35kv线路故障分析

酒泉职业技术学院毕业设计（论文）2012 级电厂设备运行与维护专业题目：35KV变电站防雷及接地保护毕业时间：二O一五年六月学生姓名：张小杰指导教师：秦天像班级：12电厂设备运行与维护班2014 年6月20日酒泉职业技术学院2015 届各专业毕业论文（设计）成绩评定表摘要：变电站是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所，是联系发电厂与电力用户的纽带，担负着电压变换和电能分配的重要任务。

如果变电所发生雷击事故，会给国家和人民造成巨大的损失。

所以变电所的防雷是不可忽视的问题。

随着电力系统的快速发展，使得电能这一清洁能源在人民生产、生活中得到了普遍使用。

但当高压输电网在为人们提供动力和照明时，不能忽视自然界产生的雷电对高压输变电设备产生的大量危害。

因此，必须加强变电站防雷接地问题的认识与研究。

本论文针对目前变电站设备中防雷接地技术的中存在的问题，针对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。

关键词：变电站；防雷接地；直击雷防护；雷电侵入波防护目录一.变电站的防雷保护 (1)（一）变电站防雷及抗干扰措施 (1)（二）变电站接地方式 (3)（三）变电站的直击雷保护 (3)（四）变电站侵入波保护 (6)（五）变电站进线段保护 (7)（六）避雷针与避雷线的保护范围的计算 (9)二.变电站的防雷接地 (10)（一）接地概述 (11)（二）接地电阻 (11)（三）变电所接地装置 (12)（四）变电站的接地原则 (12)（五）降低变电所接地装置贡品接地电阻的措施 (13)三.变电所防雷接地设计实例 (13)（一）变电所的规模 (13)（二）变电所位置的自然条件 (14)（三）避雷针的设置及防雷保护校验 (14)（四）接地装置的设置 (15)参考文献 (18)致谢语 (19)一、变电站的防雷保护雷电是一种大气里的放电现象，它产生在积雨里。

积雨的云在形成的过程中，部分云团带有正电荷，部分云团带有负电荷，因此，当电荷总量积聚到了一定的程度时，在不同的电荷云团之间，或者云团和大地之间的电压数值非常大，足够击穿空气。

当云团开始游离放电的时候，我们称这个过程为先导放电。

云团对地的先导放电现象是云团向地面的跳跃式逐渐发展的过程，当先导放电现象到达地面的时候(地面的建筑物和架空输电线路等)，就会产生从地面向云团的主要放电阶段。

在主要放电阶段中，由于不同种电荷进行剧烈中和，往往此时会出现非常大的雷电流(一般为在几百千安到几千千安之间)，并且随后会产生强烈的闪电及巨大的响声，从而形成了雷电。

雷电的防护措施包括以下三个部分: 直击雷的防护、侧击雷的防护和感应雷的防护。

防雷工程的一个十分方面是接地和引入下地下线路的基本布线工程，整个防雷工程的效果和防雷器件是否有效都取决这一点，所以，我们应当认真的研究变电站中电力设备和电子设备的接地效果，它是保障电力设备的安全、操作人员的安全以及设备正常工作运行的必要部分。

可以这样说，只要是和电网相连的仪器和设备都必须接地；只要有电力需要的地方，就会是接地工程需要配置的地方。

变电站接地技术是用来防止电力设备和电子设备遭到雷击从而采取的基础性的保护措施，它的目的是把由雷电产生的巨大的雷击电流引到大地中，进而起到保护变电站的作用。

同时，变电站接地技术也是保护我们人身安全一种十分有效手段，如果由于某种原因而引起了相线与设备外壳相碰触的时候，电力设备的外壳将会有非常危险的电压产生，此时，故障产成的电流将会流经接地保护装置到达大地，进而起到了保护的作用。

