间隙、无续流、电气所受过电压可以降低和通流容量大, 可以用来限制内部过电压等等优点。然而，要有效及经济地保护变电站所有电气设备，不仅要正确选择避雷器，还要合理地确定避雷器的接线；同时还要限制由线路传来的雷电波陡度及流过避雷器的雷电流幅值。 （2）避雷器的设计 ①避雷器的防护距离
以主变压器为保护对象，雷电波沿变电站进线侵入，避雷器连接点距离变压器连接点的最大允许电气距离。在此称为避雷器的防护距离，参见图3-12。
at
图3-12 分析避雷器保护距离的简单回路
当雷电波入侵时,变压器上的电压具有振荡性质,其振荡轴为避雷器的残压
Uc5l F 1 2 T 。主要原因是由于避
雷器动作后产生的电压波在避雷器和变压器之间多次反射引起,因此,只要变压器离避雷器有一段距离,变压器所受冲击电压的最大值必然要超过避雷器的残压
Uc5 , 有时会对变压器绝缘造成威胁,因此变
Um压器与避雷器之间的安装距离l要进行限制,该距离不能太远；变压器上所受冲击电压的最大值
Um?Uc5?2a?l/??Uc5?2a0?llmax?(Um?Uc5)/2a0。
a0式中，波速?为定值；a为侵入波的时间陡度（kV/s）；
为侵入波的空间陡度（kV/m）。
在平常的设计要求中,根据上述公式,只要距离l满足要求即认可,但是,随着变电站设备的老化,其耐雷水平或承受过电压的能力都会存在不同程度的下降,对变电站来说,最重要的设备是变压器,其承受过电压的能力相应低于其他设备,因此,在电气设备的绝缘配合中,通常应以变压器作为绝缘配合的核心,站内母线避雷器的安装,要尽可能做到与主变压器之间的距离最短；在一些变电站, 比如10 kV (35kV) 母线避雷器与TV 安装于同一间隔内,该间隔可以安装于该母线段的任何位置,但从其与主变最小距离考虑,该间隔尽可能做到挨着主变侧开关间隔安装,在实际设计、施工中也是容易做到的,对保护变压器侧的绝缘是有好处的。
以此35 kV电压等级为例进行说明:由于此变电站1km 进线段有避雷线，若取a0= 1.0 kV/ m ,若l与变压器减小5 m ,则变压器所受冲击电压将减少10 kV ,这对保护变压器的绝缘是很有利的。
同时,还应对被保护设备与避雷器之间的安装距离l 进行校核,即雷电防护要有一定裕度。
Ubil/Um?K
Ubil/K?Um 而不应当用公式 的电压明显要高于
Uc5Ubil/(Uc5?2a0?l)?KUbil/Uc5?KUc5来校核,因为只要被保护设备与避雷器有一定距离,被保护设备上
,若用
进行校核,在l 较大的情况下可能存在没有保护裕度。
UbilK —是一个大于1的配合系数, 可取1.05～1.1；器的雷电冲击残压；
Um—被保护设备的雷电冲击耐受电压；
Uc5—避雷
—设备上所受冲击电压的最大值。
②避雷器与变压器的最大电气距离
35KV变压器允许的距离
lmax
Um?Uc5?2a?l/??Uc5?2a0?la0 当运行进线为1条时：根据，令
Um?Ubli（35KV变压器的雷
电冲击耐受电压为185kV，35KV进线1km有避雷线，其陡度 185=134+2×1×
lmax取1.0kV/m）。
lmax=25（m）
35KV进线2km或全线有避雷线，其陡度 185=134+2×0.5× 当进线数增加时，
lmaxlmaxa0取0.5kV/m。
lmax =51（m）
可参考表3-1的数据。
lmax 表3-1 进线数与 线避雷线长度 （km） 的关系
进 线 路 数 1 2 40 3 50 >=4 55 1 25 2(全线) 50 lmax 75
90 105 10.5KV变压器允许的距离 当运行进线为1条时：根据
Um?Uc5?2a?l/??Uc5?2a0?l，令
Um?Ubil（10kV 变压器的雷
电冲击耐受电压为75kV,10kV全线无避雷线,其陡度a0取1kV/ m）。 75 = 45 + 2 ×1 × 当进线增加，
lmaxlmax
lmax = 15 (m)
参照表3-2的数据
lmax 表3-2 进线数与雷季经常运行的进线数 最大电气距离（m） 1 15 的关系
3 27 >=4 40 2 23 故由计算可知，在35KV变电站里面距变压器（35/10.5KV、35/0.4KV）25m内必须要安装避雷器，距变压器（10.5/0.4KV）15m内须安装避雷器。
