第八章_发电厂和变电站的防雷保护

式中:i为总的雷电流；i1为流向架构1的雷电流；△l为雷 式中 为总的雷电流； 为流向架构1的雷电流； 为雷 为总的雷电流 击点距架构1的距离； 分别为架构1 击点距架构1的距离；h1和Ri1分别为架构1的高度和冲 击接地电阻； ˈ为避雷线的分流系数， ˈ = 击接地电阻；βˈ为避雷线的分流系数，βˈ i1 / i ， 可由电路的基尔霍夫定律推导求得。 可由电路的基尔霍夫定律推导求得。
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当避雷线一端绝缘时， 当避雷线一端绝缘时，雷击绝缘子串附近的避雷线 开路端c点的过电压最高 该点的过电压u 点的过电压最高。 开路端 点的过电压最高。该点的过电压 c可按下式计 算
di uc = iRi + L0 (h + ∆l) dt
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取空气间隙击穿场强为E 取空气间隙击穿场强为 a(kV/m)，避雷 ， 针与被保护设备或其构架间的空中距离应为
Ua Sa ≥ Ea
取土壤的平均击穿场强为E 取土壤的平均击穿场强为 e(kV/m)，避雷 ， 针接地装置与被保护设备接地装置之间的地 中距离应为
（8—12） （8—13）
一般情况下，避雷针、避雷线的Sa不宜小于 不宜小于5m， 一般情况下，避雷针、避雷线的 不宜小于 ， Se不宜小于 。 不宜小于3m。 不宜小于
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• 避雷线一端绝缘时绝缘子串的片数，按雷击绝缘子串附 避雷线一端绝缘时绝缘子串的片数， 近避雷线不致使绝缘子串闪络的条件选择。 近避雷线不致使绝缘子串闪络的条件选择。 • 关于线路终端杆塔上的避雷线能否与变电站架构相连， 关于线路终端杆塔上的避雷线能否与变电站架构相连， 按是否发生反击的原则处理。当线路电压等级在110kV 按是否发生反击的原则处理。当线路电压等级在 及以上时，允许引至出线的门型架构上， 及以上时，允许引至出线的门型架构上，土壤电阻率大 于1000 ·m时，应装设集中接地装置。土壤电阻率 ＜ 时 应装设集中接地装置。土壤电阻率ρ＜ 500 ·m时，35kV~60kV线路的避雷线允许连接到出线 时 线路的避雷线允许连接到出线 门型架构上，但应设集中接地装置。 门型架构上，但应设集中接地装置。当ρ＞500 ·m时， ＞ 时 避雷线应终止于线路终端杆塔， 避雷线应终止于线路终端杆塔，从线路终端杆塔到屋外 配电装置架构之间的一档线路由避雷针保护。 配电装置架构之间的一档线路由避雷针保护。
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一、避雷针保护 1. 独立避雷针 对于35kV及以下的 及以下的 对于 配电装置， 配电装置，因绝缘水 平低， 平低，为避免反击应 架设独立避雷针， 架设独立避雷针，其 接地装置与主接地网 分开埋设。 分开埋设。
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第八章
线。
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对直击雷的保护， 对直击雷的保护，一般采用避雷针或避雷 对沿线路侵入的雷电波的防护措施主要是在发 电厂、 电厂、变电所内安装阀型避雷器或氧化锌避雷 器以限制入侵雷电波的幅值；在发电厂、 器以限制入侵雷电波的幅值；在发电厂、变电 所的进线上设置进线保护段， 所的进线上设置进线保护段，以限制流经避雷 器的雷电流和限制入侵雷电波的陡度。 器的雷电流和限制入侵雷电波的陡度。
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当忽略接地电阻对βˈ 的影响，并设两侧架构高 当忽略接地电阻对 ˈ 的影响， 度相等（ 度相等（为h）时 , ）
l − ∆l + h β′ ≈ l + 2h
标准》 《标准》对避雷线与被保护设备之间的空气间 隙距离Sa、 隙距离 、避雷线接地装置与被保护设备接 地装置之间的地中距离Se提出以下要求： 地装置之间的地中距离 提出以下要求： 提出以下要求
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二、避雷线保护
采用架空避雷线保护的布置形式有两种。 采用架空避雷线保护的布置形式有两种。一种是避 雷线一端经配电装置架构接地， 雷线一端经配电装置架构接地，另一端经绝缘子串与厂 房建筑物绝缘，如图8 所示。 房建筑物绝缘，如图8—2所示。另一种是避雷线两端都 接地，如图8—3所示。 所示。 接地，如图8 为了不发生反击事故， 为了不发生反击事故，避雷线与被保护设备之间的 空气距离Sa及避雷线的接地装置与被保护设备接地装置 空气距离 及避雷线的接地装置与被保护设备接地装置 之间的地中距离Se应足够大，，且避雷线绝缘端的绝缘 之间的地中距离 应足够大，，且避雷线绝缘端的绝缘 应足够大，， 子串应有足够的绝缘强度，以防止反击事故的发生。 子串应有足够的绝缘强度，以防止反击事故的发生。
避雷针在高度h处的电位 避雷针在高度 处的电位ua为 处的电位 接地装置上的电位u 接地装置上的电位 e为
di ua = iRi + L0h dt
