（毕业论文）-论变电站的防雷与接地论文

《（毕业论文）-论变电站的防雷与接地论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（毕业论文）-论变电站的防雷与接地论文（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、天津滨海职业学院毕业设计天津滨海职业学院毕业设计论变电站的防雷与接地论变电站的防雷与接地姓名：姓名：学院：学院：天津滨海职业学院机电工程班级：班级：机电一体化学号：学号： 指导教师指导教师 ：1毕业设计任务书毕业设计任务书 设计题目：论变电站的防雷与接地完成期限：完成期限：20112011 年年 1212 月月 1 1 日至日至 20122012 年年 4 4 月月 1313 日日一、一、 设计原始数据设计原始数据变电站的防雷与接地变电站的防雷与接地二、设计内容和要求二、设计内容和要求内容：了解变电站的基本原理，雷电的形成，更好的来防止雷电对变电 站的危害，通过接地来引导雷电来保护变电站。 要

2、求：通过论文了解变电站知识和了解如何保护变电站重要部件不被雷 电击坏。本人签名：2012-3-25摘 要雷雨、闪电天气在我国时常发生，而变电站是电力系统的重要组成部分。 如果发生了雷击事故，有可能使变电站的重要设备遭到严重损坏,变电站陷入瘫 痪状态,将会造成大面积的停电、断电，严重影响了社会生产和人民生活。所以 确保变电站的安全可靠运行至关重要。本论文主要对变电站的保护防雷保 护和接地保护做了全面的介绍。本论文主要介绍了雷电形成的基本原理,列举了防雷与接地保护中常用到的 防雷、接地装置，提出了变电站在防雷接地方面应采取的措施,并对接地方法进 行了分析,提出了一些做法,以保证变电站的安全可靠运行

3、。根据毕业设计，对 35KV 变电站在运行过程中遇到的雷电保护和接地保护做了详细的阐述。关键词：变电站 防雷 接地目录目录第一章 绪论1 1.1 雷电与变电站的基本概念.1 1.1.1 雷电形成的基本原理 .1 1.1.2 变电站简介 .1 1.2 雷电对变电站的危害.2 1.3 本课题的主要工作.3 第二章 变电站的防雷.3 2.1 35KV 变电站的防雷保护3 2.2 防雷装置.4 2.2.1 防雷装置的介绍 .4 2.2.2 安装避雷设备时注意事项 .8 2.3 避雷针保护范围的计算.9 2.3.1 避雷针保护范围的计算 .9 2.3.2 防雷过程中需注意事项 10 2.4 本设计中变电

4、站的防雷10 第三章 变电站的接地12 3.1 变电站的接地12 3.3.1 接地 12 3.3.2 变电站的接地种类 12 3.2 接地装置13 3.2.1 接地装置定义 13 3.2.2 接地装置的散流效应 14 3.2.3 接地装置 14 3.3 保护接地15 3.4 设计中的接地保护18 第四章 总结18 参考文献.20 谢 辞.211第一章第一章 绪绪 论论变电站在电力网中具有重要地位，而雷雨天气在北方频繁发生，如果变电 站遭遇雷击事件，变电站陷入瘫痪状态，将造成大面积停电，严重影响国民经 济和正常的工农业生产以及人民生活，常常给人们地生命财产造成巨大损失。 这就要求变电站必须具有十

5、分可靠的防雷措施，以保证变电站正常、安全的运 行。1.1 雷电与变电站的基本概念 1.1.1 雷电形成的基本原理 雷电是带电荷的雷云引起的放电现象。雷云中电荷的分布是不均匀的，而 是形成许多堆积中心， 因而不论是在云中或是在云对地之间， 电场强度是不 一致的。 当云中某一电荷密集中心处的电场强度达到 2530kV/m 时，就会由云向 地开始先导放电， 进入了主放电阶段，出现了强烈的电荷中和过程，并随着雷 鸣和闪电，主放电结束后，云中的剩余电荷沿着主放电通道开始流向大地，称 为余光阶段，由于云中可能同时存在几个电荷中心，因此雷电往往是多重性的。1.1.2 变电站简介图 1-1 为变电站示意图图

