110KV变电站防雷设计

目录

第1章雷电的特性及危害................................................ 错误!未定义书签。

1.1雷电的形成 (2)

1.2雷电的种类 (3)

1.2.1直击雷 (3)

1.2.2感应雷击 (4)

1.2.3球雷 (4)

1.2.4 雷电侵入波 (4)

1.3雷电的威力及危害 (5)

1.4雷电入侵途径 (5)

1.4.1 对各种雷击的解决方案 (5)

1.4.2 接地 (7)

1.5雷击电子设备的途径及其原理 (7)

1.6雷电日和雷电小时 (8)

第2章变电站的防雷设备 (10)

2.1避雷针 (10)

2.2避雷器 (11)

2.2.1 避雷器的种类 (11)

2.2.2 各避雷器的特点 (11)

2.3变电所建筑物的防雷 (13)

第3章变电站的防雷区及系统设计原则 (14)

3.1第一级防护区的处理措施 (15)

3.2第二级防护区的处理措施 (16)

3.2.1 进出所管线的处理 (16)

3.2.2 二次电缆及端子箱 (16)

3.2.3 所用电系统的保护 (17)

3.3第三级防护区的主要任务 (17)

3.3.1多重屏蔽 (17)

3.3.2地电位均压 (18)

3.3.3浮点电位牵制 (18)

3.4变电所综合防雷措施 (18)

3.4.1 避雷针对直击雷的防护 (18)

第4章变电站防雷保护的分类 (20)

4.1雷电过电压的保护 (20)

4.2变电站雷击电流的防护 (20)

4.3变电站对最大冲击电压和残压的防护 (21)

4.4变电站微波机房的接地保护 (21)

4.5变电站配电箱的保护 (22)

4.6变压器中性点接地的配置原则 (22)

4.6.1 并联间隙的特性 (22)

4.6.2 中性点间隙与继电保护 (23)

4.7单相接地时的工频电压 (24)

4.8变电所配电变压器的保护 (24)

4.8.1 正反变换过电压 (25)

4.8.2 变压器不同接线对正反变换过电压的影响 (25)

4.8.3 避雷器安装的具体要求 (26)

4.8.4 防雷接地装置的形式及其电阻的算法 (26)

第五章西110KV变电所防雷接地系统设计 (28)

5.1城西110K V变电所及环境气象条件 (28)

5.2城西110K V变电所的直击雷防护方案及计算 (29)

5.2.1直击雷防护方案 (29)

5.2.2 避雷针的计算及其安装 (30)

5.2.3 短路计算 (33)

5.2.4 接地电阻的计算 (41)

5.3城西110K V变电所感应雷的防护 (46)

5.3.1变电所进线段保护 (54)

5.3.2变电所内变压器的防雷接地保护 (56)

5.3.3城西110kV变电所馈线段防雷保护 (58)

5.4城西110K V变电所避雷器的选择 (58)

5.4.1进线段母线上避雷器的选择 (59)

5.4.2变压器架设避雷器的选择 (59)

参考文献 (59)

设计心得 (61)

致谢 .................................................................. 错误!未定义书签。

第1章雷电的特性及危害

1.1 雷电的形成

雷电放电是带电荷的雷云引起的放电现象，在某种大气和大地条件下，潮湿

的热气流进入大气层冷凝而形成雷云，大气层中的雷云底部大多数带负电，它在

地面上感应出大量的正电荷，这样，雷云和大地之间就形成了强大的电场，随着

雷云的发展和运动，当空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度时，就会

发生雷云之间或雷云对地的放电，形成雷电。按其发展方向可分为下行雷和上行

雷。下行雷是在雷云产生并向大地发展的，上行雷是接地物体顶部激发起，并向

雷云方向发起的。

雷电是一种极具破坏力的自然现象，其电压可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十万安培。千百年来，雷电所造成的破坏可谓不计其数。落雷后在雷击中心1.5-2km范围内都可能产生危险过电压损害线路上的设备。雷电灾害如同暴雨、飓风一样都属于气象（自然）灾害，它与水、旱、刑事犯罪、交通事故统称为影响社会安全和经济发展的六大灾害。

1.2 雷电的种类

1.2.1直击雷

雷云对地面或地面上凸出物的直接放电，称为直击雷，也叫雷击。直击雷放电过程的展开图见图1.1。

图1.1雷云放电图

雷云放电过程的展开图可以这样解释：当雷云对地面放电时，开始出现先驱放电，放电电流比较小，一经到达地面，就开始主放电，主放电由地面开始沿着先驱放电的通道直到云端，放电电流迅速增大。主放电时间很短，电流迅速衰减，以后是余光放电，电流变小。

由于雷云中同时存在着多个电荷积聚中心，当第一个电荷集聚中心放电后，其电位迅速下降。第二个电荷集聚中心向第一个电荷集聚中心位置移动，并沿着上一次的放电通道开始先驱放电、主放电、余光放电。紧接着再来第三次、第四次放电。我们平时看到电光闪闪、雷声隆隆就是这个原因。

当直击雷直接击于电气设备及线路时，雷电流通过设备或线路泄入大地，在设备或线路上产生过电压，称为直击雷过电压。

1.2.2感应雷击

感应雷击是地面物体附近发生雷击时，由于静电感应和电磁感应而引起的雷击现象。

例如，雷击于线路附近地面时，架空线路上就会因静电感应而产生很同的过电压，称为静电感应过电压。见图1.2

图1.2感应雷过电压

在雷云放电过程中，迅速变化的雷电流在其周围空间产生强大的电磁场，由于电磁感应，在附近导体上产生很高的过电压，称为电磁感应过电压。

静电感应和电磁感应引起的过电压，我们称为感应雷击。

1.2.3球雷

球雷是一种发红色或白色亮光的球体，直径多在20cm左右，最大直径可达数米，以每秒数米的速度，在空气中飘行或沿地面滚动。这种雷存在时间为3-5s 左右。时间虽短，但能通过门、窗、烟囱进入室内。这种雷有时会无声消失，有时碰到人或牲畜或其它物体会剧烈爆炸，造成雷击伤害。

1.2.4 雷电侵入波

当雷击架空线路和或金属管道上。产生的冲击电压沿线路或管道向两个方向迅速传播的雷电侵入波，称为雷电侵入波。

雷电侵入波的电压幅值愈高，对人身或设备造成的危害就愈大。