變電站的防雷保護設(shè)計計算案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u29792變電站的防雷保護設(shè)計計算案例綜述 1254201.1避雷針原理與選擇 1208611.2避雷器的選擇 431315（1）額定電壓 413572（2）滅弧電壓 419011（3）工頻放電電壓 419391（4）沖擊放電電壓 44114（5）殘壓 4883（6）沖擊系數(shù) 422575（7）切斷比 415760（8）保護比 4210241.3接地系統(tǒng)設(shè)計 5143501.3.1接地電阻的計算 516251.3.2跨步電勢 6雷電過電壓是是由于云層放電，導致的電力系統(tǒng)過電壓，雷電過電壓也被稱為是大氣過電壓，雷電過電壓對主要是以兩種形式存在，直擊雷指的是雷電直接擊中了線路或者是其它電氣設(shè)備，另一種就是雷擊中了輸電線路附近的大地，由于電磁感應(yīng)的存在，會在電力線路中感應(yīng)出過電壓，所以變電站的防雷保護也是從兩方面進行，一種是安裝避雷針防止直擊雷，另一種就是安裝避雷器，防止感應(yīng)雷。1.1避雷針原理與選擇避雷針指得是明顯高于被保護物體的金屬長棒狀良導體，多使用導電性能良好的金屬材料制成，為了防止被外力所破壞，避雷針都具有機械強度，避雷針的原理是，吸引雷電擊中避雷針，而不是擊中其它物體。因為避雷針和大地之間有良好的導體相連接，所以雷電有很好的放電通道；這樣就能將將雷電的能量導入到大地中，而不至于使其它物體受到損害[22]。避雷針通常有以下幾種類型：（1）單根避雷針保護（2）雙根避雷針保護（3）三根避雷針保護通過計算可知本變電站使用單根避雷針的話在水平面上的保護范圍時R=45m的圓，是可以滿足水平面上的物體的防雷保護的，但是由于本變電站的房屋舉架高度為5m，并且處于整體場地較為偏僻的位置，而避雷針在5m的高度保護范圍時R=35m的圓，這并不能將變電站的房屋全部保護起來，所以本文選用雙根避雷針進行保護。本文采用雙根等高避雷針的保護范圍。1.1.1避雷針保護范圍的計算雙根等高避雷針的保護范圍示意圖如下圖5-1所示：圖5-1避雷針保護范圍圖兩根等高避雷針保護范圍計算公式如下： （5-1） （5-2）式中：，上保護范圍邊界最低的長度，m；D，針與針之間的距離，m；，被保護物的高度，m。根據(jù)平面布置計劃，由于避雷針假設(shè)在場地的對角線，所以需要計算避雷針在水平面上的保護范圍，然后避雷針還需要保護變電站的房屋，本變電站計劃站房建設(shè)高度為5m，所以，并且經(jīng)過查閱相關(guān)資料，本變電站初步計劃使用雙根30m高度的避雷針，下面進行保護范圍計算。避雷針在水平面上的保護范圍：由于避雷針是對角線布置，所以當避雷針在變電站廠房高度時：通過計算，本變電站使用在對角線分別布置一根等高的30m長避雷針，總共使用兩根避雷針，足以保護本變電站。在水平面上的保護范圍如表5-1所示：表5-10m保護范圍表兩根避雷針之間的距離（m）兩針保護范圍上部邊緣最低點高度（m）兩針間水平面保護范圍一側(cè)最小寬度（m）避雷針在水平面上的保護半徑（m）72.519.6429.4645在5m的高度之上保護范圍表如5-2所示：表5-25m保護范圍表兩根避雷針之間的距離（m）兩針保護范圍上部邊緣最低點高度（m）兩針間hx水平面保護范圍一側(cè)最小寬度（m）避雷針在hx水平面上的保護半徑（m）72.519.6421.96351.2避雷器的選擇避雷器是專門用于防護感應(yīng)雷的電氣設(shè)備，當雷雨天氣，線路有可能會傳來雷電過電壓，這時候避雷器就派上用場了，避雷器的原理是一種限制過電壓的裝置，在使用的時候，避雷器和所需要保護的電器設(shè)備并聯(lián)使用，當傳來過電壓之時，由于避雷器的存在，避雷器先進行放電，這樣便削弱了過電壓，從而達到了保護設(shè)備的功能。