35kv供配电系统的防雷接地保护课程设计
供电技术设计_35kv供配电系统的防雷接地保护设计 电气工程学院 班级：10自动化3班 学号：P1018134 姓名： xxx 指导老师：xxx摘要：供配电系统的防雷保护和接地装置是安全供配电的重要措施之一。如果发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响社会生产和人们生活。为了确保在运行中，保证人身安全、设备安全以及供电的可靠性，供配电系统的防雷保护应从工程设计阶段就认真加以考虑，根据各地的雷电情况和地质特点，采取切实可行的防雷和接地方案，本文简要介绍35kv供配电系统的防雷与接地保护。关键词：35kv供配电系统、防雷保护、接地保护目录前言一、 雷电的形成31.1 过电压及其分类.31.2 雷电的形成.41.3 雷电的分类.51.4雷电的危害6二、 35kv供配电系统的防雷措施.72.1 变配电所遭受雷击的来源.72.2 变配电所的防雷措施.72.3 电力线路的防雷保护措施.82.4 保护电力装置的避雷针和避雷线的保护范围.92.4.1避雷针保护范围计算.102.4.2 避雷线及保护范围计算.122.5 避雷器的选择.132.5.1 避雷器的作用.132.5.2 氧化锌避雷器的选择.132.5.3 管型避雷器的选择.142.5.4 保护间隙.14三、35kv供配电系统的接地保护.143.1接地的基本概念143.1.1 接地体、接地线和接地装置143.1.2 地和对地电压.153.1.3 接地电阻153.1.4 接触电压和跨步电压163.1.5 零线173.1.6 接地类型173.1.7 重复接地183.2 变电所接地装置及接地电阻计算.183.2.1 变电所接地装置.183.2.2 接地电阻计算 203.2.3 接地装置导线截面应符合的要求.203.2.4 土壤电阻率的测量及计算.21四、小结.22前言：发电厂、变电站直流系统是十分重要的电源系统，它是一个独立的电源，不受发电机、厂用电、站用变以及系统运行方式改变的影响，为电力系统的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置及用户照明等提供可靠稳定的不间断电源，它还为断路器的分、合闸提供操作电源。供配电系统一旦遭受雷击或者设备漏电，将给供电可靠性、设备安全以及人身安全带来很大的影响。因此，准确把握电力系统遭受雷电及直接接地的危害，并采取切实可行的预防措施，对确保电力系统正常运行意义重大。本次课程设计将围绕35kv供配电系统的防雷接地保护，介绍雷电的一些基本知识，以及根据防雷设备和接地装置计算防雷范围和接地电阻。一、 雷电的形成1.1 过电压及其分类在正常运行时，供配电系统电气设备的绝缘处于额定电压作用之下。但是，由于雷击和倒闸操作等原因，供配电系统中某些部分的电压可能升高，甚至会大大超过正常状态下的数值。这种电气设备绝缘造成危险的电压升高，称为过电压。按过电压产生的原因分为大气过电压和内部过电压两大类。1.1.1 大气过电压由于大气中雷云放电，并雷击供配电系统或雷电感应引起的过电压，称为大气过电压。这种过电压在供配电系统中占的比例很大。大气过电压的幅值决定于雷电的情况和防雷措施。与供电系统的运行情况无关，因而这种过电压又称外部过电压。1.1.2 操作过电压由于供电系统内部电磁能量的转换或传送引起的过电压，称为操作过电压。例如断路器切与合、负荷剧变、线路断线、短路与接地故障均会引起程度不同的过电压。这种过电压又称内部过电压。内部过电压的过电压数值一般不会大于3.5。在35kv及以下供配电网络中，只要电气设备绝缘强度选择合理（如额定电压不低于工作电压，即），过电压破坏是可以防止的。1.2 雷电的形成雷电产生的原因很多，现象也比较复杂。大气中的水蒸气和地面的湿气受热上升，在空中不同冷、热气团相遇，凝结成水滴或冰晶，形成积云。积云运动，使电荷发生分离，亦即在上下气流的强烈摩擦和撞击下，形成带正、负不同电荷的积云，也称雷云。云层中电荷越积越多，就形成了正、负不同雷云间的强大电场。同时，由于静电感应，带电的雷云临近地面时，对大地或架空线路将感应出与雷云极性相反的电荷，二者之间形成了一个巨大的“电容器”。雷云中的电荷积聚到足够数量时，电场强度达到25kv30kv/cm时，就会使正、负雷云之间或雷云与大地之间的空气绝缘击穿，而发出先导放电。