35KV变电所防雷接地保护设计(7)

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lUc5?2a0?l)?K （4-3） Ubi/( 而不应当用公式 Ubil/Uc5?K来校核,因为只要被保护设备与避雷器有一定距离,被保护设备上的电压明显要高于Uc5 ,若用Uc5进行校核,在l 较大的情况下可能存在没有保护裕度。

K —是一个大于1的配合系数, 可取1.05～1.1；Ubil—被保护设备的雷电冲

Uc5Um击耐受电压；—避雷器的雷电冲击残压；—设备上所受冲击电压的最大值。

4.2.2避雷器与变压器的最大电气距离 35KV变压器允许的距离lmax

当运行进线为1条时：根据Um?Uc5?2a?l/??Uc5?2a0?l，令Um?Ubil（35KV变压器的雷电冲击耐受电压为185kV，35KV进线1km有避雷线，其陡度a0取1.0kV/m）。

185=134+2×1×lmax lmax=25（m） 35KV进线2km或全线有避雷线，其陡度a0取0.5kV/m。 185=134+2×0.5×lmax lmax=51（m） 当进线数增加时，lmax可参考表4-1的数据。 表4-1 进线数与lmax的关系

进线避雷线长度 （km） 1 2(全线) 进 线 路 数 1 25 50 2 40 75 3 50 90 >=4 55 105 10.5KV变压器允许的距离lmax

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当运行进线为1条时：根据Um?Uc5?2a?l/??Uc5?2a0?l，令Um?Ubil（10kV 变压器的雷电冲击耐受电压为75kV,10kV全线无避雷线,其陡度a0取1kV/ m）。 75 = 45 + 2 ×1 ×lmax lmax = 15 (m) 当进线增加，lmax参照表4-2的数据 表4-2 进线数与lmax的关系

雷季经常运行的进线数 1 2 3 27 >=4 40 最大电气距离（m） 15 23 故由计算可知，在35KV变电站里面距变压器（35/10.5KV、35/0.4KV）25m内必须要安装避雷器，距变压器（10.5/0.4KV）15m内须安装避雷器。 依据分析和运行经验，对于本35KV电压级的变电站，实际上只要保证在每一段（包括分段母线）可能单独运行的母线上都装设一组避雷器，就可以使整个变电站得到保护。

4.3变电站的进线段雷电防护设计

4.3.1进线段防护必要性

当

lmax一经确定，为使避雷器能可靠地保护设备，还必须设法限制侵入波陡

a?'(Ujcf?Uchf)2l度。对于已安装好的电气距离l，可求出最大允许陡度

。同时，

应限制流过避雷器的雷电流的大小，以降低残压，尤其不能超过避雷器的额定通流能力，否则避雷器就会烧坏。

变电站因雷电侵入波形成的雷害事故有50%是离变电站1km以内雷击线路引起的，约有71%是3km以内雷击线路引起的。说明加强变电站进线段的雷电防护的必要性和重要性。

雷电侵入波沿导线传播时有损耗。具体是雷电压在线路上感应产生的地点离变电站愈远，它流动到变电站时的损耗就愈大，其波陡度和幅值就降得愈低。为此，可以在变电站进线段，即距变电站1～2km的这段线路上加强防雷保护。对

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全线无架设避雷线的，应在这段线路增设避雷线；当全线有避雷线时，应使该段线路具有更高的耐压水平，减少进线段内绕击和反击形成侵入波的概率。这样，侵入变电站的雷电过电压波主要来自进线段外，并经过1～2km线路的冲击电晕影响，不但削弱了侵入波的幅值和陡度，而且因进线段波阻抗的作用，也限制了通过避雷器的雷电流，使其不超过规定值，保证了避雷器的良好配合，这一措施就是变电站进线段保护。 4.3.2进线保护段接线设计

1~2kmQF FZ GB1 GB2

图4-2 35KV进线保护段接线图

由于此35KV变电站全线无避雷线线路，故变电站进线保护段接线方案可根据图4-2设计。方案中架设1～2km避雷线可防止进线段遭受直接雷击和屏蔽雷电感应。图中管型避雷器GB1和GB2在一般线路不必装设，但对于冲击绝缘强度特别高的木杆线路或者钢筋混凝土杆木横担线路，应在进线保护段首端加装一组管型避雷器GB1，其工频接地电阻一般不得超过10Ω。GB1的作用是限制从进线段外沿导线侵入的雷电流幅值。在进线保护末端装设一组GB2的目的是保护断路器QF。当雷雨季节，QF处于开断状态，且线路侧带工频电压，无GB2保护时会出现较高的折射波电压（2倍的侵入波电位），引起触头闪络，甚至烧坏触头。母线上装设一组阀型避雷器FZ的作用是保护变压器及其他电气设备。

T QF 150~200m 150~200m T QF 150~200m FZ GB2或JX GB1或JX FZ JX R?5? R?5?

R?5? 33

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图4-3 3150kV·A以下35KV变电站的简化进线保护

由于此变电站容量在3150kV·A以下（本变电站容量为2560kV·A），可采用图4-3两种简化接线。管型避雷器GB1、GB2可采用保护间隙JX代替，其工频接地电阻应小于或等于5Ω。

假设对此35KV变电站，当在进线区域架设避雷线较困难，为此不能保证要求的耐雷水平。在这种情况下，可以在进线终端杆上安装一组1000μH的电抗器（L），以限制雷电侵入波的陡度a`和雷电流幅值I，起到进线段保护的作用。接线见图4-4所示。

另外，35KV变电站有进线段采用电缆线路，在电缆线与架空线连接处，考虑波过程可能产生过电压，故应装设一组避雷器保护，并且使避雷器的接地端与电缆的金属外皮连接。如图4-5所示。

图4-4 用电抗器代替进线段保护

图4-5 35KV变电站电缆进线段的保护接线

F2 F1 T FZ GB

T QF L QF 34

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4.4运行方式的设计

4.4.1雷雨季节在运行方式上尽量保证母线并列运行

根据波的理论,一路进波的情况下,母线上的电压是入侵波幅值的2/N 倍，母线并列运行时，总的线路条数N 就越大，对降低母线过电压幅值是有利的，同时I、II 段母线上均装有避雷器,也使避雷的可靠性得到保证(可能存在某段母线某只避雷器失效的可能)。

图4-6 变电站一条线路落雷示意图

U Ni 条

2U1 Z

Z

Z

Z Z

U2

图4-7变电站一条线路落雷等值计算电路

U2?2U1??Z/(N?1)?/?Z?Z/(N?1)??2U1/N （4-4）

可见,连接于母线的出线愈多( N 愈大) , 母线上的过电压就愈低,对变电站降低雷过电压愈有利。

4.4.2电缆进出线有利于降低雷电侵入波的幅值和陡度

从原理上分析,采用电缆进线或电缆出线对降低雷电入侵波的幅值和陡度有益,因为电力电缆的波阻抗比架空线路的波阻抗小,约为架空线路波阻抗的十分之一,且电力电缆对地电容较大,根据波的折反射理论,对降低来波的陡度和幅值有益,但存在施工难度大、造价高的特点。原理如下：

L1线路 Z1 L2电缆 Z2 35