35KV变电站防雷接地保护设计
摘 要
雷电事故是对变电站、发电厂安全的主要威胁，如何有效、合理对变电站、发电厂采取防雷接地保护措施有着十分重要的意义。
本文就以农村某35KV变电站为研究对象，以国家《防雷接地标准》为依据且结合变电站具体情况，对变电站的防雷接地进行保护设计，具有一定代表性。首先根据变电站的电气主接线图等实际情况，在了解雷电参数、雷电机理以及学习各种防雷装置的基础上，采用设计避雷针并计算验证其保护范围实现对变电站直击雷的防护；对变电站雷电侵入波的防护实现，则通过选择安装避雷器型号和设计变电站进线段的保护接线。最后在了解接地基本知识后，计算其接地电阻、最大土壤电阻率、垂直接地体根数等，实现对此35KV变电站的接地保护设计。
关键词：35KV变电站； 直击雷防护； 雷电侵入波防护； 接地保护
35KV substation lightning protection design of ground protection
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Abstract：Lightning incident on the substation, power plants, the main threat to security, how to effectively and rationally to the substations, power plants, lightning protection grounding protection measures taken is very important.
This article on a 35KV substation in rural areas for the study to state \grounding standards\substation grounding protection lightning protection design, has a certain representation. First of all, according to the main electrical substation wiring diagram of the actual situation, etc., in the understanding of lightning parameters, the mechanism of lightning, as well as learning a variety of lightning protection devices on the basis of the calculation used to verify the design of a lightning rod and its scope of protection to achieve the protection of the substation direct stroke; of Substation lightning invasion wave to achieve the protection, surge arresters are installed by selecting the type and design of substation protection of wiring into the segment.
Finally, grounding in the basic knowledge to understand, calculate the grounding resistance, soil resistivity of the largest vertical root number, such as grounding, to achieve this protection 35KV substation grounding design.
Key words: 35KV Substation; Direct stroke protection; Invasive wave lightning protection ; Ground Protection
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目 录
摘 要...................................................................................................................... 1 目 录...................................................................................................................... 3 第1章 前言................................................................................................................ 5
1.1课题的提出和意义.......................................................................................... 5 1.2国内外研究现状.............................................................................................. 6 1.3本课题的主要工作.......................................................................................... 6 1.3.1研究目标................................................................................................... 6 1.3.2主要研究内容........................................................................................... 7 1.4变电站防雷接地国家相关标准...................................................................... 7 1.5本论文涉及的35KV变电站 .......................................................................... 8 1.5.1变电站的概况........................................................................................... 8 1.5.2变电站相关参数....................................................................................... 9 1.5.3变电站电气主接线图............................................................................... 9 第2章 雷电与防雷装置.......................................................................................... 11
2.1雷电................................................................................................................ 11 2.1.1雷电及其放电过程................................................................................. 11 2.1.2雷电参数................................................................................................. 13 2.1.3雷击过电压产生的机理......................................................................... 17 2.2防雷装置........................................................................................................ 18 2.2.1避雷针..................................................................................................... 18 2.2.2避雷线..................................................................................................... 20 2.2.3避雷带和避雷网..................................................... 错误！未定义书签。 2.2.4避雷器..................................................................................................... 21 第3章 变电站直击雷的防护.................................................................................. 23