避雷器使用時，通常被保護設(shè)備的伏秒特性曲線需要高于避雷器的伏秒特性曲線，其次避雷器應(yīng)該具有切斷工頻續(xù)流的作用，還有快速恢復原有絕緣強度的功能。避雷器選擇時需要考慮的項目如下：額定電壓避雷器兩端所承受的電力系統(tǒng)工頻額定電壓。滅弧電壓避雷器在能確保熄滅放電時的電弧的情況下，允許加在避雷器兩端最大的工頻電壓。工頻放電電壓指的是在工頻電壓的情況下，使避雷器發(fā)生放電現(xiàn)象的電壓值。沖擊放電電壓指的是在沖擊電壓的情況下，使避雷器發(fā)生放電現(xiàn)象的電壓值。殘壓在沖擊電流通過的狀態(tài)下，避雷器裝置中閥片電阻殘余的電壓值。沖擊系數(shù)避雷器沖擊放電電壓和工頻放電電壓的比值。切斷比避雷器工頻放電電壓的最小值與滅弧電壓的比值。保護比殘壓和滅弧電壓的比值，保護比越小，表明殘壓越低。綜合考慮，本變電站60kV側(cè)避雷器選擇YH5WZ5-90/235型避雷器；10kV側(cè)選擇為YH5WZ5-17/4.5型避雷器。1.3接地系統(tǒng)設(shè)計接地就是大地和電力系統(tǒng)之中的電氣設(shè)備之間形成了類似于導體的良好導電通道，其中埋藏在土地之中的金屬導體稱為接地體或者是接地極。接地線是連接電氣設(shè)備和導體之間的橋梁；接地裝置不單單指接地線也不是接地體，而是它們的合稱[23]。工作接地、過電壓保護接地、保護接地這都屬于接地，變電站運行過程中，變壓器的中性點需要接地并且各種電氣設(shè)備的外殼為了安全，也都需要接地，變電站是否能夠可靠安全的運行接地系統(tǒng)的設(shè)計起到了很大的作用。本變電站為了克服單根接地體的缺點，所以特意設(shè)置了環(huán)路式接地裝置，并且在人經(jīng)常行走的區(qū)域，設(shè)置了進一步降低跨步電壓的均壓帶。在變電站的室內(nèi)，在地下安裝接地銅排，將銅排之間相互連接，形成室內(nèi)的接地網(wǎng)，并且室內(nèi)的接地網(wǎng)和室外環(huán)路接地裝置使用專用導線連接起來，形成可靠安全細密的接地系統(tǒng)，其中兩根避雷針的接地網(wǎng)需要單獨布置。1.3.1接地電阻的計算變電站接地電阻的計算公式：式中：接地電阻指的是任意的閉合的主接地網(wǎng)，；方形等值接地網(wǎng)的接地電阻，；為接地網(wǎng)總面積，；為水平接地極的直徑，；，水平面和水平接地極之間兩條水平線的最短距離，；，接地網(wǎng)最長的一圈也就是最外的總長度，；，為水平接地體的長度，。本變電站設(shè)計接地極的面積為，，，，，土壤電阻率為，所以本變電站接地電阻為：通過計算，本變電站接地電阻為3.26，小于設(shè)計規(guī)程的4。1.3.2跨步電勢跨步電勢指的是，人體在地面上行走或者是移動；同時，附近有電力系統(tǒng)的故障發(fā)生，兩只腳的前后產(chǎn)生了距離，于是就產(chǎn)生了跨步電勢。通常情況下，人們都將跨