設計題目：火力發(fā)電廠雷電防護及接地系統(tǒng)設計系別：班級：姓名：指導教師：年月日火力發(fā)電廠雷電防護及接地系統(tǒng)設計摘要直擊雷和雷電侵入波過電壓是火力發(fā)電廠發(fā)生雷害事故的主要原因，其中雷電侵入波過電壓受進線段絕緣子串伏秒特性、桿塔沖擊接地電阻、發(fā)電廠運行方式以及雷擊點的影響，為了合理準確地計算出發(fā)電廠的雷電侵入波過電壓，并根據(jù)計算結果設計出可靠的防雷保護體系，本文對發(fā)電廠的廠區(qū)范圍進行計算，研究了發(fā)電廠的防雷接地體系。計算時充分考慮到各種影響因素，并盡量準確的模擬雷電流、變壓器及其進線段的各個電氣設備。設置4只避雷針能夠有效預防全廠區(qū)直擊雷危害，在變壓器側根據(jù)不同電壓選擇設置避雷器以預防雷電侵入波過電壓，在高壓線路上架設避雷線能夠防止雷直擊導線。用水平接地體和垂直接地體構成一個復合接地裝置，能夠有效疏導雷電流，減少雷電對電氣設備帶來的傷害。本論文的設計成果對火力發(fā)電廠的雷電防護體系及接地裝置的設置具有一定的參考價值。關鍵詞：雷電過電壓避雷針避雷器防雷接地裝置ThermalPowerPlantDesignofLightningProtectionandGroundingSystemAbstractThunderandlightninginvasionwaveovervoltageisthemainreasonoflightningaccidentofthermalpowerplant,thelightninginvasionwaveovervoltageisaffectedbythelinevoltagesecondcharacteristicsoftheinsulators,towergroundingresistance,operationmodeofpowerplantandtheinfluenceoflightningpoint,inordertoreasonableandaccuratecalculationoflightningover-voltageofpowerplant.Accordingtothecalculationresultsanddesignoflightningprotectionsystemreliability,thepowerplantplantrangecalculation,lightningprotectionandgroundingsystemofpowerplant.Thecalculationfullytakeintoaccountvariousfactors,andtrytosimulatelightningcurrentquasiaccurate,eachincominglineoftransformeranditselectricalequipment.4lightningTheneedlecaneffectivelypreventtheharmoflightninghitthearea,inthetransformeraccordingtodifferentvoltagesettingarrestertopreventlightningintrudingovervoltageandlightningconductorsinhigh-voltagetransmissionlinestopreventlightningconductor.Withthelevelofgroundingbodyandverticalgroundingbodytoformacompositegroundingdevice,caneffectivelyeasethelightningcurrentthatbringstoreducelightningelectricalequipmentdamage.Theresultsofthisdesignofthermalpowerplantsystemandlightningprotectiongroundingdevicehasacertainreferencevalue.Keywords:Lightninginvasionovervoltage;Lightningarrester;Lightningprotectiongroundingdevice目錄TOC\o"1-3"\h\u207351引言 引言作為促進我國經(jīng)濟發(fā)展的一項重要的能源動力，電能已經(jīng)逐步成為保證我國社會生活各方面正常運行的重要因素和我國經(jīng)濟發(fā)展中極其重要的物質基礎。