3.1变电站直击雷防护概述................................................................................ 23 3.2建、构筑物年预计年雷击次数.................................................................... 23 3.2.1年预计雷击次数计算公式..................................................................... 23 3.2.2 35KV变电站年预计雷击次数N .......................................................... 24 3.3反击................................................................................................................ 24 3.3.1反击的产生............................................................................................. 24 3.3.2反击的防止............................................................................................. 24 3.4 35KV变电站对直击雷防护的设计 ............................................................. 26 3.4.1采用两根等高避雷针进行防护设计..................................................... 26 3.4.2采用四根等高避雷针进行防护设计..................................................... 27 第4章 变电站雷电侵入波防护.............................................................................. 29
4.1变电站对雷电侵入波防护概述.................................................................... 29 4.2 35KV变电站对雷电侵入波的防护 ............................................................. 29 4.2.1避雷器的防护距离................................................................................. 29 4.2.2变电站的雷电侵入波防护接线............................. 错误！未定义书签。 4.2.3变电站的进线段雷电防护..................................................................... 32 4.3雷电侵入波防护要素.................................................... 错误！未定义书签。
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4.3.1避雷器与35KV变压器的最大电气距离 ............. 错误！未定义书签。 4.3.2雷雨季节在运行方式上尽量保证母线并列运行................................. 35 4.3.3电缆进出线有利于降低雷电侵入波的幅值和陡度............................. 35 第5章 接地的基本常识.......................................................................................... 37
5.1接地、接地电阻及接地装置........................................................................ 37 5.1.1接地概念及分类..................................................................................... 37 5.1.2接地电阻与对地电压............................................................................. 38 5.1.3接地装置................................................................................................. 39 5.1.4接触电压和跨步电压............................................................................. 39 5.2工频接地电阻、冲击接地电阻和冲击系数................................................ 40 5.3接地体工频接地电阻计算............................................................................ 41 5.3.1自然接地体及其工频接地电阻计算..................................................... 41 5.3.2人工接地体及工频接地电阻计算......................................................... 42 第6章 变电站的接地.............................................................................................. 44
6.1变电站接地装置的型式................................................................................ 44 6.2变电站的接地装置要求................................................................................ 44 6.2.1接地电阻值的要求................................................................................. 44 6.2.2变电站主接地网的均压要求及计算..................................................... 46 6.3 35KV变电站接地设计 ................................................................................. 47 致谢.............................................................................................................................. 51 参考文献...................................................................................................................... 52
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第1章 前言
1.1课题的提出和意义
在现代社会里，电力已成为国民经济和人民生活必不可少的二次能源，它在现代工农业生产、人们日常生活及各个领域中已获得了广泛应用。离开了电力，要想实现人类社会的物质文明和精神文明是根本不可能的；供不好电力，要实现国家的现代化也是办不到的。我国城乡各行各业广泛使用的电力，绝大部分由电网供给，所以，“电业事故是国民经济的一大灾难”。
随着电力工业的发展，自动化程度越来越高，对安全供电的要求也越来越高。为了防止各种电气事故，保障人民生产、生活的正常有序进行，电气安全已成为社会关注对象，各种电气安全措施也正在建立与完善。
电气安全工作是一项综合性的工作，有工程技术的一面，也有组织管理的一面。工程技术和组织管理相辅相成，有着十分密切的联系。电气安全工作主要有两方面的任务。一方面是研究各种电气事故，研究电气事故的机理、原因、构成、特点、规律和防护措施；另一方面是研究用电气的方法解决各种安全问题，即研究运用电气监测、电气检查和电气控制的方法来评价系统的安全性或获得必要的安全条件。
防雷接地技术不仅是电气安全工程技术的一方面，更是电气安全工作的重中之重。变电站是电力系统的心脏和枢纽，一旦遭受雷击，引起变压器等重要电气设备绝缘毁坏，不但修复困难，而且造成大面积、长时间停电，必然给国民经济带来严重损失，跟人民生活带来诸多不便。因此，变电站的防雷接地保护技术必须十分可靠。
由于我国农村变电站大多建于旷野开阔的偏僻地区，附近高层建筑较少，是雷电的多发区，加之农村变电站一般是110KV以下的小型变电站，对变电站设计重视不够，考虑问题不尽全面，造成农村变电站成为易受雷击的“重灾区”。近年来在农村变电站中多次发生因雷电而造成设备破坏、爆炸甚至引起“火烧连营”的事故：例如，2004年8月6日，某35KV变电站在雷电活动时造成该综合自动化插件损坏，并使35KV开关误动；2002年7月20日，某110KV变电站遭受雷
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35KV变电站防雷接地保护设计
