1、 第六篇 變電所防雷規劃設計 6、1 對雷電的認識1） 雷電活動的一般規律性1熱而潮濕的地區要比冷而干燥的地區雷電活動多。 2雷電活動與地理緯度有關，赤道雷電活動最高，由赤道分別向北，南逐漸遞減。 在我國大致是：華南西南長江流域華北東北西北。3山區雷電活動多于平原，陸地多于湖海。4雷電活動多在78月份，活動的時間大部分在1422時。各地區雷暴的極大值和極小值，多出現在相同的年份。2） 雷電活動的選擇性1土壤電阻率相對小，有利于電荷很快積聚的地方易受雷擊。2地下埋有導電礦藏（今屬礦，鹽礦）的地區，易受雷擊；3有利于雷云形成與相遇的地區地形易受雷擊；4空曠地中的孤立建筑物或建筑群中高聳建筑物易受雷

2、擊；5屋頂為金屬結構，地下埋有大量金屬管道，室內安裝大型金屬設備的廠房易受雷擊；6尖屋頂及高聳建，構筑物易受雷擊，如井架，水塔，煙囪，天窗，旗桿，消防梯等。7屋旁大樹、接受天線、山區送電線路易受雷擊。3） 建筑物易受雷擊的部位根據模擬試驗得出，建筑物由于屋面坡度的不同，易受雷擊部位分布情況下圖： 根據實驗分析認為，屋頂的坡度不同，建筑物受雷擊的部位亦有所不同。屋角與檐角的雷擊率最高，屋頂的坡度越小，屋脊雷擊率越大，當坡度大于40時，屋檐一般不再受雷擊。當屋面坡度小于，長度小于30米時，雷擊點多發生在山墻。雷擊屋面的可能性最小。 6、2 建筑物的防雷措施建筑物的防雷主要分為防止直接雷，防止感應雷

3、，防止高電位侵入等而引起的破壞性后果。1、 防直接雷1） 可裝設獨立避雷針或避雷線，使被保護的建筑物處于被保護的范圍之內。2） 避雷針及其引下線的全部構件和接地裝置，應與被保護的建筑物及與其有聯系的金屬物（金屬管道，電纜，導線等）保持一定的距離，應滿足下式的要求：地上部分： m 一般不小于5米地下部分： m 一般不小于3米式中 接地裝置的沖擊接地電阻，歐； 被保護建筑，構筑物或計算點的高度，米3）避雷線離屋面和各種突出屋面的物體的距離，應滿足下式的要求： m 一般不小于3米式中 避雷線的水平長度，米4）獨立避雷針，線接地裝置的沖擊接地電阻應不大于10歐，對高土壤電阻率地區，允許電阻值增長，但必

4、須滿足上式的要求。2、 防感應雷1）為防止靜電感應，建筑物內的金屬物（設備，管道，結構鋼筋，電纜金屬外皮等）都應該接到防感應雷的接地裝置上。其接地電阻不大于10歐。如采用上述方法有困難時，可在屋頂上裝設網格不大于810米的金屬網作為防靜電 感應的措施。金屬結構或鋼筋混凝土屋面的內鋼筋（經可靠的電氣連接）亦可代替金屬網。金屬網每隔1824米用引下線接地一次。2）：為防止電磁感應，長金屬管道兩端應接地。平行敷設的長金屬管道（包括電纜金屬外皮）,當其接近距離小于100毫米時，每隔2030米用金屬線跨接一次，交叉接近距離小于100毫米機管道連接處，不能保持良好接觸時，也應用金屬線跨接3）：防止感應雷德

5、接地裝置與防止直接雷的接地裝置 應分開，相互間距離不小于3米，但與電氣設備的接地裝置公用（相連），接地電阻應滿足最小要求。4）：防感應雷德接地裝置一般在建筑物周圍環形敷設。3防高電位侵入 1）：為避免沿電力線路傳入高電位，最好使電氣設備不設于室內 2）：低壓線路引入室內時，可直接用電纜埋設的方式，電纜兩端金屬外皮應接地，其接地裝置可與防感應雷接地裝置相連接 3）：允許從架空線上經一段不小于50100米電纜引入室內，在電纜與架空線連接處，應裝設低壓閥形避雷器，且和桿上絕緣子鐵角，電纜金屬外皮共同接地。其接地沖擊電阻不大于10歐，引入端應與防感應雷接地裝置連接 4）：金屬管道架空引入建筑物時，在入

6、口處必須與防感應雷接地裝置相連。管道在靠近建筑物100米內，每隔25米接地一次，其沖擊接地電阻不大于20歐。6、3 主要采用的防雷保護1裝設避雷針 架設避雷針是變電所防止直擊雷的常用措施，其作用是將雷電吸引到避雷針本身上來并安全地將雷電流引入大地，從而保護了設備。變電所裝設避雷針時，應該使所有設備都處于避雷針保護范圍之內，此外，還應采取措施，防止雷擊避雷針時的反擊事故。 雷擊避雷針時的反擊事故，是由于避雷針與被保護設備或構架之間的空氣間隙被擊穿及避雷針接地裝置和被保護設備接地裝置之間在土壤中的間隙被擊穿而造成的。對于110kV及以上的變電所，可以將避雷針架設在配電裝置的構架上，這是由于此類電壓

