35kv供配电系统的防雷接地保护优质课程设计.docx

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1、gJe林普71.NorthwestVniversityforXatona(itits供电技术设计35kv供配电系统的防雷接地保护设计电气工程学院班级：10自动化3班学号:P1018134姓名：XXX指引教师：XXX摘要:供配电系统的防雷保护和接地装置是安全供配电的）重要措施之-O如果发生雷击事故，将导致大面积的停电，严重影响社会生产和人们生活。为了保证在运营中，保证人身安全、设备安全以及供电的可靠性，供配电系统的防雷保护应从工程设计阶段就认真加以考虑，根据各地的雷电状况和地质特点，采用切实可行的防雷和接地方案，本文简要简介35kv供配电系统的防雷与接地保护。核J心词：35kv供配电系统、防雷保

2、护、接地保护目录-J1.Ze前后一、雷电的形成31.1 过电压及其分类31.2 雷电日勺形成41.3 雷电的J分类51.4 雷电B危害6二、35kv供配电系统H防雷措施72.1 变配电所遭受雷击0来源72.2 变配电所的防雷措施72.3 电力线路的防雷保护措施82.4 保护电力装置的避雷针和避雷线的保护范畴92.4.1 避雷针保护范畴计算102.4.2 避雷线及保护范畴计算122.5 避雷器B选择132.5.1 避雷器的作用132.5.2 氧化锌避雷器B选择132.5.3 管型避雷器0选择142.5.4 保护间隙14三、35kv供配电系统0接地保护143.1 接地0基本概念143.1.1 接地

3、体、接地线和接地装置143.1.2 地和对地电压153.1.3 接地电阻153.1.4 接触电压和跨步电压163.1.5 零线173.1.6 接地类型173.1.7 反复接地183.2 变电所接地装置及接地电阻计算183.2.1 变电所接地装置183.2.2 接地电阻计算203.2.3 接地装置导线截面应符合的规定203.2.4 土壤电阻率的测量及计算21四、小结22前言：发电厂、变电站直流系统是十分重要的电源系统，它是一种独立的电源，不受发电机、厂用电、站用变以及系统运营方式变化日勺影响,为电力系统的（控制回路、信号回路、继电保护、自动装置及顾客照明等提供可靠稳定日勺不间断电源，它还为断路器

4、的分、合闸提供操作电源。供配电系统一旦遭受雷击或者设备漏电，将给供电可靠性、设备安全以及人身安全带来很大的影响。因此，精确把握电力系统遭受雷电及直接接地的危害，并采用切实可行的避免措施，对保证电力系统正常运营意义重大。本次课程设计将环绕35kv供配电系统的防雷接地保护，简介雷电的某些基本知识，以及根据防雷设备和接地装置计算防雷范畴和接地电阻。一、雷电时形成1.1 过电压及其分类在正常运营时，供配电系统电气设备的绝缘处在额定电压作用之下。但是，由于雷击和倒闸操作等因素，供配电系统中某些部分日勺电压也许升高，甚至会大大超过正常状态下时数值。这种电气设备绝缘导致危险日勺电压升高，称为过电压。按过电压

5、产生的因素分为大气过电压和内部过电压两大类。1.1.1 大气过电压由于大气中雷云放电，并雷击供配电系统或雷电感应引起的过电压，称为大气过电压。这种过电压在供配电系统中占的比例很大。大气过电压日勺幅值决定于雷电的状况和防雷措施。与供电系统的运营状况无关，因而这种过电压又称外部过电压。1.1.2 操作过电压由于供电系统内部电磁能量的转换或传送引起时过电压，称为操作过电压。例如断路器切与合、负荷剧变、线路断线、短路与接地故障均会引起限度不同的!过电压。这种过电压又称内部过电压。内部过电压的过电压数值一般不会不小于3.5U11。在35kv及如下供配电网络中，只要电气设备绝缘强度选择合理（如额定电压不低

