110KV变电站防雷接地技术
rx?(1.5h?2hx)p (2.2)
式中 p——高度校验系数；
当h≤30m时，p=1；当30m hahhxh/245°0.75h1.5hhx水平面上保护范围的截面 rx图2.1 单根避雷针的保护范围 (2) 工程上多采用两支以及多支(等高或不等高)避雷针以扩大保护范围。 ①等高避雷针的联合保护范围要比两针各自保护范围的和要大。避雷针的外侧保护范围同样可以由公式4-1和4-2确定，而击于两针之间单针保护范围边缘外侧的雷，可能被相邻避雷针吸引而击于其上，从而使两针间保护范围加大，如图4-2所示。 保护最底点高度(0点的高度)： h0?h?D (2.3) 7p②避雷针保护宽度bx。 按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T621—1997)中的两等高h避雷针间保护范围的一侧最小宽度bx与D/haP的关系)确定。当bx＞rx时，取 bx?rx。求得bx后，可按图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。 8 110KV变电站防雷接地技术 R0D/7p1O2O-O'截面hahhxrxo'h0h/2h0bxhxDhx水平面上保护范围的距离bx1.5h1.5h0rxbx图2.2 两根等高避雷针的保护范围 图2.3 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 防雷措施总体概括为2种：①避免雷电波的进入；②利用保护装置将雷电波引入接地网。防雷保护措施应根据现场常见的雷击形式、频率、强度以及被保护设施的重要性、特点安装适宜的保护装置。 雷击只能通过拦截导引措施改变其入地路径。接闪器有避雷针、避雷线。小变电所大多采用独立避雷针，大变电所大多在变电所架构上采用避雷针或避雷线，或两者结合，对引流线和接地装置都有严格的要求。 避雷器能将侵入变电所的雷电波降低到电气装置绝缘强度允许值以内。我国主要是采用金属氧化物避雷器(MOA)，西方国家除用MOA外，还在所有电气装置上安装空气间隙，作为MOA失效后的后备保护。 3. 避雷器的选择 9 110KV变电站防雷接地技术 根据安装地点电网额定电压的不同，选择氧化锌避雷器如表。 表2.1 氧化锌避雷器参数表 安装 地点 型号 额 定 电 压 有效值kV Y10W-100/260 HY5WZ-51/1335kV侧 4 HY5W-16.5/410 kV侧 5 110kV侧 100 51 16.5 最大持续运行电压 有效值 kV 78 40.8 13.6 操作冲击(30~100μs) 10kA残压（峰值）kV 221 114 45 雷电冲击（8/20μs） 10kA残压（峰值）kV 260 134 56.8 陡坡冲击（1μs）10kA残压（峰值）kV 291 154 38.3 2.5 防雷击的保护 避雷设备选择，由于本站是一个较小型的110kV变电站，电站东西长92.2米，南北长87.5米，面积比较小。避雷针位置布置：据《电力工程电气设计手册 电气一次部分》和《110kV变电站典型设计》中对于110kV变电站防雷保护设计相关规定和避雷针安装原则，可以确定本变电站将2根避雷针安装在110kV出线的构架上，另外2根安装在变电站南部的两个角落中，分别离所靠近墙边缘1m。据《电力工程电气设计手册 电气一次部分》和《110kV变电站典型设计》确定本站的防雷装置选择避雷针，因为需要全站都在雷电保护范围内，因此在站内安装4个等高避雷针，避雷针高25m。避雷器是用以限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的一种电器设备。避雷器是一种放电器，并联连接在被保护设备附近，当作用电压超过避雷器的放电电压时，避雷器即先放电，限制了过电压的发展，从而保护了其他电器设备免遭击穿损坏。目前使用的避雷器有以下四种类型：保护间隙式避雷器、排气式避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器。 氧化锌避雷器的安装位置和组数，应根据电器设备和雷电冲击绝缘水平和避雷器特性以及侵入波陡度，并结合配电装置的接线方式确定。 避雷器至电器设备的允许距离还与雷电季节经常运行的进线路数有关。进线数越多则允许距离可相应增大。 断路器、隔离开关、耦合电容器等电器绝缘水平比变压器为高。因此，避雷器至这些设备的最大允许距离可增大。 10 110KV变电站防雷接地技术 3 变电站的防雷接地 接地装置的设计对于电力系统的安全运行至关重要，变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。随着电力系统规模的不断扩大，接地系统的设计越来越复杂[12]。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。工作接地即为电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地；保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地；雷电保护接地即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。 3.1 接地概述 接地就是将电力或建筑电气装置、设施中某些导电部分，经接地线接至接地极。 接地根据工作内容划分为以下几种： 1．工作接地 工作接地是为系统正常工作而设置的接地。如为了降低电力设备的绝缘水平，在及以上电力系统中采用中性点接地的运行方式，在两线一地的双极高压直流输电中也需将其中性点接地。除主设备的接地外，在微电子电路中，根据电路性质不同，还有各种不同的工作接地比如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电源地等。 2．防雷接地 为了避免雷电的危害，避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备都必须配以相应的接地装置以便将雷电流引入大地。 3．安全接地 为了保证人身的安全，将电气设备外壳设置的接地。任何接地极都存在着接地电阻，正因为如此，当有电流流过接地体时，在接地电阻上的压降将引起接地极电位的升高电流在地中扩散时，地面会出现电位梯度。 3.2 接地电阻 接地电阻就是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限大远处的大地电阻[12-13]。 11 110KV变电站防雷接地技术 从降低工程造价以及技术与经济性相结合的角度出发，变电站接地电阻设计值为1欧，全所接地网沿水平接地体、垂直接地体敷设降阻剂，必要时可加打垂直接地桩；全所做绝缘高阻地面，以满足接触电位差及跨步电位差的要求。 ①施加降阻剂后的接地电阻： 在具体施工中施加降阻剂后，有效地扩大接地体与土壤接触面积，施加CFJ-1型降阻剂，按18公斤/米计算，按接地极总长度1563米计算，约需30吨。 根据： ?L2R?ln （3.1） 2??Ldhρ：平均土壤电阻率560Ω·m。 L：接地极的总长度水平加垂直L=1563m。 d：接地极的等效直径0.025m。 h：接地极的埋深0.8m。 η：降阻剂的利用率50℅。 56015632 （3.2） R?ln2?3.14?0.5?15630.025?0.8R=2.12(Ω) ②加打接地深井后的接地电阻： 在站内与复合接地网配合，在四个边的中间打4×40米的深井接地，深井直径200mm，接地极热镀锌钢管Ф=100mm，侧壁钻Ф=15mm的溢流孔。井内用压力灌装机灌注降阻剂。 根据公式： ?L2R?ln （3.3） 2?nLdhρ：深40米土壤电阻率估计1200Ω·m。 L：深井接地极的总长度40m。 d：深井接地极的等效直径0.20m。 h：深井接地极的埋深0.8m。 n：深井数4口。 R=10.994(Ω)。 并接水平地网后，根据： 12