变电站避雷针结构设计说明

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避雷针计算书

避雷针计算书

避雷针计算一.设计条件:1.计算依据《钢结构设计规范》GB50017-2003《变电站建筑结构设计技术规定》NDGJ96-92《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001(2006年版)《建筑抗震设计规范》GB 50011-2008《变电构架设计手册》2.独立避雷针荷载计算:H=35m,第一段高度h1=7300mm,采用钢管Φ580/Φ490x10,平均直径Φ535,N=9.5 kN第二段高度h2=7000mm,采用钢管Φ490/Φ390x8,平均直径Φ440,N=6 kN第三段高度h3=7000mm,采用钢管Φ390/Φ290x7,平均直径Φ340,N=5 kN第四段高度h4=7000mm,采用钢管Φ290/Φ190x6,平均直径Φ240,N=2.5 kN第五段高度h5=2400mm,采用钢管Φ152x4,N=0.5 kN第六段高度h6=1950mm,采用钢管Φ133x4,N=0.4 kN第七段高度h7=1600mm,采用钢管Φ114x4,N=0.3 kN第八段高度h5=1050mm,采用钢管Φ95x3,N=0.2 kN按各段高度及外径求得加权平均外径为:D=(7300×535+7000×440+7000×340+7000×240+2400×152+1950×133+1600×114+1050×95)÷(7300+7000×3+2400+1950+1600+1050)=339mm(实际取用364mm偏于安全)风荷载计算:按《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)(2006版)查得ω0=0.60kN/m2,风荷载标准值:ωk=βz.μs.μz.ω0风振系数:单钢管柱(h>8m),βz=2.0风压高度变化系数μz:h=35m查《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)表7.2.1(B类)插值得:μz=1.42+(1.56-1.42)×5÷(40-30)=1.49风荷载体型系数μs:μzω0.d2=1.49×0.60×0.3642=0.118>0.015,取μs=+0.6ωk=βz.μs.μz.ω0=2.0×0.6×1.49×0.60=1.073kN/m2作用于各段钢管的风荷载标准值:第一段钢管Φ580/Φ490x10,q1=ωk xD=1.073×0.535=0.574 kN/m第二段钢管Φ490/Φ390x8,q2=ωk xD=1.073×0.44=0.472 kN/m第三段钢管Φ390/Φ290x8,q3=ωk xD=1.073×0.34=0.365kN/m第四段钢管Φ290/Φ190x6,q4=ωk xD=1.073×0.24=0.258 kN/m第五段钢管Φ152x4,q5=ωk xD=1.073×0.152=0.163 kN/m第六段钢管Φ133x4,q6=ωk xD=1.073×0.133=0.143 kN/m第七段钢管Φ114x4,q7=ωk xD=1.073×0.114=0.122 kN/m第八段钢管Φ95x3,q8=ωk xD=1.073×0.095=0.102 kN/m二、内力分析各段钢管底风荷载标准值:1)剪力第八段钢管Q k8=0.102×1.05=0.107 kN第七段钢管Q k7=0.107+0.122×1.60=0.107+0.195=0.302 kN第六段钢管Q k6=0.302+0.143×1.95=0.302+0.279=0.581 kN第五段钢管Q k5=0.581+0.163×2.40=0.581+0.391=0.972 kN第四段钢管Q k4=0.972+0.258×7=0.972+1.806=2.778 kN第三段钢管Q k3=2.778+0.365×7=2.778+2.555=5.333 kN第二段钢管Q k2=5.333+0.472×7=5.333+3.304=8.637 kN第一段钢管Q k1=8.637+0.574×7.3=8.637+4.19=12.827 kN2)弯矩第八段钢管M k8=0.5×1.05×0.107=0.056 kNm第七段钢管M k7=0.056+0.107×1.6+0.5×1.6×0.195=0.056+0.171+0.156=0.383 kNm 第六段钢管M k6=0.056+0.107×(1.6+1.95)+0.156+0.195×1.95+0.5×1.95×0.279=0.056+0.38+0.156+0.38+0.272=1.244 kNm第五段钢管M k5=0.056+0.107×(1.6+1.95+2.40)+0.156+0.195×(1.95+2.40)+0.272+0.279×2.40+0.5×2.4×0.391=0.056+0.637+0.156+0.85+0.272+0.67+0.469=3.574 kNm 第四段钢管M k4=0.056+0.107×(1.6+1.95+2.40+7)+0.156+0.195×(1.95+2.40+7)+0.272+0.279×(2.40+7)+ 0.469+0.391×7+0.5×7×1.806=0.056+1.386+0.156+2.213+0.272+2.623+0.469+2.734+6.321=16.23 kNm第三段钢管M k3=0.056+0.107×(1.6+1.95+2.40+7+7)+0.156+0.195×(1.95+2.40+7+7)+0.272+0.279×(2.40+7+7)+ 0.469+0.391×(7+7)+6.321+1.806×7+0.5×7×2.555=0.056+2.135+0.156+3.578+0.272+4.576+0.469+5.474+6.321+12.642+8.943=44.622 kNm第二段钢管M k2=0.056+0.107×(1.6+1.95+2.40+7+7+7)+0.156+0.195×(1.95+2.40+7+7+7)+0.272+0.279×(2.40+7+7+7)+ 0.469+0.391×(7+7+7)+6.321+1.806×(7+7)+8.943+2.555×7+0.5×7×3.304=0.056+2.884+0.156+4.943+0.272+6.529+0.469+8.211+6.321+25.284+8.943+17.885+11.564=95.517 kNm第一段钢管M k1=0.056+0.107×(1.6+1.95+2.40+7+7+7+7.3)+0.156+0.195×(1.95+2.40+7+7+7+7.3)+0.272+0.279×(2.40+7+7+7+7.3)+ 0.469+0.391×(7+7+7+7.3)+6.321+1.806×(7+7+7.3)+8.943+2.555×(7+7.3)+11.564+3.304×7.3+0.5×7.3×4.19=0.056+3.665+0.156+6.367+0.272+8.565+0.469+11.065+6.321+38.468+8.943+36.537+11.564+24.119+15.294=171.862 kNm3)轴力第八段钢管N k8=0.2kN第七段钢管N k7=0.2+0.3=0.5kN第六段钢管N k6=0.5+0.4=0.9kN第五段钢管N k5=0.9+0.5=1.4kN第四段钢管N k4=1.4+2.5=3.9kN第三段钢管N k3=3.9+5=8.9kN第二段钢管N k2=8.9+6=14.9kN第一段钢管N k1=14.9+9.5=24.4kN三、钢管截面特性计算(按平均截面计算)第一段钢管Φ580/Φ490x10, 平均直径Φ535的截面特性W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(5354-5154)÷(32×535)=2125061.3mm3 i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(5352+5152)0.5÷4=185.7mm185.8A=π(d2-d21) /4=3.141592×(5352-5152) ÷4=16493.3 mm2第二段钢管Φ490/Φ390x8, 平均直径Φ440的截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(4404-4244)÷64=253366931.8mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(4404-4244)÷(32×440)=1151667.9mm3 i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(4402+4242)0.5÷4=152.8mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(4402-4242) ÷4=10857.3 mm2第三段钢管Φ390/Φ290x8, 平均直径Φ340的截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(3404-3244)÷64=115031326.3mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(3404-3244)÷(32×340)=676654.9mm3 i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(3402+3242)0.5÷4=117.4mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(3402-3242) ÷4=8344.1 mm2第四段钢管Φ290/Φ190x6, 平均直径Φ340的截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(2404-2284)÷64=30209536.1mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(2404-2284)÷(32×240)=251746.1mm3 i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(2402+2282)0.5÷4=82.8mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(2402-2242) ÷4=5830.8 mm2第五段钢管Φ152×4截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(1524-1444)÷64=5095913.6mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(1524-1444)÷(32×152)=67051.5mm3 i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(1522+1442)0.5÷4=52.3mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(1522-1442) ÷4=1859.8 mm2第六段钢管Φ133x4截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(1334-1254)÷64=3375252.6mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(1334-1254)÷(32x133)=50755.7mm3i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(1332+1252)0.5÷4=45.6mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(1332-1252) ÷4=1621 mm2第七段钢管Φ114x4截面特性W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(1144-1064)÷(32×114)=36728mm3i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(1142+1062)0.5÷4=38.9mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(1142-1062) ÷4=1382.3 mm2第八段钢管Φ95x3截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(954-894)÷64=918345.5mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(954-894)÷(32×95)=193333.6mm3i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(952+892)0.5÷4=32.5mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(952-892) ÷4=867.1mm2四、强度验算第一段钢管N/A+M x/(γx W x)=1.2×24.4×1000÷16493.3+1.4×171.862×1000000÷(1.15×2125061.3)=1.78+98.46=100.24N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)=24.4×1000÷16493.3-1.4×171.862×1000000÷(1.15×2125061.3) =1.48-98.46=-96.98N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第二段钢管N/A+M x/(γx W x)=1.2×14.9×1000÷10857.3 +1.4×95.517 ×1000000÷(1.15×1151667.9)=1.65+100.97=102.61N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 14.9×1000÷10857.3 -95.517 ×1000000÷(1.15×1151667.9)=1.37-72.12=-70.75N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第三段钢管N/A+M x/(γx W x)= 1.2×8.9×1000÷8344.1 +1.4×44.622 ×1000000÷(1.15×676654.9)=1.28+80.28=81.56N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 8.9×1000÷8344.1 -44.622×1000000÷(1.15×676654.9)=1.07-57.34=-56.27N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第四段钢管N/A+M x/(γx W x)= 1.2×3.9×1000÷5830.8 +1.4×16.23×1000000÷(1.15×251746.1) =0.8+78.48=79.28N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 3.9×1000÷5830.8 -16.23×1000000÷(1.15×251746.1)=0.67-56.06=-55.39N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第五段钢管N/A+M x/(γx W x)= 1.2×1.4×1000÷1859.8 +1.4×3.574×1000000÷(1.15×67051.5) =0.9+64.89=65.79N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 1.4×1000÷1859.8-1.4×3.574×1000000÷(1.15×67051.5)=0.75-64.89=-64.14N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第六段钢管N/A+M x/(γx W x)= 1.2×0.9×1000÷1621+1.4×1.244×1000000÷(1.15×50755.7)=0.67+29.84=30.51N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 0.9×1000÷1621-1.4×1.244×1000000÷(1.15×50755.7)=0.56-29.84=-29.28N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第七段钢管N/A+M x/(γx W x)= 1.2×0.5×1000÷1382.3+1.4×0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.43+12.69=13.12N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 0.5×1000÷1382.3-1.4×0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.36-12.69=-12.33N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第八段钢管设计值作用下:N/A+M x/(γx W x)= 1.2×0.2×1000÷1382.3+1.4×0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.17+12.69=12.86N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 0.2×1000÷1382.3-1.4×0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.14-12.69=-12.55N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2设计值作用下:N/A+M x/(γx W x)= 1.2×0.2×1000÷1382.3+0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.17+9.07=9.24N/mm2<80 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 0.2×1000÷1382.3-1.4×0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.14-12.69=-12.55N/mm2<80 N/mm2五、稳定性验算第一段钢管1)平面内的稳定性等效长度计算系数 K=1+M 1/M 2=1+95.517÷171.862=1.556注:(M 1为钢管上部弯矩;M 2为钢管下部弯矩)λx =Kl/i x =1.556×7300÷185.7=61.17<150,查得x φ=0.8158147131)17.61.116493.3/(1206000141592.3)1.1/(2222'=⨯⨯⨯==x Ex EA N λπmkN m kN N N W M A N Ex x x x mx /215/92.10074.9818.2)8147131244002.18.01(2125061.315.11000000862.1710.14.13.16493815.0244002.1)8.01(φ'1x <=+=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-+=γβσ 2)平面外的稳定性mkN m kN W M A N x x tx /215/43.8125.7918.22125061.30.11000000862.1710.14.17.03.16493815.0244002.1φφ1b x ≤=+=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+βη 第二段钢管1)平面内的稳定性等效长度计算系数 K=1+M 1/M 2=1+44.622÷95.517=1.467注:(M 1为钢管上部弯矩;M 2为钢管下部弯矩)λx =Kl/i x =1.467x7000÷152.8=67.21<150,查得x φ=0.7854442507)21.67 /(1.110857.3206000141592.3)1.1/(2222'=⨯⨯⨯==x Ex EA N λπmkN m kN N N W M A N Ex x x x mx /215/4.1033.10110.2)4442507149002.18.01(1151667.915.11000000 95.5170.14.1 10857.3785.0149002.1)8.01(φ'1x <=+=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-+=γβσ 2)平面外的稳定性mkN m kN W M A N x x tx /215/37.8327.8110.29.15166710.11000000517.950.14.17.03.10857785.0149002.1φφ1b x ≤=+=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+βη 第三段钢管1)平面内的稳定性等效长度计算系数 K=1+M 1/M 2=1+16.23/44.622=1.36注:(M 1为钢管上部弯矩;M 2为钢管下部弯矩)λx =Kl/i x =1.36x7000÷117.4=81.09<150,查得x φ=0.7042345411)09.81 /(1.18344.1206000141592.3)1.1/(2222'=⨯⨯⨯==xEx EA N λπ mkN m kN N N W M A N Ex x x x mx /215/39.8257.8082.1)234541189002.18.01(9.76654615.11000000 622.440.14.1 1.3448704.089002.1)8.01(φ'1x <=+=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-+=γβσ 2)平面外的稳定性mkN m kN W M A N x x tx /215/42.666.6482.19.6766540.11000000622.440.14.17.01.8344704.089002.1φφ1b x ≤=+=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+βη 第四段钢管1)平面内的稳定性等效长度计算系数 K=1+M 1/M 2=1+3.574÷16.23=1.22注:(M 1为钢管上部弯矩;M 2为钢管下部弯矩)λx =Kl/i x =1.22x7000÷82.8=103.14<150,查得x φ=0.563102222'104.3)563.0 /(1.18.8305206000141592.3)1.1/(⨯=⨯⨯⨯==x Ex EA N λπmkN m kN N N W M A N Ex x x x mx /215/91.7948.7843.1)104.339002.18.01(1.25174615.11000000 23.160.14.18.5830563.039002.1)8.01(φ10'1x <=+=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-+=γβσ 2)平面外的稳定性mkN m kN W M A N x x tx /215/37.6418.6319.11.2517460.1100000023.160.14.17.08.5830563.039002.1φφ1b x ≤=+=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+βη 根据上述结构计算,第五、第六、第七、第八段平面内及平面外都满足要求。

