毕业设计（论文）-山区变电所防雷电保护研究.doc

1、毕业设计说明书山区变电所防雷电保护研究学生姓名： 学号： 学 院： 计算机与控制工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 2015 年 06 月中北大学2015届毕业设计说明书山区变电所防雷电保护研究摘要在电网的事故中，以输电线路的故障占大部分，而雷击跳闸是造成输电线路跳闸停电事故的主要原因，对山区输电线路来说更为严重。防雷保护对供电可靠性有着至关重要的影响。本文论述了国内外输电线路防雷保护研究现状，对构成输电线路防雷保护理论和技术进行了较为深入探讨。通过对线路避雷器的认识，介绍了线路复合绝缘氧化锌避雷器的工作原理、类型，对比了带间隙型的线路用避雷器和无间隙的线路避雷器的性能。根据变

2、电站相关信息，采用设计避雷针并计算验证其保护范围实现了对变电站直击雷的防护；通过选择安装避雷器和设计变电站进线段的保护接线实现对变电站雷电侵入波的防护。同时，论证了220kV变电站输电线路进线段输电线路上取消传统的架空地线，而装设线路避雷器作为防雷保护是可行的，减少事故率，节约投资，具有较大工程意义。本设计针对220kv变电站的防雷保护进行设计及计算，进行了接地保护设计。最后分析总结，并对如何完善输电线路的防雷性能提出了建议。关键词：防雷保护,线路避雷器，避雷针，接地保护Study on lightning protection of substation in mountainous are

3、aAbstractIn the power network accident, the fault of transmission line is the main part, and the lightning trip is the main reason for the transmission line trip outage, and the fault of the transmission line is more serious. The lightning protection has the vital influence on the reliability of pow

4、er supply.This paper discusses the current situation of lightning protection for transmission lines at home and abroad, and discusses the theory and technology of lightning protection for transmission line. Through the understanding of line surge arrester, introduces the line composite insulation pr

5、inciple of zinc oxide lightning arrester, types and comparing the belt gap line lightning arrester and no gap arrester performance.According to the related information of substation, the lightning rod is designed and calculated to verify the scope of protection achieved of the substation lightning p

6、rotection; by selecting the installation arrester and design of substation into line protection wiring to achieve the substation lightning invasion wave door. At the same time, demonstrates the 220kV substation transmission lines into line transmission line to cancel the traditional overhead ground

7、wire, while installing line surge arrester for lightning protection is feasible, to reduce the accident rate, saving investment, is of great engineering significance.This design for 220kV substation lightning protection design and calculation, the grounding protection design.Finally, the analysis an

8、d summary of the lightning protection performance of the transmission line is proposed.Key words : Lightning protection, Line arrester，Lightning arrester，ground protection目录一 绪论11.1 题目背景及意义11.2 国内外研究现状1二 防雷保护方式概述32.1输电线路防雷保护方式32.2防雷保护装置避雷器32.2.1线路避雷器的工作原理32.2.3复合绝缘氧化锌避雷器（CMOA）4三 变电所防雷保护53.1直击雷保护53.1

9、.1避雷针的保护范围计算公式53.1.2避雷针的计算83.2雷电侵入波保护133.2.1进线段的计算153.2.2避雷器的选择173.2.3 进线段输电线路取消传统架空地线，安装避雷器可行21四、 220V变电站的接地保护设计234.1接地装置的介绍234.2地装置的计算254.3接地装置选择安装28五 总结结论以及合理建议30参考文献31致谢32第页 共页中北大学2011届毕业设计说明书一 绪论1.1 题目背景及意义架空输电线是电力输送系统中重要的组成部分，因其地处旷野，纵横连绵，大面积暴露在自然环境中，特别是雷雨季，使得输电线路遭受雷害的几率大。在电网发生事故统计中，出现在输电线路的上的故

10、障比例占到大部分，而雷击跳闸又是造成输电线路跳闸停电事故的主要原因。根据数据统计，在我国的高压输电线路跳闸事故里面，由于雷击造成的跳闸事故占到40%70%。而从国外的实际线路运行来看，输电线路安全可靠运行的主要危害依旧是雷击，雷害事故占电力系统事故中50%以上，例如：瑞典电力系统因雷击引发的事故占所有事故的51%；日本电力系统事故中由于雷击输电线路引起的事故占50%以上的；在国际大电网会议的统计数据中：在美国，加拿大等12个国家中，总长3.27万公里的输电线路、电压等级为275500kV，雷害事故占总事故的60%。14输电线路的电压等级越高，其杆塔高度越高，线路走廊尺寸也加大，其引雷半径自然也