因為電能是一種潔凈的二次能源，所以電能現(xiàn)在被廣泛的應用于國民經(jīng)濟、社會生產和人們生活的方方面面。目前所應用的電能中，絕大部分都由電力生產環(huán)節(jié)中的發(fā)電廠所提供，而一旦發(fā)電廠出現(xiàn)雷害事故，將直接影響到電力系統(tǒng)的安全可靠運行并造成嚴重的后果，因此，發(fā)電廠必須要有安全可靠的防雷保護措施。由于我國各個電力企業(yè)在防雷接地系統(tǒng)的設置上還有所欠缺，近年來，許多電廠都遭受過雷電波的侵入影響，耽誤了電力系統(tǒng)的正常運行，直接影響了經(jīng)濟的發(fā)展，甚至于造成了人身安全事故[1]。防雷接地體系分為防雷裝置和接地裝置兩部分，首先利用防雷裝置攔截雷電流，然后通過接地裝置將雷電流安全導入地面并進行分散疏導，從而防止雷電直擊建筑物，保護其內部系統(tǒng)不受雷擊損壞。分析我國電廠目前的防雷體系，主要分為兩種：(1)利用避雷針將雷電引至自身后通過接地裝置導入地面；(2)通過法拉第籠的形式將雷電導入地面。這兩種方式進行保護時，其保護過程和范圍各不相同。避雷針的作用是在雷電未來到地面之前對雷電進行攔截，其保護范圍相對較小；而法拉第籠則是利用電磁屏蔽的原理，其保護范圍相對較大[1]。本次畢業(yè)設計的題目是《火力發(fā)電廠雷電保護及接地系統(tǒng)設計》。根據(jù)設計的要求，在設計的過程中，首先需要了解當前火力發(fā)電廠的雷電防護接地系統(tǒng)并掌握雷電防護及接地設計的基本原理；然后根據(jù)所研究發(fā)電廠的地理環(huán)境及裝機容量對各種電氣設備進行選擇并校驗，最后利用防雷接地的原理提出完善的防雷接地體系設計方案，設計實際的工廠接地系統(tǒng)幫助電廠能夠有效地躲避雷擊損壞，減輕不必要的損失。

2火力發(fā)電廠的基本介紹2.1火力發(fā)電廠生產流程及結構組成發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，它的作用是將各種形式的其他能源轉換為電能。發(fā)電廠包括火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、風力發(fā)電廠以及各種新型能源發(fā)電廠。其中，火力發(fā)電廠是以煤炭、石油或天然氣作為燃料進行電能生產。目前，我國火力發(fā)電廠主要是以煤炭為燃料，將凝汽式發(fā)電機作為主力發(fā)電機。一般而言，火力發(fā)電廠的生產過程分為三個階段：一、燃燒系統(tǒng)：對煤炭進行燃燒，將煤炭的化學能轉化為熱能并利用產生的熱量加熱鍋爐中的水使之成為水蒸汽。燃燒系統(tǒng)主要由輸煤、磨煤、燃燒、風煙、灰渣等幾個環(huán)節(jié)組成。二、汽水系統(tǒng)：將鍋爐中產生的水蒸汽送入汽輪機，推動汽輪機使其轉動，將燃燒系統(tǒng)中產生的熱能轉化為機械能。汽水系統(tǒng)包括給水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和補水系統(tǒng)，主要由鍋爐、汽輪機、凝汽機、除氧器、加熱器等設備組成。三、電氣系統(tǒng)：利用汽輪機轉動所產生的機械能帶動發(fā)電機發(fā)電，將汽水系統(tǒng)中產生的機械能轉化為電能。電氣系統(tǒng)主要包括發(fā)電機、激勵裝置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電所。