避雷针设计方案

避雷针设计方案

避雷针设计方案避雷针是一种用来保护建筑物免受雷击的设备。

下面是一个避雷针设计方案的简要介绍,用于提供保护建筑物免受雷击的建议。

1. 设计原则:避雷针的设计应遵循以下原则:- 接地系统:避雷针必须能够有效地将雷电导向地下,保持建筑物和居民的安全;- 导电材料:避雷针应选择导电性能好、耐腐蚀的材料,如铜、铝等;- 结构强度:避雷针的结构应具有足够的强度,能够抵抗大风、强烈的雷电和其他自然灾害;- 安装便捷:避雷针的安装应简单方便,易于维护和检修。

2. 避雷针的结构:- 主杆:主杆是避雷针的主要支撑结构,通常由金属材料制成,并安装在建筑物的顶部;- 避雷针尖端:避雷针的尖端应设计成尖锐的形状,以便更好地吸引雷电;- 导线:导线作为避雷针与其他部分之间的连接,通常使用导电性能良好的金属材料制成;- 接地系统:避雷针应通过合适的接地系统将雷电导向地下,通常采用金属材料与地下水或金属接地极连接。

3. 安装和维护:- 安装位置:避雷针应安装在建筑物的顶部,远离其他高耸物。

避雷针的高度应高于建筑物周围的其他物体;- 维护计划:定期检查避雷针的结构和导线是否完好,并进行必要的维护和更换。

如发现损坏或老化的部分,应及时修复或更换;- 导电性能测试:定期测试避雷针的导电性能,确保其正常工作。

4. 建筑物设计建议:- 高度考虑:在建筑设计中应充分考虑避雷针的安装、维护和功能要求,并合理规划建筑物的高度和周围环境;- 电气接地系统:建筑物应有良好的接地系统,以确保避雷针的导电性能和安全功能;- 材料选择:建筑材料应选择耐腐蚀、导电性能好的材料,以保障避雷针的使用寿命和效果。

总之,避雷针的设计方案需要考虑建筑物的特点和环境条件,以确保其能够有效地保护建筑物免受雷击。

此外,合理的安装和定期的维护也是保证避雷针正常工作的关键。

通过合理设计和实施,避雷针可以为建筑物和居民提供可靠的防雷保护。

简述避雷针的结构与工作原理。

简述避雷针的结构与工作原理。

简述避雷针的结构与工作原理。

避雷针是一种用于保护建筑物和设备免受雷击的装置。

它的结构和工作原理基于雷电的物理特性和电磁学原理。

避雷针的结构通常由三部分组成:导体杆、引线和接地装置。

导体杆是避雷针的主体部分,通常由金属材料制成,如铝合金、钢或铜。

它的形状可以是尖锐的,以便更好地吸引雷电,也可以是圆柱形或棒状。

导体杆的高度一般与被保护建筑物相等或略高于建筑物。

引线是将导体杆与接地装置连接起来的导体,通常由铜或铝制成。

引线的长度和直径需要根据实际情况来确定,以确保良好的电导率和机械强度。

引线通常通过绝缘材料固定在建筑物上,并与导体杆相连。

接地装置是将引线连接到地下的装置,通常由金属制成。

它的作用是将雷电引入地下,以减少对建筑物和设备的损害。

接地装置通常与建筑物的地网相连接,确保良好的接地。

避雷针的工作原理是基于雷电的物理特性和电磁学原理。

当雷电接近建筑物时,由于导体杆尖端形状的尖锐度和导体材料的导电性,导体杆会产生电场集中效应,吸引雷电的电荷。

一旦雷电接触到导体杆,其电荷会通过引线传导到接地装置,然后经过地下导体进入地下。

通过引导雷电的路径,避雷针可将雷电的电荷引导到地下,从而避免雷电对建筑物和设备的损害。

此外,避雷针还能通过减少雷电对建筑物周围空气电离的影响,降低雷击的概率。

需要注意的是,避雷针并不能完全阻止雷电的产生或击中建筑物,而是通过引导雷电的路径来减少雷电对建筑物和设备的影响。

因此,在设计和安装避雷针时,需要考虑建筑物的高度、形状、周围环境以及雷击的概率等因素,以确保避雷针的有效性和可靠性。

避雷针是一种通过引导雷电路径来保护建筑物和设备免受雷击的装置。

它的结构由导体杆、引线和接地装置组成,通过吸引和引导雷电的电荷,将其引导到地下,从而减少雷电对建筑物和设备的损害。

避雷针的工作原理基于雷电的物理特性和电磁学原理,但并不能完全阻止雷电的产生或击中建筑物,因此在设计和安装时需要考虑多种因素,以确保其有效性和可靠性。

避雷针的结构和基本原理研究报告

避雷针的结构和基本原理研究报告

避雷针的结构和基本原理研究报告1. 引言大家好,今天我们来聊聊一个不那么神秘但却极其重要的家伙——避雷针。

说起避雷针,大家可能第一反应就是那些在高楼大厦顶端竖着的“长杆子”,对吧?不过,避雷针可不仅仅是个长杆子,它可是个聪明的小家伙,专门用来对付雷电这个天敌。

每年夏天,雷声隆隆的时候,避雷针就像个“保护神”,守护着我们的家园。

所以,咱们今天就来深入探讨一下,避雷针到底是如何工作的,顺便也聊聊它的结构,让大家对它有个全面的了解。

2. 避雷针的基本原理2.1 雷电的形成首先,咱们得先搞清楚雷电是怎么来的。

你知道吗?雷电其实是大自然的一种“放电”现象,云层之间由于摩擦会产生大量静电,电压一旦高到一定程度,就会以闪电的形式释放出来。

没错,就是那种瞬间照亮天空的“火花”。

这时候,周围的空气会被瞬间加热,形成声波,这就是我们听到的雷声。

所以,雷电的威力可不是开玩笑的,雷击一旦落到地面,后果可不堪设想。

2.2 避雷针的工作原理那么,避雷针在这个过程中又扮演了什么角色呢?简单来说,避雷针的工作原理就是“引导”,它通过提供一个相对安全的通道,把雷电导入地下。

它的顶端一般是一个尖尖的“头”,这样可以让电流在遇到雷电时快速聚集,形成一个电场。

雷电看到这个“高点”就像看到“灯塔”一样,纷纷向它靠拢,最终顺着避雷针的线路进入地下,保护了建筑物和周围的人。

3. 避雷针的结构3.1 避雷针的组成部分避雷针的结构其实并不复杂,主要分为几个部分:首先是顶端的尖端,像个小皇冠一样,负责引导雷电。

然后是导体,通常是铜或者铝材,负责将雷电传导到地面。

最后还有接地装置,这个部分可是关键,确保雷电安全地入土,不会对周围环境造成伤害。

3.2 安装和维护安装避雷针的时候,有几个地方需要特别注意哦!首先,避雷针要足够高,通常要高出周围建筑物,才能有效地引导雷电。

其次,导体的连接要牢固,确保电流能够顺利通过。

最后,接地装置必须做好,地面要选择湿润且导电性好的地方,这样才能让雷电顺畅地下去。

避雷针结构说明

避雷针结构说明

结构说明:1. 中央收集杆;2. 反射器;3. 触发装置;4. 激发器;5. 激发器固定板;激发器与反射器和中央收集杆是绝缘的;反射器和中央收集杆与大地具有良好的电气连接;激发器底座由合成树脂做成,适用于任何腐蚀条件。

工作原理:LTP系列避雷针主要由激发器从自然界的电场中吸收并贮存能量。

反射器及避雷器针尖与大地有良好的电气连接,处于等电位状态。

所以通常情况下,激发器与反射器之间有电场强度,每当雷闪发生前,电场强度会迅猛增大,激发器与反应器之间的电位差大致相当于雷云与大地之间的电位,它们之间的电压降迅速增加会造成尖端打火,并使尖端周围的空气离子化,形成尖端放电现象。

