)施系統(tǒng)防雷工程，即防直擊雷、感應(yīng)雷和防雷接地系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到全方位、立體化的防雷目的。 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究2.1 牽引變電站簡(jiǎn)介2.1.1 牽引變電站簡(jiǎn)介 電力牽引的專用變電站。牽引變電

13、站把區(qū)域電力系統(tǒng)送來(lái)的電能，根據(jù)電力牽引對(duì)電壓和電流的不同要求，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于電力牽引的電能，然后分別送到沿架空線路上空架設(shè)的接觸網(wǎng)，為電力機(jī)車供電，或者送到地下鐵道等城市交通所需的供電系統(tǒng)，為地鐵電動(dòng)機(jī)車或電車供電。 電力牽引的專用變電站。牽引變電站把區(qū)域電力系統(tǒng)送來(lái)的電能，根據(jù)電力牽引對(duì)電流和電壓的不同要求，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于電力牽引的電能，然后分別送到沿鐵路線上空架設(shè)的接觸網(wǎng)，為電力機(jī)車供電，或者送到地下鐵道等城市交通所需的供電系統(tǒng)，為地鐵電動(dòng)車輛或電車供電。一條電氣化鐵路沿線設(shè)有多個(gè)牽引變電站，相鄰變電站間的距離約為4050公里。在長(zhǎng)的電氣化鐵路中。為了把高壓輸電線分段以縮小故障范圍,一般每隔

14、200250公里還設(shè)有支柱牽引變電站,它除了完成一般變電站的功能外，還把高壓電網(wǎng)送來(lái)的電能，通過(guò)它的母線和輸電線分配給其他中間變電站。 牽引變電站的主要電力設(shè)備是單機(jī)容量為10000千伏安以上的降壓變壓器,稱主變壓器或牽引變壓器。工礦和城市交通大多采用直流電力牽引。故直流牽引變電站里除降壓變壓器外，還有把交流電變成直流電的半導(dǎo)體整流器。此外，各類牽引變電站中還有用來(lái)接通和開斷電力電路的主斷路器、為了檢修和安全用的隔離開關(guān)，以及為了自動(dòng)、遠(yuǎn)動(dòng)控制和保護(hù)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)和斷電保護(hù)系統(tǒng)。2.1.2 牽引變電站任務(wù) 將電能從電力系統(tǒng)傳送給電力機(jī)車的電力裝置的總稱叫電氣化鐵路的供電系統(tǒng)，又稱牽引供電系統(tǒng)

15、，主要由牽引變電站和接觸網(wǎng)兩大部分組成。牽引變電站將電力系統(tǒng)輸電線路電壓從110kV(或220kV)降到所需要的電壓，經(jīng)饋電線將電能送至接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設(shè)，電力機(jī)車上升后便可從其取得電能，用以牽引列車。牽引變電站所在地的接觸網(wǎng)設(shè)有分相絕緣裝置，兩相鄰牽引變電站之間設(shè)有分區(qū)亭，接觸網(wǎng)在此也相應(yīng)設(shè)有分相絕緣裝置。牽引變電站至分區(qū)亭之間的接觸網(wǎng)(含饋電線)稱供電臂。2.1.3 牽引變電站與電力變電站的區(qū)別 (1)負(fù)荷性質(zhì)上的區(qū)別：牽引變電站負(fù)荷單一，只是該變電站供電范圍內(nèi)運(yùn)行的電力機(jī)車。電力系統(tǒng)的負(fù)荷則為工業(yè)或者民用電。牽引變電站的負(fù)荷非常不穩(wěn)定，只有當(dāng)電力機(jī)車通過(guò)時(shí)，才會(huì)有負(fù)荷，其他時(shí)間

16、負(fù)荷為0。 (2)電壓閃變及無(wú)功功率上的區(qū)別：牽引變電站的電壓閃變較電力系統(tǒng)變電站頻繁。無(wú)功功率一般來(lái)說(shuō)更高。但對(duì)于最新的和諧機(jī)車；功率因數(shù)接近于1；則不需要無(wú)功補(bǔ)償。 (3)組成方面區(qū)別：牽引變電站主要由牽引變電站、饋電線、接觸網(wǎng)、電力機(jī)車、鋼軌和大地、回流線等組成。而電力變電站主要通過(guò)大型變電站接受高電壓降壓供給下級(jí)各個(gè)變配電站使用。2.2 變電站主接線設(shè)計(jì)2.2.1 變電站主接線簡(jiǎn)述 電氣主接線又稱為電氣一次接線，變電站主接線是變電站中的重要組成部分，它的連接形式對(duì)于防護(hù)雷電入侵波有著重要的作用。它是將電氣設(shè)備以定的圖形和文字符號(hào)，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單相接線圖。它

17、把各電源送來(lái)的電能匯集起來(lái)，并分給各用戶。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是發(fā)電廠和變電站電氣部分的主體，對(duì)發(fā)電廠和變電站以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用，并對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定有較大影響。2.2.2 在選擇電氣主接線時(shí)的設(shè)計(jì)依據(jù)發(fā)電廠、變電站所在電力系統(tǒng)中的地位和作用發(fā)電廠、變電站的分期和最終建設(shè)規(guī)模負(fù)荷大小和重要性系統(tǒng)備用容量大小2.2.3 主接線設(shè)計(jì)的基本要求主接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)型。主接線可靠性的具體要求：斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電。斷路器或母線故障

18、及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間并要保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。盡量避免發(fā)電廠、變電站全部停運(yùn)的可能性。大機(jī)組超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的特殊要求。主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。 檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修 而不致影響電力網(wǎng)運(yùn)行和對(duì)用戶的供電。 擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過(guò)度到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝機(jī)組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和二

