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1、兰州交通大学成人高等教育毕业设计（论文）题 目 牵引变配电所的防雷 专 业 电气化铁道技术 班 级 电气化1 3 学 生 王仅供参考 指导教师 请勿全抄 请勿复制，以免乱码2014年10月毕1函 授 站 教务主任 批准日期 兰州交通大学毕 业 设 计（论 文）任 务 书 电气化铁道技术 专业 电气化 13 班 学生 王 亮 一、毕业设计（论文）课题 牵引变配电所的防雷与接地 二、毕业设计（论文）工作自 2014 年 9 月 3 日起至 2014 年 10 月 25 日止三、毕业设计（论文）进行地点 四、毕业设计（论文）的内容要求： 课题；牵引变配电所的防雷 1、防雷措施的确定 2、防雷装置选择
2、 3、避雷针和避雷线保护范围的确定 4、接地方案确定 5、人工接地题尺寸及规格的计算 6、总结 7、致谢 要求： 1、综合本专业的基本理论、基本知识和基本技能，得到一次全面解决问题的能力检验，训练的机会。 2、尽可能结合本专业、本学科领域内，有实用价值的技术或管理方面的经验。 3、结合生产、科研、实验室建设等实际问题的课题数不少于70。 负责指导教师 指 导 教 师 接受设计（论文）任务开始执行日期 学生签名 摘 要电能是现代工业生产的主要能源和动力，随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能
3、量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化；电能在工业生产中的重要性，在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。工厂变电站，在工厂电力系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着工厂供电的重要任务。工厂变电站的安全，不仅增强了工厂电网的网络结构，而且为该工厂生产提供了足够的电能，从而达到使工厂电网安全、可靠、经济地运行的目的。工厂供电系统的核心部分是变电所，因此，它是防雷
4、的重要保护部位。雷电具有很强的危害性，因此应该重视工厂变配电所雷电的防护。如果变配电所发生雷击事故，将造成大面积的停电，给社会生产和人民生活带来不便，这就要求防雷措施必须十分可靠。本文讲述了雷电、雷电压和雷电流的形成过程，并给出了雷电参数，阐述了防雷装置如避雷针、避雷器的防雷原理以及保护范围，给出了直击雷和感应雷的防护方案，介绍了目前我国牵引变电所防雷接地设计中常用的几种措施，如：架设避雷针，同时对几种防雷措施进行了深入的论述和定量的计算分析。通过对牵引变电所的防雷接地设计，全面剖析了电力系统中如何让提高牵引变电所的防雷水平，从而有效地降低牵引变电所的雷击事故，减少雷电对电网安全运行的影响。关
5、键词：雷电 参数 避雷针 避雷器 防雷 接地；目 录一、雷电的来由及防护11 雷电11.1.雷电的形成11.2.雷电放电11.3.雷电的危害22 防护措施32.1.雷电的防护32.2.保护措施4二、防雷装置选择61.雷电参数61.1.雷击时的等值电路61.2.雷电流72 保护原理10三、避雷器，避雷针和避雷线保护范围的确定111.避雷器的分类及比较112.避雷针和避雷线143.保护范围14四、接地方案的确定201.防雷接地的概述201.1.防雷接地的发展概况201.2.接地与防雷接地212.变电所内变压器的防雷接地保护222.1.双绕组变压器的防雷保护222.2.三绕变压器的防雷保护222.3
6、.自耦变压器的防雷保护232.4.变压器中性点的防雷保护25五、接地尺寸及规格的计算271.接地装置的电感效应及利用率272.防雷接地装置的形式及其电阻的算法282.1.接地装置的形式282.2.接地体的选择282.3.发电厂和变电所的防雷接地293接地尺寸的计算31结 论33致 谢35参 考 文 献37 一、雷电的来由及防护1 雷电1.1.雷电的形成雷电放电是带电荷的雷云引起的放电现象，在某种大气和大地条件下，潮湿的热气流进入大气层冷凝而形成雷云，大气层中的雷云底部大多数带负电，它在地面上感应出大量的正电荷，这样，雷云和大地之间就形成了强大的电场，随着雷云的发展和运动，当空间电场强度超过大气
7、游离放电的临界电场强度时，就会发生雷云之间或雷云对地的放电，形成雷电。按其发展方向可分为下行雷和上行雷。下行雷是在雷云产生并向大地发展的，上行雷是接地物体顶部激发起，并向雷云方向发起的。主放电时电流可达数千安，最大可达 200 300kA。余辉,雷云中剩下的电荷继续沿主放电通道下移，称为余辉放电阶段。余辉放电电流仅数百安，但持续的时间可达 0.03 0.15 s。1.2.雷电放电雷电放电是由带电荷的雷云引起的放电现象。一般认为雷云是在某种大气和大地条件下，由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云层，水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电，被风吹得较高，形成大块的