当先导放电到达另一雷云或大地时，就产生强烈的“中和”作用，出现强大的电流，值可达到数十至数百千安。该电流称为雷电流，这一过程称为主导放电过程。主放电的温度可达到2000，使周围的空气猛烈膨胀，并出现耀眼的光亮和巨响，称为雷电，亦即通常所说的“打闪”和“打雷”。1.3 雷电的分类高空中雷云之间的放电虽然很强烈，但对人和地面物体没有危险。而雷云对大地的放电，将产生有很大破坏作用的大气过电压，其基本形式有三种。1) 直击雷过电压（直击雷）雷云直接击中房屋、杆塔、电力装置等物体时，强大的雷电流流过物体的阻抗泄入大地，在该物体上产生较高的电压降，称为直击雷过电压。雷电流通过被击物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。2） 感应过电压（感应雷）当雷云在架空导线（或其他物体）上方时，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量异性束缚电荷，在雷云向大地等处由先导放电发展至主放电阶段面对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成自由电荷流向线路两端，产生很高的过电压（高压线路可达几十万伏，低压线路达几万伏），将对电力网路造成危害。这种过电压，就是对电力装置有危害的静电感应过电压。3） 侵入波（进行波过电压）架空线路遭受直接雷击或感应雷而产生的高电位雷电波，可能沿架空线侵入变电所（配电所）而造成危险。这种波称为侵入波。据统计，这种雷电侵入波占电力系统雷害事故的50%以上。因此，对其防护问题应相当重视。1.4 雷电的危害雷电对于电力装置等的危害，主要表现在以下几方面：1） 雷电的机械效应产生的电动力可摧毁设备、杆塔和建筑物，伤害人和畜；2） 强大的雷电流所产生的热量，可以烧断导线和摧毁电力装置；3） 雷电的电磁效应可能产生过电压，击穿电气绝缘，甚至引起火灾爆炸，造成人身伤亡；4） 雷电的闪络放电可能烧坏绝缘子、使断路器跳闸或引起火灾，造成大面积停电。二、 35kv供配电系统的防雷措施2.1 变配电所遭受雷击的来源 雷击的来源，一是雷直击于变电所的设备上；二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。2.2 变配电所的防雷措施1） 装设避雷针或避雷带（网）变配电所及其屋外配电装置，应装设避雷针以及防护直击雷。如无屋外配电装置，可于变配电所的屋顶装设避雷针或避雷带（网）。如果变配电所及其屋外配电装置处在相邻的建筑物防雷保护的范围内时，可不在装设避雷针或避雷带（网）。独立避雷针宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻。当有困难时，可将接地电装置与接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kv设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地线的长度不得小于15m。独立避雷针及其引下线与变配电装置在空气中的水平间距(单位为m)，应满足下列两式要求： （式1-1）且 式中 空气中的距离；避雷针的冲击接地电阻（单位为m）； h避雷针检验点高度（即被保护物的高度）。独立避雷针的接地装置与变配电所主接地中的水平距离，应满足下列两式的要求：（式1-2）且 （式1-3）2） 装设避雷线 处于峡谷地区的变配电所，可利用避雷线（架空线）来防护直击雷。在35kv的变配电所架空进线上，架设12km的避雷线，以消除近区进线上的雷击闪络，避免其引起的雷电侵入波对变电所电气装置的危害。进线保护段范围内的电杆工频接地电阻。进线保护段上的避雷线保护角不宜大于20，最大不应大于30。3） 装设避雷器装设避雷器用以防止雷电侵入波对变配电所电气装置特别是对主变压器的危害。a) 高压架空线路的终端杆装设阀式或排气式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则架空线路终端装设的避雷器应与电缆头处的金属外皮相连并一同接地。b) 每组高压母线上都应装设阀式避雷器。变电所内所有阀式避雷器应以