因为变电站具有的特殊环境，比如强大的电磁场、巨大的雷电等其他许多因素影响，使得变电站特别容易受到各式各样的干扰，因此，为了提高变电站运行时的安全及工作时的可靠性，我们应该根据现实存在的不同的干扰源，来采取相应的防雷和抗干扰的措施。

（一）变电站防雷及抗干扰措施变电站防雷的措施总体可以为两种：第一种是避免雷电电流进入电网系统，第二种则是利用二次保护装置把雷电流引入接地网络。

1.正确屏蔽雷电流对于微机保护的控制装置，电力系统的通信线路应该采用带有屏蔽层的多绞屏蔽电缆，并且应该尽可能把强电的导线单独安装，同时保证电缆的屏蔽层接地自始至终都只有一个点。

这是因为在变电站中，电力装置里既有模拟的电路还有数字的电路，所以，数字设备和模拟设备必须应该分开，最后它们只能够具有一个连接点，假如两者不分开，将会互相地干扰，严重时甚至可能损坏设备。

2.加装浪涌的二次保护器变电站开关的操作、静电放电现象及闪电放电时产生的瞬时过电压可能会对电力设备造成毁灭性的伤害或者加快它的老化过程。

对于浪涌现象的保护方法主要是在变电站系统内加装浪涌的二次保护器。

浪涌的二次保护器是采用同等电位的原理，及时把浪涌电流导入接地系统。

当系统的过电压现象发生时，瞬时的高电压将会抑制电力二极管(Rm)作为反应速度最快的电力元件首先动作，同时开始泄放巨大的雷电电流，并且把输出的电压钳位控制在它的截止电压之上，从而十分有效地防止了巨大的过电压对于电力设备的损伤。

当加在TVS里的放电的电流随着电压幅值的上升进而使得充气式的放电器(HFB)两端放电电压超过了它的点火电压UM时，GDT将会瞬时动作，并且也会开始泄放雷电电流。

这时，GDT呈现低阻的状态，它的两端仅仅只有20~40V的电弧电压，所以可以避免因为过电压的持续时间长进而把TVS烧毁。

3.变电所接闪器在变电站发生雷击之后，防雷系统可以通过直接拦截的方法，引导雷电流进入接地网。

接闪器有避雷针和避雷线两种。

小型的变电所多数装备独立的避雷针，大型的变电所通常在变电所的架构上采取避雷针和避雷线，或者把两者相结合，并且大型变电所对于引流的线路和接地的装置都有十分严格的要求。

4.变电所避雷器避雷器能够把侵入变电所中的雷电流降低至电气装置的绝缘强度允许范围以内。

我国的变电所避雷器主要采用的是金属氧化物的避雷路器(ROA)，西方的国家除了使用ROA之外，还在所有的电气装置内安装空气的间隙，并作为ROA失效之后的备用设备。

5.合理布置避雷装置的安装位置目前，大多数的RTU子站(或者一体化的微机二次保护装置等)，大部分安装在了高压室的配电开关柜上，电力的量测信息通过从高压配电室接到主控台的通信电缆来传输，以MS-525等接口的方式与RTU(或这通信管理机器等)进行数据传送。

所以，通信电缆非常容易受到来自于开关的误操作、电力负荷的波动和强电的电缆所产生的巨大电磁场干扰，这些巨大的干扰轻则会增大电力量测信息的误码率，重则可能使得MS-525等数据接口发生损坏。

此外，夏天时高压室里的温度比较高，RTU的子站(或者一体化的微机二次保护装置等)内部因为热量过高而产生的干扰噪声现象不容忽视。

针对上面分析的问题，我们可以把RTU的子站(或者一体化的微机二次保护装置等)在主控台里集中组屏，这样做不仅能够减少物理干扰源(包括室内温度)对于电力装置的影响，还可以改善电力设备运行的环境，并且能够方便检修和试验人员对电力装置年检的预试工作。