避雷针的中央收集杆和激发器EXCITERS之间的电场迅速增加而造成尖端产生的空气离子化可于极短及准确的时间内放电,因大量电离子的存在,从而使自然的Corona效应减低,产生一预期上行放电通道,可迅速、安全地将雷电截击及安全地泄放到大地。

性能:1.非电子式样,长寿命;2.雷击后防护质量不会改变;3.无电子系统不会因浪涌冲击将其损坏;4.不同保护半径的型号选择;5.当有闪电时,才会自我激活;6.外型美观;7.无需维护产品保护半径与它的高度(h)、启动抢先时间(△t)及所选保护级别有关:计算公式:当h>5m时,保护半径的计算公式为:Rp=√h(2D-h)+ △L(2D+△L)当h<5m时,见保护半径表:注:Rp为水平面上的保护半径h为针尖相对于被保护物顶部的水平高度差D为滚球半径(闪击距离)第一类防雷建筑物D=20m(GB50057-94规定D=30)第二类防雷建筑物D=45m第三类防雷建筑物D=60m△t为提前激发时间△L为上行抢先距离△L=V(m/μs)·△t(μs)(V为先导传播速度,试验数据近似值:1m/μs)。

110kv变电所防雷设计说明

110kv变电所防雷设计说明

摘要根据设计任务书的要求,本次设计为110kV变电所的防雷设计,变电所是电力系统中重要组成部分,而且变电所的电气部分要装设合理的避雷装置和接地装置,因此,它是防雷的重要保护对象。

如果变电所发生雷击事故,将造成大面积的停电,给人民生活和社会生产带来重大不便,还有可能给国家造成大经济损失,这就要求防雷措施必须十分可靠变电所的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护方便,在此前提下,力求经济合理的原则。

本次设计,主要对变电所的主要设备进行选择,重点设计变电所的防雷部分,包括变电所进线段保护、防直击雷、防感应雷以及变电所二次设备的防雷。

通过对各种避雷器的性能对比,结合变电所实际情况,确定变电所的避雷器的选择,并考虑变电所控制系统的防雷,提出防雷方案。

氧化锌避雷器以其优越的性能,越来越受到电力行业的关注。

本次设计,将结合氧化锌避雷器性能的优点,并结合变电所设计的情况,讨论氧化锌避雷器在变电所中的应用前景。

关键词:变电所避雷器防雷保护目录1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题研究的意义 (1)2 系统设计方案的研究 (2)2.1雷电对变电所的危害 (2)2.1.1雷的直击和绕击危害 (2)2.1.2雷电反击危害 (2)2.1.3 感应雷危害 (3)2.1.4雷电侵入波危害 (3)2.2变电所简介 (4)2.2.1变电所概述 (4)2.2.2变电所主要任务 (4)2.2.3变电所主接线 (4)2.3变电所防雷措施 (5)2.3.1变电所遭受雷击的来源 (5)2.3.2变电所防雷具体措施 (6)2.3.3变电所对直击雷防护 (6)2.3.4变电所对雷电侵入波的防护 (6)2.3.5变电站的进线防护 (7)2.3.6变压器的防护 (7)2.3.7变电所的防雷接地 (7)3 防雷保护装置 (7)3.1避雷针 (7)3.1.1避雷针原理 (7)3.1.2避雷针设置原则 (8)3.1.3避雷针保护围的计算 (8)3.2避雷器 (14)3.2.1避雷器作用原理 (15)3.2.2氧化锌避雷器的研究与应用 (15)3.2.3氧化锌避雷器的特性 (15)3.2.4氧化锌避雷器的优势 (16)3.2.5氧化锌避雷器在变电所中的发展前景 (17)3.2.6氧化锌避雷器的安装要求 (17)3.3主控室及屋配电装置对直击雷的防雷措施 (18)3.4防雷接地 (18)4 本设计的防雷方案 (19)4.1 电工装置的防雷设计 (19)4.1.1进线段保护 (19)4.1.2 直击雷的保护 (20)4.1.3雷电入侵波的保护 (21)4.1.4 变电所二次设备防雷保护 (23)4.2 接地装置 (24)4.2.1 接地网 (24)4.2.2接地线 (26)4.2.3防雷接地 (26)总结 (27)致 (28)参考文献 (29)1 引言1.1 课题背景变电所是电力系统的一个重要组成部分,由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成,它从电力系统取得电能,通过其变换、分配、输送与保护等功能,然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备。

避雷针设计

避雷针设计

时域、频域角度下对电感型避雷针防雷机理的研究摘要架空输电线路发生跳闸事故最常见的原因是发生雷击,为了减少发生事故次数,相关研究人员研发了多种防雷装置,其中当前关注最大的就是电感型,当前还无深入的揭示电感型避雷针的防雷机理。

正是在上述背景下,本文针对该问题,才有有限元的方法详细探讨电感型避雷针的等效分布参数,然后利用 PSCAD 电磁暂态仿真软件,进行了仿真分析,根据建立的等效电路模型,进行了计算,通过计算得到了相关的分布参数,详细探讨了在220 kV 架空输电线路雷电过电压和反击耐雷水平。

然后本文根据分布参数产生的影响,详细分析了电感、匝间电容、对地电容对雷电流闭合和绝缘子两端电压波形产生的影响,进而分析了对分布参数优化的相关措施,对话从时域和频域的角度。

论证整个电感型避雷针防雷机理。

通过仿真实验研究和分析,相关的研究结果表明,当电感型避雷针参数设置恰当,能够有效的降低雷电流陡度,从而显著提升整个输电线路的反击耐雷水平。

关键词:电感型避雷针;防雷机理;反击耐雷水平AbstractOverhead transmission line trip accident is the most common causes of lightning activity, in order to reduce the number of accidents, the researchers developed a variety of lightning protection devices, one of the biggest current concern is the inductance model, currently there is no further reveal inductance type lightning protection mechanism of the lightning rod.It is under the above background, this paper aimed at the problem, there is a method of finite element that discusses the equivalent parameters of inductance type lightning rod, and then using the electromagnetic transient simulation software PSCAD, has carried on the simulation analysis, according to the established equivalent circuit model, calculated, is obtained by calculating the related parameters, discussed in detail in the 220 kV overhead transmission line lightning resisting level of lightning over-voltage and counter.Then according to the impact of distributed parameter, analyzes in detail the turn-to-turn capacitor, inductor, closed to ground capacitance of lightning current and the influence of the voltage waveform on both ends of the insulator, then analyzed the distribution parameter optimization measures, dialogue from the view of time domain and frequency domain. Demonstrate the inductance type lightning lightning protection mechanism. Through simulation experiment research and analysis of relevant research results show that when the lightning rod, inductance type parameter is set properly, can effectively reduce lightning current gradient, significantly increase the lightning resisting level of transmission line counterattack.Key words: Inductance type lightning rod; Lightning protection mechanism; The lightning resisting level of response目录第一章绪论 (1)1.1 本课题研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 线路防雷措施研究现状 (2)1.2.2 电感型避雷针研究现状 (2)第二章雷电冲击下电感型避雷针模型研究 (5)2.1 电感型避雷针等效电路模型 (5)2.2 电感型避雷针参数计算 (5)2.2.1 分布电容计算理论基础 (5)2.2.2 分布电容计算模型 (8)2.2.3 分布电感计算理论基础 (10)2.2.4 分布电感计算模型 (11)2.3 输电线路反击耐雷水平计算 (11)2.3.1 雷电流模型 (11)2.3.2 输电线路模型 (12)2.3.3 杆塔模型 (12)2.3.4 绝缘子串闪络判据模型 (13)2.3.5 接地电阻模型 (14)第三章时域角度下电感型避雷针防雷机理 (15)3.1 电感影响 (15)3.2 匝间电容的影响 (16)3.3 对地电容的影响 (18)第四章频域角度下电感型避雷针防雷机理 (20)4.1 雷电波频域特性分析 (20)4.2 电感型避雷针防雷机理 (22)第五章结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第一章绪论1.1 本课题研究背景及意义由于我国特殊的地理位置,大部分地区都处于温带或亚热带的气候范围内,因此经常出现雷电活动。