根據(jù)發(fā)電廠的生產流程和廠內各建筑物的功能要求，電廠一般含有以下幾個區(qū)域：主廠房（除塵器、引風機、煙道和煙囪及靠近汽機房的各類變壓器），配電裝置，燃料及其運輸系統(tǒng)、儲存設施，供水系統(tǒng)，化學水處理、循環(huán)水處理、凈化站、污水站，檢修維護、材料庫和生活服務設施等[1]。2.2電力系統(tǒng)防雷方法與特點我國在電力系統(tǒng)防雷設計中關于避雷針的保護范圍計算一直采用折線法。《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057—2010提倡采用滾球法計算避雷針的保護范圍。通過滾球法的計算結果可知，避雷針的保護范圍不能超過滾球半徑（30米、45米、60米）以上部分，否則避雷針將失去保護效果。按照《折線法和滾球法確定避雷針保護范圍的安全性分析》可得出結論：利用折線法所確定的保護范圍，該范圍內的低矮建筑和電氣設備能得到較好的保護，但是高層建筑或微波塔之類的高塔建筑依然會遭受到雷擊損壞[2]。出于安全考慮，電力系統(tǒng)所使用的建筑物普遍提倡使用鋼制結構，鋼制結構建筑最為安全，其次就是鋼筋混凝土結構建筑。在為電廠設置防雷接地體系時，如果建筑物的屋頂采用金屬屋頂或屋頂上含有金屬結構，則需要將其中的金屬部分接地；如果建筑物的屋頂采用鋼筋混凝土結構，則需要將其焊接成網(wǎng)后接地；如果建筑物的屋頂結構使用非導電的材質，則應對該建筑物使用避雷帶保護，避雷帶的網(wǎng)格為5m~10m，每隔10m~20m應裝設引下線接地。另外，當建筑物或設備已經(jīng)處于相鄰高建筑物的保護范圍內時，可不裝設直擊雷保護裝置[2]。2.3接地裝置接地就是將電力系統(tǒng)或電氣裝置中的某一部分經(jīng)過接地線連接到接地體上，從避雷的角度來說，把接閃器與地面作良好的電氣連接也叫接地。接地體是與土壤直接接觸的金屬結構，共分為兩種。一種稱為人工接地體，是專門為接地而裝設的接地體，另一種稱為自然接地體，是將建筑物中直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等兼作接地體用。用接地線將接地體及設備的接地部分進行連接。將接地線和接地體合稱為接地裝置[3]。2.3.1主接地網(wǎng)發(fā)電廠通常使用一個較大型水平網(wǎng)狀的主接地網(wǎng)作為接地裝置，該接地網(wǎng)以水平接地體為主，垂直接地體為輔，一般埋于地面的深度不小于0.6m。該接地網(wǎng)的外緣必須緊閉，外緣各角應做成圓弧形，網(wǎng)內需要鋪設等間距或不等間距的均壓帶，均壓帶間距不應小于5m，其中外緣圓弧的半徑不能小于均壓帶間距的一半。在裝設接地裝置時，應該充分利用建筑物地基中的基礎鋼筋作為接地網(wǎng)的一部分。在主接地網(wǎng)中，垂直接地體的間距不應小于其長度的兩倍；水平接地體與建筑物外墻的距離間隔不應小于1.5m。主接地網(wǎng)需要和所有出入的金屬管道以及所有電氣裝置的接地、配電系統(tǒng)的接地、計算機監(jiān)控系統(tǒng)的接地和符合距離要求的各種接地體系進行連接[4]。2.3.2集中接地裝置在主接地網(wǎng)的防雷引下線接地處，需要在不同方向鋪設3~5根垂直接地體，和主接地網(wǎng)一同構成一個集中接地裝置，用來加強對直擊雷雷電流的分散疏導作用，并降低對地電位[4]。凡是發(fā)電廠內架構上裝設有避雷針、避雷線的，設置接地時都應采用集中接地裝置。煙囪附近的引風機及其電動機的機殼都應設置集中接地裝置，并與主接地網(wǎng)連接。該集中接地裝置應與煙囪的接地裝置分開。2.3.3獨立接地裝置獨立避雷針需要設置獨立的接地裝置。在土壤電阻率并不高的地區(qū)，其接地電阻不宜超過10Ω。當接地設置出現(xiàn)困難時，該接地裝置可與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點到35kV及以下設備與主接地網(wǎng)的地下連接點之間，沿接地體的長度不得小于15m[4]。