19、次部分的改建工作量最少。 主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。對(duì)于投資者，要求主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。要使繼電保護(hù)和二次回路不過(guò)于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。要能限制短路電流，以便于選自廉價(jià)的電氣設(shè)備或輕型電器。如能滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行及繼電保護(hù)要求，110kV及以下終端或分支變電站可采用簡(jiǎn)易電器。 主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。此外在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡(jiǎn)化主接線，發(fā)電廠、變電站接入系統(tǒng)的電壓等級(jí)

20、一般不超過(guò)兩種。 2.2.4 主接線設(shè)計(jì) 110kV側(cè)單母分段的連接方式，35kV側(cè)采用單母分段連接，10kV側(cè)采用單母分段連接。通過(guò)查找相關(guān)資料，以及參考電力工程電氣手冊(cè)結(jié)合自己所學(xué)。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的110kV牽引變電站的主接線設(shè)計(jì)為采用單母分段方式。 此方案設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：110kV側(cè)采用單母分段的連接方式，供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便，35kV、10kV采用單母分段連線，對(duì)重要用戶可從不同段引出兩個(gè)回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常母供電不間斷，所以此方案同時(shí)兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性的要求。 此方案電氣主接線圖如下：圖 3-1變電站主接線3 防雷保護(hù)和接地裝置3

21、.1 過(guò)電壓保護(hù)的特點(diǎn)及基本要求： 變電所是電力系統(tǒng)的樞紐，它擔(dān)負(fù)著電網(wǎng)供電的重要任務(wù)。變電所除了可能遭受直擊雷以外，還有可能沿著線路向變電所傳來(lái)的雷電波威脅著變電所設(shè)備的安全。一旦發(fā)生損壞事故，其后果是十分嚴(yán)重的。為此必須認(rèn)真做好變電所的過(guò)電壓保護(hù)工作，堵塞一切漏洞，以確保對(duì)廣大用戶的不間斷供電。 變電所過(guò)電壓保護(hù)的特點(diǎn)： 由于變電所和架空線路直接相連，而線路的絕緣水平又往往比變電所內(nèi)的電氣設(shè)備為高，尤其是木橫擔(dān)的線路更為突出，因此沿著線路入侵到變電所來(lái)的雷電波的幅值往往是很高的，如無(wú)適當(dāng)完善的保護(hù)設(shè)施，就有可能使變電所內(nèi)的主變壓器或其它電器的絕緣損壞。如果是終端變電所，進(jìn)行波到達(dá)變電所后會(huì)

22、因末端的反射作用使其幅值升高一倍，其危險(xiǎn)性就更大了。 基本要求：知已知彼，方能百戰(zhàn)百勝。要想對(duì)變電所實(shí)施可靠的防雷保護(hù)，首先我們必須了解雷電對(duì)變電所設(shè)備有什么危害以及采取怎樣的措施才能做到防雷電對(duì)變電所電氣設(shè)備的危害。雷電的危害有兩點(diǎn)：其一、可高達(dá)幾個(gè)甚至幾十兆伏的高電壓；其二、就是可高達(dá)幾百千安的大電流。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行中，電氣設(shè)備的絕緣處在電網(wǎng)的額定電壓之下。但是由于雷擊、故障、操作或系統(tǒng)參數(shù)配合不當(dāng)?shù)仍颍妷嚎赡苌撸袝r(shí)會(huì)大大超過(guò)正常狀態(tài)下的數(shù)值，造成對(duì)設(shè)備絕緣的擊穿，嚴(yán)重威脅電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，我們對(duì)這種危及絕緣子的電壓稱為過(guò)電壓。由于故障、操作或系統(tǒng)參數(shù)配合不當(dāng)?shù)仍蛞鸬倪^(guò)電

23、壓，稱為內(nèi)部過(guò)電壓。而由于雷擊引起的過(guò)電壓稱為大氣過(guò)電壓。大氣過(guò)電壓是雷擊被擊物，在被擊物內(nèi)流經(jīng)很大的雷電流造成的；感應(yīng)雷過(guò)電壓則是因雷擊于設(shè)備附近，由于電磁波的劇烈變化而產(chǎn)生的。直擊雷過(guò)電壓對(duì)電氣設(shè)備的絕緣具有嚴(yán)重危害，必須采取防護(hù)措施，感應(yīng)雷過(guò)電壓的幅值一般不超過(guò)500kV，這時(shí)35kV及以下等級(jí)的絕緣是危險(xiǎn)的，應(yīng)采取防護(hù)措施，而對(duì)110kV及以上等級(jí)的絕緣，其沖擊耐壓水平一般已高出此值，故無(wú)危險(xiǎn)。在這里我們所設(shè)計(jì)的是110kV變電所防雷保護(hù)，因此只對(duì)由于雷擊而造成的大氣過(guò)電壓詳加論述。在變電所內(nèi)一般都有一些高大的建筑物，如果遭受雷擊就會(huì)發(fā)生重大事故，因此必須對(duì)它采取完善的擊雷保護(hù)裝置，如

24、采用避雷針或避雷線。為了節(jié)約投資，應(yīng)充分利用變電所的架構(gòu)、照明燈塔或在高建筑物上安裝避雷針。變電所的直擊雷保護(hù)范圍還應(yīng)包括終端桿塔和變電所的直擊雷保護(hù)范圍必須進(jìn)行具體的計(jì)算，繪出保護(hù)范圍圖，防止出現(xiàn)任何保護(hù)空白點(diǎn)，使被保護(hù)的設(shè)備全部處在直擊雷保護(hù)范圍之內(nèi)。變電所的進(jìn)線和出線都應(yīng)該具有完善的防雷保護(hù)裝置，110kV及以上的高壓送電線路一般都是全線用避雷線保護(hù)，以防止導(dǎo)線遭到直接雷擊后雷電進(jìn)行波侵入變電所內(nèi)。對(duì)35kV的線路，為了降低線路造價(jià)，一般只在變電所進(jìn)線 3或出線12km的范圍內(nèi)加裝避雷線保護(hù)，并相應(yīng)地在木橫擔(dān)線路的進(jìn)線首端安裝一組排氣式避雷器，以限制沿著線路入侵到變電所的雷電波的陡度的幅