避雷针计算书

避雷针计算书

避雷针计算一.设计条件:1.计算依据《钢结构设计规范》GB50017-2003《变电站建筑结构设计技术规定》NDGJ96-92《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001(2006年版)《建筑抗震设计规范》GB 50011-2008《变电构架设计手册》2.独立避雷针荷载计算:H=35m,第一段高度h1=7300mm,采用钢管Φ580/Φ490x10,平均直径Φ535,N=9.5 kN第二段高度h2=7000mm,采用钢管Φ490/Φ390x8,平均直径Φ440,N=6 kN第三段高度h3=7000mm,采用钢管Φ390/Φ290x7,平均直径Φ340,N=5 kN第四段高度h4=7000mm,采用钢管Φ290/Φ190x6,平均直径Φ240,N=2.5 kN第五段高度h5=2400mm,采用钢管Φ152x4,N=0.5 kN第六段高度h6=1950mm,采用钢管Φ133x4,N=0.4 kN第七段高度h7=1600mm,采用钢管Φ114x4,N=0.3 kN第八段高度h5=1050mm,采用钢管Φ95x3,N=0.2 kN按各段高度及外径求得加权平均外径为:D=(7300×535+7000×440+7000×340+7000×240+2400×152+1950×133+1600×114+1050×95)÷(7300+7000×3+2400+1950+1600+1050)=339mm(实际取用364mm偏于安全)风荷载计算:按《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)(2006版)查得ω0=0.60kN/m2,风荷载标准值:ωk=βz.μs.μz.ω0风振系数:单钢管柱(h>8m),βz=2.0风压高度变化系数μz:h=35m查《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)表7.2.1(B类)插值得:μz=1.42+(1.56-1.42)×5÷(40-30)=1.49风荷载体型系数μs:μzω0.d2=1.49×0.60×0.3642=0.118>0.015,取μs=+0.6ωk=βz.μs.μz.ω0=2.0×0.6×1.49×0.60=1.073kN/m2作用于各段钢管的风荷载标准值:第一段钢管Φ580/Φ490x10,q1=ωk xD=1.073×0.535=0.574 kN/m第二段钢管Φ490/Φ390x8,q2=ωk xD=1.073×0.44=0.472 kN/m第三段钢管Φ390/Φ290x8,q3=ωk xD=1.073×0.34=0.365kN/m第四段钢管Φ290/Φ190x6,q4=ωk xD=1.073×0.24=0.258 kN/m第五段钢管Φ152x4,q5=ωk xD=1.073×0.152=0.163 kN/m第六段钢管Φ133x4,q6=ωk xD=1.073×0.133=0.143 kN/m第七段钢管Φ114x4,q7=ωk xD=1.073×0.114=0.122 kN/m第八段钢管Φ95x3,q8=ωk xD=1.073×0.095=0.102 kN/m二、内力分析各段钢管底风荷载标准值:1)剪力第八段钢管Q k8=0.102×1.05=0.107 kN第七段钢管Q k7=0.107+0.122×1.60=0.107+0.195=0.302 kN第六段钢管Q k6=0.302+0.143×1.95=0.302+0.279=0.581 kN第五段钢管Q k5=0.581+0.163×2.40=0.581+0.391=0.972 kN第四段钢管Q k4=0.972+0.258×7=0.972+1.806=2.778 kN第三段钢管Q k3=2.778+0.365×7=2.778+2.555=5.333 kN第二段钢管Q k2=5.333+0.472×7=5.333+3.304=8.637 kN第一段钢管Q k1=8.637+0.574×7.3=8.637+4.19=12.827 kN2)弯矩第八段钢管M k8=0.5×1.05×0.107=0.056 kNm第七段钢管M k7=0.056+0.107×1.6+0.5×1.6×0.195=0.056+0.171+0.156=0.383 kNm 第六段钢管M k6=0.056+0.107×(1.6+1.95)+0.156+0.195×1.95+0.5×1.95×0.279=0.056+0.38+0.156+0.38+0.272=1.244 kNm第五段钢管M k5=0.056+0.107×(1.6+1.95+2.40)+0.156+0.195×(1.95+2.40)+0.272+0.279×2.40+0.5×2.4×0.391=0.056+0.637+0.156+0.85+0.272+0.67+0.469=3.574 kNm 第四段钢管M k4=0.056+0.107×(1.6+1.95+2.40+7)+0.156+0.195×(1.95+2.40+7)+0.272+0.279×(2.40+7)+ 0.469+0.391×7+0.5×7×1.806=0.056+1.386+0.156+2.213+0.272+2.623+0.469+2.734+6.321=16.23 kNm第三段钢管M k3=0.056+0.107×(1.6+1.95+2.40+7+7)+0.156+0.195×(1.95+2.40+7+7)+0.272+0.279×(2.40+7+7)+ 0.469+0.391×(7+7)+6.321+1.806×7+0.5×7×2.555=0.056+2.135+0.156+3.578+0.272+4.576+0.469+5.474+6.321+12.642+8.943=44.622 kNm第二段钢管M k2=0.056+0.107×(1.6+1.95+2.40+7+7+7)+0.156+0.195×(1.95+2.40+7+7+7)+0.272+0.279×(2.40+7+7+7)+ 0.469+0.391×(7+7+7)+6.321+1.806×(7+7)+8.943+2.555×7+0.5×7×3.304=0.056+2.884+0.156+4.943+0.272+6.529+0.469+8.211+6.321+25.284+8.943+17.885+11.564=95.517 kNm第一段钢管M k1=0.056+0.107×(1.6+1.95+2.40+7+7+7+7.3)+0.156+0.195×(1.95+2.40+7+7+7+7.3)+0.272+0.279×(2.40+7+7+7+7.3)+ 0.469+0.391×(7+7+7+7.3)+6.321+1.806×(7+7+7.3)+8.943+2.555×(7+7.3)+11.564+3.304×7.3+0.5×7.3×4.19=0.056+3.665+0.156+6.367+0.272+8.565+0.469+11.065+6.321+38.468+8.943+36.537+11.564+24.119+15.294=171.862 kNm3)轴力第八段钢管N k8=0.2kN第七段钢管N k7=0.2+0.3=0.5kN第六段钢管N k6=0.5+0.4=0.9kN第五段钢管N k5=0.9+0.5=1.4kN第四段钢管N k4=1.4+2.5=3.9kN第三段钢管N k3=3.9+5=8.9kN第二段钢管N k2=8.9+6=14.9kN第一段钢管N k1=14.9+9.5=24.4kN三、钢管截面特性计算(按平均截面计算)第一段钢管Φ580/Φ490x10, 平均直径Φ535的截面特性W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(5354-5154)÷(32×535)=2125061.3mm3 i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(5352+5152)0.5÷4=185.7mm185.8A=π(d2-d21) /4=3.141592×(5352-5152) ÷4=16493.3 mm2第二段钢管Φ490/Φ390x8, 平均直径Φ440的截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(4404-4244)÷64=253366931.8mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(4404-4244)÷(32×440)=1151667.9mm3 i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(4402+4242)0.5÷4=152.8mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(4402-4242) ÷4=10857.3 mm2第三段钢管Φ390/Φ290x8, 平均直径Φ340的截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(3404-3244)÷64=115031326.3mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(3404-3244)÷(32×340)=676654.9mm3 i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(3402+3242)0.5÷4=117.4mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(3402-3242) ÷4=8344.1 mm2第四段钢管Φ290/Φ190x6, 平均直径Φ340的截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(2404-2284)÷64=30209536.1mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(2404-2284)÷(32×240)=251746.1mm3 i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(2402+2282)0.5÷4=82.8mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(2402-2242) ÷4=5830.8 mm2第五段钢管Φ152×4截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(1524-1444)÷64=5095913.6mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(1524-1444)÷(32×152)=67051.5mm3 i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(1522+1442)0.5÷4=52.3mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(1522-1442) ÷4=1859.8 mm2第六段钢管Φ133x4截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(1334-1254)÷64=3375252.6mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(1334-1254)÷(32x133)=50755.7mm3i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(1332+1252)0.5÷4=45.6mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(1332-1252) ÷4=1621 mm2第七段钢管Φ114x4截面特性W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(1144-1064)÷(32×114)=36728mm3i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(1142+1062)0.5÷4=38.9mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(1142-1062) ÷4=1382.3 mm2第八段钢管Φ95x3截面特性I x=I y=π(d4-d41)/64=3.141592×(954-894)÷64=918345.5mm4W x=W y=π(d4-d41)/(32d)=3.141592×(954-894)÷(32×95)=193333.6mm3i x=i y=(d2+d21)0.5/4=(952+892)0.5÷4=32.5mmA=π(d2-d21) /4=3.141592×(952-892) ÷4=867.1mm2四、强度验算第一段钢管N/A+M x/(γx W x)=1.2×24.4×1000÷16493.3+1.4×171.862×1000000÷(1.15×2125061.3)=1.78+98.46=100.24N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)=24.4×1000÷16493.3-1.4×171.862×1000000÷(1.15×2125061.3) =1.48-98.46=-96.98N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第二段钢管N/A+M x/(γx W x)=1.2×14.9×1000÷10857.3 +1.4×95.517 ×1000000÷(1.15×1151667.9)=1.65+100.97=102.61N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 14.9×1000÷10857.3 -95.517 ×1000000÷(1.15×1151667.9)=1.37-72.12=-70.75N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第三段钢管N/A+M x/(γx W x)= 1.2×8.9×1000÷8344.1 +1.4×44.622 ×1000000÷(1.15×676654.9)=1.28+80.28=81.56N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 8.9×1000÷8344.1 -44.622×1000000÷(1.15×676654.9)=1.07-57.34=-56.27N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第四段钢管N/A+M x/(γx W x)= 1.2×3.9×1000÷5830.8 +1.4×16.23×1000000÷(1.15×251746.1) =0.8+78.48=79.28N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 3.9×1000÷5830.8 -16.23×1000000÷(1.15×251746.1)=0.67-56.06=-55.39N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第五段钢管N/A+M x/(γx W x)= 1.2×1.4×1000÷1859.8 +1.4×3.574×1000000÷(1.15×67051.5) =0.9+64.89=65.79N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 1.4×1000÷1859.8-1.4×3.574×1000000÷(1.15×67051.5)=0.75-64.89=-64.14N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第六段钢管N/A+M x/(γx W x)= 1.2×0.9×1000÷1621+1.4×1.244×1000000÷(1.15×50755.7)=0.67+29.84=30.51N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 0.9×1000÷1621-1.4×1.244×1000000÷(1.15×50755.7)=0.56-29.84=-29.28N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第七段钢管N/A+M x/(γx W x)= 1.2×0.5×1000÷1382.3+1.4×0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.43+12.69=13.12N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 0.5×1000÷1382.3-1.4×0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.36-12.69=-12.33N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2第八段钢管设计值作用下:N/A+M x/(γx W x)= 1.2×0.2×1000÷1382.3+1.4×0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.17+12.69=12.86N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 0.2×1000÷1382.3-1.4×0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.14-12.69=-12.55N/m m2<215×0.7=150.5 N/mm2设计值作用下:N/A+M x/(γx W x)= 1.2×0.2×1000÷1382.3+0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.17+9.07=9.24N/mm2<80 N/mm2N/A-M x/(γx W x)= 0.2×1000÷1382.3-1.4×0.383×1000000÷(1.15×36728)=0.14-12.69=-12.55N/mm2<80 N/mm2五、稳定性验算第一段钢管1)平面内的稳定性等效长度计算系数 K=1+M 1/M 2=1+95.517÷171.862=1.556注:(M 1为钢管上部弯矩;M 2为钢管下部弯矩)λx =Kl/i x =1.556×7300÷185.7=61.17<150,查得x φ=0.8158147131)17.61.116493.3/(1206000141592.3)1.1/(2222'=⨯⨯⨯==x Ex EA N λπmkN m kN N N W M A N Ex x x x mx /215/92.10074.9818.2)8147131244002.18.01(2125061.315.11000000862.1710.14.13.16493815.0244002.1)8.01(φ'1x <=+=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-+=γβσ 2)平面外的稳定性mkN m kN W M A N x x tx /215/43.8125.7918.22125061.30.11000000862.1710.14.17.03.16493815.0244002.1φφ1b x ≤=+=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+βη 第二段钢管1)平面内的稳定性等效长度计算系数 K=1+M 1/M 2=1+44.622÷95.517=1.467注:(M 1为钢管上部弯矩;M 2为钢管下部弯矩)λx =Kl/i x =1.467x7000÷152.8=67.21<150,查得x φ=0.7854442507)21.67 /(1.110857.3206000141592.3)1.1/(2222'=⨯⨯⨯==x Ex EA N λπmkN m kN N N W M A N Ex x x x mx /215/4.1033.10110.2)4442507149002.18.01(1151667.915.11000000 95.5170.14.1 10857.3785.0149002.1)8.01(φ'1x <=+=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-+=γβσ 2)平面外的稳定性mkN m kN W M A N x x tx /215/37.8327.8110.29.15166710.11000000517.950.14.17.03.10857785.0149002.1φφ1b x ≤=+=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+βη 第三段钢管1)平面内的稳定性等效长度计算系数 K=1+M 1/M 2=1+16.23/44.622=1.36注:(M 1为钢管上部弯矩;M 2为钢管下部弯矩)λx =Kl/i x =1.36x7000÷117.4=81.09<150,查得x φ=0.7042345411)09.81 /(1.18344.1206000141592.3)1.1/(2222'=⨯⨯⨯==xEx EA N λπ mkN m kN N N W M A N Ex x x x mx /215/39.8257.8082.1)234541189002.18.01(9.76654615.11000000 622.440.14.1 1.3448704.089002.1)8.01(φ'1x <=+=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-+=γβσ 2)平面外的稳定性mkN m kN W M A N x x tx /215/42.666.6482.19.6766540.11000000622.440.14.17.01.8344704.089002.1φφ1b x ≤=+=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+βη 第四段钢管1)平面内的稳定性等效长度计算系数 K=1+M 1/M 2=1+3.574÷16.23=1.22注:(M 1为钢管上部弯矩;M 2为钢管下部弯矩)λx =Kl/i x =1.22x7000÷82.8=103.14<150,查得x φ=0.563102222'104.3)563.0 /(1.18.8305206000141592.3)1.1/(⨯=⨯⨯⨯==x Ex EA N λπmkN m kN N N W M A N Ex x x x mx /215/91.7948.7843.1)104.339002.18.01(1.25174615.11000000 23.160.14.18.5830563.039002.1)8.01(φ10'1x <=+=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-+=γβσ 2)平面外的稳定性mkN m kN W M A N x x tx /215/37.6418.6319.11.2517460.1100000023.160.14.17.08.5830563.039002.1φφ1b x ≤=+=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+βη 根据上述结构计算,第五、第六、第七、第八段平面内及平面外都满足要求。