6、1-1 变电站示意图变电站是电力系统的重要组成部分，它肩负着变换电压等级、汇集电流、 分配电能、控制电能的流向、调整电压等作用。为了把发电厂发出来的电能输2送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压 降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。变电站的主要设备包括变压器、 母线、线路开关设备、建筑物及电力系统安全和控制所需的设施 变电站按电压等级可分为超高压、高压、中压变电站和低压变电站；按供 电对象的差异可分为城镇、工业、农业变电站；而根据其在电力系统的地位和 作用又可分为枢纽变电站、中间变电站、区域变电站、企业和末端变电站。 变电站在电力系统运行及电力设备使用过程中,

7、必须加强安全意识,坚强防 范,否则会造成人身伤亡事故和国家财产的巨大损失.因此,安全用电的重要性日 益突出.在保证电气设备的正常运行、防止人身触电伤亡事件中,供电系统及电 气设备的防雷、保护接地是目前保障人身安全、防止触电事故最为广泛的两个 电气安全措施.1.2 雷电对变电站的危害变电站遭受的雷击主要来自两个方面： 一是直击雷在变电站的电气设备上，二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。下面介绍几个常见的雷击形式： （1）直击雷 直击雷的电流峰值可达 200KA，无论是在泄放时的路径还是地下时的高电 位，都具有极大的破坏力。 尽管高度不是很高，但占地面积大、开阔的

8、变电站建户外设备遭受直接雷 击的概率还是比较高的。当雷击避雷针时，避雷针对地面的电位可能很高，如 它们与被保护电气设备之间的绝缘距离不够，就有可能在避雷针遭受雷击后， 使避雷针与被保护设备之间发生跳火现象，将雷电流加置被保护的电气设备上， 造成事故。 （2）传导雷 远处的雷电击中高压传输线路，所产生的过电压由室外电源线传至机房称 为传导雷。 （3）静电感应雷 所谓感应雷主要分为两种：一种是雷云对电源信号电缆产生等电荷量地静 电感应，随着雷云的扩展，电缆线上逐渐感应到大量异性电荷。当雷云突然放 电后，电缆内聚集的感应电荷在线路上产生瞬间浪涌（过电压） ，并沿着电源线、 用户光缆等进入机房击坏通讯

9、设备。 图 1-2 为变电站遭受雷电时的反应3图 1-2 雷击时变电站的反应（4）电磁脉冲 变电站避雷针接闪后，强大的雷电流在引下线附近产生巨大的雷电电磁脉 冲，使建筑内的通信设备遭受感应雷击。对于机房而言，因考虑到布线的美观， 常常将网络干线电缆槽紧靠外墙立柱旁，而电源、地线又走另外一侧的电线槽， 它们所构成的闭环使交换与传输设备内产生感应过电压。这种微妙置毫秒的浪 涌电压速度幅值也很高，很容易造成网络交换机、监控系统的损坏。 （5）地面反击 当变电站的避雷针接闪后，巨大的雷电流在数微秒时间下地时，使整个电 站附近的地电位迅速抬高，造成与地网连接的其他电气设备发生反击放电现象。 如果整个接地

10、系统的等电位处理的不好或几个地网在地下连通的不好，由此产 生的地面回路，将引发地面反击事故，危害人身和设备安全。1.3 本课题的主要工作在了解防雷对变电站正常运行的重要性后，另一方面，接地网作为变电站 电力设备接地及防雷保护接地，对变电站的安全运行也起着至关重要的作用。 本论文针对变电站的防雷与接地保护作主要研究，从防雷和接地保护的原理出发，阐 述了变电站的各类防雷装置和接地装置，并针对小组设计的 35kV 变电站，选择了相应的 防雷和接地方案。第二章第二章 变电站的防雷变电站的防雷2.1 35kV 变电站的防雷保护变电站遭受的雷击事故主要来自两方面：首先是雷直击于变电站的电气设 备上；其次是

11、输电线路在雷电时产生感应雷过电压或遭雷击时产生直击雷过电 压形成的雷电波沿着线路侵入变电站。 对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线，对雷电侵入波防护的主要措施 是采用避雷器限制过电压幅值，同时辅之以相应措施，以限制流过避雷器的雷 电流和降低侵入波的陡度。4下面介绍几个常见的防雷保护措施： 1、变电站的直击雷防护 对于全户内站，直击雷防护采取在变电站主控楼顶设置环型避雷带。对于 其它类型的变电站，目前较多的采用避雷针来进行保护。独立避雷针与配电装 置带电部分、变电站电气设备接地部分、构架接地部分之间的空中距离不宜小 于 5 m，独立避雷针的接地装置与主接地网的地中距离不宜小于 3 m。对于 35

