35KV变电站防雷接地技术
4、进线保护段接线设计
1~2kmQF FZ GB1 GB2
图2-3 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2-3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。
T QF GB2或JX FZ
GB1或JX FZ JX 150~200m 150~200m T QF 150~200m R?5? R?5? 图2-4 3150kV·A以下35KV变电站的简化进线保护
R?5? 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2-4两种简化接线。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2-5所示。
18
35KV变电站防雷接地技术
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2-6所示。
图2-5 用电抗器代替进线段保护
图2-6 35KV变电站电缆进线段的保护接线
F2 F1 T QF FZ GB T QF L 4.3 35KV变电站接地设计
该35KV变电站主变压器容量2500kV·A，电压为35/10.5kV，中性点不接地，经消弧线圈接地。最大运行方式下，低压母线三相短路电流为4.25kA，单相短路电流为10.8kA。低压侧主保护动作时限为0.7s。变电站范围为长为50m,宽为40m。
变电站电源进线为一回35KV架空线路，导线型号为LJ-95，3km长。电源变电站35KV母线最大运行方式下短路容量500MV·A，单相接地电容电流为15A。35kV出线继电保护动作时限为1.4s。功率因数要求不小于0.9。
19
35KV变电站防雷接地技术
1.5m
垂直接地体；
水平接地体及均压带；
接地线
低 压 配 电 室 工 具 间 变 压 器 室 值 班 室 高压配电室 1.5m 图3-1 35/10.5KV变电站接地网示意图
最热月平均温度27.9oC，最热月平均最高温度31.9oC，极端最高温度38.9oC，极端最低温度-9.4oC，最热月地下0.8m深处平均温度27.2oC，年平均雷电日数40日/年。土壤电阻率2×104Ω·cm，中等含水量，土壤热阻系数80oC·cm/W。
接地设计步骤如下。
（1）接地电阻要求值 因为中性点不接地、经消弧线圈接地，仅供高压电气250Rd?I ，Rd?10Ω 装置接地保护用时，要求
（2）确定土壤电阻率 考虑季节变化，土壤电阻率应乘以季节系数??1.3，所以最大电阻率为：
44??2?10?1.3?2.6?10 Ω·cm
（3）选择接地体及确定接地装置型式 选角钢L50×50×5，长3.5m做垂直接地体；并选扁钢40mm×5mm做水平接地体，构成以垂直接地体为主的复式接地装置。
接地装置在距变电站建筑物外墙1.5m处，呈环路闭合的长孔型布置，中间加一条均匀带。垂直接地体间距取6～7m，沿闭合环路垂直打入地中，上端用扁钢
20
35KV变电站防雷接地技术
连接，扁钢埋地0.5～0.7m。高、低压配电装置角钢基础及变压器底部钢轨均通过不少于2根的接地线连接到接地装置上。变电站各室出入口敷设帽檐式均压带或铺设沥青路面（变电站无自然接地体）。
( 4 ) 接地装置计算
1）单根垂直接地体的接地电阻
?4l2.6?1024?3.5Rcd?ln?ln2?ld2?3.14?3.50.84?0.05
=68.72Ω
2）初定垂直接地体根数，确定屏蔽系数 因闭合接地装置的周长L=[(1.5×2+50)+(1.5×2+40)]×2=192m，接地体间距a=6～7m，故垂直接地体根数约为 n`=L/a=32～27.5根
实取 n=30 根
按n=30及a/l?2，查得?c?0.6
( 5 )接地装置的接地线（即连接扁钢）热稳定性校验
实选接地线40×5=200mm2>Smin 合格 （6）防雷接地
35KV变电站用独立避雷针, 避雷针接地引下线埋在地中部分与配电装置构架的接地导体埋在地中部分在土壤中的距离大于3m, 变电站电气装置的接地装置采用水平接地极为主的人工接地网, 水平接地极采用扁钢50mm×5mm, 垂直接地极采用角钢50mm×5mm, 垂直接地极间距5m～6m, 主接地网接地装置电阻不大于4Ω, 主接地网埋于冻土层1m 以下。人工接地网的外缘应闭合, 外缘各角应做成圆弧形。
Smin?IjdC10.8?103td?0.7?129.670 mm2
21
35KV变电站防雷接地技术
5 结论
本文在分析和研究雷电过电压放电过程及其机理的基础上，重点对农村某35KV变电站进行防雷保护设计。结合各种防雷装置的防护原理，采用设计安装避雷针对变电站直击雷的防护，而对变电站雷电侵入波的防护则设计安装避雷器。同时结合基本接地常识与变电站接地标准对此35KV变电站进行接地保护设计。在国家防雷接地标准下，根据理论与计算可以得到如下结论：
（1）本文以现在防雷接地保护较弱的农村35KV变电站为设计对象，具有一定的广泛性与实际意义。
（2）根据避雷针保护范围，分别采用两根等高或四根等高避雷针对整个变电站实施直击雷防护，确定所需避雷针高度，从而根据经济、技术等因素选择所采用方案。
（3）对变电站雷电侵入波的防护，不仅要正确安装内部避雷器，还要对变电站进线段（1～2km内)防雷保护接线。当然，还要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。 （4）建议采用的变电站防雷电侵入波方案为： a、各线路入口装设一组51KV氧化锌避雷器。 b、两条母线上均装设一组51KV氧化锌避雷器。 c、电压互感器上装设一组0.8KV氧化锌避雷器。
（5）接地网如图6-1，选用角钢L50×50×5，长3.5m做垂直接地体，需要30根；并选扁钢40mm×5mm做水平接地体，构成以垂直接地体为主的复式接地装置。
通过这次毕业设计，我基本上掌握了变电站防雷设计的基本思路和实施步骤。在设计和论文写作的整个过程中，指导教师在各方面都给予了全面的指导和帮助。导师的精深渊博知识、求实创新、勤奋严谨的治学风范、忘我的工作作风时刻熏陶着我；导师的因材施教、诲人不倦的授业精神给学生留下了深刻的印象，这将使我受益终身。在此，谨向我尊敬的导师及家人致以诚挚的谢意和深深的祝福！
同时，由于自己理论水平有限，导致此次设计存在错误之处，恳请老师批评指正，谢谢！
22
35KV变电站防雷接地技术
参考文献
[1] 变电所防雷接地施工手册
[2] 杨金夕.防雷·接地及电气安全技术.机械工业出版社. 2004 [3] 李悦 杨海宽．电气安全工程．化学工业出版社．2004 [4] 杨文学、任红. 电力安全技术. 中国电力出版社. 2006
[5] GB 50057-94 建筑物防雷设计规范（2000年局部修订）英文翻译版 [6] 刘介才.工厂供电[J].机械工业出版社.2009
[7] 虞吴．现代防雷技术基础[M]．北京：清华大学出版社.2006 . [8] 崔政斌. 用电安全技术[J]. 化学工业出版社. 2004
[9] 李景禄，胡毅 刘春生.实用电力接地技术[M].中国电力出版社.2002 [10] 白公．怎样阅读电气工程图．机械工业出版社．2007
[11] 谈笑君，尹春燕.变配电所及其安全运行 机械工业出版社 2004
23