11、增大，这样遭受雷害的几率也随之增加，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的山区，雷击输电线路而引起的跳闸率更高。5因此在防雷保护的技术措施上要求更加严格。同时，雷击输电线路后沿线路入侵变电所的雷电波也是威胁变电所设备安全的主要因素。因此，在复杂山区高压输电线路中进行绝缘配合、防雷保护的设计等有效的线路防雷保护措施，既保障了我国电力系统中高压输电线路的安全，又降低了高压输电线路出现雷击故障的几率，可为我国电力行业的发展提供很好的安全基础。61.2 国内外研究现状从发展时间来看，输电线防雷保护技术大体上经历了四个阶段第一阶段（1930年以前）:主要以防止感应雷为主,采取的措施主要是装设地线，增加耦

12、合系数,减小线路上的感应过电压。第二阶段(19301950年):主要以防止雷电直击输电线路为主,这一阶段,人们系统归纳了表征雷电的参数,并意识到直击雷是电压等级较高的输电线路发生跳闸的主要原因。提出了用行波理论来计算绝缘子串两端电压的方法。第三阶段(19501962年):由美国OVEC345kV线路发生了非常多的绝缘闪络引发的争论和对以前的防雷计算方法和数据进行重新估价的时期, 推动了线路防雷研究工作的进展，使理论分析，现场实测以及模拟试验和运行经验等方面有了极大提高。第四阶段(1962至今):将模拟试验，现场实测，概率统计方法和计算机进行了综合使用阶段。7从技术上看，针对线路雷害事故形成的主

13、要四个阶段（1）防直击技术（2）防闪络技术（3）防建弧技术（4）防停电技术。8二 防雷保护方式概述2.1输电线路防雷保护方式 （1）装设自动重合闸。由于雷击造成的闪络多数能在跳闸后自行恢复绝缘性能，所以重合闸成功率较高。重合闸装置可有效地保证雷击跳闸后的供电可靠性。 （2）采用消弧线圈接地方式。绝大多数的单相闪络着雷接地故障能被消弧线圈所消除。而在两相或三相着雷时，雷击引起第一相导线闪络并不会造成跳闸，闪络后的导线相当于地线，增加了耦合作用，使未闪络相绝缘子串上的电压下降，从而提高了耐雷水平。 （3）加装氧化锌避雷器。造价高，效果好，可以防止各种过电压，但避雷器本身需要定期检查试验，运行成本较

14、高，一般用于35kv线路。 （4）采用不平衡绝缘方式。雷击时，绝缘子串片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当于地线，增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了另一回路的耐雷水平。 （5）适当增加线路的绝缘配置。这种方法投资大，施工工作量也大。 （6）架设偶合地线。增加避雷线与导线间的耦合作用，以降低绝缘子串上的电压。 （7）加装可控放电避雷针。该装置以缓慢变化的小电流上行雷闪放电形式泄放雷云电荷，从而避免强烈的下行雷闪放电。这种方法造价比较便宜，使用效果好，但对大档距线路保护范围不足。 （8）架设避雷线。高压和超高压输电线路上最主要的防雷措施，对直击雷具有良好的防范作用，同时还可以实现对雷电流进行分

15、流，降低杆塔的电位，有效的减少导线上的感应过电压。 （9）降低杆塔接地电阻。可以有效的提高线路的耐雷水平。2.2防雷保护装置避雷器2.2.1线路避雷器的工作原理 安装线路避雷器后，雷击时将导致避雷器动作，使避雷器残压不超过绝缘子50%放电电压，如果雷击电流加大，也不会使残压过大引发闪络。在雷电流过后，工频续流依然是毫安级，并在过零时熄灭而不会导致断路器跳闸，确保系统正常运行。具体来讲， 安装线路避雷器后，雷击输电线路时，线路避雷器将雷电流分流出一部分输送到邻近杆塔，雷电流经过避雷线与导线时受电磁感应作用产生耦合分量，升高导线电位，使导线与杆塔顶端电位差在安全范围之内，从而起到防雷的作用。92.

