毕业论文变电站的防雷

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详细分析了雷击发生时，变电站电气设备可能受到的干扰和损害，提出了在变电站设计时应采取的防雷保护措施。关键词 变电站 雷击 电磁干扰 等电位 接地装置1 提出问题沿海地区的年雷暴日高，发生雷击事故的概率大。因此，在变电站的设计过程中，为保护变电站的设备安全，提高其供电可靠性，优化防雷设计方案，加强变电站的防雷安全措施，最大程度的减少雷击事故的发生，有着极其重要的意义。本文仅对变电站内的电气设备、控制保护系统的防雷保护、防静电和防干扰屏蔽措施进行探讨。2 接地装置保护和屏蔽措施都要求有科学可靠的接地装置。接地体接地体可分为自然接地体和人工接地体，设计中通常采用人工接地体，以便达到所规定的接地电阻，并避免外界其他因素的影响。人工接地体又可分为水平接地体和垂直接地体。接地体的接地电阻值取决于接地体与大地的接触面积、接触状态和土壤性质。垂直接地体之间的距离为5m左右，顶部埋深～。接地体与道路或通道出入口的距离不小于3m，当小于3m时，接地体的顶部处应埋深1m以上，或采用沥青砂石铺路面，宽度超过2m。埋在土壤中的接地装置连接部位应按规范规定的搭接长度焊接以达到电气连接。焊接部位应作防腐处理。接地线接地线即接地体的外引线，连接被保护或屏蔽设施的连线，可设主接地线、等电位连接板和分接地线。防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线，可采用圆钢或扁钢，两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。防静电保护和防干扰屏蔽装置的主接地线一般采用多股铜芯电缆，分接地线采用多股铜芯软线。3 防雷保护措施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。避雷针或避雷线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。浪涌抑制器采用过压保护器(电涌保护)、防雷端子等提高电气设备自身的防护能力，防止电气设备、电子元件被击坏。在重要设备的电源配入、配出口均应加装电源防雷器，选用的电源防雷器具有远传通讯接点，接入后台管理机。当发生雷击事故时，如电源防雷模块遭到损坏，在后台监控机上就能显示其状态。在控制、通讯接口处加装浪涌抑制器。接地装置独立避雷针要求单独设置接地装置；建筑物避雷网的引下线应与建筑物的通长主筋(不少于2根)及建筑物的环状基础钢筋焊接，并与室外的人工接地体相连，与工作接地共地，形成等电位效应。为了保证防雷装置的安全可靠，引下线应不少于2根，在高土壤电阻系数地区，可采用多根引下线以降低冲击接地电阻，引下线要求机械连接牢固，电气接触良好。变电站的防雷接地电阻值要求不大于1Ω。4 防雷电感应现代变电站都有较完善的直击雷防护系统，户外设备直接遭雷击损坏的概率较小。但雷击防雷系统时所产生的雷电放电及电磁脉冲，以及雷电过压通过金属管道、电缆会对变电站控制室内各种弱电设备产生严重的电磁干扰，从而影响整个系统的正常运行。变电站防雷系统落雷时，会产生2个方面的影响：①雷电流要通过站内接地网(主要靠集中接地装置)泄入大地，在地网上产生一定的冲击电位，严重时会在一些部位产生反击，甚至产生局部放电现象，危及电气设备绝缘；②雷电流通过避雷针的接地引下线入地时，会在周围空间产生强大的暂态电磁场，从而在各种通讯、测量、保护、控制电缆、电线，甚至户内弱电设备的部件上产生暂态电压，影响这些设备的正常运行。