35kv变电站避雷针设计

35kv变电站避雷针设计

来源:中国农村电气化信息网时间:2009-08-06 责任编辑:巧兰标签:避雷针为专业人员所熟知,但也有设计不当或随便增加附加物出事故的,故写此文。

一、空气距离(S)和地中距离(S)不得小于规定避雷针受到雷击时对地电位为零的区域的冲击电阻为R,避雷针单位长度的电感为L0。

避雷针X点的对地电位为:式中 I——雷电流,35KV站取150千安a——雷电流陡度30千安/微秒L0——避雷针单位长度电感1.7微/米代入上式UX=150 ×10+hX ×1.7 ×30=1500+51hx(千伏)空气中每米的冲击放电电压为500千伏,土壤中的每米击穿电压约为300千伏。

二、避免对主变压器的逆闪络和对所用变压器的逆变换过电压如图2所示,避雷针放电时,地中电位高达1500千伏,需经地中15~20米才接近于零,低于此数,主变压器外壳带高电位,有可能对低压线圈进行逆闪络。

假如避雷针距所用变压器5米,外壳带150千伏电压,经逆变后可烧坏高压绕组。

还是离开15米左右为好。

不过,目前35千伏线路的避雷线多架到终端杆,由终端杆到出线门型架一段导线的直击雷保护,由所用避雷针承担。

有很多设计者设计时不把避雷线终端当成假想避雷针,致使避雷针靠所用变压器过近。

三、考虑跨步电压的危害主控制室是经常有人值班的,室内通常不设置绝缘地面,为避免产生危险的跨步电压,建议避雷针距主控制定的距离不小于10米。

独立避雷针距道路3米以上。

否则要铺设50~80毫米厚的(如果接地装置理深大于1米)沥青层。

四、避雷针装设附加物的技术条件有些所利用避雷针装设照明灯,要求灯的电源线必须用铅包电缆,或将全部导线装在金属管内(该管与铁塔多点焊接),并应将电缆或金属管理入地下10米以上。

同理严禁不符合技术要求的照明线、广播线、晒衣线、电视机天线(电视机天线上不准设避雷针),装在避雷针及其架构上。

主控制楼顶的微波塔及其接地引下线,也应与避雷针同等对待,不得在接地引下线上悬挂电视天线,以免引雷入室。

35KV变电站防雷接地保护设计

35KV变电站防雷接地保护设计

35KV变电站防雷接地保护设计摘要雷电事故是对变电站、发电厂安全的主要威胁,如何有效、合理对变电站、发电厂采取防雷接地保护措施有着十分重要的意义。

本文就以农村某35KV变电站为研究对象,以国家《防雷接地标准》为依据且结合变电站具体情况,对变电站的防雷接地进行保护设计,具有一定代表性。

首先根据变电站的电气主接线图等实际情况,在了解雷电参数、雷电机理以及学习各种防雷装置的基础上,采用设计避雷针并计算验证其保护范围实现对变电站直击雷的防护;对变电站雷电侵入波的防护实现,则通过选择安装避雷器型号和设计变电站进线段的保护接线。

最后在了解接地基本知识后,计算其接地电阻、最大土壤电阻率、垂直接地体根数等,实现对此35KV变电站的接地保护设计。

关键词:35KV变电站;直击雷防护;雷电侵入波防护;接地保护35KV substation lightning protectiondesign of ground protectionAbstract:Lightning incident on the substation, power plants, the main threat to security, how to effectively and rationally to the substations, power plants, lightning protection grounding protection measures taken is very important.This article on a 35KV substation in rural areas for the study to state "Lightning grounding standards" based on specific conditions and combination of substation, the substation grounding protection lightning protection design, has a certain representation. First of all, according to the main electrical substation wiring diagram of the actual situation, etc., in the understanding of lightning parameters, the mechanism of lightning, as well as learning a variety of lightning protection devices on the basis of the calculation used to verify the design of a lightning rod and its scope of protection to achieve the protection of the substation direct stroke; of Substation lightning invasion wave to achieve the protection, surge arresters are installed by selecting the type and design of substation protection of wiring into the segment.Finally, grounding in the basic knowledge to understand, calculate the grounding resistance, soil resistivity of the largest vertical root number, such as grounding, to achieve this protection 35KV substation grounding design.Key words: 35KV Substation; Direct stroke protection; Invasive wavelightning protection ; Ground Protection目录摘要 (1)目录 (3)第1章前言 (5)1.1课题的提出和意义 (5)1.2国内外研究现状 (6)1.3本课题的主要工作 (6)1.3.1研究目标 (6)1.3.2主要研究内容 (7)1.4变电站防雷接地国家相关标准 (7)1.5本论文涉及的35KV变电站 (8)1.5.1变电站的概况 (8)1.5.2变电站相关参数 (9)1.5.3变电站电气主接线图 (9)第2章雷电与防雷装置 (11)2.1雷电 (11)2.1.1雷电及其放电过程 (11)2.1.2雷电参数 (13)2.1.3雷击过电压产生的机理 (17)2.2防雷装置 (18)2.2.1避雷针 (18)2.2.2避雷线 (20)2.2.3避雷器 (21)第3章变电站直击雷的防护 (23)3.1变电站直击雷防护概述 (23)3.2建、构筑物年预计年雷击次数 (23)3.2.1年预计雷击次数计算公式 (23)3.2.2 35KV变电站年预计雷击次数N (24)3.3反击 (24)3.3.1反击的产生 (24)3.3.2反击的防止 (24)3.4 35KV变电站直击雷防护的避雷针设计 (26)3.4.1采用两根等高避雷针进行防护设计 (26)3.4.2采用四根等高避雷针进行防护设计 (27)第4章变电站雷电侵入波防护 (29)4.1变电站对雷电侵入波防护概述 (29)4.2 避雷器的设计 (29)4.2.1避雷器的防护距离 (29)4.2.2避雷器与变压器的最大电气距离 (31)4.3变电站的进线段雷电防护设计 (32)4.3.1进线段防护必要性 (32)4.3.2进线保护段接线设计 (33)4.4运行方式的设计 (35)4.4.1雷雨季节在运行方式上尽量保证母线并列运行 (35)4.4.2电缆进出线有利于降低雷电侵入波的幅值和陡度 (35)第5章接地的基本常识 (37)5.1接地、接地电阻及接地装置 (37)5.1.1接地概念及分类 (37)5.1.2接地电阻与对地电压 (38)5.1.3接地装置 (39)5.1.4接触电压和跨步电压 (39)5.2工频接地电阻、冲击接地电阻和冲击系数 (40)5.3接地体工频接地电阻计算 (41)5.3.1自然接地体及其工频接地电阻计算 (41)5.3.2人工接地体及工频接地电阻计算 (42)第6章变电站的接地设计 (44)6.1变电站接地装置的型式 (44)6.2变电站的接地装置要求 (44)6.2.1接地电阻值的要求 (44)6.2.2变电站主接地网的均压要求及计算 (46)6.3 35KV变电站接地设计 (47)致谢 (51)参考文献 (52)第1章前言1.1课题的提出和意义在现代社会里,电力已成为国民经济和人民生活必不可少的二次能源,它在现代工农业生产、人们日常生活及各个领域中已获得了广泛应用。

避雷针设计参考

避雷针设计参考

避雷针设计参考图:注:管和针可以焊为一体,也可用法兰盘连接。

○32×3管底坐(法兰盘)避雷针安装示意图:1×1米二、三模式避雷系统安装要求及方法一、供电线路防雷电源端安装一级电源避雷器防雷设备。

电源避雷器为并联安装,安装位置为卫星教学收视点教室内的配电盘或闸刀开关处,用四套M8的塑料膨胀和配套的自攻螺钉固定于墙面上。

安装尺寸(70×180)与电源避雷器上相应安装孔在墙面配钻。

电源避雷器火线为红色,零线为蓝色,截面积为BVR6mm2多股铜导线,地线为黄绿相间色,截面积为BVR10mm2多股铜导线,接线长度≤500mm,若受条件限制达不到≤500mm 的标准可适当延长,但应遵循接线尽量短的原则,转角应大于90度(是弧形角而不是直角)。

电源避雷器连线一端直接牢靠压接于电源避雷器的接线端子。

地线必须与校方提供的三相电源地线相接。

安装电源避雷器时,应该首先将地线系统连接牢靠后再连接其他线路。

系统示意图(具体情况以实际产品技术标准为主)二、天馈线路防雷电感应在功分器或卫星接收机输入端口加上天馈避雷器,预防雷电感应.在功分器或卫星接收机输入端口加上天馈避雷器预防雷电感应损坏设备。

天馈避雷器安装,一定要注意输入端IN和输出端OUT不要接反,否则,将严重影响避雷效果,甚至影响设备正常工作。

避雷器的输入端是相对雷电波的传播方向而言,即馈线输入端,而避雷器的输出端(OUT端)接被保护设备(卫星接收机或功分器)。

天馈避雷器串接安装在接收设备端口上,在功分器或卫星接收机接口处用标准FL10接口连接,连接时必须将螺纹拧紧到位,保证可靠连接,不影响通信三、避雷针安装根据规范规定,在卫星通信天线背后1200角范围内,相距接收天线罩3米左右的地方安装防直接雷击避雷针,使室外天线处于直接雷防护区域内而更为安全。

(见避雷针安装示意图)避雷针安装示意图a)需提前在安装位置浇筑水泥基座,规格尺寸400mm×400mm×600mm(长X宽X高)并预埋地脚螺栓。

35KV变电所防雷接地保护设计

35KV变电所防雷接地保护设计

35KV变电站防雷接地保护设计摘要雷电事故是对变电站、发电厂安全的主要威胁,如何有效、合理对变电站、发电厂采取防雷接地保护措施有着十分重要的意义。

本文就以农村某35KV变电站为研究对象,以国家《防雷接地标准》为依据且结合变电站具体情况,对变电站的防雷接地进行保护设计,具有一定代表性。

首先根据变电站的电气主接线图等实际情况,在了解雷电参数、雷电机理以及学习各种防雷装置的基础上,采用设计避雷针并计算验证其保护范围实现对变电站直击雷的防护;对变电站雷电侵入波的防护实现,则通过选择安装避雷器型号和设计变电站进线段的保护接线。

