变电站防雷系统设计_毕业论文(编辑修改稿)

变电站防雷系统设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

haP (5) 式中： rx—— 避雷针在 hx 水平面上的保护半径， m； hx—— 被保护物的高度， m； ha—— 避雷针的有效高度， m。 2)当 hx＜ 时 rx＝ ()P (6) 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 4 图 2 单支避雷针的保护范围 (h≤ 30m时， θ ＝ 45176。 ) 图 3 高度为 h 的两等高避雷针的保护范围 图 4 两等高 (h)避雷针间保护范围的一侧最小宽度 (bx)与 D/haP 的关系 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 5 (a)D/hai＝ 0～ 7； (b)D/haP＝ 5～ 7 两支等高避雷针的保护范围 (图 3)： a)两针外侧的保护范围应按单支避雷针的计算方法确定。 b)两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点 O 的圆弧确定，圆弧的半径为 R′ O。 O 点为假想避雷针的顶点，其高度应按下式计算： PDhh 70  (7) 式中： hO—— 两针间保护范围上部边缘最低点高度， m； D—— 两避雷 针间的距离， m。 两针间 hx 水平面上保护范围的一侧最小宽度应按图 4 确定 ，或者按 ( )x O xb h h计算。 当 bx＞ rx时，取 bx＝ rx。 求得 bx 后，可按图 3 绘出两针间的保护范围。 两针间距离与针高之比 D/h 不宜大于 5。 多支等高避雷针的保护范围 (图 5)： 图 5 三、四支等高避雷针在 hx水平面上的保护范围 (a)三支等高避雷针在 hx水平面上的保护范围； (b)四支等高避雷针在 hx水平面上的保护范围 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 6 a)三支等高避雷针所形成的三角形的外侧保护范围应分别按两支等高避雷针的计 算方法确定。 如在三角形内被保护物最大高度 hx 水平面上，各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度 bx≥ 0 时，则全部面积受到保护。 图 6 单根避雷线的保护范围 (h≤ 30m时， θ ＝ 25176。 ) b)四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形，可先将其分成两个或数个三角形，然后分别按三支等高避雷针的方法计算。 如各边的保护范围一侧最小宽度 bx≥ 0，则全部面积即受到保护。 单根避雷线在 hx水平面上每侧保护范围的宽度 (图 6)： a)当 2x hh 时 rx＝ (hhx)P (8) 式中： rx—— 每侧保护范围的宽度， m。 b)当 2x hh 时 rx＝ ()P (9) 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 7 两根等高平行避雷线的保护范围 (图 7)： a) 两避雷线外侧的保护范围应按单根避雷线的计算方法确定。 b) 两避雷线间各横截面的保护范围应由通过两避雷线 2 点及保护范围边缘最低点 O 的圆弧确定。 O 点的高度应按下式计算： PDhh 4O  (10) 图 7 两根平行避雷线的保护范围 式中： hO—— 两避雷线间保护范围上部边缘最低点的高度， m； D—— 两避雷线间的距离， m； h—— 避雷线的高度， m。 c)两避雷线端部的两侧保护范围仍按单根避雷线保护范围计算。 两线间保护最小宽度 (参见图 3)按下列方法确定： 1)当 2x hh 时 bx＝ (hOhx)P (11) 2)当 2x hh 时 bx＝ (hO－ )P (12) 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 8 不等高避雷针、避雷线的保护范围 (图 8)： 图 8 两支不等高避雷针 的保护范围 a)两支不等高避雷针外侧的保护范围应分别按单支避雷针的计算方法确定。 b)两支不等高避雷针间的保护范围应按单支避雷针的计算方法，先确定较高避雷针1 的保护范围，然后由较低避雷针 2 的顶点，作水平线与避雷针 1 的保护范围相交于点 3，取点 3 为等效避雷针的顶点，再按两支等高避雷针的计算方法确定避雷针 2 和 3 间的保护范围。 通过避雷针 3 顶点及保护范围上部边缘最低点的圆弧，其弓高应按下式计算： PDf 7 (13) 式中： f—— 圆弧的弓高， m； D′ — — 避雷针 2 和等效避雷针 3 间的距离 （当 2112hh 时， 1239。 ( )D D h h P   ，当2112hh 时， 1239。 (1. 5 2 )D D h h P  ， P 意义同前 ） ， m。 c)对多支不等高避雷针所形成的多角形，各相邻两避雷针的外侧保护范围按两支不等高避雷针的计算方法确定；三支不等高避雷针，如在三角形内被保护物最大高度 hx水平面上，各相邻避雷针间 保护范围一侧最小宽度 bx≥ 0，则全部面积即受到保护；四支及以上不等高避雷针所形成的多角形，其内侧保护范围可仿照等高避雷针的方法确定。 d)两根不等高避雷线各横截面的保护范围，应仿照两支不等高避雷针的方法，按式(10)计算。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 9 复杂地形的计算 山地和坡地上的避雷针，由于地形、地质、气象及雷电活动的复杂性，避雷针的保护范围应有所减小。 避雷针的保护范围可按式 (4)～式 (6)的计算结果和依图 4 确定的 bx等乘以系数 求得；式 (7)可修改为 PDhh 5O  ；式 (13)可修改为 PDf 5 利用山势设立的远离被保护物的避雷针不得作为主要 保护装置。 相互靠近的避雷针和避雷线的联合保护范围可近似按下列方法确定 (图 9)： 避雷针、线外侧保护范围分别按单针、线的保护范围确定。 内侧首先将不等高针、线划为等高针、线，然后将等高针、线视为等高避雷线计算其保护范围。 图 9 避雷针和避雷线的联合保护范围。 发电厂和变电所的直击雷过电压保护 根据《 DL6201997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 发电厂和变电所的直击雷过电压保护按如下方法设置。 独立避雷针 (线 )宜设独立的接地装置。 