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1、毕业设计（论文） 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、
2、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 protectionAbstract：Lightning incident on the substation, power plants, the main threat to security, how to effectively and rationally to the substations, power plants, lightning protect
3、ion grounding protection measures taken is very important. This article on a 35KV substation in rural areas for the study to state Lightning grounding standards based on specific conditions and combination of substation, the substation grounding protection lightning protection design, has a certain
4、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 veri
5、fy 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.
6、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 lightn
7、ing protection ; Ground Protection 目 录摘 要1目 录3第1章 前言41.1课题的提出和意义41.2国内外研究现状61.3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71.4变电站防雷接地国家相关标准71.5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112.1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172.2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2
8、1 2.2.4避雷器21第3章 变电站直击雷的防护243.1变电站直击雷防护概述243.2建、构筑物年预计年雷击次数24 3.2.1年预计雷击次数计算公式24 3.2.2 35KV变电站年预计雷击次数N253.3反击25 3.3.1反击的产生25 3.3.2反击的防止253.4 35KV变电站对直击雷防护的设计27 3.4.1采用两根等高避雷针进行防护设计27 3.4.2采用四根等高避雷针进行防护设计28第4章 变电站雷电侵入波防护314.1变电站对雷电侵入波防护概述314.2 35KV变电站对雷电侵入波的防护31 4.2.1避雷器的防护距离31 4.2.2变电站的雷电侵入波防护接线33 4.
9、2.3变电站的进线段雷电防护334.3雷电侵入波防护要素36 4.3.1避雷器与35KV变压器的最大电气距离36 4.3.2雷雨季节在运行方式上尽量保证母线并列运行37 4.3.3电缆进出线有利于降低雷电侵入波的幅值和陡度37第5章 接地的基本常识395.1接地、接地电阻及接地装置39 5.1.1接地概念及分类39 5.1.2接地电阻与对地电压40 5.1.3接地装置41 5.1.4接触电压和跨步电压415.2工频接地电阻、冲击接地电阻和冲击系数425.3接地体工频接地电阻计算43 5.3.1自然接地体及其工频接地电阻计算43 5.3.2人工接地体及工频接地电阻计算44第6章 变电站的接地46
10、6.1变电站接地装置的型式466.2变电站的接地装置要求46 6.2.1接地电阻值的要求46 6.2.2变电站主接地网的均压要求及计算486.3 35KV变电站接地设计49致谢53参考文献54 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
11、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，
12、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，
13、某110KV变电站遭受雷击，高压设备安然无恙，该站保护装置电源模块损坏；2001年8月2日，某山区35KV变电站遭雷击，导致35KV母线避雷器爆炸，进线也有多处放电痕迹。像此类变电站遭受雷击例子还有很多，因此很有必要对农村变电站在目前防雷接地保护措施上，进行更系统化的防雷接地保护设计。本论文就以农村某35KV变电站为对象，对其进行防雷接地保护的设计。1.2国内外研究现状长期以来，国内外学者在雷电活动规律、雷击线路物理过程方面做了大量的研究工作，建立起较为完善的输电线路防雷理论体系。雷电流幅值、波形、地闪密度以及线路落雷次数对于分析线路防雷性能极为重要。上世纪70年代中期发展起来的基于磁场定位和
14、时差定位原理的雷电定位系统，使雷电测量更为准确和及时。目前，雷电定位系统组成的雷电监测网络已在我国和北美、日本、韩国、欧洲等世界许多国家得到运用，它能帮助电力部门实现故障定位、分类、准确计算地面落雷密度等雷电参数，但雷电数据分散性较大，需要长期统计雷电数据。但总体上变电站的防雷安全形势不容乐观，主要表现在：一是社会公众防雷安全意识不强,对雷电灾害的危害性认识不够,存在侥幸心理；二是随着社会经济的发展,雷电灾害的危害途径增多,防雷安全理念已发生巨大变化,不仅要有传统的防御直击雷,还要防感应雷的新时代,而许多措施仍然停留在传统的防雷阶段。1.3本课题的主要工作1.3.1研究目标本课题是针对我国农村
15、35KV变电站进行防雷接地保护设计；根据变电站国家防雷接地标准，结合35KV变电站电气接线图以及具体情况，学习利用各种防雷接地装置等，实现对变电站的直击雷防护、雷电侵入波防护以及变电站的接地保护设计，具有一定广泛性。1.3.2主要研究内容1、对雷电的产生、参数、危害等做到一个系统化了解掌握；学习各种用于变电站的防雷装置，包括避雷针、避雷线、避雷器等，它们的原理、作用以及保护范围。2、采用各种相应的防雷装置，结合变电站实际情况，实现对变电站直击雷防护和雷电侵入波防护的设计。3、了解基本接地常识，结合变电站基本情况，实现对变电站的接地保护设计。1.4变电站防雷接地国家相关标准变电站是保证国民经济生产所需电能的供应中心，