最后在了解接地基本知识后,计算其接地电阻、最大土壤电阻率、垂直接地体根数等,实现对此35KV变电站的接地保护设计。

关键词:35KV变电站;直击雷防护;雷电侵入波防护;接地保护35KV substation lightning protection design of ground protectionAbstract:Lightning incident on the substation, power plants, the main threat to security, how to effectively and rationally to the substations, power plants, lightning protection grounding protection measures taken is very important.This article on a 35KV substation in rural areas for the study to state "Lightning grounding standards" based on specific conditions and combination of substation, the substation grounding protection lightning protection design, has a certain representation. First of all, according to the main electrical substation wiring diagram of the actual situation, etc., in the understanding of lightning parameters, the mechanism of lightning, as well as learning a variety of lightning protection devices on the basis of the calculation used to verify the design of a lightning rod and its scope of protection to achieve the protection of the substation direct stroke; of Substation lightning invasion wave to achieve the protection, surge arresters are installed by selecting the type and design of substation protection of wiring into the segment.Finally, grounding in the basic knowledge to understand, calculate the grounding resistance, soil resistivity of the largest vertical root number, such as grounding, to achieve this protection 35KV substation grounding design.Key words: 35KV Substation; Direct stroke protection; Invasive wavelightning protection ; Ground Protection目录摘要 (1)目录 (3)第1章前言 (5)1.1课题的提出和意义 (5)1.2国内外研究现状 (6)1.3本课题的主要工作 (6)1.3.1研究目标 (6)1.3.2主要研究内容 (7)1.4变电站防雷接地国家相关标准 (7)1.5本论文涉及的35KV变电站 (8)1.5.1变电站的概况 (8)1.5.2变电站相关参数 (9)1.5.3变电站电气主接线图 (9)第2章雷电与防雷装置 (11)2.1雷电 (11)2.1.1雷电及其放电过程 (11)2.1.2雷电参数 (13)2.1.3雷击过电压产生的机理 (17)2.2防雷装置 (18)2.2.1避雷针 (18)2.2.2避雷线 (20)2.2.3避雷带和避雷网........................................................错误!未定义书签。

变电站整体防雷工程设计方案

变电站整体防雷工程设计方案

变电站整体防雷工程设计方案摘要:变电站作为电力系统的重要组成部分,其安全稳定运行对整个电力系统至关重要。

雷电灾害是影响变电站安全稳定运行的主要自然灾害之一。

本文将介绍一种变电站整体防雷工程设计方案,包括防雷设施的选择、布局和施工方法,以提高变电站的防雷能力,保障变电站的安全稳定运行。

1. 引言雷电灾害对变电站的影响主要表现在设备损坏、人员伤亡和电力供应中断等方面。

为了减少雷电灾害对变电站的影响,需要进行合理的防雷设计,提高变电站的防雷能力。

本文提出一种变电站整体防雷工程设计方案,以期为变电站的防雷设计提供参考。

2. 防雷设施选择2.1 避雷针避雷针是变电站防雷工程中常用的防雷设施之一。

避雷针的主要作用是将雷电引向地面,减小雷电对变电站的影响。

在选择避雷针时,应考虑其材质、尺寸、安装高度和保护半径等因素。

2.2 接地系统接地系统是变电站防雷工程中重要的组成部分。

接地系统的的主要作用是将雷电电流引入地下,减小雷电对设备和人员的影响。

在设计接地系统时,应考虑接地材料的选用、接地电阻的要求和接地装置的布局等因素。

2.3 防雷接地装置防雷接地装置是变电站防雷工程的关键设施。

其主要作用是引导雷电流和电压,消除雷电场,减小雷电电压和电流的影响。

在选择防雷接地装置时,应考虑其性能、适用范围和安装要求等因素。

3. 防雷设施布局3.1 避雷针布局避雷针应设置在变电站的重要部位,如变压器、配电装置和建筑物等。

避雷针的布局应考虑雷电的传播路径和变电站的地理环境,确保变电站的各个部位都能得到有效的保护。

3.2 接地系统布局接地系统应覆盖整个变电站,包括设备、建筑物和接地装置等。

接地系统的布局应考虑接地电阻的要求和变电站的地理环境,确保接地系统的性能稳定。

3.3 防雷接地装置布局防雷接地装置应设置在变电站的重要部位,如变压器、配电装置和建筑物等。

防雷接地装置的布局应考虑雷电的传播路径和变电站的地理环境,确保变电站的各个部位都能得到有效的保护。

避雷针的工作原理

避雷针的工作原理

避雷针的工作原理一、引言避雷针是一种用于保护建造物和设备免受雷击伤害的重要装置。

它通过将雷电引导到地下,以保护建造物和人员的安全。

本文将详细介绍避雷针的工作原理,包括避雷针的结构、材料和工作机制。

二、避雷针的结构避雷针通常由导体材料制成,如铜、铝等。

它主要由以下几个部份组成:1. 避雷针杆:避雷针杆是避雷针的主体部份,通常由金属材料制成。

它具有较高的导电性能,能够有效地引导雷电。

2. 避雷针尖:避雷针尖是避雷针的顶部部份,通常采用尖锐的设计。

这种设计有助于集中电场,并更好地引导雷电。

3. 避雷针基座:避雷针基座是避雷针的底部部份,通常由金属材料制成。

它用于固定避雷针杆,并将避雷针与地面连接起来。

三、避雷针的工作原理避雷针的工作原理基于闪电的特性和电场的分布。

当雷电挨近建造物时,避雷针会起到以下几个作用:1. 电场集中:避雷针的尖锐设计导致电场的集中。

当雷电挨近避雷针时,电场会在避雷针尖的周围集中,从而引导雷电。

2. 电离空气:当雷电挨近避雷针时,电场的集中会导致空气电离。

电离空气会形成一条导电通道,使雷电能够通过避雷针引导到地下。

3. 地下引导:避雷针的主要功能是将雷电引导到地下。

一旦雷电通过避雷针进入地下,它将沿着地下导体传播,从而保护建造物和设备免受雷击伤害。

四、避雷针的工作机制避雷针的工作机制可以简单描述为以下几个步骤:1. 雷电挨近:当雷电挨近建造物时,由于建造物的高度和尖锐的避雷针设计,避雷针会成为雷电的首选路径。

2. 电场集中:避雷针的尖锐设计导致电场在避雷针尖的周围集中。

这种集中的电场会吸引雷电,并引导它朝着避雷针挪移。

3. 电离空气:当雷电挨近避雷针时,电场的集中会导致空气电离。

电离空气形成的导电通道将雷电引导到避雷针。

4. 地下引导:一旦雷电通过避雷针进入地下,它将沿着地下导体传播。

这个过程将雷电从建造物和设备中分离,从而保护它们免受雷击伤害。

五、结论避雷针是一种重要的装置,用于保护建造物和设备免受雷击伤害。

避雷针设计方案

避雷针设计方案

避雷针设计方案1. 引言避雷针是一种用于防止闪电击中建筑物或其他高大物体的工具。

在雷电会导致严重损失和危险的地区,避雷针的设计和安装非常重要。

本文将介绍一个有效的避雷针设计方案,旨在提供可靠的保护,减轻北苏打效应,并确保建筑物及其周围的人员安全。

2. 原理避雷针的原理是通过将建筑物上的电荷集中,引导闪电通过导电材料释放到地面。

避雷针由多个部分组成,包括避雷针杆、导线和地线。

避雷针杆是避雷针的主要部分,它通常是由金属材料制成,如铜或铝。

避雷针杆的高度应根据建筑物本身的高度和周围环境的雷电频率确定。

导线是将避雷针与地面连接起来的部分。

导线应由优质的导电材料制成,以确保电流能够顺利流动并发挥其保护作用。

地线是将导线引向地面的部分,通常采用导电性能良好的材料,如铜板或铜网。

地线的长度取决于建筑物的地基深度,以确保电流能够安全地流入地下,而不会对建筑物或人员造成危险。

3. 设计步骤以下是避雷针设计的基本步骤:步骤1:确定需求首先,需要确定设计避雷针的建筑物或物体的高度、形状和位置。

这些信息将有助于确定避雷针的大小和位置。

步骤2:计算避雷针的高度根据建筑物的高度,使用适当的公式计算避雷针的高度。

避雷针的高度应大于建筑物的高度,以确保其能够吸引闪电并将其引导到地面。

步骤3:设计导线根据避雷针的位置和建筑物的结构,设计导线的路径。

导线应尽可能直接地连接避雷针和地面,以减少电阻和能量损失。

步骤4:确定地线的位置和长度根据建筑物的地基深度,确定地线应埋设的位置和长度。

地线应埋设在导电性良好的土壤中,以确保电流能够安全地流入地下。

步骤5:确保安全性设计避雷针时,需要确保其足够稳固以抵抗风力和其他可能的外力,以及足够耐腐蚀以应对气候条件。

4. 安装和维护避雷针的安装和维护非常重要,以确保其可靠性和保护功能。

安装安装避雷针时,需要按照设计方案的要求进行操作。

避雷针杆应正确固定在建筑物上,导线和地线应正确连接。

维护定期检查避雷针的状态,并确保其没有受到损坏或腐蚀。

007--发电厂和变电所的防雷保护

007--发电厂和变电所的防雷保护
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第七章
发电厂和变电所的
防雷保护
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一、发、变电所雷电过电压来源及危害: 发电厂、变电所是电力系统的中心环节,另外变电所是 多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽。 1、雷电直击发电厂和变电所 2、雷击线路产生的雷电过电压沿线路侵入发、变电所 3、雷电直击发电厂和变电所造成大面积停电,影响工 业生产和人民生活。 4、雷击线路产生的雷电过电压沿线路侵入发、变电所电 气设备,发电机、变压器等主要电器设备的内绝缘大都没 有自恢复的能力,一旦受损,直接经济损失严重;同时修 复困难,影响时间较长,间接损失无法估量。
旋转电机的防雷保护要比变压器困难得多,其雷害事故 也往往大于变压器,这是由它的绝缘结构、运行条件等方 面的特殊性造成的。 1、旋转电机主绝缘的冲击耐压值远低于同级变压器的冲 击耐压值。在同一电压等级的电气设备中,以旋转电机的冲 击电气强度为最低。运行中的旋转电机主绝缘更低于出厂时 的核定值。
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第一节 发电厂、变电所的直击雷保护
发电厂、变电所防雷保护的措施: 按照安装方式的不同,装设独立避雷针、构架避雷针。
直击雷防护设计内容:
选择避雷针的支数、高度、装设位置、验算它们的保护范 围、应有的接地电阻、防雷接地装置设计等。
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一、独立避雷针
适用范围:35kv及以下变电所 1、 避雷针的反击问题: 雷电经引下线入地时,在引下线上产生高电位,会 对被保护对象或与其有联系的物体(母线、电缆、金属 管道等)产生反击。 2、安全距离的确定: 为避免反击发生,就要求避雷针的引下线与被保护物体之 间有一定的安全距离。
设辅助集中接地装置,且避雷针与主接地网的地下连接 点到变压器接地线到主接地网的地下连接点,沿接地体

