35KV变电所防雷接地保护设计(4)

成都理工大学毕业设计（论文）

数波形也取作冲击绝缘强度试验电压的波形，对它定出标准波前和波长为1.2/50μs。

图2-2-1（b）为斜角平顶波，其陡度α可由给定的雷电流幅值I和波前时间定。斜角波的数学表达式最简单，便于分析与雷电流波前有关的波程，并且斜角平顶波用于分析发生在10μs以内的各种波过程，有很好的等值性。

图2-2-1（c）为等值半余弦波，雷电流波形的波前部分，接近半余弦波，可用下式表达：

i?Im(1?cos?t)2 （2-5）

这种波形多用于分析雷电流波前的作用，因为用余弦函数波前计算雷电流通过电感支路所引起压降比较方便。还有在设计特高杆塔时，采用此种表示将使计算更加接近于实际。 5、雷电波阻抗(Z0)

雷电通道在主放电时如同导体，使雷电流在其中流动同普通分布参数导线一样，具有某一等值波阻抗，称为雷电波阻抗(Z0)。也就是说，主放电过程可视为一个电流波阻抗Z0的雷电投射到雷击点A的波过程。若设这个电流入射波为I0，则对应的电压入射波

u0?I0Z0。

根据理论研究和实测分析，我国有关规程建议Z0取300Ω左右。 6、地面落雷密度

雷云对地放电的频繁和强烈程度，由地面落雷密度?来表小。?是指每个雷电日每平方公里地面上的平均落雷次数。实际上，?值与年平均雷电日Td有关。一般，Td大的地区，其?值也较大。

关于地面落雷密度与雷电日数的关系，我国标准推荐采用国际大电网会议推荐标准:

Ng?0.023Td1.3 （2-6）

式中，Ng为每年每平方公里地面落雷数；Td雷电日数；由此可得：

0.3??0.023Td （2-7）

16

成都理工大学毕业设计（论文）

对

Td?40的地区，按我国标准取值??0.07。

2.1.3雷击过电压产生的机理

云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释放。尽管雷云有很高的初始电位(估可达几百兆伏)，可能使大气击穿，形成先导主放电，但是地而被击物体的电位并不取决于这一初始电位，而是取决于雷电流与被击物体阻抗的乘积(被击物体阻抗是指被击点与大地零电位参考点之间的阻抗)。所以，从电源的性质看，这相当于一个电流源的作用过程。

雷电放电的物理过程虽然是很复杂的，但是从地而感受到的实际效果和防雷保护的工程角度，还是可以把它看成是一个沿着一条固定波阻抗的雷电通道向地而传播的电磁波过程，据此建立计算模型。

在雷电放电过程中，人们能够测知的电量，主要是雷击地而时流过被击物体的电流i，然后再根据计算模型反推出雷电波的参数。如图2-2的雷电流源等值电路，有:

图2-2雷电流等值电路

Z0 i=2i0 雷击流源 被击电路 Z

Z0i?2i0Z0?Z （2-8）

显然i与Z有关。当Z=Z0时，恰好i=i0，这种巧合实际上是不可能的；当Z=0时，i=2i0，事实上Z又不可能为零；但若Z<

i?2i0。在雷电

流的实际测量中，一般都能满足条件Z<

17

成都理工大学毕业设计（论文）

通道传播而来的雷电流波的两倍。因而在防雷保护计算的彼德逊等值电路中，如图2-1-3所示，等值雷电流源通常就直接用雷电流来表示。

2.2防雷装置

2.2.1避雷针

避雷针是防直接雷击的有效装置。它的作用是将雷电吸引到自身并泄放入地中，从而保护其附近的建筑物、构筑物和电气设备等免遭雷击。 1、避雷针的结构和保护原理

避雷针是由接闪器、支持构架、引下线和接地体四部分构成。

（1）接闪器 是避雷针顶端1～2m长的一段镀锌圆钢或焊接钢管。圆钢直径应大于12～16mm；钢管直径应大于20～25mm。通过接闪器和雷云发生闪络放电。 （2）支持构架 高度在15～20m一下的独立避雷针可采用水泥杆；较高时宜采用钢结构支柱；110KV及以上电压级变电站，当条件允许时，可将避雷针安装在高压门型构上；对于建筑物或构筑物可装于顶部。

（3）引下线 采用经过防腐处理的圆钢或扁钢。圆钢直径不得小于8～12mm；扁钢截面不得小于12mm×4mm。引下线应沿支持构架及建筑物外墙以最短路径入地，以便尽可能减小雷电流通过时在引下线上产生的电感下降。

（4）接地体 埋于地下的各种型钢，工程中多采用垂直打入地中的钢管、角钢或水平埋设扁钢、圆钢。入L50×50×5，长2.5m的角钢和截面为4mm×25mm的扁钢。接地体是直接泄放雷电流的，所以其选用既要考虑经济，又要满足接地电阻值的规定要求。

避雷针的保护原理是：当雷云中的先导放电向地面发展，距离地面一定高度时，避雷针能使先导通道所产生的电场发生畸变，此时，最大电场强度的方向将出现在从雷电先导到避雷针顶端（接闪器）的连线上，致使雷云中的电荷被吸引到避雷针，并安全泄放入地。 2、避雷针的保护范围

（1）单根针的保护范围 如图2-3所示。

18

成都理工大学毕业设计（论文）

h

图2-3 单根避雷针的保护范围

由上图有，在被保护高度为hx水平面上, 其保护半径rx为

hx?h2时， rx?(h?hx)p （2-9） h2时，

h1.5h hB h/2 0.7A 4rx hx水平面上保护范围的截面 当

当

hx?rx?(1.5h?2hx)p （2-10）

式中，p为考虑避雷针太高时，保护半径不成正比增大的系数。当h?30m

p?5.5h；当h?120m时，按120m计算。

时，p?1；当30?h?120时，

（2）两根等高避雷针的保护范围 如图2-4所示。 h 1 R0 D/72 p O-O` 截面 h0 ha rx D h0 h/2 1.5h hx bx 1.5h0 h hx水平面上保护范围的截面 bx rx 图2-4 两根等高避雷针的保护范围 bx 19 成都理工大学毕业设计（论文）

图2-4 两根等高避雷针的保护范围

首先根据被保护物的长、宽和高度及避雷针理想的安装位置等客观情况，初步确定两等高针之间的距离，并按照D?7ha，初步选取ha。根据D和ha，进行两等高针联合保护范围验算：两针之间保护范围如图2-4所示，计算公式有：

Dh0?h?7p （2-11）

bx?1.5(h0?hx) （2-12）

式中: h0——为等高双针的联合保护范围上部边缘最低点的高度(m )，p同上。 2.2.2避雷线

避雷线是由悬挂在保护物上空的镀锌钢绞线（即接闪器，截面不得小35mm2）、接地引下线和接地体组成。

（1）单根避雷线的保护范围 如图2-5所示。

ha h hx h/2 250

h h 图2-5 单根避雷线的保护范围

单根避雷线的一侧，在高度为hx平面上的保护宽度rx按下式计算：

1hx?h2时， rx?0.47(h?hx)p （2-13） 当

1hx?h2时， rx?(h?1.53h …… 此处隐藏：1017字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……