6、于工作电压，即/Ug）,过电压破坏是可以避免的。1.2 雷电的!形成雷电产生的因素诸多，现象也比较复杂。大气中的水蒸气和地面的!湿气受热上升，在空中不同冷、热气团相遇，凝结成水滴或冰晶，形成积云。积云运动，使电荷发生分离，亦即在上下气流0强烈摩擦和撞击下，形成带正、负不同电荷的积云，也称雷云。云层中电荷越积越多，就形成了正、负不同雷云间的强大电场。同步，由于静电感应，带电的雷云临近地面时，对大地或架空线路将感应出与雷云极性相反的电荷，两者之间形成了一种巨大的“电容器”。雷云中的电荷积聚到足够数量时，电场强度达到25kv30kv/Cm时，就会使正、负雷云之间或雷云与大地之间的空气绝缘击穿，而发出

7、先导放电。当先导放电达到另一雷云或大地时，就产生强烈的“中和”作用，浮现强大的电流，值可达到数十至数百千安。该电流称为雷电流，这一过程称为主导放电过程。主放电的温度可达到。，使周边的!空气剧烈膨胀,并浮现耀眼的I光亮和巨响，称为雷电，亦即一般所说的“打闪”和“打雷”。1.3雷电的!分类高空中雷云之间的放电虽然很强烈，但对人和地面物体没有危险。而雷云对大地的放电，将产生有很大破坏作用的大气过电压，其基本形式有三种。1）直击雷过电压（直击雷）雷云直接击中房屋、杆塔、电力装置等物体时，强大的雷电流流过物体的阻抗泄入大地，在该物体上产生较高的电压降，称为直击雷过电压。雷电流通过被击物体时，将产生有破坏

8、作用的热效应和机械效应。2）感应过电压（感应雷）当雷云在架空导线（或其她物体）上方时，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量异性束缚电荷，在雷云向大地等处由先导放电发展至主放电阶段面对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成自由电荷流向线路两端，产生很高日勺过电压（高压线路可达几十万伏，低压线路达几万伏），将对电力网路导致危害。这种过电压，就是对电力装置有危害的静电感应过电压。3）侵入波（进行波过电压）架空线路遭受直接雷击或感应雷而产生日勺高电位雷电波，也许沿架空线侵入变电所（配电所）而导致危险。这种波称为侵入波。据记录，这种雷电侵入波占电力系统雷害事故的50%以上。因此，对其防护问题应相称注重。1

9、.4雷电的）危害雷电对于电力装置等的I危害，重要表目前如下几方面：1）雷电的机械效应产生的电动力可摧毁设备、杆塔和建筑物，伤害人和畜；2）强大的雷电流所产生的热量，可以烧断导线和摧毁电力装置；3）雷电的电磁效应也许产生过电压，击穿电气绝缘，甚至引起火灾爆炸，导致人身伤亡；4）雷电的闪络放电也许烧坏绝缘子、使断路器跳闸或引起火灾，导致大面积停电。二、35kv供配电系统的防雷措施2.1变配电所遭受雷击的来源雷击的来源，一是雷直击于变电所的设备上；二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的;雷电波沿线路侵入变电所。2.2变配电所日勺防雷措施1）装设避雷针或避雷带（网）变配电所及其屋外配电装置，

10、应装设避雷针以及防护直击雷。如无屋外配电装置，可于变配电所的屋顶装设避雷针或避雷带（网）。如果变配电所及其屋外配电装置处在相邻的建筑物防雷保护日勺范畴内时，可不在装设避雷针或避雷带（网）。独立避雷针宜设独立的!接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻时IOQ。当有困难时，可将接地电装置与接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kv设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地线的!长度不得不不小于15m。独立避雷针及其引下线与变配电装置在空气中的水平间距S。（单位为m）,应满足下列两式规定：SoO.3s,+O.1（式1.1）且S05m式中So一空气中的距离；RM一避雷针的冲击接地电阻（单