25米独立避雷针计算

25米独立避雷针计算

独立避雷针计算书1.工程设计条件1.1 工程基本资料工程名称:避雷针施工地点:建设单位:设计单位:设计人:-变电站级别: p220KV分析程序: SAP2000 v01.2 构架基本资料排架类型: 构架1.2.1 柱Z1:类型: 单根柱,避雷针高度:25.0m1.3 荷载资料荷载资料信息如下所示:地震信息:抗震烈度: 6(0.05g)度抗震等级: 四级场地土类别: II类最大地震影响系数: 0.04阻尼比: 0.02场地特征周期: 0.35地震力放大系数: 1结构重要性系数: 1风荷载信息:基本风压W0: 0.4地面粗糙度: B类温度信息:夏季安装:最低日计算平均气温下运行的温度作用效应,计算温差: Δt=-40°;最大风条件下运行的温度作用效应,计算温差: Δt=-30°1.3.1 电器专业提供的荷载资料2.基本构件统计2.1 杆件类型统计2.1.1 柱Z1,类型Z-1杆件统计2.2 材料汇总表Q235的总质量为18.80kg的总质量为2058.56kg3.模型简图图1 模型简图4.导荷载过程4.1 荷载模式定义G k——结构自重及其他恒载效应标准值;W k——大风气象条件下作用于构架或导线上的风荷载效应标准值(导线风荷载作用方向与导线垂直);W10k——对应风速10m/s时作用于构架和导线上的风荷载效应标准值(导线风荷载作用方向与导线垂直);D11k——大风气象条件下的导线荷载效应标准值,对应结构风压取W k;D12k——覆冰有风气象条件下的导线荷载效应标准值,对应结构风压取W10k;D13k——最低气温条件下的导线荷载效应标准值,对应结构风压取W10k;D21k——安装工况的导线荷载效应标准值,对应结构风压取W10k;D22k——安装气象条件下非紧线相的导线荷载效应标准值,对应结构风压取W10k;D31k——三相同时上人停电检修时的导线荷载效应标准值(仅考虑母线),对应结构风压取W10k;D32k——检修工况的导线荷载效应标准值,对应结构风压取W10k;Δt50——冬季安装,最高日计算平均气温下运行的温度作用效应,计算温差Δt=50°;Δt-40——夏季安装,最低日计算平均气温下运行的温度作用效应,计算温差Δt=-40°;Δt35——冬季安装,最大风条件下运行的温度作用效应,计算温差Δt=35°;Δt-30——夏季安装,最大风条件下运行的温度作用效应,计算温差Δt=-30°;E k——地震作用效应标准值;F k——偶然工况下导线荷载作用效应标准值;其中:W k和E k按方向细分为W kx、W ky、E kx、E ky、E kz;4.2 荷载计算4.2.1 风荷载计算基本风压ω0=0.4kPa地面粗糙度为B类风速10m/s时风压ω10=v21600=1021600= 0.0625kPa风速10m/s时风荷载标准值W10k= ω10ω0W k =0.06250.4W k = 0.156W k4.2.1.1 柱Z1风荷载计算:主体结构:下段柱杆件:1)风振系数,按单杆悬臂柱结构计算:βz=1.72)高度系数,高度0.05m,查(DL/T5457-2012)表4.4.2-4:μz=13)体型系数:柱(独立杆结构)形状为圆钢d=0.53m,且μzω0d² = 0.112,按(DL/T5457-2012)表4.4.2-1取值,μs=0.6风荷载:∴Wk=βz×μs×μz×ω0=1.7×0.6×1×0.4=0.408kN/m²单根构件承担风荷载,所以qWkX=qWkY=Wk×D(直径)=0.408×0.53=0.216kN/m4.2.2 导线荷载计算4.2.2.1 导线荷载表4.3 荷载组合4.3.1 运行工况4.3.1.1 大风工况4.3.1.2 覆冰有风工况4.3.1.3 温度作用工况4.3.2 检修工况4.3.3 地震作用效应组合4.3.4 正常使用极限状态组合5.荷载简图图1. X向风荷载荷载简图图3. 最大风速D11k荷载简图图7. 非紧线相D22k荷载简图图9. 单相检修D32k荷载简图6.总体分析结果6.1 结构自振周期6.2 振型简图振型简图请用户自动手动添加6.3 支座反力6.3.1 柱Z1支座反力:7.杆件分析(设计)结果输出7.1 柱Z1计算结果:7.1.1 应力比7.1.2 控制内力7.1.3 挠度验算平面内:在标准组合NormCom23下,Z1柱顶最大平面内位移为U max=0mm挠度Δ=Umax/H=0/100=3.552E-005<1/100=1.000E-002,满足要求平面外:在标准组合NormCom21下,Z1柱顶最大平面外位移为U max=0mm挠度Δ=Umax/H=0/100=3.552E-005<1/100=1.000E-002,满足要求8.特殊杆件设计校核8.1 柱Z1主杆设计验算:8.1.1 主杆1杆件Frame_1设计验算:8.1.1.1 截面O530X10特性:环形截面:EQ D\S\do(0)=530mm,t=10mm 面积:A=16336.3mm 2惯性矩:I x =552370528.32mm 4,I y =552370528.32mm 4抗弯刚度:W x =I x /(Max(t2,t2b)/2)=2084417.09mm 3,W y =I y /y max =2084417.09mm 3 回转半径:i x =I x /A=183.9mm ,i y =I y /A=183.9mm 8.1.1.2钢材材质:材质:Q235钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值:f =215N/mm2 弹性模量:Es =210000N/mm28.1.1.3 局部稳定验算:D/t =530/10=53≤100(235/fy)=100×(235/235)=100 ∴钢管的局部稳定满足要求。

220千伏变电站防雷保护设计

220千伏变电站防雷保护设计

原始资料及要求120m80m图0-1 杨村220kV变电站平面图图0-2 110kV线路杆塔图0-3 220kV线路杆塔220千伏变电站防雷保护设计及计算摘要雷电是大自然最宏伟壮观的气体放电现象。

雷电放电所产生的雷电流高达数十乃至数百千安,从而会引发庞大的电磁效应,机械效应和热效应。

变电站作为电力系统的重要组成部份,很容易产生事故,专门是,最近几年来随着经济的进展,对于电力系统的稳固性有很高的要求。

因此,要求有靠得住的防雷办法。

本设计是针对220kV变电站的防雷保护进行设计及计算,按照变电站雷击事故来源不同,提出了相应的解决方案:1、雷电直击变电站设备和线路,解决方式:采用四支等高避雷针别离安装在变电站的双侧墙上,距四个墙角的距离均为20m,针高33.77m。

接地装置选用五根长2.5米,外径为0.050米,壁厚4毫米,理论重量为4.54kg/m 的钢管。

2、沿线路传入变电站的雷电波,解决方式:设计入侵波保护。

经计算220kV侧及110kV侧都采用2km的进线段,其中220kV侧' 1.50/a kv m=。

=,110kV侧'0.82/a kv m3、由于输电线路是电力系统的大动脉,担负着将发电厂和通过变电所后的电力输送到各地域用电中心的重任。

所以,对其也应该进行保护。

对输电线路防雷性能计算。

其结果为:110kV线路平原雷击跳闸率为,山区雷击跳闸率为;220kV线路平原雷击跳闸率为,山区雷击跳闸率为。

关键词:防雷,接地装置,入侵波,雷击跳闸率THE AVOIDING FORM THUNDER STOKE ANDCOUNT OF POWER SYSTEMABSTRACTThe thunder is to be turned on electricity to the building of the ground and the nature of the earth by the cloud(take the bank of clouds of the electricity) of, it will break to the building or equipments creation is the greatest view in the world . The power flow flow made by thunder will be about tens, even hundreds A,change relatively system have become more reliability . So we need successful protection.It has two aspects about source of transformer thunder stoke , we make the solution following it:1.Thunder stoke on transformer transmission line and device . The designed transformer pointed the thunder stoke directing. As designing four lighting rob in the wall of the choose four same lighting rob is m to protect . The join-ground devices choose 5 steel tubes , the length of which is 2.5 m,the diameter of which is 50 mm , the thickness of steel tube outer is 4 mm and the theory weight is 4.54 kg/m.2.Thunder electric wave along the line . Avoid form attacking wave design . By counting 220kv side and 110kv side all use 2 km,there into 110kv side a' is m, and 220kv side a' is 1.50km/m3.Because the lines are important for the system . Will transmit the power made by the station to the local of 110kv line is on plain area; the thunder stoke ratio of 110kv line is on mountains area. The thunder stoke ratio of 220kv line is on plain area; the thunder stoke ratio of 220kv line is on mountains area.My graduation design is about the avoiding form thunder stoke of substation . The main part of graduation design talk falls into three parts .Keyword : avoiding form thunder stoke , the join-ground device , attacking wave , the thunder stoke ratio目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)2直击雷的防护 (2)避雷针的介绍和计算原理 (3)2.1.1避雷针的保护范围计算公式 (4)2.1.2避雷针的计算 (7)接地装置的设计 (13)2.2.1接地装置的介绍 (13)2.2.2地装置的计算 (15)2.2.3接地装置的选择与安装 (17)3入侵波的防护 (19)进线段的设计 (19)3.1.1进线段保护介绍 (19)3.1.2进线段的计算 (21)避雷器原理介绍及选择 (23)3.2.1避雷器的原理介绍 (23)3.2.2避雷器的选择与安装 (26)4 输电线路防雷性能计算 (32)线路防雷介绍 (32)4.1.1输电线路的耐雷性能和雷击跳闸率 (33)4.1.2雷击线路的三种情形 (34)4.1.3线路的雷击跳闸率 (38)输电线路防雷性能计算 (39)110kV线路雷击跳闸率计算 (39)220kV线路雷计算击跳闸率 (42)结论 (48)附录 (49)致谢 (52)参考文献 (53)1 绪论雷电放电作为一种壮大的自然力的暴发是难以制止的,产生的雷电过电压可高达数十,乃至数百千伏,如不采取防护办法,将引发电力系统故障,造成大面积停电。

变电站避雷针结构设计说明

变电站避雷针结构设计说明

变电站避雷针结构设计说明中国电力工程东北电力设计院顾问集团2015年7月变电站避雷针结构设计说明批准:审核:校核:编写:XXX X年XX月目录第1章变电站避雷针结构型式 (1)1.1 构架结构型式 (1)1.2 避雷针结构选型 (10)第2章变电站避雷针设计 (11)2.1 主要遵循的规范规程 (11)2.2 技术原则 (11)2.3 建议措施 (12)第1章变电站避雷针结构型式1.1 构架结构型式变电站避雷针主要有构架避雷针及独立避雷针两种,构架避雷针结构型式与构架一致,为保持全站钢结构外观一致,独立避雷针结构选型亦与构架一致。