雷击时暂态感应电压分析雷击厂站有2种情况：①雷击站内的构架或独立避雷针；②雷击站内所在建筑物的防雷系统。雷电放电会对周围空间，包括控制室内造成传导或幅射的电磁干扰。在雷电波等值频率范围内，这些干扰主要是电感耦合型的。从户外设备引入控制室的各种电缆、电线，在户外绝大部分是走地下电缆沟的，雷电放电形成的空间电磁场对其影响不大，这主要是因为线的走向与避雷针是垂直的。但在建筑物内走线时就容易产生感应回路，而且这些回路的一端接入输入阻抗大的电子设备，相当于开路，穿透建筑物钢筋水泥墙壁的电磁脉；中会在这些回路中感应出幅值较高的暂态电压。(1)雷击变电站内靠近控制室的避雷针时，情况相当复杂，因为整个建筑物的各个导电构件，包括防雷系统、水泥墙及地板中的钢筋、金属横粱等的影响都需要考虑。(2)建筑物防雷系统除避雷针外还包括由接地引下线、水平连接母线及引下线下的接地装置构成的泄流系统。雷击时，雷电流经过离室内务回路相当近的各接地引下线泄入地网，在各回路周围空间产生很强的暂态电磁场。因接地引下线紧贴墙壁，故此时墙中的钢筋甚至墙上专门设置的屏蔽网已基本不起屏蔽作用。因为只有处于非磁饱和状态的屏蔽材料才能具备预期的屏蔽效果，而由于强辐射源离屏蔽层很近，若屏蔽层又不是用饱和电平较高的磁性材料做成，则其屏蔽效果是很差的。另外磁通也可以穿过较大的孔眼直接与较近处的回路耦合。防护措施为保证弱电设备的正常运行，可从以下几方面采取措施：(1)采用多分支接地引下线，使通过接地引下线的雷电流大大减小。(2)改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽。(3)改进泄流系统的结构，减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好地发挥作用。(4)除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外，在信号线接入处应使用光电耦合元件或设置具有适当参数的限压装置。(5)所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层公用一个接地网。(6)在控制室及通讯室内敷设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。5 微机保护防干扰屏蔽措施变电站的微机保护设备容易受到电磁干扰，由于受到电磁感应，在被测信号上产生叠加的串模干扰e。；由于受到静电感应、地电位差异的影响，在信号线任一输入端与地之间产生叠加的共模干扰ec。防干扰措施通常采取屏蔽和接地相结合，将所有屏蔽电缆分屏屏蔽，用截面积>多股铜芯软线作为接地线，分别与汇流接地母排电连接，汇流接地母排与屏体绝缘，并采用单芯屏蔽电缆(>95mm2)与室外接地体做一点连接。6 结束语根据防雷设计的整体性、结构性、层次性、目的性，及整个变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途，采取相应雷电防护措施。对处在不同区域的设备系统进行等电位连接和安装电源防雷装置及浪涌电压保护装置，使得处在不同层次的设备系统达到统一的防雷效果。变电站设计时应尽可能使象微波塔这样有引雷作用的建筑物远离控制室和通讯室，特别是当其周围没有更高的屏蔽物时。建筑物防雷系统，尤其是泄流系统的设计对感应电压的幅值有明显的影响。在设计时应根据实际情况采用最优方案，尽量减少感应，同时也要采取其他措施以保护敏感的弱电设备。