25、值。對(duì)變電所310kV的配電線一般只在線路出口處安裝閥型避雷器，并在母線上安裝閥型避雷器，以保護(hù)變電所310kV的配電裝置。一般變電所的額定電壓越高，則其容量也就越大，供電重要性也就越高，它的防雷保護(hù)應(yīng)當(dāng)越可靠。因此變電所的過(guò)電壓保護(hù)工作必須從技術(shù)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)變壓器容量及供電重要性等條件，因地制宜確定具體的保護(hù)方案，不可千篇一律的要求。如有的變電所供電性質(zhì)不太重要，容量也比較小，就可以采取簡(jiǎn)化的防雷保護(hù)方式，以便為國(guó)家節(jié)約投資，加速農(nóng)業(yè)電氣化和國(guó)家的社會(huì)主義建設(shè)。在每個(gè)電力系統(tǒng)中，還有可能發(fā)生內(nèi)部過(guò)電威脅系統(tǒng)的安全，因此必須根據(jù)具體條件分別采用磁吹避雷器、金屬氧化物避雷器或其它防止內(nèi)部過(guò)

26、電壓的技術(shù)措施，以保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。 在變電所內(nèi)對(duì)進(jìn)行波的保護(hù)主要依靠裝在母線上的閥型避雷器或金屬氧化物避雷器，安裝位置盡可能靠近主要設(shè)備，但也要兼顧變電所內(nèi)的其它設(shè)備。變電所內(nèi)還普遍裝有重合閘和備用電源自動(dòng)投入裝置。它們必須能可靠地動(dòng)作，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)正確地重合或自投，以保證對(duì)用戶的不間斷供電，這是消滅事故十分重要的措施之一，不可等閑視之。應(yīng)該認(rèn)真做好運(yùn)行維護(hù)的定期的調(diào)整校驗(yàn)工作，使這些設(shè)備能更好地為系統(tǒng)的安全供電服務(wù)。 3.1.2 變電所防雷的所采用的保護(hù)方式： 變電所內(nèi)的設(shè)備和建筑物必須有完善的直擊雷保護(hù)裝置，采用避雷線、避雷針或避雷帶。在變電所內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器或金屬氧化物避雷

27、器，以限制入侵雷電波幅值，同時(shí)，在變電所進(jìn)線上，設(shè)置進(jìn)線保護(hù)段以限制流過(guò)閥型避雷器的雷電流和限制入侵雷電波的陡度。本站的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)將采用以下幾種方式： 直擊雷保護(hù)采用避雷針。 本站的避雷針與被保護(hù)設(shè)備之間在空氣中和地中保持一定距離，即5m,3m，避免感應(yīng)過(guò)電壓。 對(duì)沿輸電線路傳來(lái)的雷電波入侵保護(hù)采用避雷器和避雷線來(lái)保護(hù)。 對(duì)變電所母線上的保護(hù)采用金屬氧化物避雷器。 變壓器中性點(diǎn)防雷保護(hù)采用避雷器。 電容器組也要采用避雷器保護(hù)。3.2 電工裝置的防雷措施 防雷保護(hù)裝置是指能使被保護(hù)物體避免雷擊,而引雷于本身,并順利地泄入大地的裝置。電力系統(tǒng)中最基本的防雷保護(hù)裝置有：避雷針、避雷線、避雷器和防雷

28、接地等裝置。對(duì)于直擊雷的防護(hù)措施通常是架設(shè)避雷針或避雷線。避雷針（線）高于被保護(hù)的物體，其作用是吸引雷電擊于自身，并將雷電迅速的泄入大地，從而使避雷針（線） 附近的物體得到保護(hù)。在先導(dǎo)放電自雷云向下的發(fā)展的初始階段，先導(dǎo)頭部離地面較高，放電的發(fā)展方向不受地面物體的影響。因避雷針有良好的接地，在其頂端因靜電感應(yīng)而積累了與先導(dǎo)通道中電荷極性相反的電荷，使其附近的空間電場(chǎng)顯著加強(qiáng)。當(dāng)先導(dǎo)頭部發(fā)展到局里地面某高度時(shí)，該電場(chǎng)即開始影響先導(dǎo)頭部附近的電場(chǎng)，使其向避雷針（線）定向發(fā)展。隨著先導(dǎo)通道的延伸，避雷針（線）頂端的電場(chǎng)大大增強(qiáng)，有可能產(chǎn)生自避雷針（線）向上發(fā)展的迎面先導(dǎo)，更增強(qiáng)了避雷針（線）的引雷作

29、用。對(duì)于感應(yīng)雷過(guò)電壓及雷電入侵波我們通常采用避雷器。避雷器的作用是限制過(guò)電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。避雷器的主要類型有保護(hù)間隙、管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器等幾種。保護(hù)間隙和管型避雷器主要用于限制大氣過(guò)電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路和發(fā)、變電站進(jìn)線端的保護(hù)。閥型避雷器主要用于變電站和發(fā)電廠的保護(hù)，在220kV及以上系統(tǒng)主要用于限制大氣過(guò)電壓，在超高壓系統(tǒng)中還用來(lái)限制內(nèi)過(guò)電壓或作內(nèi)過(guò)電壓的后備保護(hù)。閥型避雷器及氧化鋅避雷器的保護(hù)性能對(duì)變壓器或其他電氣設(shè)備的絕緣水平的確定有著直接影響，因此改善他們的保護(hù)性能具有非常重要的經(jīng)濟(jì)意義。3.2.1 避雷針設(shè)置原則 需要注意的是，建筑物如果安裝了避雷針但是沒