3電氣設備的選擇發(fā)電廠中含有許多重要的電氣設備，例如變壓器,大部分都不是自恢復絕緣,一旦出現(xiàn)雷擊事故，其內部絕緣子如果出現(xiàn)閃絡現(xiàn)象,就會造成設備損壞，難以修復。因此，發(fā)電廠中重要的電氣設備一定要根據(jù)使用環(huán)境來選擇。3.1電流互感器的選擇及校驗電流互感器的型式應根據(jù)其產品自身情況和使用環(huán)境條件來選擇。瓷絕緣結構或樹脂澆鑄絕緣結構的電流互感器一般可用于6~20kV屋內配電裝置，油浸箱式絕緣結構的獨立式電流互感器一般可用于35kV及以上配電裝置，在條件允許的情況下，應盡量釆用套管式電流互感器[6]。電流互感器的二次側額定電流有1A和5A兩種，一般情況下弱電系統(tǒng)使用1A，強電系統(tǒng)使用5A，當配電裝置與控制室間隔較遠時，也可考慮使用1A。電流互感器的電氣參數(shù)主要包括以下幾項：1)一次側額定電壓：Ug為電流互感器安裝處一次回路的工作電壓，UN為電流互感器額定電壓。2)一次側額定電流：Ig.max為電流互感器安裝處一次回路的工作電流，I1N為電流互感器額定電流。3)熱穩(wěn)定校驗:電流互感器熱穩(wěn)定能力以1s允許通過一次額定電流Im來校驗：（3-1）Im電流互感器一次繞組的額定電流（A）KtCT的1s熱穩(wěn)定倍數(shù)4)動穩(wěn)定校驗：內部動穩(wěn)定校驗公式為：（3-2）Im電流互感器一次繞組的額定電流（A）ich短路沖擊電流的峰值（kA） KdwCT的1s動穩(wěn)定倍數(shù)3.1.1110kV電流互感器的選擇查《發(fā)電廠電氣部分》，選LCW－110型，如下表：

表3-1110kV電流互感器參數(shù)型號額定電流比,A級次組合準確級次二次負荷,Ω10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)重量,kg價格,元0.5級1級二次負荷,Ω倍數(shù)油總重LCW-110(50~100)~(300~600)0.5/10.51.22.475150125500430011.21.2153.1.235kV電流互感器的選擇查《發(fā)電廠電氣部分》，選LCW－35型，如下表：表3-235kV電流互感器參數(shù)型號額定電流比,A級次組合準確級次二次負荷,Ω0.5級10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)重量,kg二次負荷,Ω倍數(shù)油總重LCW－3515~1000/50.5/30.5222865100452703.1.310kV側電流互感器的選擇查《發(fā)電廠電氣部分》，選LMC－10－4000/5型，如下表：表3-310kV電流互感器參數(shù)型號額定電流比,A級次組合準確度二次負荷,Ω10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)參考價格,元0.5級1級LMC-104000/50.5/0.50.51.231.275902403.2電壓互感器的選擇及校驗電壓互感器的配置原則是應滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求；保證在電力系統(tǒng)運行方式改變時，保護裝置不失壓，同期點兩側都能方便的取壓[6]。一般電壓互感器的配置原則如下：1.母線：6—220kV電壓級中每組母線的三相上都應裝設電壓互感器，旁母線是否裝設則視各回路出線外側裝設電壓互感器的需要而定。2.線路：在需要監(jiān)視且需要檢測線路斷路器外側有無電壓，以供同期和自動重合閘使用時，該側應裝設一臺單相電壓互感器。3.發(fā)電機：一般在出口處裝設兩組電壓互感器。一組（△/Y）用于自動重合閘，一組供測量儀表、同期和繼電保護使用[7]。各種電壓互感器的使用范圍：（1）油浸絕緣結構的電壓互感器一般用于6—220kV配電裝置；在高壓開關柜或在位置比較狹窄的地方，也可采用樹脂膠柱絕緣結構的電壓互感器。（2）油浸絕緣結構電磁式電壓互感器一般用與35—110kV配電裝置。（3）當容量和準確級滿足要求時，電容式電壓互感器一般用于220kV以上配電裝置。（4）接在110kV及以上線路側的電壓互感器，當線路上裝有載波通訊時，應盡量與耦合電容器結合，統(tǒng)一采用電容式電壓互感器。1．110kV側選擇型號為JDR-110系列電壓互感器表3-4110kV側電壓互感器參數(shù)型式額定變比在下列準確等級下額定容量(VA)最大容量(VA)0.5級1級3級電容式(屋外)JDR-1101502204401200-3006002．35kV側選擇型號為JDJ-35系列電壓互感器表3-535kV側電壓互感器參數(shù)型式額定變比在下列準確等級下額定容量(VA)最大容量(VA)0.5級1級3級單相式(屋外)JDJ-3535000/11015025060012003．10kV母線側選擇JDZ－10型，如下表所示：