7、等級配合裝置的絕緣水平較高，雷擊避雷針時在配電架構上出現的高電位不會造成反擊事故。裝設避雷針的配電構架應裝設輔助接地裝置，此接地裝置與變電所接地網的連接點離主變壓器接地裝置與變電所接地網的連接點之間的距離不應小于15m，目的是使雷擊避雷針時在避雷針接地裝置上產生的高電位，在沿接地網向變壓器接地點傳播的過程中逐漸衰減，以便到達變壓器接地點時不會造成變壓器的反擊事故。對于35kV及以下的變電所，因其絕緣水平較低，故不允許將避雷針裝設在配電構架上，以免出現反擊事故，需要架設獨立避雷針，并滿足不發生反擊的要求。 2裝設避雷器 變電所內必須裝設避雷器以限制雷電波入侵時的過電壓，這是變電所防雷保護的基本措

8、施之一。隨著金屬氧化物避雷器的不斷推廣，我國絕大多數變電所已逐步用金屬氧化物避雷器來替換掉原來的閥型避雷器，但也有不少變電所仍采用閥型避雷器。金屬氧化物避雷器除了有較理想的非線性伏安特性外，還有不少優點。一是無間隙。在工作電壓下，金屬氧化物避雷器實際上相當一絕緣體，因而工作電壓不會使氧化鋅閥片燒壞，同時，因無間隙，故大大改善了陡波下的響應特性。二是無續流，故只要吸收過電壓能量即可，這樣，對金屬氧化物避雷器的熱容量的要求比閥型避雷器低得多。三是電氣設備所受過電壓可以降低。雖然10kA雷電流下的殘壓值兩種避雷器相同，但閥型避雷器只在串聯間隙放電后才可將電流泄放，而金屬氧化物避雷器在整個過電壓過程中

9、都有電流流過，因此降低了作用在變電所電氣設備上的過電壓。四是通流容量大，可以用來限制內部過電壓。其次，金屬氧化物避雷器體積小，重量輕，結構簡單，運行維護方便，使用壽命也長，因此金屬氧化物避雷器取代閥型避雷器是大勢所趨。 為了保證變電所電氣設備的安全運行，在裝設避雷器時一要限制避雷器的殘壓，也就是說對流過避雷器的雷電流必須加以限制使之不大于5kA，同時要限制入侵波的陡度。這兩個任務將由變電所進線保護段來完成。二要使所有設備到避雷器的電氣距離都在保護范圍內。避雷器一般安裝在母線上，若一組避雷器不能滿足要求，則應考慮增設。 3進線段保護 對于35110kV無避雷線的線路在靠近變電所的一段進線上必須架

10、設避雷線以保證雷電波只在此進線段外出現，進線段內出現雷電波的概率將大大減小，其長度一般取12km。在線路絕緣水平很高的情況下，為了限制入侵雷電波的幅值，可在進線段首端處裝設一組管型避雷器。 對于35kV的小容量變電所，可根據其重要性和雷電活動強度等情況采取簡化的進線保護。由于35kV小容量變電所范圍小，避雷器距變壓器的距離一般在10m以內，故入侵波陡度允許增加，進線段長度可以縮短到500600m。為限制流入變電所避雷器的雷電流，在進線首端可裝設一組管型避雷器或保護間隙。 35110kV變電所，如進線段裝設避雷線有困難或進線段桿塔接地電阻難于下降，不能達到要求的耐雷水平時，可在進線的終端桿上安裝

11、一組1000H左右的電抗線圈來代替進線段。 4其他防雷措施 變壓器是變電所的重要電氣設備，其防雷措施除了在母線側裝設避雷器外，還必須考慮其中性點的保護。"規程"規定，3560kV變壓器中性點一般不需保護，但對110kV且為單進線的變電所，則宜在中性點上加裝避雷器，這些避雷器的額定電壓可按線電壓或相電壓選擇。 同時，變電所要根據安全和工作接地要求敷設一個統一的接地網，以做好防雷保護。 （四）避雷針保護范圍的計算 35KV/6KV主變電站的一些數據： 變電站占地2.3畝，變電所高4.2米，長32米，寬11米。總面積為352平方米。1、單只避雷針保護范圍的計算 在被保護物高度水平

12、面上的保護半徑按下式確定：1） 當時： (m) 2)：當時： （m） 式中 h避雷針的高度，米； 避雷針在水平面上的保護半徑，米； 避雷針的有效高度，米； 被保護物的高度，米； 高度影響系數，=1； ， 。按照上式采用10米高的避雷針，其保護范圍為： 遠遠達不到要求，因此應當采用多只避雷針實現保護。2、兩只避雷針保護范圍的計算 兩針外側的保護范圍可分別按單只避雷針的保護范圍確定：兩針間的保護范圍應按通過兩針頂點及保護范圍上部邊緣最低點的圓弧確定。圓弧的半徑為，最低點的高度按下式計算： 式中 兩針間保護范圍上部邊緣最低點的高度，米； D兩針間的距離，米。 兩針間水平面上保護范圍的一側最小寬度按下式計算：式中保護范圍的一側最小寬度，米。如下圖所示：三只等高避雷針所形成三角形1、2、3的外側保護范圍，應分別按兩支等高避雷針的計算方法確定，如在三角形內被保護物的最大高度水平面上，各相鄰避雷針間保護范圍的一側最小寬度0時，則全部面積即受到保護。四只及以上等高避雷針所形成的四角形或多邊形，可先將其分成兩個或幾個三角形，然后分別按三只等高避雷針的方法計算，如各邊保護范圍的一側最小寬度0時，則全部面積即受保護。本次設計擬采用4支避雷針安放在變電所的四角實現直接雷的保