30、有接地或者接地效果不好的話，在接避雷器針反倒會(huì)對(duì)建筑物或其中的人員造成更大的損害，相比沒有安裝避雷器的建筑物反倒更加不安全。根據(jù)GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范中章節(jié)5“防雷裝置”的要求，避雷針可以用銅、鍍錫銅、鋁、鋁合金、熱浸鍍鋅鋼、不銹鋼、外表面鍍銅的鋼等各種材料制成，只要滿足其最小截面和厚度的要求即可。也就是說(shuō)，只要不是那么容易銹蝕，不至于因風(fēng)吹雨打而輕易損壞，大多數(shù)常見的金屬材料都可以用來(lái)制作接閃器。以最常見的鐵質(zhì)避雷針為例，GB50057要求其最小直徑不能小于8毫米即可。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)上絕大多數(shù)建筑鋼筋，只要其直徑大于8毫米，都可以用來(lái)制作避雷針，只需在安裝上去以后在其表面涂

31、刷一到兩層防銹漆即可，其價(jià)格非常低廉。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，避雷針是沒有品牌的，因?yàn)楸芾揍樦皇墙娱W器中的一個(gè)小類，而任何金屬構(gòu)件都可以用來(lái)做接閃器。只強(qiáng)調(diào)避雷針的作用，強(qiáng)調(diào)著名品牌的避雷針，而忽視了其它接閃器的共同接閃作用，忽視了接閃器脫離了引下線和接地裝置就不能發(fā)揮作用的客觀事實(shí)，這種觀念是有害的，需要加以糾正。需要注意的是，市場(chǎng)上有各種各樣所謂知名品牌的避雷針，大都以預(yù)放電或者提前放電作為其賣點(diǎn)，大都是從國(guó)外進(jìn)口來(lái)的所謂特殊避雷針，其所宣稱的保護(hù)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)按照滾球法的原理所計(jì)算的保護(hù)范圍，其價(jià)格非常昂貴，動(dòng)輒幾萬(wàn)元一根。這些避雷針的所謂科學(xué)原理，在中國(guó)大陸到目前為止尚未得到認(rèn)可，其防雷效果也

32、沒有得到實(shí)踐的認(rèn)可。在建筑物上即使安裝了這樣的避雷針，在防雷驗(yàn)收時(shí)，還是要按照傳統(tǒng)的滾球法的原理進(jìn)行計(jì)算，花高價(jià)購(gòu)買了這樣的避雷針的客戶，要提防這方面的風(fēng)險(xiǎn)。因此，與其花高價(jià)購(gòu)買這樣的所謂特殊避雷針來(lái)保護(hù)建筑物，還不如按照滾球法的科學(xué)原理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)勘察，精心設(shè)計(jì)、計(jì)算和校驗(yàn)，老老實(shí)實(shí)按照國(guó)家規(guī)范進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，用普通的避雷針、避雷帶等接閃器，把該防護(hù)的地方都做到位，這樣就能達(dá)到既安全可靠又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的目的。所謂滾球法，是假設(shè)以一定半徑（根據(jù)建筑物防護(hù)等級(jí)的不同，100米、60米、45米、30米不等）的球體，沿建筑物的外表面滾動(dòng)，當(dāng)球體只觸及接閃器和地面，而不觸及需要保護(hù)的部位時(shí)，該部位就得到接閃

33、器的保護(hù)。通俗地說(shuō)，這個(gè)球體能夠接觸到的地方就是雷能夠打到的地方，球體接觸不到的地方就處于接閃器的保護(hù)范圍之內(nèi)。避雷針的保護(hù)范圍的計(jì)算，在GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范的附錄D“滾球法確定接閃器的保護(hù)范圍”中列出了計(jì)算單支接閃桿（避雷針）、兩支等高接閃桿、兩支不等高接閃桿、成矩形布置的四支等高接閃桿、單根接閃線（接閃帶、避雷帶）、兩根等高接閃線的保護(hù)范圍和保護(hù)范圍的計(jì)算方法，并繪制了相關(guān)示意圖。對(duì)于廣大的雷電防護(hù)行業(yè)的技術(shù)人員，按照GB50057給出的方法，可以用手工的方式對(duì)一些簡(jiǎn)單的情況進(jìn)行計(jì)算，但是在日常工作中，經(jīng)常遇到遠(yuǎn)比規(guī)范上列出的案例復(fù)雜得多的現(xiàn)場(chǎng)情況，比如：多支不等高的且不以規(guī)則

34、方式布置的接閃桿、不等高的接閃線、避雷針和避雷線的聯(lián)合的保護(hù)范圍，對(duì)這些復(fù)雜情況的計(jì)算，以手工方式是根本無(wú)法進(jìn)行的，GB50057也沒有給出具體的計(jì)算方法。這個(gè)問題是雷電防護(hù)行業(yè)中一個(gè)經(jīng)常會(huì)遇到的技術(shù)難題。對(duì)于110kV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)在配電裝置的構(gòu)架上,因而雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故。裝設(shè)避雷針的配電構(gòu)架,應(yīng)裝設(shè)輔助接地裝置.該接地裝置與變電站接地網(wǎng)的連接點(diǎn),距主變壓器的接地裝置與變電站的接地網(wǎng)的連接點(diǎn)的電氣距離不應(yīng)小于15m。其作用是使雷擊避雷器時(shí),在避雷器接地裝置上產(chǎn)生的高電位,沿接地網(wǎng)向變壓器接地點(diǎn)傳播的