表3-610kV側電壓互感器參數(shù)型式額定變比在下列準確等級下額定容量(VA)最大容量(VA)0.5級1級3級單相式(屋內)JDZ-1010000/100801503005003.3母線的選擇及校驗導線截面的型號按照以下技術條件選擇：（1）工作電流；（2）經(jīng)濟電流密度；（3）電暈；（4）動穩(wěn)定；（5）熱穩(wěn)定；（6）機械強度。同時也需要結合使用地的地理環(huán)境，如海拔、日照、溫度等。1、110kV側為鋼芯鋁絞線，型號LGJ-300，其標稱面積為300mm2，80長期允許載流量為755A。實際環(huán)境溫度為20，查閱《發(fā)電廠電氣部分》，綜合修正系數(shù)Kθ=1.05。熱穩(wěn)定校驗：（3-3）查《發(fā)電廠電氣部分》，C=87短路電流等值時間：于是，，滿足熱穩(wěn)定。2、35kV側為鋼芯鋁絞線，型號LGJ-95，其標稱面積為95mm2，80長期允許載流量為330A。實際環(huán)境溫度為20，查閱《發(fā)電廠電氣部分》，綜合修正系數(shù)Kθ=1.05。熱穩(wěn)定校驗：查《發(fā)電廠電氣部分》，C=87短路電流等值時間：于是，，滿足熱穩(wěn)定。3、10kV側。（1）一次回路電流：（2）按經(jīng)濟電流密度選擇：（3-4），則（3）查《發(fā)電廠電氣部分》選擇矩形鋁導體（三條平放）表3-710kV側矩形鋁導體參數(shù)導體尺寸，（）單條雙條三條平放豎放平放豎放平放豎放125×10206322423152342639034243（4）載流量:滿足要求；（5）熱穩(wěn)定：滿足熱穩(wěn)定。3.4支柱絕緣子的選擇1、110kV側：根據(jù)條件選取ZS-110支柱絕緣子：表3-8110kV側絕緣子規(guī)格型號額定電壓，kV絕緣子高度，mm機械破壞負荷，kgZS-11011012001500、20002、35kV側：根據(jù)條件選取ZS-35支柱絕緣子：表3-935kV側絕緣子規(guī)格型號額定電壓，kV絕緣子高度，mm機械破壞負荷，kgZS-353548510003、10kV側：根據(jù)條件選取ZND-10支柱絕緣子：表3-1010kV側絕緣子規(guī)格型號額定電壓，kV絕緣子高度，mm機械破壞負荷，kgZND-101016820003.5穿墻套管的選擇穿墻套管一般在母線從屋內穿過墻壁和天花板以及從屋內向屋外穿墻時使用。型式：瓷絕緣式穿墻套管用于6～35kV的母線，油浸紙絕緣電容式穿墻套管一般用于60～220kV的母線。一般情況下多采用鋁導體穿墻套管。（2）電壓：（3）電流：1、110kV側：母線的額定電壓：一次回路電流：根據(jù)條件選取CRL2-110穿墻套管，其技術數(shù)據(jù)見表表3-11110kV側穿墻套管規(guī)格型號額定電壓，kV額定電流，A機械破壞負荷，gCRL2-11011012007502、35kV側：母線的額定電壓：一次回路電流：根據(jù)條件選取CLWB-35穿墻套管，其技術數(shù)據(jù)見表表3-1235kV側穿墻套管規(guī)格型號額定電壓，kV額定電流，A機械破壞負荷，gCLWB-353515007503、10kV側：母線的額定電壓：一次回路電流：根據(jù)條件選取CLB-10穿墻套管，其技術數(shù)據(jù)見表表3-1310kV側穿墻套管規(guī)格型號額定電壓，kV額定電流，A機械破壞負荷，kgCLD-101040002000

