变电站的综合防雷设计.docx

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河南城建学院本科毕业设计（论文）

摘要

摘要

变电站是电力系统重要组成部分，是电网传输电能的核心。

一旦变电站遭受雷击，可能直接会造成电网的瓦解，城市大面积停电，给社会的安全和谐稳定带来极大的负面影响。

因此，要求变电站必须配置安全可靠的防雷保护。

本文针对110kv变电站防雷系统设计进行研究，提出并解决一些相关问题，主要内容包括变电站直击雷防护、感应雷防护、变配电设备的防护、110kv变电站变电站电源系统防雷保护及避雷器的选用、变电所弱电系统防雷保护、SPD的安装方法、综合自动化变电站二次系统防雷措施、电解离子接地系统在变电站接地网改造中的设计计算、二次系统的防护、建筑物的防护、接地技术等，如何应用在工程中以及在应用中需要注意哪些事项。

关键词：

变电站,雷电波,防雷保护

II

Abstract

Thesubstationisanimportantpartofpowersystemisthecoreofpowertransmissiongrid.Oncethesubstationbeingstruckbylightning,maydirectlycausethecollapseofthegrid,thecityblackout,thesecurityofsocialharmonyandstabilitytothetremendousnegativeimpact.Therefore,therequirementsmustbeconfiguredtosecuresubstationlightningprotection.

This110kvsubstationlightningprotectionsystemdesignforconductingresearchandresolveanumberofrelatedissues,includingthesubstationZhijimaincontentprotection,lightningprotection,powerdistributionequipmentprotection,110kvsubstationsubstationbreakerselectionoflightningprotectionandsurgearresterssubstationtoincreaseafterthelightningprotectionmeasuresmicrowavetowers,powerplants,substationsandweaksystems oflightningprotection,substationbuildingsteeldoorsandwindows,curtainwalloftheminetechnology,themaintransformerneutralgroundingprotectiondevicetechnology,integratedautomationsubstationIIlightningprotectionsubsystem,electrolyticiongroundsystemtransformationinthesubstationgroundinggriddesignandcalculationofthesecondarysystemofprotection,buildingprotection,groundingtechnology,howtoapplyinengineeringandintheapplicationneedtopayattentiontowhatmatters.

Keywords：

substation,lightningwave,lightningprotection

河南城建学院本科毕业设计（论文）

目录

目录

摘要 I

Abstract II

目录 1

第1章绪论 1

1.1课题研究的重要意义 1

1.2国内外防雷保护发展及研究现状 2

1.2.1防雷保护发展 2

1.2.2国内外研究现状 3

1.3本文完成的工作 5

第2章雷电的基本理论 6

2.1对雷电的认识 6

2.2雷电危害的实例 6

2.3变电站的防雷方案 8

第3章直击雷防护 11

3.1直击雷保护措施的选用 11

3.2避雷针的选择 11

3.3避雷针的安装 13

第4章雷电侵入波保护 14

4.1雷电波的侵入原因 14

4.2雷电侵入波的保护措施 14

4.3MOA与设备间的最大保护距离 15

4.4选用的其它注意问题 16

第5章感应过电压的入侵和防护 17

5.1感应过电压产生的不同形式 17

3

5.1.1地电位反击产生的感应过电压 17

5.1.2线路遭受雷击产生的感应过电压 17

5.1.3雷云静电感应形成的感应过电压 18

5.2感应过电压的防护措施 19

5.2.1电源线路感应过电压的防护 19

5.2.2信号线路感应过电压的防护 19

5.2.3选择避雷器应注意的问题 19

第6章变电站接地系统的设计及施工 20

6.1变电站接地的各种形式和接地方法 20

6.1.1防雷接地 20

6.1.2工作接地 20

6.1.3保护接地 20

6.1.4屏蔽接地 21

6.1.5逻辑信号接地 21

6.2主接地网的具体设计施工 22

6.2.1地电阻计算 22

6.2.2电阻分析 23

6.2.3接地降阻方案 23

6.3接地材料的选择 24

第7章变电站电源系统防雷保护措施 25

7.1电源系统防雷中存在的不足 25

7.2电源系统防雷保护措施 26

7.2.1变压器低压侧装设避雷器 26

7.2.2电源入口端加装浪涌保护器 27

7.3浪涌保护器的安装 27

7.3.1安装方法 28

7.3.2安装要求 29

总结 31

致谢 32

参考文献 33

河南城建学院本科毕业设计（论文）

绪论

第1章绪论

1.1课题研究的重要意义

雷电灾害是十种最严重的灾害之一。

全球每天约发生800万次雷电，每年因雷击造成的人员伤亡、财产损失不计其数。

据美国国家雷电安全研究所关于雷电造成的经济损失影响的一份调查报告表明，美国每年因雷击造成的损失约50～60亿美元，每年因雷击造成的火灾3万多起，50﹪野外火灾与雷电有关；30%的电力事故与雷电有关；4∕5石油产品储存和储藏罐事故是由雷击引起的；由于雷电和操作过电压造成电力装置的损失约占 80%。