35、過(guò)程中逐漸衰減,使侵入的雷電波在達(dá)到變壓器接地點(diǎn)時(shí),不會(huì)造成變壓器的反擊事故。由于變壓器的絕緣較弱,同時(shí)變壓器又是變電站的重要設(shè)備,故不應(yīng)在變壓器的門型構(gòu)架上裝設(shè)避雷針。3.2.2 主控室及屋內(nèi)配電裝置對(duì)直擊雷的防雷措施 (1)若有金屬屋頂或屋頂上有金屬結(jié)構(gòu)時(shí),將金屬部分接地；(2)若屋頂有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),應(yīng)將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地； (3)若結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電體則屋頂采用避雷保護(hù),避雷帶網(wǎng)格為810m,每格 1020m設(shè)引下線接地； 上述接地可與總接地網(wǎng)聯(lián)接,并在連接處加裝集中接地裝置,其接地電阻應(yīng)不大于10。 3.2.3 避雷針 避雷針，是用來(lái)保護(hù)建筑物避免雷擊的裝置。在高大建筑物頂端安裝一根金屬棒

36、，用金屬線與埋在地下的一塊金屬板連接起來(lái)，利用金屬棒的尖端放電，使云層所帶的電和地上的電荷逐漸中和，從而不會(huì)引發(fā)事故。避雷針規(guī)格必須符合GB標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)級(jí)別的防雷需要的避雷針規(guī)格都不一樣。避雷針由金屬制成,其保護(hù)原理是當(dāng)雷云放電時(shí)使地面電場(chǎng)畸變,在避雷針的頂端形成局部場(chǎng)強(qiáng)集中的空間以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向,使雷電對(duì)避雷針放電,再經(jīng)過(guò)接地裝置將雷電流引入大地,從而使被保護(hù)物體免受雷擊。 (1)避雷針的設(shè)計(jì)一般有以下幾種類型： 單支避雷針的保護(hù)；兩針避雷針的保護(hù)； 多支避雷針的保護(hù)。 (2)避雷針的工作原理：在雷雨天氣，高樓上空出現(xiàn)帶電云層時(shí)，避雷針和高樓頂部都被感應(yīng)上大量電荷，由于避雷針針頭

37、是尖的，所以靜電感應(yīng)時(shí)，導(dǎo)體尖端總是聚集了最多的電荷。這樣，避雷針就聚集了大部分電荷。避雷針又與這些帶電云層形成了一個(gè)電容器，由于它較尖，即這個(gè)電容器的兩極板正對(duì)面積很小，電容也就很小，也就是說(shuō)它所能容納的電荷很少。而它又聚集了大部分電荷，所以，當(dāng)云層上電荷較多時(shí)，避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿，成為導(dǎo)體。這樣，帶電云層與避雷針形成通路，而避雷針又是接地的，避雷針就可以把云層上的電荷導(dǎo)入大地，使其不對(duì)高層建筑構(gòu)成危險(xiǎn)，保證了它的安全。(3)避雷針的主要作用：常規(guī)防雷電可分為防直擊雷電、防感應(yīng)雷電和綜合性防雷電。防直擊雷電的避雷裝置一般由三部分組成，即接閃器、引下線和接地體；接閃器又分為避

38、雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)。以避雷針作為接閃器的防雷電原理是：避雷針通過(guò)導(dǎo)線接入地下，與地面形成等電位差，利用自身的高度，使電場(chǎng)強(qiáng)度增加到極限值的雷電云電場(chǎng)發(fā)生畸變，開始電離并下行先導(dǎo)放電；避雷針在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生尖端放電，形成向上先導(dǎo)放電；兩者會(huì)合形成雷電通路，隨之瀉入大地，達(dá)到避雷效果。實(shí)際上，避雷針是引雷針，可將周圍的雷電引來(lái)并提前放電，將雷電電流通過(guò)自身的接地導(dǎo)體傳向地面，避免保護(hù)對(duì)象直接遭雷擊。(4)變電站直擊雷保護(hù)的基本原則：一是獨(dú)立避雷針(線)與被保護(hù)物之間應(yīng)有一定的距離,以免雷擊針(線)時(shí)造成反擊。二是獨(dú)立避雷針的接地裝置與被保護(hù)物之間也應(yīng)保持一定的距離以免擊穿,在一般情況下

39、,不應(yīng)小于3m。有時(shí)由于布置上的困難無(wú)法保證,此時(shí)可將兩個(gè)接地裝置相聯(lián),但為了避免設(shè)備反擊,該聯(lián)接點(diǎn)到35kV及以下設(shè)備的中接地線入地點(diǎn),沿接地體的地距離應(yīng)大于15m,因?yàn)楫?dāng)沖擊波沿埋地線流動(dòng)15m后,在時(shí),幅值可衰減到原來(lái)的22%左右。一般不會(huì)引起事故了。3.2.4 避雷器 避雷器，又稱：surge arrester，能釋放雷電或兼能釋放電力系統(tǒng)操作過(guò)電壓能量，保護(hù)電工設(shè)備免受瞬時(shí)過(guò)電壓危害，又能截?cái)嗬m(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置。避雷器通常接于帶電導(dǎo)線與地之間，與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)。當(dāng)過(guò)電壓值達(dá)到規(guī)定的動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器立即動(dòng)作，流過(guò)電荷，限制過(guò)電壓幅值，保護(hù)設(shè)備絕緣；電壓值正常后，避雷

40、器又迅速恢復(fù)原狀，以保證系統(tǒng)正常供電。避雷器是變電站防雷保護(hù)的基本措施之一，它的作用是用來(lái)限制作用于設(shè)備上的過(guò)電壓，以保護(hù)電氣設(shè)備的。避雷器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)安裝在被保護(hù)設(shè)備附近，當(dāng)過(guò)電壓超過(guò)一定值時(shí)，避雷器先放電，從而限制了被保護(hù)設(shè)備的電壓值。避雷器的保護(hù)性能對(duì)被保護(hù)設(shè)備絕緣水平的確定有直接的影響。 避雷器的類型主要有保護(hù)間隙、管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器等幾種。 保護(hù)間隙：由兩個(gè)電極組成，常用的角型間隙。為使被保護(hù)設(shè)備得到可靠的保護(hù)，要求保護(hù)間隙的伏秒特性的上限低于被保護(hù)設(shè)備伏秒特性的下限，并有一個(gè)一定的裕度。當(dāng)雷電波侵入時(shí)，間隙先擊穿，將工作母線接地，雷電流引入大地，避免了被保護(hù)設(shè)