4防雷保護的設計發(fā)電廠是電力系統(tǒng)中十分重要的環(huán)節(jié),一旦出現(xiàn)雷擊事故迫使發(fā)電廠停止運行,往往會導致變壓器、發(fā)電機等重要電力設備損壞，并造成大面積停電，造成極大的損失。因此，發(fā)電廠的防雷保護體系必須十分安全可靠。一般情況下，發(fā)電廠遭遇雷害事故往往來自兩方面，一是雷直擊于發(fā)電廠建筑物，二是雷擊中輸電線后產生的雷電波侵入發(fā)電廠[7]。防護直擊雷一般采用裝設避雷針或避雷線的方法。由于線路落雷比較頻繁，所以沿線路侵入的雷電波是造成發(fā)電廠雷害事故的主要原因。防護雷電侵入波的主要措施是在發(fā)電廠內裝設避雷器以限制電氣設備上的過電壓峰值，同時在發(fā)電廠的進線端上采取輔助措施以限制流過避雷器的雷電流并降低雷電侵入波的陡度。4.1避雷針的選擇4.1.1避雷針的作用預防直擊雷最常見的措施是裝設避雷針。避雷針由金屬制成，高于比被保護的建筑物或設備，且具有良好的接地裝置，其主要的作用是將雷電吸引到自己身上后通過接地裝置將雷電流安全導入地面并進行分散疏導，從而保護了附近比它矮的設備和建筑物免受雷擊傷害。4.1.2避雷針的配置一、避雷針的配置原則：1.獨立式避雷針應裝設獨立的接地裝置。在土壤電阻率不高的地區(qū)，其工頻接地電阻。當裝設過程出現(xiàn)困難時，可將該接地裝置與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點沿接地線的長度不得小于15m。2.獨立式避雷針與變配電裝置在空氣中的間距應滿足,且；獨立式避雷針的接地裝置與變配電所主接地網(wǎng)在地面中距離應滿足，且，式中Rf為沖擊接地電阻[8]。二、避雷針位置的確定：首先應根據(jù)發(fā)電廠的設備平面布置圖的要求來確定避雷針的位置，避雷針的初步選定裝設位置與設備的電氣距離應符合各項規(guī)程規(guī)范的要求。1、電壓110kV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構架或房頂上。2、35kV及以下高壓配電裝置的架構或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時容易引起反擊。3、在變壓器的門型架構上，不應裝設避雷針，因為門形架距變壓器較近，裝設避雷針后，構架的集中接地裝置距變壓器金屬外殼接地點在地中距離很難達到不小于15m的要求[8]。4.1.3防雷保護方案避雷針的保護方案一般有以下幾種類型：=1\*GB3①單支避雷針的保護；=2\*GB3②兩支避雷針的保護；=3\*GB3③多支避雷針的保護；由于本發(fā)電廠的面積較大，進行防雷保護時,采用多支等高避雷針聯(lián)合保護的保護范圍要比單支避雷針的保護范圍大。因此，為了對本發(fā)電廠全廠區(qū)進行覆蓋,采用四支避雷針聯(lián)合保護的方案。被保護發(fā)電廠總長100m,寬76.8m,變壓器門型架構高13m。避雷針的設置如下圖所示。BCAEBCAE圖4-1避雷針設置圖(4-1)式中：h0為保護范圍最低點的高度(m)；h為避雷針高度(m)；p為高度影響系數(shù)（時，p=1；時，）本次設計中，需要避雷針的高度h為:；4只避雷針的保護范圍圖如下：圖4-2四只等高避雷針的保護范圍校驗計算時將四只避雷針分成兩個三只避雷針。驗算:首先驗算AEC號避雷針對保護高度:A﹑E號針之間的高度：E﹑C號針之間的高度：A﹑C號針之間的高度:由驗算結果可知,A、E、C三根避雷針對保護物的高度是能滿足要求的。對保護寬度:A﹑E號針的保護寬度:E﹑C號針之間的寬度:由驗算結果可知,A、E、C三根避雷針對保護物的寬度是能滿足要求的。所以,AEC三根避雷針滿足保護范圍的要求。由于4個避雷針是呈矩形設置的,所以，ABC針也是滿足要求的。即選擇四支高度為31m的避雷針可以保護整個發(fā)電廠。在處，每根避雷針保護范圍半徑：圖4-3A、B避雷針保護范圍剖面圖圖4-2B、E避雷針保護范圍剖面圖4.2避雷器的選擇及校驗避雷器是一種過電壓保護裝置，也是電力系統(tǒng)中主要的防雷保護裝置之一，它能夠有效的保護配電變壓器等電器設備的絕緣子，防止其內部絕緣子因為變壓器遭受雷擊而出現(xiàn)閃絡現(xiàn)象，以致?lián)p壞變壓器。