12、kv 及以下变电站,因其配电装置的绝缘较弱，应装设独立避雷针；110kv 及以 上变电站， 在土壤电阻率 P 1000m 时，可将避雷针装于配电装置的构架 上， 但是由于主变压器的绝缘较弱，为了保证主变压器的安全，不允许在主变 压器的门型构架上装设避雷针。 2.变电站对雷电侵入波的防护 变电站对侵入波防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器或保护间隙。 阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻，目前，阀型避雷器为火花间 隙和非线性电阻，其主要用来保护小容量的配电装置、中等及大容量变电站的 电气设备和变电站的高压电气设备。 另一保护措施是与避雷器相配合的进线 保护段。 3. 变电站的进线防护

13、对变电站进线实施防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值 和雷电波的陡度。当线路上出现过电压时，将有行波沿导线向变电站行进，其 幅值为线路绝缘的 50%冲击闪络电压。线路的冲击耐压比变电站设备的冲击耐 压要高很多。因此，在靠近变电站的进线上加装避雷线，这是防雷的主要措施 之一。如果没架设避雷线，当靠近变电站的进线上遭受雷击时，流经避雷器的 雷电电流幅值可超过 5KA，且其徒度也会超过允许值，势必会对线路造成破坏。下面介绍几种常见的进线保护形式： (1) 架空进线保护 为保证线路的安全运行,110kV 及以上的架空线路上一般都全线架设避雷 线，而 35KV 架空线路一般不全线架设避雷线，

14、应在变电站 12k m 的进线段 架设避雷线，避雷线的保护角不宜超过 20 度，最大不能超过 30 度。 （2）电缆进线保护 变电站的 35kV 及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设一组 避雷器，其接地端与电缆的金属外皮连接。为保护电气设备，在变电站的线路 进出口处装设一组避雷器。 4. 变压器及配电装置的防护 变压器的基本保护措施是在接近变压器处安装避雷器，变电站的每一组主 母线和分段母线上都应装设避雷器，用来保护变压器和配电装置，避雷器的安 装位置应尽可能处于被保护设备的中间位置，此外，对于 3560kV 中性点不接 地或经大电感接地电网中的变压器，其中性点是全绝缘的，一般不需保

15、护。对 于 110kV 及以上中性点有效接地系统，为适应各种运行方式，其中一部分变压 器有可能不接地运行，如果变压器中性点的绝缘水平属于分级绝缘，即变压器 中性点绝缘不是按线电压的绝缘进行设计，则需选用与中性点绝缘等级相同的 避雷器对变压器中性点进行保护。 5.二次防雷 为减少雷电对变电站建筑物内二次系统(自动化、计算机、通信、保护等弱5电设备)的危害，需对变电站建筑物内二次设备进行全面完善的保护。 2.2 防雷装置2.2.1 防雷装置的介绍在变电站的防雷过程中，防雷装置则是必不可少的工具。避雷针、避雷线、 避雷网、避雷带、避雷器都是经常采用的防雷装置。一套完整的防雷装置包括 接闪器、引下线和

16、接地装置。上述的针、线、网、带都只是接闪器，而避雷器 是一种专门的防雷装置,它是接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其他连 接导体的总和。 (1) 避雷针 避雷针是由接闪器、引下线和接地极三部分组成。 避雷针的接闪器是用圆钢或钢管制成，固定于被保护物体或邻近支持物上， 经接地引下线与埋设在地下的接地极连接。当被保护物附近上空雷云的放电先 导 发展到距地面和被保护物一定高度时，避雷针的接闪器会影响雷云电场发 生畸变，引导雷云放电先导向其自身，由它及与它相连的引下线和接地极将雷 电流安全导入地中，从而避免了被保护物或邻近建筑物受到雷击。雷击只能通 过拦截导引措施改变其入地路径。接闪器有避雷针、避雷线。小变电站大多采 用独立避雷针，大变电站大多在变电站架构上采用避雷针或避雷线，或两者结 合，对引流线和接地装置都有严格的要求。 图 2-1 为避雷针示意图图 2-1 避雷针避雷针又分直击雷避雷针、特殊避雷针、提前预放电避雷针三种。1.直击雷避雷针适用于石化仓库、广播电视、加油站、建筑大楼、信标台，通信基站、气 象台、军事