16、2.2线路避雷器的种类用于线路防雷的避雷器有两种结构类型:一种是无间隙型:避雷器与导线直接连接,它是电站型避雷器技术的延续,具有吸收冲击能量可靠,无放电时延等优点;另一种为带间隙型:避雷器与导线通过空气间隙来连接,只在雷电流作用时才承受工频电压的作用,具有可靠性高,运行寿命长等优点。表2.1 带间隙型的线路用避雷器和无间隙的线路避雷器的性能比较类型 带间隙型 无间隙型性能劣化只在串联间隙动作时才承受工作电压的作用,很少劣化,可增加运行寿命长期承受工作电压的作用残压适当提高荷电率,即减少电阻片数量,使残压降低比带串联间隙的残压高故障安全性不需要特殊的故障脱落装置避雷器故障时需要特殊的脱落装置将避

17、雷器与导线分离其他原则上有放电时延容易实现紧凑型设计无放电时延2.2.3复合绝缘氧化锌避雷器（CMOA）国际、国内避雷器的发展经历了三个阶段:碳化硅阀式避雷器(简称SICA)、氧化锌电瓷避雷器(简称MOA)、合成绝缘氧化锌避雷器(简称CMOA)。MOA相对于SICA而言,无机元件氧化锌电阻片取代了碳化硅电阻片,产品芯体性能有了质的飞跃;CMOA相对于MOA,由于新型有机材料的发现,产品外壳材料的性能又有了一次质的飞跃,内外性能质的飞跃,加上内外部分的科学粘接,最终保证了整个产品全性能的质的飞跃。复合绝缘氧化锌避雷器实际上是氧化锌避雷器和复合绝缘子的组合装置，它是复合绝缘外壳的MOA与复合绝缘子

18、并联的组合装置。复合外套氧化锌避雷器一般以下面几个主要部件组成:a.串联的氧化锌非线性电阻片(或称阀片)组成阀芯;b.玻璃纤维增强热固性树脂(FRP)构成的内绝缘和机械强度材料;c.热硫化硅橡胶外伞套材料;d.有机硅密封胶和粘合剂;e.内电极、外接线端子及金具。三 变电所防雷保护3.1直击雷保护3.1.1避雷针的保护范围计算公式（一）单支避雷针它的保护范围是一个以其本体为轴线的曲线锥体。它的侧面边界线实际上是曲线，但我国规程建议近似用折线来拟合,以简化计算，如图3.1所示。 图3.1 单只避雷针的保护范围与上图相对应的计算公式如下:在某一被保护物高度hx的水平面上的保护半径rx为 当时， （式

19、3.1）当时, （式3.2）式中 h 避雷针的高度，m； P 高度修正系数，是考虑到避雷针很高时rx不与针高h成正比增大而引入的一个修正系数。 当时 ； 当时 不难看出，地面上（）的保护半径即为最大的保护半径。为了增大保护范围，而一味提高避雷针高度并非良策，合理的解决办法是采用多支避雷针作联合保护。（二） 两支等高避雷针这时总的保护范围并不是两个单针保护范围的简单相加，而是两针之间的保护范围有所扩大，但两针外侧的保护范围仍按照单针的计算方法确定，如图3.2所示。图3.2 两支等高避雷针的联合保护范围两针之间的保护范围可利用下式求得 （式3.3） （式3.4） 式中 h 避雷针的高度，m； ho

20、 两针联合保护范围上部边缘的最低点的高度，m； 2bx 在高度hx的水平面上，保护范围的最小宽度，m。求bx得后，即可在hx水平面的中央画出到两针连线的距离为bx二的两点，从这两点向两只避雷针在hx层面是上的半径为rx的圆形保护范围作切线，便可得到这一水平面上的联合保护范围。此时在OO截面上的保护范围最小宽度bx与hx的关系如图3.2右上角的分图所示，在地面上（），。应该强调的是，要使两针能形成扩大保护范围的联合保护，两针间的距离不能太大，例如当时，,一般两针间距离不宜大于。（三）两支不等高避雷针此时的保护范围可按下法确定:首先按两针分别作出其保护范围，然后从低针2顶点作一条水平线，与高针1的