8、带负电的雷云；大滴水珠带正电，凝聚成雨下降，或悬浮在云中，形成一些带正电的区域。雷云的底部大多数是带负电，它在地面上会感应出大量的正电荷。这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或者雷云和大地之间就形成了强大的电场，其电位差可达几兆伏甚至几十兆伏。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度时，就会发生雷云之间或雷云对地的放电。大多数雷电放电发生在雷云之间，对地面上的设备和建筑没有什么直接影响。雷云对地的放电虽占少数，但危害是十分严重的，是造成雷电事故的主要因素。要避免产生雷电事故，就必须对雷电的放电过程、活动规律和雷电参数加以研究。1.3.雷电的危害 雷电是
9、自然界存在的物理现象，打雷是指带正负电荷的雷云之间或是带电荷的雷云对大地快速放电而产生的声和光。雷云之间正负电荷放电现象，就是我们平时看到天空闪光和随之而来的巨大隆隆声。天空打雷对现代微电子的电气设备有伤害，但对自然界生物和净化空气十分有好处。但是天空中带电荷的雷云对大地放电。这种强烈直击雷，不仅产生刺眼闪光和巨大雷声，而且打雷所产生的强大雷电流(几十KA几百KA)、炽热高温(600010000)。猛烈冲击波，对打雷附近的人畜生命安全造成严重威胁，使建筑房屋损坏，森林着火，石油、电力、气象、通信、航空航天建筑设施造成严重破坏。沿着雷电流流动方向，使周围数公里空间造成强大剧变电磁场，静电场和强烈
10、电磁辐射等物理效应。把感应出来雷电压、雷电流通过供电线路、信号线路和各种金属管线传到各家各户造成人员伤亡，特别对微电子设备(计算机、电视、通信设备、电气设备等)造成严重破坏，导致重大经济损失，打雷是年年重复发生的自然现象，根据有关方面统计资料报告，全球每年因雷电灾害造成的损失高达数十亿美元。我国每年因雷击造成伤亡人员达一万多人，造成的各种经济损失也达数亿人民币。2 防护措施2.1.雷电的防护雷电灾害年年有，我们人类对雷电防护认识和经验也是逐年提高。200多年前，美国科学家富兰克林发明了避雷针(实际上是引雷针，使雷电沿引雷针引入地下)，开创了人类雷电防护新纪元。由避雷针、避雷带、引下线、接地网构
11、成了建筑防雷措施，大大减少了建筑物因雷击造成的损失。随着科学技术发展，新型电子设备广泛应用，雷电流引起的感应雷击已成为电子时代的一大公害，上面提到全球每年因雷击造成经济损失达数十亿美元，电子设备损坏占绝大部分。因此，我国上世纪90年代就颁发了中华人民共和国国家标准建筑物防雷设计规范，同时通信、电力、广播电视、石油和铁路等电子产品密集部门，根据国家防雷规范，结合自身情况又制定出更加具体的行业防雷技术标准规范和要求。1999年我国又颁布中华人民共和国气象法，要求各级气象主管机构要统一领导协调全国对雷电灾害防御工作的组织管理。现代防雷技术原则是全方位防护，综合治理。把防雷减灾工程看作是一个系统工程。
12、不但建筑物楼房要做好防雷电的直接雷击，而且还要在供电线路、通信线路上做好防护，防止由雷电引起感应雷对我们各种各样电子设备(计算机、电视、通信设备、电气设备等)损坏。这方面防护首先尽可能将供电线路、通信线路由明线改为埋地电缆。由地下引到各楼内。其次，再在供电线路、信号线路上加装防雷器件，防止雷电流电磁感应而引起感应雷通过电源线、信号线传入电子设备，把电子设备损坏。第三，将建筑防雷地，供电交流接地，电气设备安全保护地和通信及计算机系统接地(也称逻辑接地)组成联合接地系统。雷击时，使和电子设备相连接的地都处在同一电位(消除地的电位差)。所有电气设备都应使用有安全保护地电源插座(若电源插座带有防过电压
13、装置更好)。在防雷问题上我们大家都要按照国家和行业规范去做，就可以确保建筑楼房、电子设备、人员的安全。另外，应大力宣传雷电防护知识，增强自我保护意识。打雷时，不在室外打 ，不要靠近高大建筑物，不在大树下避雨，不在公园靠近建筑物的防雷针、引下线旁坐着休息，就可以免除雷电对我们造成的意外伤害。雷电放电是由雷云引起的放电现象。所谓雷云是指带有电荷的云，云是如何带点的呢？地面的水分在太阳的照射下受热化为水蒸汽，形成上升的热气流。由于太阳不能直接使空气变热，所以空气每上升1km，温度就下降10。热气流上升到一定的高度后，因温度降低是水蒸气凝结成水滴，在足够冷的高空，水滴会进一步冷却成冰晶。水滴和冰晶因其复杂的电荷分离过程及强烈气流的作用更使会形成带电的雷云。2.2.保护措施避雷针，避雷线，避雷网，避雷带及避雷器都是经常采用的防雷装置。避雷针主要用来保护露天变配电设备及保护建筑物：避雷线主要用来