41、備的電壓升高，從而保護(hù)了設(shè)備。過(guò)電壓消失后，間隙中仍有由工作電壓所產(chǎn)生的工頻電弧電流，此電流時(shí)間隙安裝處的短路電流，由于間隙熄弧能力差，往往不能自動(dòng)熄弧，造成斷路器跳閘，這是保護(hù)間隙的主要缺點(diǎn)。為此可將保護(hù)間隙配合自動(dòng)重合閘使用，如果被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性較平坦，這時(shí)保護(hù)間隙的伏秒特性與其配合就比較困難，故不宜用它來(lái)保護(hù)具有較平坦伏秒特性的電氣設(shè)備，如變壓器、電纜等。 管型避雷器：實(shí)質(zhì)上是具有較高熄弧能力的保護(hù)間隙。它有兩個(gè)相互串聯(lián)的間隙，一個(gè)在大氣中稱為外間隙，其作用是隔離工作電壓，避免產(chǎn)氣管被流經(jīng)管子的工頻泄漏電流所燒壞；另一個(gè)間隙裝在管內(nèi)稱為內(nèi)間隙，其電極一為棒形電極，另一個(gè)為環(huán)形電極。管

42、由纖維或橡膠等氣體材料制成。雷擊時(shí)內(nèi)外間隙均被擊穿，雷電流經(jīng)間隙流入大地；過(guò)電壓消失后，內(nèi)外間隙的擊穿狀態(tài)將由導(dǎo)線上的工作電壓所維持，此時(shí)流經(jīng)間隙的工頻電弧電流為工頻續(xù)流，其值為管型避雷器安裝出的短路電流，工頻續(xù)流電弧的高溫使管內(nèi)氣體材料分解出大量的氣體，管內(nèi)壓力升高，氣體在高壓的作用下由環(huán)形電極的開口噴出，形成強(qiáng)烈的縱吹，從而使工頻續(xù)流在第一次經(jīng)過(guò)零值時(shí)就被切斷。管型避雷器的熄唬能力與工頻續(xù)流大小有關(guān)，續(xù)流太大產(chǎn)氣過(guò)多，管內(nèi)氣壓太高造成管U逆襲炸裂；續(xù)流太小產(chǎn)氣過(guò)少，管內(nèi)氣壓不足以熄弧，故管型避雷器切斷工頻續(xù)流沒有上下限的規(guī)定。管型避雷器的熄弧能力還與管子的材料、內(nèi)徑還有內(nèi)間隙大小有關(guān)。使用

43、時(shí)必須核算安裝處在系統(tǒng)各種運(yùn)行情況下短路電流的最大值，管型避雷器的熄弧能力上下限應(yīng)分別大于和小于短路電流的最大值和最小值。管型避雷器的主要缺點(diǎn)：伏秒特性較陡且放電分散性較大，而一般變壓器和其他設(shè)備絕緣的沖擊放電伏秒特性較平，二者不能很好地配合。管型避雷器動(dòng)作后工作母線直接接地形成截波，對(duì)變壓器縱絕緣不利（保護(hù)間隙也有上述缺點(diǎn)）因此管型避雷器目前只用在線路保護(hù)（如大跨距和交叉檔距）以及發(fā)、變電所的進(jìn)線保護(hù)。 閥型避雷器：是由多個(gè)火花間隙與閥片電阻串聯(lián)組成，火花間隙具有平坦的伏秒特性，且低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐性強(qiáng)度。閥片電阻是非線性電阻，其電阻值與流過(guò)的電流有關(guān)，電流越大，電阻越小。閥型避雷器的基

44、本工作原理如下：在電力系統(tǒng)正常工作上，間隙將電阻閥篇與工作母線隔離，以免工作母線在工作電壓在電阻閥片中產(chǎn)生的電流時(shí)閥片燒壞。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過(guò)電壓其峰值超過(guò)間隙放電電壓時(shí)，間隙擊穿，沖擊電流流過(guò)閥片流入大地，由于閥片上產(chǎn)生壓降（稱為殘壓）將得到限制，使其低于被保護(hù)的沖擊電壓，設(shè)備就得到了保護(hù)。當(dāng)過(guò)電壓消失后，間隙中有工作電壓產(chǎn)生的工頻電弧電流（稱為工頻電路）將繼續(xù)流過(guò)避雷器，此續(xù)流收閥片電阻非線性特性所限制遠(yuǎn)教沖擊電流的大小，使其間隙能在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過(guò)零值時(shí)就將其阻斷。以后，就依靠間隙的絕緣強(qiáng)度能夠耐受電網(wǎng)恢復(fù)電壓的作用而不會(huì)發(fā)生重燃。這樣，避雷器從間隙穿到工頻續(xù)流的切斷不超過(guò)半個(gè)工頻周期，繼

45、電保護(hù)來(lái)不及動(dòng)作系統(tǒng)就已恢復(fù)正常。可知被保護(hù)的設(shè)備的耐壓值必須高于避雷器的沖擊放電電壓和殘壓，若避雷器此兩參數(shù)能夠降低，則設(shè)備的沖擊耐壓值也可相應(yīng)下降。閥型避雷器分為普通型和磁吹型兩類。普通型的閥型避雷器熄弧完全依靠間隙的自然熄弧能力，沒有采用強(qiáng)迫熄弧措施。由于其閥片的熱容量有限，不能承受較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間內(nèi)過(guò)電壓時(shí)的沖擊電流，故此類避雷器通常不容許在內(nèi)過(guò)電壓作用下動(dòng)作，目前這種避雷器只使用于220kV及其以下系統(tǒng)中，作為限制大氣過(guò)電壓用。磁吹型閥型避雷器是利用磁吹電弧來(lái)強(qiáng)迫工頻續(xù)流熄弧，其單個(gè)間隙的熄弧能力較高，其沖擊放電電壓和殘壓較低，保護(hù)性能好，同時(shí)此類避雷器閥片熱容量也較大，能允許通過(guò)內(nèi)過(guò)電

