35kv变电站防雷接地保护设计毕业论文(编辑修改稿)

35kv变电站防雷接地保护设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

本课题的主要工作 研究目标 本课题是针对我国农村 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 • 6 • 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。 主要研究内容 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。 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。 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。 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，是要害部门，一旦遭受雷击破坏，其后果相当严重。 故应按国家第一类建筑物标准作防雷保护。 应装设独立避雷针或架空避雷线 (网 )，使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。 架空避雷网的网格尺寸不应大于 5m 5m或 6m 4m。 独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。 对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱，宜利用其作为引下线 独立避雷针和架空避雷线 (网 )的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道 、电缆等金属物之间的距离，应符合下列表达式的要求，但不得小于 3m： 地上部分：当 hx5Ri 时， Sa1≥ (Ri+) 当 hx≥ 5Ri 时， Sa1≥ (Ri+hx) 地下部分： Se≥ 式中 Sa1— 空气中距离 (m)； Se1— 地中距离 (m)； Ri— 独立避雷针或架空避雷线 (网 )支柱处接地装置的冲击接地电阻 (Ω )； Hx— 被保护物或计算点的高度 (m)。 独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置，每一引下线的冲击接地电阻不宜大于 10Ω。 在土壤电阻率高的地区 ，可适当增大冲击接地电阻。 建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上。 金属屋面周边每隔 18～24m应采用引下线接地一次。 平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于 100mm 时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于 30m；交叉净距小于 100mm时，其交叉处亦应跨接。 当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于 ，连接处应用金属线跨接。 对有不少于 5 根螺栓连接的法兰 盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。 防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频接地电阻不应大于 10Ω。 屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接，不应少于两处。 低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设，在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上。 当全线采用电缆有困难时，可采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线，并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引人，其埋地长度应符合下列表达式的要求，但不应小于 15m：在电缆与架空线连接处，尚应装设避雷器。 避雷器、电缆金属外皮、钢管和 绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于 10Ω。 架空金属管造，在进出建筑物处，应与防雷电感应的接地装置相连。 距离建筑物 100m内的管道，应每隔 25m 左右接地一次，其冲击接地电阻不应大于 20Ω，并宜利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线，其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。 本论文涉及的 35KV 变电站 变电站的概况 此变电站为降压变电站与我国大多数农村变电站相似，建在视野开阔的偏僻地区，附近无高层建筑。 占地面积长为 50m,宽为 40m。 变 电站最高点为 20m，且当地平均雷电日为 • 7 • 40。 有三种规格的变压，分别为 35/（主变压器） 、 35/ 与。 变电站相关参数 名称 型号规格 单位 容量（ KVA） 数量 变压器 （主） 台 2500 1 变压器 台 50 1 变压器 台 30 1 氧化锌 避雷器 Y5WZ42/135G 只 3 电压互 感器 JDJ235 35/ 只 1 第 2 章 雷电与防雷装置 雷电 雷电及其放电过程 雷电是一种恐怖而又壮观的自然现象，这不仅在于它那划破长空的耀目闪电和令人震耳欲聋的雷鸣，重要的是它给人类生活带来巨大的影响。 且不说雷电促成有机物质的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位，以及雷电引起的森林火灾可能启发了远古人类对火的发现和利用；仅在现代生活中，雷电威胁人类的生命安全，常使航空、通讯、电力、建筑等许多部门遭受破坏，就一直引起人们对于雷电活动及其防护问题的关注。 雷电放电是一种气体放电现象，由其引起的过电压，叫做大气过电压。 它可以分为直击雷过电压和感应雷过电压两种基本形式。 雷电放电是由于带电荷的雷云引起的。 雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满意的一致的认识。 一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下，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，形成一些局部带正电的区域。 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 • 8 • 雷云之间，或者雷云和大地之间形成了强大的电场，其电位差可达数兆伏甚至数十兆伏。 随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超 过了大气游离放电的临界电场强度（大气中约 30kV/cm，有水滴存在时约 10kV/cm）时，就会发生云间或对大地的火花放电；放出几十乃至几百安的电流；产生强烈的光和热（放电通道温度高达 15000℃至 20200℃），使空气急剧膨胀振动，发生霹雳轰鸣。 这就是闪电伴随雷鸣，叫做雷电之故。 大多数雷电发生在雷云之间，它对地面没有什么直接影响。 雷云对大地的放电虽然只占少数，但是一旦发生就有可能带来严重的危险。 这正是我们主要关心的问题。 实测表明，对地放电的雷云绝大多数带负电荷，根据放电雷云的极性来定义，此时雷电流的 极性也为负电荷。 雷云中的负电荷逐渐积聚，同时在附近地面上感应出正电荷。 当雷云与大地之间局部电场强度超过大气游离临界场强时，就开始有局部放电通道自雷云边缘向大地发展。 这一放电阶段称为先导放电。 先导放电通道具有导电性，因此雷云中的负电荷沿通道分布，并继续向地面延伸，地面上的感应正电荷也逐渐增多，先导通道发展临近地面时，由于局部空间电场强度的增加，常在地面突起处出现正电荷的先导放电向天空发展，称为迎面先导。 当先导通道到达地面或者与迎面先导相遇以后，就在通道端部因大气强烈游离而产生高密度的等离子区，此区域自下而 上迅速传播，形成一条高导电率的等离子通道，使先导通道以及雷云中的负电荷与大地的正电荷迅速中和，这就是主放电过程。 与先导放电和主放电对应的电流变化同时表示时，先导放电发展的平均速度较低，约 105m/s，表现出的电流不大，约为数百安。 由于主放电的发展速度很高，约为 2 107～ 108m/s，所以出现甚强的脉冲电流，可达几十乃至二、三百千安。 以上描述的是雷云负电荷向下对地放电的基本过程，可称为下行负闪电。 在地面高耸的突起处（如尖塔或山顶），也可能出现从地面开始的上行正先导向云中的负电荷区域发 展的放电，称为上行负闪电。 与上面的情况类似，带正电荷的雷云对地放电，也可能是下行正闪电，或上行正闪电。 雷电观测表明，先导放电不是一次贯通全部空间，而是间歇性的脉冲发展过程，称为分级先导。 每次间隙时间大约几十微秒。 而且，人们眼睛观察到的一次闪电，实际上往往包含多次先导 主放电的重复过程，一般为 2~3 次，最多可达 40 多次。 发生多重雷电放电的原因可作如下解释。 雷云是一块大介质，电荷在其内部不容易运动，因此如前所述，在雷云积聚电荷的过程中，就可能形成若干个密度较高的电荷中心。 第一次先导 — 主放电冲击，主要是泄 放第一个电荷中心及其已传播到先导通道中的负电荷，这时第一次冲击放电过程虽已结束，但是雷云内两个电荷中心之间的流注放电已开始，由于主放电通道仍然保持着高于周围大气的导电率，由第二个及多个电荷中心发展起来的先导— 主放电以更快的速度沿着先前的放电通道发展，这就出现了多次重复的冲击放电。 实际观测表明，第二次及以后的冲击放电的先导阶段发展时间较短，没有分叉。 观测还表明，第一次冲击放电的电流幅值最高，第二次及以后的电流幅值都比较低，但对 GIS 变电站的运行可能造成一定程度的危险；而且它们增加了雷云放电的总持续时间，对电力 系统的运行同样会带来不利的影响。 带有大量电荷的雷云（实测表明多为负极性），在其周围的电场强度达到使空气绝缘破坏的程度（约 25～ 30kV/cm），空气开始游离，形成导电性的通道，通道从云中带电中心向地面发展。 在先导通道发展的初级阶段，其方向受偶然的因素。