依据分析和运行经验，对于本35KV电压级的变电站，实际上只要保证在每一段（包括分段母线）可能单独运行的母线上都装设一组避雷器，就可以使整个变电站得到保护。
3.4.5变电站的进线段雷电防护设计
①进线段防护必要性
当
lmax一经确定，为使避雷器能可靠地保护设备，还必须设法限制侵入波陡度。对于已安装好的
a?'(Ujcf?Uchf)2l电气距离l，可求出最大允许陡度
。同时，应限制流过避雷器的雷电流的大小，以降
低残压，尤其不能超过避雷器的额定通流能力，否则避雷器就会烧坏。
变电站因雷电侵入波形成的雷害事故有50%是离变电站1km以内雷击线路引起的，约有71%是3km以内雷击线路引起的。说明加强变电站进线段的雷电防护的必要性和重要性。
雷电侵入波沿导线传播时有损耗。具体是雷电压在线路上感应产生的地点离变电站愈远，它流动到变电站时的损耗就愈大，其波陡度和幅值就降得愈低。为此，可以在变电站进线段，即距变电站1～2km的这段线路上加强防雷保护。对全线无架设避雷线的，应在这段线路增设避雷线；当全线有避雷线时，应使该段线路具有更高的耐压水平，减少进线段内绕击和反击形成侵入波的概率。这样，侵入变电站的雷电过电压波主要来自进线段外，并经过1～2km线路的冲击电晕影响，不但削弱了侵入波的幅值和陡度，而且因进线段波阻抗的作用，也限制了通过避雷器的雷电流，使其不超过规定值，保证了避雷器的
良好配合，这一措施就是变电站进线段保护。 ②进线保护段接线设计
1~2kmQF FZ GB1 GB2
图3-13 35KV进线保护段接线图
由于此35KV变电站全线无避雷线线路，故变电站进线保护段接线方案可根据图3-13设计。方案中架设1～2km避雷线可防止进线段遭受直接雷击和屏蔽雷电感应。图中管型避雷器GB1和GB2在一般线路不必装设，但对于冲击绝缘强度特别高的木杆线路或者钢筋混凝土杆木横担线路，应在进线保护段首端加装一组管型避雷器GB1，其工频接地电阻一般不得超过10Ω。GB1的作用是限制从进线段外沿导线侵入的雷电流幅值。在进线保护末端装设一组GB2的目的是保护断路器QF。当雷雨季节，QF处于开断状态，且线路侧带工频电压，无GB2保护时会出现较高的折射波电压（2倍的侵入波电位），引起触头闪络，甚至烧坏触头。母线上装设一组阀型避雷器FZ的作用是保护变压器及其他电气设备。
图3-14 3150kV·A以下35KV变电站的简化进线保护
由于此变电站容量在3150kV·A以下（本变电站容量为2560kV·A），可采用图3-14两种简化接线。管型避雷器GB1、GB2可采用保护间隙JX代替，其工频接地电阻应小于或等于5Ω。
假设对此35KV变电站，当在进线区域架设避雷线较困难，为此不能保证要求的耐雷水平。在这种情况下，可以在进线终端杆上安装一组1000μH的电抗器（L），以限制雷电侵入波的陡度a`和雷电流幅值I，起到进线段保护的作用。接线见图3-15所示。
另外，35KV变电站有进线段采用电缆线路，在电缆线与架空线连接处，考虑波过程可能产生过电压，故应装设一组避雷器保护，并且使避雷器的接地端与电缆的金属外皮连接。如图3-16所示。 FZ GB2或JX GB1或JX
FZ JX R?5? T QF 150~200m 150~200m T QF 150~200m R?5? R?5? T
FZ
QF L GB 图3-15 用电抗器代替进线段保护
图3-16 35KV变电站电缆进线段的保护接线
F2 F1 T QF
3.5接地装置的设计
接地按其作用分两类，一位功能（或工作）接地，二为保护接地。
功能接地为电力系统正常运行需要设置的接地，如三相交流系统中的发电机和变压器中性点接地，双极直流输电系统的中性点接地等。
保护接地，也称为安全接地，是为保证人身和设备安全，将电气设备的金属外壳、底座。配电装置的金属框架和输电线路杆塔等外露导电部分接地，防止一旦绝缘损坏或产生漏电，人员触及发生电击。保护接地，是在故障条件下发挥作用的。
另外，属于功能接地范畴的还有：在电子设备中，为获得稳定的参考电位（零电位）所设置的逻辑接地；为防止电磁干扰的屏蔽接地；为保证信号有稳定基准电位所设置的信号接地。而属于接地保护的还有防静电接地（将静电聚积电荷引入大地）和防电蚀接地（在地下埋设金属体作为牺牲阳极或牺牲阴极，以保护与其连接的金属体）等。