46、壓作用下的沖擊電流，故它可用作限制內(nèi)過(guò)電壓的備用措施。 火花間隙分為非磁吹火花間隙、磁吹火花間隙、間隙并聯(lián)電阻。 電阻閥片：電阻閥片主要作用是利用它來(lái)限制工頻續(xù)流，使間隙能在續(xù)流第一次過(guò)零時(shí)將電弧熄滅。氧化鋅避雷器：70年代初期出現(xiàn)了氧化鋅避雷器，其閥片以氧化鋅為主要材料，附以少量精選過(guò)的金屬氧化物，如氧化鉍（）、氧化錳（）、氧化銻（）氧化咯（）、氧化鈷（）等，經(jīng)混料、造粒、成型，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。氧化鋅閥片的微觀結(jié)構(gòu)主要由晶粒和包圍層所組成。晶粒平均直徑約10，電阻率很小，約。晶界層以為主，厚度約0.1，在低電場(chǎng)強(qiáng)度下，其電阻約。當(dāng)磁場(chǎng)降低時(shí)，電阻率又變大。閥片的非線性主要來(lái)源于晶界層。在大電

47、流密度時(shí)，氧化鋅晶粒的電阻開始起作用，使線性變壞。晶界層的相對(duì)介電參數(shù)約為，故其固有電容較大。氧化鋅閥片具有很理想的非線性伏安特性，其續(xù)流可近似地認(rèn)為是零，即在工作電壓下，氧化鋅閥片實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)絕緣體。在電力系統(tǒng)中廣泛采用的主要是閥式避雷器。根據(jù)額定電壓(正常運(yùn)行時(shí)作用在避雷器上的工頻工作電壓,也是使用該避雷器的電網(wǎng)額定電壓)和滅弧電壓有效值(指避雷器應(yīng)能可靠地熄滅續(xù)流電弧時(shí)的最大工頻作用電壓)選擇。 3.2.5 防雷接地 大地是個(gè)導(dǎo)電體，當(dāng)其中沒有電流通過(guò)時(shí)是等電位，通常認(rèn)為大地具有零電位。如果地面上的金屬物體與大地牢固相接，在沒有電流流通的情況下，金屬物體與大地之間沒有電位差，該物體也

48、就具有了大地的電位-零電位，這就是接地。接地就是地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點(diǎn)通過(guò)導(dǎo)體與大地相連，使該物體或節(jié)點(diǎn)與大地保持等電位。把接地點(diǎn)出的電位與接地電流I的比值定義為接地電阻R，即。實(shí)際上，它是一個(gè)接地阻抗。當(dāng)接地電流I為定值時(shí)，接地電阻越小，則電位越低，反之越高。此時(shí)地面上的地物體也具有了電位，因而不利電氣設(shè)備的絕緣以及人身安全，這就是為什么要求降低接地電阻的原因。埋入地中的金屬體稱為接地極或接地體。最簡(jiǎn)單的接地極可以是單獨(dú)的金屬管，金屬板或金屬帶，由于金屬的電阻率遠(yuǎn)小于土壤電阻率，所以接地體本身的電阻在接地電阻R中可以忽略不計(jì)。R的數(shù)值與接地體的形狀、尺寸大小以及土壤的電阻率等

49、因素有關(guān)。“防雷在于接地”,這句話含義說(shuō)明各種防雷保護(hù)裝置都必須配以合適的接地裝置。將雷電泄入大地,才能有效地發(fā)揮其保護(hù)作用。 接地是指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點(diǎn)通過(guò)導(dǎo)體與大地保持等電位,電力系統(tǒng)的接地按其功用可分三類： 保護(hù)接地：不設(shè)這種接地,電力系統(tǒng)也能正常運(yùn)行,但為了人身安全而將電氣設(shè)備的金屬外殼等加以接地，這樣可以保證金屬外殼經(jīng)常固定為地電位，在正常電位下接地點(diǎn)沒有電流入地，金屬外殼保持地點(diǎn)為，擔(dān)當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)有接地短路電流流入大地，接地點(diǎn)和與它相連的金屬導(dǎo)體電位都會(huì)升高，可能威脅人身安全,它所要求的接地電阻阻值處于110的范圍內(nèi)。工作接地根據(jù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要而設(shè)

50、置的接地,如將系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地。在電力系統(tǒng)對(duì)地短接時(shí)，為使流過(guò)接地網(wǎng)的短路電流I在接地網(wǎng)上造成的電壓IR不致太大，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，要求它所要求的接地電阻阻值約在0.510的范圍內(nèi)。 防雷接地這是針對(duì)防雷保護(hù)的需要而設(shè)置的，目的是減少雷電流通過(guò)接地裝置時(shí)地點(diǎn)為升高。從物理過(guò)程看，防雷接地與前兩種接地有兩點(diǎn)區(qū)別，一是雷電流的幅值大，二是雷電流的等值頻率高。雷電流的幅值大，就會(huì)使地中電流密度增大，因而提高了土壤中的電場(chǎng)強(qiáng)度，在接地體附近尤為顯著。若此電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)土壤擊穿場(chǎng)強(qiáng)（），則在接地體周圍的土壤中便會(huì)發(fā)生局部火花放電，使土壤導(dǎo)電性增強(qiáng)，接地電阻減小。因此，同一個(gè)接地裝置在幅值甚高的沖擊電