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关于变电站二次系统的防雷保护问题及措施

论文摘要： 雷电一直是影响变电站安全运行的重要危害。随着变电站数字化改造与建设，做好变电站二次系统的防雷保护显得更加重要。本文阐述了变电站二次系统的构成特点，进而揭示雷电危害与二次系统之间的关系。在此基础上对雷电危害的主要形式进行了归纳和总结，最后提出变电站二次系统防雷保护的具体技术措施。 论文关键词： 变电站防雷；二次系统；防雷保护；技术措施 一、前言 随着电力体制改革的推进，变电站数字化改造与建设也不断深入发展，综合自动化变电站的不断增多，雷电对弱电设备的危害问题日益突显出来。从国内有关报道和变电站运行的实际来看，变电站二次设备遭受到雷击，造成设备损坏、通信中断、系统退出等情况普遍存在。这不仅严重威胁电网的安全运行，而且给人们的生活带来了诸多的不便。笔者结合工作实践，针对变电站二次系统的特点，通过对雷电波危害的途径分析，结合当今弱电防雷的一些技术和供电局变电站的情况，探讨变电站二次系统防雷措施。 二、变电站二次系统的结构特点 变电站二次系统，是指变电站的内保护设备、自动化设备、通信系统、计算机网络设备及监控系统、交直流电源系统等各种二次设备的总称。二次系统集中了变电站自动化监控管理的重要设备，其具有微机监测、监控、保护、小电流接地选线、故障录波、低频减载、“四遥”远传等功能，在电力调度自动化领域起着举足轻重的作用。 由于二次系统内部连接线路纵横交错，当雷击附近大地、架空线路和雷雨云放电时直接形成的，或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压，极易通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统，通过各种接口，以传导、耦合、辐射等方式侵入自动化系统，从而可能造成危害系统正常工作甚至破坏系统的雷击事故。 三、雷电放电对变电站二次系统的主要危害形式 雷电是自然界中强大的脉冲放电过程，雷电侵入地面建筑物或设备造成灾害是多途径的，一般来说，有直接雷击、感应雷击、电磁脉冲辐射、雷电过电压的侵入、反击等。 （一）直接雷击：主要破坏力在于电流特性而不在于放电所产生的高电位，它所产生强大的雷电流转变成热能将物体损坏。 （二）感应雷击：从雷云密布到发生闪电放电的整个过程中，雷电活动区几乎同时出现两种物理现象—静电感应和电磁感应，这两种现象可能造成称之为感应雷击的危害形式。 （三）电磁脉冲辐射：当闪电放电时，其电流是随时间而非均匀变化，脉冲电流向外辐射电磁波，这种电磁脉冲辐射虽然随着距离的增大而减小，但却比较缓慢，闪电的电磁脉冲辐射通过空间以电磁波的形式耦合到对瞬间电磁脉冲极其敏感的现代电子设备上，造成设备的损坏。 （四）雷电过电压的侵入：直接雷击或感应雷都可以使导线或金属管道产生过电压，这种过电压沿导线或金属管道从远处雷区或防雷区域外传来，侵入建筑物内部或设备内部。 （五）反击：在雷暴活动区域内，当雷电闪击到建筑物的接闪装置上时，尽管接闪装置的接地系统十分良好，其接地电阻也很小，但由于雷电流幅值大，波头陡度高，雷电流流过时也会使接地引下线和接地装置的电位骤升到上百千伏。 四、变电站二次系统进行防雷保护的技术措施分析 弱电设备抗过电压能力低，在雷雨季节极易受到雷电波的侵害，造成设备的损坏和误动作。弱电设备的电源系统可能受到侵入过电压和感应过电压的危害，在实际运用中应加装电源防雷保护器SPD进行多级保护，将过电压降低到无危害的水平，对于引入控制室的信号线，网络线和微波馈线，均应加装信号防雷保护器，保证自动化系统、远动设备及通信的正常工作。对于弱电设备的防雷保护，总体来说是一个综合性的问题，长期的防雷实践告诉我们，在防雷中从直击雷防护到接地、均压、屏蔽、限幅、分流、隔离等多个环节都要认真对待，才能确保设备的安全。 （一）接地与均压 接地是提高二次设备防雷水平最直接、最有效的一个措施，所有雷击电流均可以通过接地网引入大地，可靠的.接地可以有效的避免电涌电压对二次设备造成危害。防雷规范对不同接地网规定有不同的电阻值，在经济合理的前提下，应尽可能降低接地电阻，能够有效限制地电位的升高。 接地与均压是相辅相成的，所谓均压就是要在同一层面、同一房间内的四周设置一闭环的接地母线带，在同一房间里的所有仪器、设备的壳体、电力电缆、信号电缆的外皮和金属管道等应分别直接就近连接到接地母线上，并连接牢固，以保证各个接地点的等电位。雷电流的幅值非常大，陡度很高，其流过之处相对零电位的大地立即升至高电位，周围尚处于大地零电位的物体会产生旁侧闪络放电。这种旁侧闪络不仅会导致装有易燃易爆物的建筑物失火和爆炸，而且其放电过程所伴随的脉冲电磁场会对室内电子设备造成感应电位，使其受到损害。完善的等电位可有效防止非等电位体间电位差造成事故。

简单来说变电站有几个方面要求做防雷，一是直击雷防护（主要保护建筑物和变电站设备），二是线路防雷（防止雷电波侵入）、三是控制系统防雷（很多是无人值守机房，分为电源和信号防雷）简单的说防直击雷就是架设避雷针并有效接地（有很多要求独立接地）。线路防雷主要就是安装避雷器并有效接地。控制系统防雷主要是做等电位和分级防护。

目 录前言原始材料第 一 章 电气主接线的设计及主变选择第一节 电气主接线设计 ……………………3第二节 所用电的设计 ……………………10第 二 章 短路电流计算第一节 概述 ………………………………12第二节 短路计算说明 ……………………15第 三 章 导体和电器的选择计第一节 总则 ………………………………24第二节 母线的选择设计 ……………………26第三节 断路器选择设计 ……………………31第四节 隔离开关选择设计 …………………33第五节 互感器的选择设计 …………………35第六节 引下线的选择设计 …………………38第七节 支持绝缘子及穿墙套管选择设计 …38第 四 章 防雷保护第一节 直击雷防护 ………………………40第二节 雷电过电压的防护 …………………42第 五 章 继电保护及自动装备配置第一节 概 述 ………………………………46第二节 继电保护的一般规定 ………………47第三节 电力变压器保护 ……………………48第四节 自动重合闸配置 ……………………50附录(Ⅰ) ………………………………………………53参考文献