目前使用的避雷器主要分為以下四種：①保護間隙；②排氣式避雷器；③閥式避雷器；④金屬氧化物避雷器。保護間隙和排氣式避雷器主要用于配電系統(tǒng)、線路和發(fā)電廠、變電所進線端的保護，以限制入侵的大氣過電壓；閥式避雷器按其結構的不同，又分為普通閥型避雷器和磁吹閥型避雷器。閥式避雷器和金屬氧化物避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護，在220kV及以下系統(tǒng)主要用于限制大氣過電壓，在超高壓系統(tǒng)中還用來限制內過電壓或作內過電壓的后備保護[8]。4.2.1避雷器的電氣參數(shù)（1）額定電壓Un 。避雷器兩端子之間允許的最大工頻電壓的有效值。（2）滅弧電壓Umi。避雷器的滅弧電壓（又稱避雷器的額定電壓Ube），應按設備上可能出現(xiàn)的允許最大工頻過電壓選擇。在220kV及以下電網(wǎng)中，一般直接反映在電網(wǎng)接地系數(shù)上。故避雷器的滅弧電壓應為：（4-2）式中：Umi——避雷器滅弧電壓有效值（kV）；cd——接地系數(shù)，對非直接接地系統(tǒng)，20kV及以下cd=1.1，35kV及以上cd=1.0；對直接接地系統(tǒng)cd=0.8。Um——最高運行線電壓（kV）（3）工頻放電電壓。在工頻電壓作用下，避雷器將發(fā)生放電的電壓值。超過上限值時，避雷器將會擊穿放電。（4）避雷器的直流參考電壓U1mA。使恒定的1mA直流電流流過避雷器時施加于避雷器兩端的電壓。（5）殘壓。雷電波通過避雷器時避雷器兩端最高瞬時電壓。它與所通過的雷電波峰值電流和波形有關。4.2.2各個電壓側避雷器的選擇及校驗10kV及以下的配電系統(tǒng)、電纜終端盒采用配電用普通閥FS型避雷器；3~220kV發(fā)電廠的配電裝置采用FCD磁吹避雷器或氧化鋅避雷器。(1)110kV側接避雷器的選擇及校驗：由kV，查《發(fā)電廠電氣部分》選FZ-110型，如下表所示：表4-1110kV側避雷器規(guī)格型號組合方式額定電壓，kV滅弧電壓，kV工頻放電電壓，kV不小于不大于FZ-1104×FZ-30J110100224268校驗：1.滅弧電壓：因為滿足2.工頻放電電壓下限：因為滿足工頻放電電壓上限：經(jīng)以上校驗，該避雷器滿足選擇要求。(2)35kV側接避雷器的選擇及校驗：由kV，查《發(fā)電廠電氣部分》選FZ-35型，如下表所示：表4-235kV側避雷器規(guī)格型號組合方式額定電壓，kV滅弧電壓，kV工頻放電電壓，kV不小于不大于FZ-352×FZ驗：1.滅弧電壓：因為滿足2.工頻放電電壓下限：因為滿足工頻放電電壓上限：經(jīng)以上校驗，該避雷器滿足選擇要求。(3)10kV側接避雷器的選擇及校驗由kV，查《發(fā)電廠電氣部分》選FZ-10型，如下表所示：表4-310kV側避雷器規(guī)格型號組合方式額定電壓，kV滅弧電壓，kV工頻放電電壓，kV不小于不大于FZ-10單獨元件1012.72631校驗：1.滅弧電壓：因為滿足2.工頻放電電壓下限:因為滿足工頻放電電壓上限：經(jīng)以上校驗，該避雷器滿足選擇要求。4.3避雷線的選擇避雷線也叫架空地線，設置于輸電導線的上方，一般架設在桿塔頂部，是防雷系統(tǒng)中輸電線路最基本的防雷措施。避雷線一般使用鍍鋅鋼絞線架設，其截面選擇視輸電導線而定，通常使用的截面是25、35、50、70mm2。導線的截面越大，使用的避雷線截面也越大。裝設避雷線主要是為了防止雷電直擊導線并沿輸電線侵入發(fā)電廠，同時避雷線也對雷電流有分流疏散作用，能夠降低流入桿塔的雷電流，使塔頂電位下降。根據(jù)我國相關標準規(guī)定，110kV~220kV及以上線路應全線架設雙避雷線；35kV及以下線路一般不沿全線架設避雷線[8]。由于受到重力的影響作用，避雷線是一段垂弧。它的保護效果等同于在該垂弧上的每一點都是一根等高避雷針，在計算避雷線的保護范圍時，只需要確定計算點上的垂弧高度，就可以按照單只避雷針保護范圍的計算方法來計算其兩側的保護范圍。為了對本電廠的高壓線路進行防護，采用全線架設雙避雷線的方案。避雷線選用截面積35mm2的鍍鋅鋼絞線，對導線保護角為25度。如下圖所示：圖4-3避雷線保護范圍圖在hx水平面上兩根避雷線每側保護范圍的寬度rx：當時，；（4-3）當時，。（4-4）兩避雷線之間橫截面的保護范圍由兩避雷線端點到避雷線保護范圍上部邊緣最低點O的圓弧確定。O點的高度h0為：（4-5）