51、流的作用下，其接地電阻要小于工頻電流下的數(shù)值，這種效應(yīng)是火化效應(yīng)。另一方面，由于雷電流的等值頻率增高，這就使接地體自身電感的影響增大，阻礙電流相接地體遠(yuǎn)端流通。對(duì)于長(zhǎng)度長(zhǎng)的接地體，這種影響尤為明顯，結(jié)果會(huì)使接地體得不到充分利用，使接地裝置的沖擊接地電阻阻值。這種現(xiàn)象簡(jiǎn)稱為電感現(xiàn)象。用來(lái)將雷電流順利泄入大地,以減小它所引起的過(guò)電壓,它的性質(zhì)似乎介于前兩種接地之間,它是防雷保護(hù)裝置不可缺少的組成部分,它有些像工作接地；但它又是保障人身安全的有力措施,而且只有在故障下才發(fā)揮作用,它又有些像保護(hù)接地,它的阻值一般在130的范圍內(nèi)。 由于上述兩個(gè)原因，統(tǒng)一接地裝置在沖擊和工頻電流的作用下，將具有不同的阻

52、值。通常用沖擊系數(shù)表示兩者的關(guān)系，即 (4-1)式中：是工頻電流下的電阻，時(shí)沖擊電流下的阻值（它是指接地體上的沖擊電壓幅值與流經(jīng)該接地體中的沖擊電流幅值的比值）查接地裝置(沖擊系數(shù))與(接地裝置的沖擊利用系數(shù))表，選用一個(gè)字形的接地體。 查得： =0.45 則有： =0.4510=4.5 由此可見,接地電阻取10較合適。4牽引變電站的防雷設(shè)計(jì)4.1直擊雷的保護(hù) 變電站是重要的電力樞紐,一旦發(fā)生雷擊事故,就會(huì)造成大面積停電。一些重要設(shè)備如變壓器等,多半不是自恢復(fù)絕緣,其內(nèi)部絕緣如故發(fā)生閃絡(luò),就會(huì)損壞設(shè)備。因此,變電站實(shí)際上是完全耐雷的。 變電站的雷害事故來(lái)自兩個(gè)方面:一是雷直擊變電站，二是雷擊輸

53、電線路產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入變電站。變電所里面如下設(shè)備和建筑物應(yīng)該有直擊雷保護(hù)裝置： 屋外的配電裝置（包括母線廊道、架空母線橋、軟連線等）； 遭受雷擊后可能引起火災(zāi)的建筑物，例如露天的油箱和油類設(shè)備等建筑物以及易燃材料的倉(cāng)庫(kù)； 有爆炸危險(xiǎn)的建筑物，例如氫氣設(shè)備和乙炔發(fā)生裝置等； 雷擊后可能引起機(jī)械破壞的高大建筑物，例如煙囪、冷卻塔和變壓器修理間等。變電所內(nèi)的設(shè)備和建筑物可以用避雷針、避雷線，應(yīng)根據(jù)具體條件合理選擇。對(duì)直擊雷的防護(hù)一般采用避雷針或避雷線。 避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算在避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法中，“折線法”是比較成熟的方法。近幾年來(lái) ,國(guó)標(biāo)中規(guī)定的“滾球法”也開始得到同行的認(rèn)同。下面分別

54、介紹兩種方法的運(yùn)算過(guò)程。4.1.1 折線法 （1）單支避雷針 為在高度為的水平面上的保護(hù)半徑（m）避雷針離設(shè)備至少 5m避雷針在地面上的保護(hù)半徑為 r=1.5h在被保護(hù)高度水平面上的保護(hù)半徑確定：圖表 4-1 單支避雷針的保護(hù)范圍當(dāng)時(shí): （4-1）當(dāng)時(shí)： （4-2）p為高度系數(shù)（）其中：h為避雷針的高度（m）；為被保護(hù)物體的高度（m）；(2)兩只避雷針 兩支避雷針高度相同隨著所要求保護(hù)的范圍增大。單支避雷針的高度要升高，但如果所要求保護(hù)的范圍比較狹長(zhǎng)（如長(zhǎng)方形），就不宜用太高的單支避雷針，這時(shí)可以采用兩支較矮的避雷針。采用兩針后，外側(cè)的保護(hù)范圍與單針保護(hù)范圍的確定方法相同，針的內(nèi)側(cè)部分的確定方

55、法為：令 D為兩針間距離；2bx等于在高度為 hx水平面上保護(hù)范圍的最小寬度，它位于兩針的連接線的中點(diǎn)，即距離每個(gè)避雷針的距離為 D/2。 bx=1.5（hohx）兩針間距離與針高之比 D/h不宜大于 5 ho為兩針間保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)的高度(m) ho=h-D/7p當(dāng) D=7pha時(shí)，bx=0 圖4-2 高度為h的避雷針1及2的保護(hù)范圍兩支避雷針高度不同兩支避雷針高度不同兩針外側(cè)的保護(hù)范圍仍按單針的方法確定，倆針內(nèi)側(cè)的保護(hù)范圍：先作出較高針的保護(hù)范圍的邊界，之后由較低針的針頂部作一條與地面平行線，這兩者的交點(diǎn)對(duì)地面作垂線，將此垂線看作假想避雷針，再作它與較低針的保護(hù)范圍，這樣 2和 3就是相當(dāng)于兩根等高避雷針的保護(hù)范圍。圖中 f=D1/7p圖4-3 兩支不等避雷針的保護(hù)范圍三支或四支避雷針的保護(hù)范圍可以兩兩當(dāng)作兩只避雷針確定保護(hù)范圍圖4-4 三支等高避雷針1、2、及3在水平面上的保護(hù)范圍圖4-5 四支等高避雷針在水平面的保護(hù)范圍4.1.2 滾球法所謂“滾球法”（rollball method），就是選擇一個(gè)半徑為 hr（滾球半徑）的球體，沿著需要防護(hù)直擊雷的部位滾動(dòng)，如果球體只接觸到避雷針（線）或避雷針（線）與地面，而不觸及需要保護(hù)的部位，則該部位就在避雷針（線