35kv变电站防雷接地保护设计.docx

毕业论文题目名称：35KV变电站防雷接地保护设计系部名称： 班 级：号：学生姓名：毛毛 指导教师：年月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通过对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、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； 接地保护目录摘 要 目 录 第 1 章 前言 51.1 课题的提出和意义 51.2国内外研究现状 61.3 本课题的主要工作 61.3.1研究目标 61.3.2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 81.5.1 变电站的概况 81.5.2 变电站相关参数 91.5.3变电站电气主接线图 9第 2 章 雷电与防雷装置 112.1 雷电 112.1.1 雷电及其放电过程 112.1.2雷电参数 132.1.3雷击过电压产生的机理 172.2防雷装置 182.2.1 避雷针 182.2.2 避雷线 202.2.3避雷带和避雷网 2.2.4 避雷器 21第3章 变电站直击雷的防护 233.1 变电站直击雷防护概述 233.2 建筑物年预计年雷击次数 233.2.1 年预计雷击次数计算公式 233.2.2 35KV变电站年预计雷击次数N 243.3反击 243.3.1 反击的产生 243.3.2反击的防止 243.4 35KV变电站对直击雷防护的设计 263.4.1 采用两根等高避雷针进行防护设计 263.4.2采用四根等高避雷针进行防护设计 27第4章 变电站雷电侵入波防护 294.1 变电站对雷电侵入波防护概述 294.2 35KV变电站对雷电侵入波的防护 294.2.1 避雷器的防护距离 294.2.2 变电站的雷电侵入波防护接线 4.2.3 变电站的进线段雷电防护 324.3 雷电侵入波防护要素 4.3.1 避雷器与 35KV 变压器的最大电气距离 4.3.2 雷雨季节在运行方式上尽量保证母线并列运行 354.3.3 电缆进出线有利于降低雷电侵入波的幅值和陡度 35第 5 章 接地的基本常识 375.1 接地、接地电阻及接地装置 375.1.1 接地概念及分类 375.1.2 接地电阻与对地电压 385.1.3 接地装置 395.1.4 接触电压和跨步电压 395.2 工频接地电阻、冲击接地电阻和冲击系数 405.3 接地体工频接地电阻计算 415.3.1 自然接地体及其工频接地电阻计算 415.3.2 人工接地体及工频接地电阻计算 42第 6 章 变电站的接地 446.1 变电站接地装置的型式 446.2 变电站的接地装置要求 446.2.1 接地电阻值的要求 446.2.2 变电站主接地网的均压要求及计算 466.3 35KV 变电站接地设计 47致谢 51参考文献 52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，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，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，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1、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5mX5m或6mX4mo2、 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3、 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： 1、地上部分： 当 hxv5Ri 时，Sal ±0.4(Ri+0.1hx)当 hx±5Ri 时，Sal ±0.1(Ri+hx) 2、地下部分：Se^0.4Ri 式 中Sal—空气中距离(m)； Sei—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(Q ); Hx—被保护物或计算点的高度(m)。

4、 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10Q在土壤电阻率高的地区，可适当增大冲击接地电阻5、 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6、 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0.03Q时，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7、 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10Q 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8、 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10 Q9、 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 20Q ，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1.5本论文涉及的35KV变电站1.5.1 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40有三种规格的变压，分别为35/10.5KV （主变压器）、35/0.4KV与10.5/0.4KV的形式1.5.2 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25001变压器台501变压器台301氧化锌避雷器Y5WZ-42/135G只3电压互感器JDJ2-35 35/0.1KV只1第 2 章 雷电与防雷装置2.1 雷电2.1.1 雷电及其放电过。