5接地裝置的設計5.1設計說明為了滿足工作安全和防雷保護接地體系的要求，發(fā)電廠必須要有良好的接地裝置。一般情況下，在裝設接地裝置時，會根據(jù)工作安全和接地可靠的要求，首先鋪設一個統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后再在避雷器和獨立避雷針下面增加接地體，以滿足防雷接地體系安全可靠的要求。為了保證電力系統(tǒng)的安全運行，接地裝置的總接地電阻必須滿足。總的接地電阻為水平接地體接地電阻和垂直接地體接地電阻的并聯(lián)等效阻值[19]。5.2接地體的設計本次設計的接地裝置工程使用的接地體主要材質是扁鋼和角鋼，埋入地表下0.5—1m。水平接地體使用扁鋼，其寬度為40mm，厚度為4mm。垂直接地體使用的角鋼，長度為2.5m。5.3接地電阻的計算（1）垂直接地體：(5-1)l接地體長度（m），d接地體直徑（m）。垂直接地體采用扁鋼，d=b/2,b為扁鋼的寬度。當有n根垂直接地體時，總接地電阻按照并聯(lián)電阻計算：(5-2)利用系數(shù)，表示由于電流互相屏蔽而使接地體不能充分利用的程度，一般取0.65—0.8。（2）水平接地體：(5-3)L接地體的總長度（m），h接地體埋設深度（m）；A屏蔽系數(shù)，表示因受屏蔽影響接地體電阻增加的系數(shù)。取值如下：

表5-1接地體形式序號12345678接地體形式屏蔽系數(shù)00.380.480.871.6912.145.278.815.4接地網(wǎng)設計計算本次設計采用先在地下深為h的水平面上鋪設方格形狀的水平接地體構成主接地網(wǎng)。接地網(wǎng)俯視圖如圖所示：圖5-1水平接地體俯視圖水平接地體電阻的阻值可以通過調整水平接地體的間距來改變。然后再在兩水平接地體的相交處鋪設垂直接地體，構成完整的接地裝置。接地裝置側視圖如圖：圖5-2接地體側視圖設水平接地體的間距為8m，則水平接地體構成的的主接地網(wǎng)為格（[]為取整符號），即該接地網(wǎng)所需水平接地體的數(shù)量為根。因為;，所以所設置的主接地網(wǎng)比發(fā)電廠略大。取水平接地體的埋設深度為,水平接地體使用寬度和厚度為40mm×4mm的扁鋼；垂直接地體使用，長度為2.5m的角鋼。已知發(fā)電廠所在地的土質為黏土，其土壤電阻率為。垂直接地體的電阻阻值：取得水平接地體的電阻值：取得：總的接地電阻阻值為以上兩個電阻的并聯(lián)：滿足要求。當水平接地體的間距取9m時，計算出總接地阻值，不符合電力系統(tǒng)安全運行的要求，若水平接地體的間距取小于8m，則不符合經(jīng)濟性的要求。所以取水平接地體間距為8m。

結論本次論文通過研究發(fā)電廠一次系統(tǒng)的運行原理，并根據(jù)對常規(guī)發(fā)電廠的設計要求與步驟，完成了火力發(fā)電廠的雷電保護及接地系統(tǒng)設計，論文的主要內容包括電氣設備的選擇與校驗，雷電防護設計及接地系統(tǒng)設計。本次設計主要通過計算發(fā)電廠的廠區(qū)范圍，從定量的角度出發(fā)對發(fā)電廠的雷電防護方案提供綜合性的設計。防雷設計的方案為在全廠區(qū)范圍內設置4只獨立避雷針，在進線終端以及變壓器的低壓側設置避雷器，在架空線路上全線架設雙避雷線。接地設計的方案為在地下鋪設由水平接地體構成的主接地網(wǎng)，并在水平接地體兩兩相交處鋪設垂直接地體，構建一個接地裝置。本次設計利用所學的防雷接地知識，建立起了一個完整的防雷接地系統(tǒng)，能夠有效的對發(fā)電廠進行防雷保護，減輕雷害事故帶來的損失。由于我的專業(yè)知識方面存在很大的不足，所獲取到的資料