ue = iRi
避雷针的冲击接地电阻， 式中 Ri——避雷针的冲击接地电阻， ； 避雷针的冲击接地电阻 避雷针单位高度的等值电感， L0——避雷针单位高度的等值电感，µH/m； 避雷针单位高度的等值电感 ； h——避雷针校验点的高度，m； 避雷针校验点的高度， ； 避雷针校验点的高度 i——流过避雷针的雷电流，kA； 流过避雷针的雷电流， ； 流过避雷针的雷电流
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关于线路终端杆塔上的避雷线能否与变 电站架构相连， 电站架构相连，也按是否发生反击的原则处 及以上时， 理。当线路电压等级在110kV及以上时，允 当线路电压等级在 及以上时 许将避雷线引至出线的门型架构上，当土壤 许将避雷线引至出线的门型架构上， 电阻率大于1000 ·m时，应装设集中接地装 电阻率大于 时 置。
——避雷线与接地架构单位长度的平均电感 避雷线与接地架构单位长度的平均电感， 式中 L0——避雷线与接地架构单位长度的平均电感， µH/m; ; △l——避雷线上校验的雷击点与接地支柱的距离，m； ——避雷线上校验的雷击点与接地支柱的距离 ——避雷线上校验的雷击点与接地支柱的距离， ； h——避雷线支柱的高度，m。 ——避雷线支柱的高度 ——避雷线支柱的高度， 。
uA = f (ia )
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图中避雷器上电压uA有两个峰值： Uch——冲击放电电压； Ur——避雷器的残压。
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第一节 直击雷过电压的防护
对于直击雷必须装设避雷针或避雷线对直击 雷进行保护。 雷进行保护。 变电所的直击雷防护设计内容主要是选择避雷 针的支数、高度、装设位置、 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。 应有的接地电阻、防雷接地装置设计等。 对于独立避雷针， 对于独立避雷针，则还有一个验算它对相 邻配电装置构架及其接地装置的空气间距及地下 距离的问题。 距离的问题。
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当土壤电阻率ρ＜ 当土壤电阻率 ＜500 ·m时，35kV~60kV线 时 线 路的避雷线允许连接到出线门型架构上， 路的避雷线允许连接到出线门型架构上，但 应设集中接地装置。 的地区， 应设集中接地装置。在ρ＞500 ·m的地区， ＞ 的地区 避雷线应终止于线路终端杆塔， 避雷线应终止于线路终端杆塔，从线路终端 杆塔到配电装置架构之间的一档线路由独立 避雷针保护， 避雷针保护，也可在线路终端杆塔上装设避 雷针。 雷针。
Ue Se ≥ Ee
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我国标准推荐用下面两个公式校核独立避雷 针与被保护设备之间的空气距离S 和地中距离S 针与被保护设备之间的空气距离 a和地中距离 e Sa≥ 0.2Ri + 0.1h Se≥ 0.3Ri （8—5） ） （8—6） ）
Sa 不宜小于 ， Se 不宜小于 。 不宜小于5m， 不宜小于3m。 在一般土壤中避雷针（ 在一般土壤中避雷针（线）的工频接地电阻不 宜大于10 。 宜大于
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变压器的绝缘较弱， 变压器的绝缘较弱，又是变电站中最贵 重的设备，所以变压器的门型架构上 重的设备，所以变压器的门型架构上，不宜 变压器的门型架构 装设避雷针（ ）。发电厂的主厂房一般不 装设避雷针（线）。发电厂的主厂房一般不 发电厂的主厂房 装设避雷针，以免发生感应或反击使继电保 装设避雷针， 护误动作或造成绝缘损坏。 护误动作或造成绝缘损坏。
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2. 架构避雷针
及以上的配电装置， 对110kV及以上的配电装置，由于电气设备的绝 及以上的配电装置 缘水平较高， 缘水平较高，可将避雷针装设在配电装置的架构或房 顶上，但在土壤电阻率较大的地区（ ＞ 顶上，但在土壤电阻率较大的地区（ρ＞1000 ·m）， ）， 宜装设独立避雷针。 宜装设独立避雷针。 66kV的配电装置，允许将避雷针装设在配电装置 的配电装置， 的配电装置 的架构或房顶上，但在土壤电阻率ρ＞ 的地区， 的架构或房顶上，但在土壤电阻率 ＞500 ·m的地区， 的地区 宜装设独立避雷针。 宜装设独立避雷针。 35kV及以下高压配电装置架构或房顶上不宜装设 及以下高压配电装置架构或房顶上不宜装设 避雷针。 避雷针。
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第二节 侵入波过电压的防护
当发电厂、变电站采取了可靠的直击雷保 护措施后，遭雷直击的概率很小。所以沿线 侵入的雷电波是发电厂、变电站遭受雷害事 故的主要原因。 其主要防护措施是在发电厂、变电站内装设 阀型避雷器或氧化锌避雷器以限制入侵雷电 波的幅值。
第八
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