35KV变电所防雷接地保护设计(5)

成都理工大学毕业设计（论文）

h hx h/2 D h ha R0 1 D/4p 2

rx 图2-6 双避雷线的保护范围

在两根避雷线的外侧的保护范围按单根线方法确定；而两避雷线内侧保护范围的横截面，是由通过避雷线1和2及保护范围上部 边缘的最低点O的圆弧来

h0?h?D4p（h为避雷线悬挂高度；D为两避雷线的水平间距；

确定，O点的高度p的意义同前）。

两避雷线端部的保护范围分别按单根避雷线确定端部的保护范围，两线间端部保护范围最小宽度有：

bx?h0?hx?h?D?hx4p （2-15）

bx为两避雷线端部最小保护宽度；hx为被保护物高度；h0为两避雷线间保护最低点高度。 2.2.3避雷器

避雷器是用来限制沿线路侵入的雷电压（或因操作引起的内过电压）的一种保护设备。避雷器的连接如图2-7所示：

21

避雷器 过电压波 线路 被保护 设备 成都理工大学毕业设计（论文）

图2-7 避雷器的连接

为了使避雷器能够达到预想的保护效果，必须满足如下两点基本要求。

（1）具有良好的伏秒特性，以实现与被保护电气设备绝缘的合理配合。如图2-8所示

u

1 2 3 t

图2-8 避雷器与电气设备的伏秒特性合理配合

1-电气设备的伏秒特性；2-避雷器的伏秒特性；3-电器上可能出现的最高工频电压

伏秒特性，是表达绝缘材料（或空气间隙）在不同幅值的冲击电压作用下，其冲击放电电压值与对应的放电时间的函数关系。

（2）间隙绝缘强度自恢复能力要好，以便快速切断工频续流，保证电力系统继续正常工作。

对于有间隙的避雷器以上两条都适宜，这类避雷器主要有保护间隙、管式避雷器及带间隙的阀式避雷器。对于无间隙的金属氧化物避雷器，基本技术要求则不同，它没有灭弧问题，相应的却产生了独特的热稳定性问题。

目前大部分变电站防雷电侵入波使用的氧化锌避雷器的保护效果如图2-9所示：

图 2-9 氧化锌避雷器的保护效果

u u1

u2 SiC避雷器限制的过电压 ZnO避雷器限制的过电压 侵入的雷电过电压 t

22

成都理工大学毕业设计（论文）

第3章 变电站直击雷的防护

3.1变电站直击雷防护概述

装设避雷针是直击雷防护的主要措施, 避雷针是保护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接受器。它将雷吸引到自己的身上, 并安全导人地中, 从而保护了附近绝缘水平比它低的设备免遭雷击。变电站装设避雷针时, 应该使站内设备都处于避雷针保护范围之内。此外, 装设避雷针时对于35KV变电站必须装有独立的避雷针, 并满足不发生反击的要求；对于110KV及以上的变电站, 由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高, 可以将避雷针直接装设在配电装置的架构上, 因此, 雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。

3.2建、构筑物年预计年雷击次数

3.2.1年预计雷击次数计算公式

建、构筑物年预计雷击次数N计算如下式

N?kNgAe?0.024kTd1.3Ae （3-1）

其中，当H<100m时

?6A?[LW?2(L?W)H(200?H)??H(200?H)]*10e （3-2）

当H?100m时

2?6A?[LW?2H(L?W)??H]*10e

（3-3）

式中，Ae为与建筑物接收相同雷击次数的等效面积，km2；Td为当地年平均雷电日数；

Ng为建筑物所在地区雷击大地年平均密度，单位次/(km)2 ·a；L、W、

H为建筑物的长、宽及最高点，m；k为校正系数，位于旷野的孤立建筑物取2，金属屋面的砖木结构建筑物取1.7，位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶处、山谷风口处的建筑物及特别潮湿的建筑物

23

成都理工大学毕业设计（论文）

取1.5，除此之外一般取1即可。 3.2.2 35KV变电站年预计雷击次数N

由于35KV变电站，占地面积长50m，宽40m,变电站的最高点高度为20m,当地年平均雷电日为40，故有： 据

N?kNgAe?0.024kTd1.3Ae

?6A?[LW?2(L?W)H(200?H)??H(200?H)]*10e ?6?[50?40?2(50?40)20(200?20)?3.14?20(200?20)]?10

=0.024104

1.3Td k=1；T=40；=401.3=120.97

d

故 N=0.024×1×120.97×0.0241=0.0700次/a

1?14.286由于0.0700年/次，即该变电站可能平均运行14年就要遭受一次雷

击。

3.3反击

3.3.1反击的产生

所谓反击是指雷击避雷针（线）瞬间，强大的雷电流通过避雷针顶端的接闪器及引下线和接地体向大地泄放时产生的高电位。如果避雷针（线）与附近的金属物体的空间距离，或者其接地装置与其他接地装置之间的地中距离不符合要求，将会发生放电现象，成为反击或为逆闪络。 3.3.2反击的防止 Sk i A L 2 G

h 1 Sd 24

成都理工大学毕业设计（论文）

图3-1 雷击独立避雷针时的高电位分析

如图3-3-2所示，高度为h的A点电位记为Uk，避雷针辅助接地装置上的电位记为Ud，则有：

Uk?iRch?Ldidt （3-4）

Ud?iRch （3-5）

式中，i为雷电流，kA，幅值取150kA，斜角波长2.6μs；Rch为独立避雷针辅助接地装置的冲击接地电阻，Ω；L为A点到地面，接地引下线h长度上的电感,μH,可取L0=1.6μH/m，L=L0h。

为防止发生反击，避雷针距金属物体空间间隙Sk应满足：

Sk?UkEk （3-6）

避雷针辅助接地装置与其他接地装置的地中间隙Sd应满足：

Sd?UdEd （3-7）

Ek和

Ed分别为空气间隙和土壤的击穿场强，单位kV/m，可取Ek=500kV/m，

Ed=300kV/m。 《标准》规定：

Sk?0.3Rch?0.1hSd?0.3Rch （3-8）

一般情况下，要求

（3-9）

。对于35KV及以下电压级的配电装置

Sk?5m；

Sd?3m和土壤电阻率大于500Ω·m的地区，不宜采用构架式避雷针。

装设避雷针的构架应埋设辅助集中接地装置。辅助接地装置与变电站的主接地网相连接时，其连接点距离变压器与主接地网的连接点不得小于15m，目的是保证雷击避雷针时，在接地装置上产生的高电压波经过这段距离的衰减，传播到变压器连接点不会对变压器造成反击。

特别指出，变压器的进线门型构不允许装设避雷针，因为变压器是变电站的

25