据德国一家重要的电子保险公司

1996年到1997年对8722件案例损坏原因的分析，雷电浪涌造成的理赔1996年占26.6%，1997年占31.68%。

我国是雷电活动十分频繁的国家，全国有21个省会城市雷暴日都在50天以上，最多可达134天。

据不完全统计，我国每年因雷击造成人员伤亡达3000～

4000人，损失财产50～100亿元人民币。

近年来，随着社会经济发展和现代化水平的提高，特别是信息技术的快速发展，雷电灾害程度和造成的经济损失及社会影响也越来越大。

如1990年7月30日郑州、三门峡微波干线大沟口微波站因雷击而损坏38块盘，损失十分严重。

据广东省统计，在1996～1999年的四年间，全省发生雷击事故6143起，伤亡699人，直接经济损失达15亿元。

在1998和

1999年的两年中，全国造成直接经济损失在百万元以上的雷电灾害就有38起。

雷电也是一直危害电力系统安全可靠运行的重要因素之一。

随着科学技术的

发展，避雷器制造水平的提高以及金属氧化物避雷器的推广使用，使变电站一次高压部分的雷电过电压的保护得到了保证。

但另一方面，随着电力系统自动化程度的提高，以微电子为主要元件的控制、保护、信号、通信、监控等设备得到普遍应用，在一些大型发变电站中，即使在采样和计量系统中也普遍采用。

由于常规电磁保护的装置单元多为单元件的电阻、电感和电容等，耐热容量大，对尖峰脉冲的耐受能力也比较强，所以能承受高能的雷电暂态冲击，而对于运行电压只有几伏，信号电流只有微安级的这些电子设备来说，就不一定经受的住。

电气和电子技术是现代物质文明的基础，虽然其迅猛发展促进了生产力的发展，加速了社会繁荣与进步的进程，但同时也带来了麻烦问题:

一方面，电气和电子设备的广泛应用造成了严重的环境电磁噪声干扰；另一方面，电子技术正向高频率、高速度、微型化、网络化和智能化方向发展，电磁干扰、特别是雷电干扰对这些设

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备和系统的影响越来越突出，对这些设备造成的损坏事故的发生率逐年增高。

电子信息系统受损后，除直接损失外，间接损失往往很难估量，这是 90年代以来雷电灾害最显著的特征。

1.2国内外防雷保护发展及研究现状

1.2.1防雷保护发展

19世纪70～80年代是电力网发展的初期阶段，几乎无任何过电压保护装置。

80年代末期，在电力网中才采用了电话的保护装置--导雷器，实际就是保护间隙串联一个熔断器，或只装间隙。

后来在20世纪30年代初，发展成去游离避雷器，即由纤维管制成的管型避雷器，可以说，现代避雷器、MOA﹑SPD 的“老祖母”是在电报、电话上首先应用的。

由于电力系统迅速发展，它才在高电压电力系统上不断发展和完善。

现在20多万元一组（5m多高）500kV的MOA，正在制造即将安装运行的30万元一组的750kV（高8m左右）MOA，以及保护电子回路的各型

SPD都是它的后代。

19世纪90年代初期，E.Tomson制出了磁吹间隙，用来保护直流电力设备，可以说，这是现代磁吹避雷器的前身。

20世纪初，开始注意限制工频续流问题。

1901年德国制成用串联线性电阻限流的角形间隙，这是现代阀型避雷器的前身。

上述保护装置，实际上主要是用来防止感应雷造成的事故。

如果是直击雷，或是击于线路上的近区雷击，电气设备多数还会被击毁。

值得注意的是，近年德国一公司自称造出吸收能量最大的MOA过电压保护器（多数是40kA﹑60kA），而且可通过10/350µs长波通流试验，其特点就是MOA串联一个磁吹角型间隙，其基本原理是早已有之的。

因为它与避雷器的IEC所用8/20µs波形不符，目前国际上除德国外，很少应用。

美国近年来只采用几百安和最大 1.5kA，10/350µs波形，那是防感应雷的标准，美国军队电子计算机等信号回路的电缆进线，其保护器试验波形曾采用10/1000µs波形。

1908年瑞士Moscick提出利用高压电容器作防雷元件的方案，通常是与电抗线圈配合使用，构成防雷吸波器。

30年代初，前苏联莫斯科电