11、位为m）；h一避雷针检查点高度（即被保护物的高度）。独立避雷针的接地装置与变配电所主接地中的水平距离Se,应满足下列两式的规定:Se0.3/?v/,（式1.2）且2）装设避雷线SE3m（式1.3）处在峡谷地区的变配电所，可运用避雷线（架空线）来防护直击雷。在35kvB变配电所架空进线上，架设l-2km0避雷线，以消除近区进线上的雷击闪络，避免其引起的雷电侵入波对变电所电气装置的I危害。进线保护段范畴内的电杆工频接地电阻Re10o进线保护段上的避雷线保护角不适宜不小于20C,最大不应不小于30Co3）装设避雷器装设避雷器用以避免雷电侵入波对变配电所电气装置特别是对主变压器的危害。a）高压架空线路

12、的终端杆装设阀式或排气式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则架空线路终端装设的避雷器应与电缆头处的金属外皮相连并一同接地。b）每组高压母线上都应装设阀式避雷器。变电所内所有阀式避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网相连。对35kv进线为1km,进线为1路，则阀式避雷器与主变压器的最大电气距离为25m；进线为2路，此最大电气距离为40m。2.3电力线路的防雷保护措施1）架设避雷线架设避雷线是避免架空线路遭受直接雷击的有效措施。35kv架空线路只在进出变配电所的l2km范畴内架设避雷线。2）装设自动重叠闸或自重叠熔断器。线路因雷击放电而导致欧（短路也许是瞬时性的，断路器跳闸后，如果

13、电弧熄灭，短路故障即消失。因此，对这种状况，如采用自动重叠闸装置，使断路器经0.5s左右时间自动重叠，即可恢复供电。从而提高了供电的可靠性。在线路上装设自重叠熔断器，也可以提高供电时可靠性。当雷击线路时，工作熔体熔断而自动跌落，经0.5s左右，备用熔体自动投入运营，恢复供电。3）提高线路自身的绝缘水平。要提高绝缘水平，在架空线路上，可采用木横担、瓷横担；若采用铁横担，线路绝缘子宜采用高一电压级别的，从而提高线路的防雷水平。3）运用三角行顶线作保护线。在其顶线绝缘子上装设保护间隙。当线路遭受雷击时，顶线保护间隙击穿，将雷电流泄入大地，从而保护了下面两根线路，同步线路熔断器将不跳闸，继续供电。5）

14、装设避雷器和保护间隙。当变电所的35kv采用电缆进线段时，在电缆与架空线的连接处应装设氧化锌避雷器。其她端与电缆金属外皮连接；有35kv变压器的变电所，每组母线应装设避雷器，且避雷器与主变压器及其她保护设备的电气距离超过容许值时，应在主变压器附近增设一组避雷器；避雷器与主变压器、电压互感器间0最大容许电气距离是：当进线段避雷线长度有Ikm时，最大距离为26m；2km时为52m。6）绝缘子铁脚接地。为了更有效地避免雷害，在变电所的进线端，尚应按下列规定装设管型避雷器：a）铁塔或铁横担、瓷横担的I钢筋混凝土杆线路，其进线首端，一般不设管型避雷器。在木杆或木横担钢筋混凝土杆线路进线段的首端，应装设一

15、组管型避雷器，其工频接地电阻不适宜超过IOQ。b）在雷季，也许常常断开运营，且线路侧又带电的35kv线路，则必须在接近断路器或隔离开关处装设一组管型避雷器G%乙方末端发生反击。使电压升到入侵波2倍时，损坏断路器。2.4 保护电力装置的避雷针和避雷线的保护范畴2.4.1 避雷针保护范畴计算在一定高度的避雷针下面有一种安全区域，该区域的物体基本上不受雷击，这个安全区叫做避雷针的保护范畴。保护范畴的大小与避雷针高度和设立方式有直接关系。多种方式避雷针保护范畴的计算如下：1）单只避雷针的!保护范畴避雷针在地面上的保护半径r=1.5h式中1.保护半径（m）；h一避雷针高度（m）。在被保护物高度心水平面上的保护半径按下述状况分别计算:h当4w时，保护半径为Q=h-hx）p=hap式中q一避雷针在久水平面上的保护半径（m）；自一被保护物的高度（m）；九一避雷针的有效高度（m）；P一高度影响系数（z30米，p=l；,30120m,P=除）。h当久得时rx=（1.5-2v）p2）两只等高避雷针的保护范畴两针外侧的保护范畴应按单支避雷针