综合目前国内外220kV及以上电压等级变电构架的结构型式,主要有格构式钢结构及等截面普通圆钢管结构两种。

1.1.1 格构式钢结构该结构体系由矩形断面格构式柱和矩形断面格构式钢梁组成,梁柱采用刚接,构架柱以自立式为主。

格构式柱、梁又分钢管格构式和角钢格构式两种。

格构式结构的优点在于其整个结构均由热轧型钢或钢管组成,节点采用螺栓连接,杆件受力明确,单个构件自重小,制作、运输及防腐处理方便,用钢量少。

但由于杆件种类和数量较多,给现场拼装带来许多不便,对安装机具及设备要求较高,现场拼装工作量较大。

同时,自立式格构式结构纵向宽度较大,为保证跳线的带电距离,会增加间隔宽度。

格构式钢管构架:构架柱采用矩型自立式钢管塔,钢管弦杆,钢管或角钢腹杆;构架梁采用矩形等断面格构式钢梁,钢管弦杆,钢管或角钢腹杆。

格构式角钢构架:构架柱采用矩型自立式角钢塔,弦杆和腹杆均采用角钢;构架梁采用矩形等截面格构式钢梁,弦杆和腹杆均采用角钢。

目前我院设计的500kV变电站中的500kV构架和部分220kV构架均采用这种结构。

图1.1 500kV角钢格构式构架图1.2 500kV角钢格构式构架图1.3 500kV钢管格构式构架图1.5 750kV钢管格构式构架图1.7 1000kV钢管格构式构架1.1.2 等截面普通圆钢管结构该结构由A型普通钢管构架柱和三角形断面格构式钢梁或单钢管梁组成,梁柱采用铰接或刚接,纵向设置端撑或侧身支撑。

高压电力设备的避雷针设计与安装

高压电力设备的避雷针设计与安装

高压电力设备的避雷针设计与安装在当今社会,电力设备已经成为人们生活和工作中不可或缺的重要组成部分。

而随着电力设备的使用范围越来越广泛,对其安全运行的要求也越来越高。

其中,高压电力设备在雷雨天气下更容易受到雷击,因此避雷针的设计与安装显得尤为重要。

一、避雷针的设计1.1 避雷针的原理避雷针是一种通过尖端放电来引导雷电通向大地的设备,其本质是利用电场的作用将雷电导向安全区域,从而减少对电力设备的损坏。

避雷针顶端通常采用尖锥状设计,以增加其放电效果,提高避雷效果。

1.2 避雷针的材质避雷针的材质通常选择导电性能良好的金属材料,如铝合金、铜等。

这些材料具有良好的导电性和耐腐蚀性,能够在恶劣的自然环境下保持稳定的放电效果,提高避雷效果的持久性。

1.3 避雷针的安装位置避雷针的安装位置应选择在高压电力设备的最高点,以确保其具有更好的引导雷电的效果。

一般情况下,避雷针应该位于设备的顶部中心位置,并且应该高出其他构件以增加其引导雷电的概率。

二、避雷针的安装2.1 安装前的准备工作在安装避雷针之前,首先需要对安装位置进行测量和评估,确定其最佳位置。

同时,需要准备好所需的安装工具和材料,如脚手架、螺栓等。

另外,还需要事先进行一次全面的安全检查,确保安装过程中的安全性。

2.2 安装过程安装避雷针的过程通常分为三个步骤:固定基础、安装避雷针和接地,具体步骤如下:首先,将避雷针的固定基础安装在电力设备的最高点,通常采用螺栓或焊接的方式将其固定在设备上。

其次,将避雷针安装在固定基础上,并将其与接地系统连接,以确保其导向雷电的效果。

最后,对整个安装过程进行检查和测试,确保避雷针的安装符合要求并能够正常工作。

2.3 安装后的检测安装完成后,需要对避雷针进行一次细致的检测和测试,以确保其正常工作。

可以通过专业的避雷测试仪器对避雷针的导电性能和接地情况进行测试,以验证其安装效果和稳定性。

总结:高压电力设备的避雷针设计与安装是保障设备安全运行的重要环节。

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变电站避雷针结构设计说明
中国电力工程东北电力设计院顾问集团
2015年7月
变电站避雷针结构设计说明
批准:
审核:
校核:
编写:
XXX X年XX月
目录
第1章变电站避雷针结构型式 (1)
1.1 构架结构型式 (1)
1.2 避雷针结构选型 (12)
第2章变电站避雷针设计 (13)
2.1 主要遵循的规范规程 (13)
2.2 技术原则 (13)
2.3 建议措施 (14)
I
第1章变电站避雷针结构型式
1.1 构架结构型式
变电站避雷针主要有构架避雷针及独立避雷针两种,构架避雷针结构型式与构架一致,为保持全站钢结构外观一致,独立避雷针结构选型亦与构架一致。

综合目前国内外220kV及以上电压等级变电构架的结构型式,主要有格构式钢结构及等截面普通圆钢管结构两种。

1.1.1 格构式钢结构
该结构体系由矩形断面格构式柱和矩形断面格构式钢梁组成,梁柱采用刚接,构架柱以自立式为主。

格构式柱、梁又分钢管格构式和角钢格构式两种。

格构式结构的优点在于其整个结构均由热轧型钢或钢管组成,节点采用螺栓连接,杆件受力明确,单个构件自重小,制作、运输及防腐处理方便,用钢量少。

但由于杆件种类和数量较多,给现场拼装带来许多不便,对安装机具及设备要求较高,现场拼装工作量较大。

同时,自立式格构式结构纵向宽度较大,为保证跳线的带电距离,会增加间隔宽度。

格构式钢管构架:构架柱采用矩型自立式钢管塔,钢管弦杆,
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钢管或角钢腹杆;构架梁采用矩形等断面格构式钢梁,钢管弦杆,钢管或角钢腹杆。

格构式角钢构架:构架柱采用矩型自立式角钢塔,弦杆和腹杆均采用角钢;构架梁采用矩形等截面格构式钢梁,弦杆和腹杆均采用角钢。

目前我院设计的500kV变电站中的500kV构架和部分220kV构架均采用这种结构。

图1.1 500kV角钢格构式构架
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图1.2 500kV角钢格构式构架
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图1.3 500kV钢管格构式构架
图1.4 750kV钢管格构式构架
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图1.5 750kV钢管格构式构架
图1.6钢管格构式结构
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图1.7 1000kV钢管格构式构架
1.1.2 等截面普通圆钢管结构
该结构由A型普通钢管构架柱和三角形断面格构式钢梁或单钢管梁组成,梁柱采用铰接或刚接,纵向设置端撑或侧身支撑。

构架柱采用普通钢管;钢梁弦材采用热轧无缝钢管,辅材采用角钢。

柱、梁弦杆拼接接头采用刚性法兰连接,梁辅材与弦材之间采用螺栓连接,安装、加工和运输方便。

此种结构受力明确,目前500kV构架多由A型普通钢管构架柱和三角形断面格构式钢梁组成,220kV构架一般由A型普通钢管构架柱和单钢管梁组成。

对于此种220kV构架,构件少,接头制作工厂化,安装速度快,从而减少安装费用。

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图1.8 220kV钢管A型柱构架
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图1.9 220kV全钢管A型柱构架
图1.10 500kV钢管A型柱构架
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图1.11 500kV钢管A型柱构架
图1.12 750kV钢管A型柱构架
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图1.13 750kV钢管A型柱构架
图1.14 1000kV钢管A型柱构架
11
1.2 避雷针结构选型
避雷针结构与构架一致。

构架采用格构式钢结构,避雷针采用变截面格构式结构;构架采用等截面普通圆钢管结构,避雷针采用变截面单钢管结构,管段间采用刚性法兰连接。

格构式结构的优点在于其整个结构均由热轧型钢或钢管组成,节点采用螺栓连接,杆件受力明确,单个构件自重小,制作、运输及防腐处理方便。

但由于杆件种类和数量较多,给现场拼装带来许多不便,对安装机具及设备要求较高,现场拼装工作量较大。

单钢管结构,外观好,免维护。

构件少,接头制作工厂化,安装速度快,焊接工作量小。

但连接部位均需焊接,避雷针振动对焊接部位影响较大。

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第2章变电站避雷针设计
2.1 主要遵循的规范规程
1) 《变电站建筑结构设计技术规程》(DL/T 5457-2012)
2) 《220kV~750kV变电站设计技术规程》(DL/T 5218-2012)
3) 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)
4) 《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)
5) 《架空送电线路钢管杆设计技术规定》(DLT 5130-2001)
6) 《输变电钢管结构制造技术条件》(DL/T 646-2012)
7) 《输电线路铁塔制造技术条件》(DL/T 2469-2010)
2.2 技术原则
避雷针可采用格构式钢结构、钢管结构、钢管混凝土结构以及钢筋混凝土环形杆结构。

位于建(构)筑物顶部和高度大于25m的避雷针,不宜采用钢筋混凝土环形杆结构。

避雷针可采用独立基础,也可以附设在其它建(构)筑物的顶部。

当避雷针布置在其它建(构)筑物顶部时,应计算其对建(构)筑物的作用和进行连接设计计算。

避雷针针管部分的管壁厚度不应小于3.0mm,当针管与支架部
13
分的连接为螺栓连接时,应采用双螺帽。

构架避雷针、独立避雷针设计应进行构件及连接计算,其最大设计应力值不宜大于现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017规定的钢材强度设计值的80%;当采用单钢管(含拔稍钢管)时,则不宜大于70%;避雷针针尖部分的设计应力在标准荷载作用下不宜超过80N/mm2。

避雷针在正常使用状态下的变形,不宜超过下表规定的数值。

避雷针支架的允许挠度值
在验算以承受风荷载为主的设备支架、避雷针以及中间构架的柱顶变形时,可取最大风工况条件下风荷载标准值乘以准永久值系数0.5,作为正常使用状态变形验算的荷载条件。

2.3 建议措施
2.3.1 钢材材质
避雷针应考虑其疲劳验算,钢材材质执行《钢结构设计规范》
14
(GB 50017-2003)中3.3中的相关要求。

对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材,应具有常温冲击韧性的合格保证。

当结构工作温度不高于0℃但高于-20℃时,Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证;对于Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。

当结构工作温度不高于-20℃时,Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证;对于Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。

对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证。

当结构工作温度不高于-20℃时,Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证;对于Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。

同时,应适当降低避雷针最大设计应力值。

2.3.2 连接法兰
对于钢管连接,建议采用有加劲肋的刚性法兰连接。

2.3.3 焊缝质量要求
一级焊缝:插接杆外套管插接部位纵向焊缝设计长度加200mm;
套接杆段外套接头处(1.5倍多边形外套管内对边尺寸加200mm 范围内)的纵向焊缝以及对接杆身环焊缝200mm范围内的纵向焊缝
15
必须100%焊透,并施行100%超声波检查或100%磁粉探伤。

二级焊缝:钢管的环向对接焊缝及钢板的拼接焊缝不低于二级焊缝要求,并对焊缝内部质量施行100 % 无损探伤;无劲肋板连接杆体与法兰盘的角焊缝;有劲肋板连接杆体与法兰盘角焊缝外观和杆体与横担连接处的焊缝外观应符合二级质量标准。

三级焊缝:管的纵向对接焊缝及设计图纸无特殊要求的其他焊缝。

不允许采用环向对接焊缝。

16。

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