（二）变电站接地方式目前，变电站的接地方式有许多种，比如单点的接地、多点的接地和混合类型的接地等。

单点的接地还分为串联单点的接地及并联单点的接地。

一般来讲，单点的接地常常用于简单线路，、以及频率较低(f<2MHz)的电子线路。

而当涉及到高频(f>20MHz)的电路时，我们应该采用多点的接地或者多层板的方式。

雷电保护接地指为雷电保护装置(避雷针、避雷线和避雷器等)向大地泄放雷电流而设的接地。

因此，变电站构架避雷针（带)和避雷器不仅应采用双引下接地方式，还须敷设2～3根放射状垂直接地极与主网相连，以达到加强对雷电流的分流作用。

对于全站接地网，影响其工频接地电阻值大小的主要取决于水平接地体，而垂直接地能有效地加强冲击电流的扩散，为避免其相互之间的屏蔽作用，在接地网的边缘设置垂直接地极，且垂直接地极相互间的间距应大于垂直接地体长度的2倍。

在进线构架接地引下线地面上方0.4米处设置可开断点，当测量全站接地电阻值时与线路地线将其断开，保证测量的准确性。

当采用110kV和220kV构架避雷针时，该接地装置与主接地网连接，但地下连接点至主变、35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。

如因场地狭小，直线距离有困难时可考虑地下接地线弯成蛇形状。

（三）变电站的直击雷保护直击雷的影响直击雷是指雷雨云对大地和建筑物放电的现象。

它以强大的冲击电流、炽热的温度、猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射损坏放电通道，其最高电流达200~300kA ，一般在20~40kA ，其时间甚短，一般仅为10~100μs 。

直接击在建筑物构架上，因电效应、热效应和雷电冲击波等作用而造成电力线路、电力系统弱电设备等损坏。

其对弱电设备的影响主要表现在以下几个方面：1.电效应的破坏作用 根据安培定律，当 A 、B 平行导体上分别通以电流1i 、2i （kA ），A 、B 的距离为d(m)时，每米导线所受的作用力按下式计算102110202.1-⨯⨯⨯⨯=i i d l F o （2-1）式中，平行导体的长度0l 为1m 。

假定雷击的瞬间两导体的电流1i 和2i 都等于100kA ，两导体的距离d 为50cm ，计算结果表明，这两根导体每米都受到408kg 的力。

因此雷击的时候，由于电动力的作用，也有可能使弱电设备导线折断。

同样对拐弯的导体或金属构件，在拐弯部分也将受到电动力作用，它们之间的夹角越小，受到的电动力越大。

当拐角的夹角为锐角时受到的作用力最大，钝角最小。

所以接闪器及其引下线不应出现锐角的拐弯，在不得已采用直角拐弯时应加强构件强度。

2.热效应的破坏作用根据焦耳定律，一次闪击的雷电流发出的热量Q⎰=t dt i R Q 02 （2-2）式中Q —发热量，J ；i —雷电流，A ；R —雷电流通道的电阻，Ω； t —雷电流持续的时间，s 。

实际上，雷电流作用的时间很短，散热影响可以忽略，在电流通路上引起的温升ΔT 为mc QT =∆ （2-3）式中ΔT —温升，K ；m —雷电流通过的物体质量，kg ；c —通过雷电流的物体的比热容，J/kg ·K 。

如果雷电击在电弱电设备上，由于雷电流很大，通过的时间极短，被击得物体瞬间产生巨大热量，又来不及散发，将产生巨大的爆炸力。

当雷电流通过金属体时，如果金属体的截面积不够大时，甚至可使其熔化。

因为通道的温度可高达 6000℃~10000℃，甚至更高。

因此在雷电流通道上遇到易燃物质，可能引起火灾。

3.雷电流冲击波的破坏作用雷电通道的温度高达几千度至几万度，空气受热急剧膨胀，并以超声速度向四周扩散，其外围附近的空气被强烈压缩，形成“激波”。