在非高土壤电阻率地区，其接地电阻不宜超过 10Ω。 当有困难时，该 接地装置可与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至 35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于 15m。 独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 10 距离不宜小于 3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面，也可铺设混凝土地面。 110kV 及以上的配电装置 110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于 1000Ω m的地区，宜装设独立避雷针。 否则，应通过验算，采取降低接地电阻或加强绝缘等措施。 66kV的配电 装置，允许将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于 500Ω m的地区，宜装设独立避雷针。 35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针。 装在架构上的避雷针应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。 装有避雷针的架构上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度；但在空气污秽地区，如有困难，空气中距离可按非污秽区标准绝缘子串的长度确定。 除水力发电厂外，装设在架构 (不包括变压器门型架构 )上的避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不 得小于 15m。 在门型构架上安放避雷针 除水力发电厂外，在变压器门型架构上和在离变压器主接地线小于 15m的配电装置的架构上，当土壤电阻率大于 350Ω m时，不允许装设避雷针、避雷线；如不大于 350Ω m，则应根据方案比较确有经济效益，经过计算采取相应的防止反击措施，并至少遵守下列规定，方可在变压器门型架构上装设避雷针、避雷线： a)装在变压器门型架构上的避雷针应与接地网连接，并应沿不同方向引出 3 根～ 4根放射形水平接地体，在每根水平接地体上离避雷针架构 3m～ 5m处装设一根垂直接地体； b)直接在 3kV～ 35kV变压器的所有绕组出线上或在离变压器电气距离不大于 5m条内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 11 件下装设阀式避雷器。 高压侧电压 35kV变电所，在变压器门型架构上装设避雷针时，变电所接地电阻不应超过 4Ω (不包括架构基础的接地电阻 )。 在门型构架上连接避雷线 110kV及以上配电装置，可将线路的避雷线引接到出线门型架构上，土壤电阻率大于 1000Ω m的地区，应装设集中接地装置。 35kV、 66kV配电装置，在土壤电阻率不大于 500Ω m的地区，允许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。 在土壤电阻率大于 500Ω m的地区，避雷线应 架设到线路终端杆塔为止。 从线路终端杆塔到配电装置的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔上装设避雷针。 独立避雷针、避雷线与配电装置带电部分间的空气中距离以及独立避雷针、避雷线的接地装置与接地网间的地中距离。 a)独立避雷针与配电装置带电部分、发电厂和变电所电气设备接地部分、架构接地部分之间的空气中距离，应符合下式的要求： Sa≥ ＋ (15) 式中： Sa—— 空气中距离， m； Ri—— 避雷针的冲击接地电阻，Ω； h—— 避雷针 校验点的高度， m。 b)独立避雷针的接地装置与发电厂或变电所接地网间的地中距离，应符合下式的要求： Se≥ (16) 式中： Se—— 地中距离， m。 c)避雷线与配电装置带电部分、发电厂和变电所电气设备接地部分以及架构接地部内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 12 分间的空气中距离，应符合下列要求 对一端绝缘另一端接地的避雷线 Sa≥ ＋ (h＋Δ l) (17) 式中： h—— 避雷线支柱的高度， m； Δ l—— 避雷线上校验的 雷击点与接地支柱的距离， m。 对两端接地的避雷线 Sa≥ β ′［ ＋ (h＋Δ l)］ (18) 式中： β ′ —— 避雷线分流系数； Δ l—— 避雷线上校验的雷击点与最近支柱间的距离， m。 避雷线分流系数可按下式计算： hlllhlhlhlhl hRR2)6 . 2 (1)(222t22tii  (19) 式中： l2—— 避雷线上校验的雷击点与另一端支柱间的距离， l2＝ l′－Δ l， m； l′ —— 避雷线两支柱间的距离， m； τ t—— 雷电流波头长度，一般取 s。 d)避雷线的接地装置与发电厂或变电所接地网 间的地中距离，应符合下列要求： 对一端绝缘另一端接地的避雷线，应按式 (16)校验。 对两端接地的避雷线应按下式校验： Se≥ ′ Ri (20) e)除上述要求外，对避雷针和避雷线， Sa 不宜小于 5m， Se 不宜小于 3m。 对 66kV及以下配电装置，包括组合导线、母线廊道等，应尽量降低感应过电压，当条件许可时， Sa 应尽量增大。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 13 实际避雷针设计过程 本设计 方式说明 本设计采用 4 根避雷针进行联合保护，站内最高建筑高度为 11 米， z z3 为构架避雷针， 架设在高压侧母线上， z1 及 z4 为独立避雷针，安置在站外，同时对站外的 16米高的低压侧出口线路进行保护。 先利用设计软件确定 4 根避雷针的位置及高度，达到要求后在对避雷针的保护范围进行验算。 验算过程 验算过程及计算数据如下： 1z （ 27， ）高度为 米， 2z （ ， ）高度 米， 3z （ ， ）高度 米， 4z （ ， ）高度 米。 保护高度 1xh =米， 2xh = 米。 针间距 12D = 米， 23D = 米， 34D = 米， 41D = 米， 31D =米。 变电站围墙坐标（ ， ），（ ， ），（ ， ），（ ， ） 一、将避雷针 1z 、 2z 、 3z 、及 4z 形成的四角形分成两个三角形，先计算 1z 、 2z。