21、保护范围边界交于点3，再取点3为一假想的等高避雷针的顶点，求出等高避雷针2和3的联合保护范围，即可得到总的保护范围，如图3.3。 图3.3 两支不等高避雷针1和2的联合保护范围（四）三支或更多支避雷针（a） （b）图3.4 多支避雷针的联合保护范围 （a）三支避雷针；（b）四支避雷针三支避雷针的联合保护范围可按每两支针的不同组合，分别计算出双针的联合保护范围，只要在被保护物体高度气的水平面上，各个双针的bx均0，那么三针组成的三角形中间部分都能受到三针的联合保护，如图（a）。四针及多针时，可以按照每三支针的不同组合求取其保护范围，然后叠加起来得出总的联合保护范围。如各边的保护范围最小宽度bx均

22、0，则多边形中间部分面积都处于联合保护范围之内，如图(b)所示。103.1.2避雷针的计算该变电站为长方形，长120米，宽80米，变电站内配电构架最高15米，距离围墙10米。设计用独立避雷针进行直击雷防护，要求变电站的全部设施均置于避雷针的保护范围之内。现拟采用两种方案进行保护。一种是采用三只等高避雷针，第二种是采用四只等高避雷针。方案采用三支等高避雷针（单位m）图3.5 变电站三根避雷针安装图（单位m）由图可得，将避雷针安装到A、B、C三点，AB、BC、CA的距离相等，且均为80m。A、B、C三点的保护范围各不相同。由资料可得知，被保护物的范围是120m*80m*15m，平面图如图3.6所示

23、：假设避雷针的高度为被保护物的高度为, ，同时可以看出两针联合保护的最低点也是15m。 图3.6 变电站三根避雷针保护范围（1） 由图3.5可见，m、n两点是保护的边缘，若避雷针A可以保护 m、n两点，则其满足的临界条件是m、n落在半径rx为的Am圆上。 所以 a .即时，则，可知 这与已设条件矛盾，故舍去。 b .时，即 B、C两针联合保护距离，根据公式计算避雷针的保护范围是否能 满足条件。 当时，计算 可见能够保护 当时，计算 可见避雷针高为72m，虽满足保护的条件，但是太高，不经济；而高为0.67m时，两针联合保护高度远小于15m，不能有效保护变电站，可见三根避雷针安装不是很合理。 方案

24、采用四支等高避雷针图3.7 变电站四根避雷针安装图如图3.7所示，将避雷针安装在A、B、C、D四点，高为h。AB、BC、CD、DA的距离相等，均为80m。由图可知保护范围的最小宽度，。取，则：（1） 计算AB时 令，代入公式可得 计算出的避雷针的高度为33.76m 取时， 则， 可以保护m、n、p、q四点。（2） 计算AC时，将bx定为极限条件，即，就可以保护整个范围。 令，代入公式可得 由此可看出，选择避雷针高为33.76m就可满足条件，即保护整个变电站。3.2雷电侵入波保护110千伏出线全线装有避雷线，其线路杆塔如图3.8所示，线路绝缘子串由7片X-4.5组成，正极性U50%为700千伏，

25、避雷线半径3.9毫米，弧垂2.8米，导线弧垂5.3米。220千伏出线全线装有避雷线，其线路杆塔如图3.9所示，线路绝缘子串由13片X-4.5组成，正极性U50%为1200千伏，避雷线半径5.5毫米，弧垂7米，导线弧垂12米。图3.8 110kv线路杆塔 图3.9 220kv线路杆塔进线段保护是指在靠近变电所(12) km的线路上加强防雷保护措施。对于35 kv及以下的线路未沿全线架设避雷线的，必须在靠近变电所(12) km的线段上加装避雷线，使之成为进线段；对全线有避雷线的110 kv及以上线路，也必须将靠近变电所的一段长2km的线路划为进线段。进线段能起两方面的作用：（1）变电所的雷电过电压

26、波将来自进线段以外的线路，它们在流过进线段时将因冲击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值；(2)利用进线段来限制流过避雷器的冲击电流幅值。为了使阀式避雷器有效的发挥作用，就必须采取措施：(1) 先限制进波陡度 (或)使小于；(2)限制流过避雷器的冲击电流幅值IFV，使之不会造成过高的残压，甚至造成避雷器损坏。这些都需要变电所进线段完成。从限制进波陡度来确定进线段长度行波流过距离l后的波前时间可由下式求得 (s) （式3.5）按严格的计算条件应该是在进线段始端出现具有直角波前的过电压波，即取。这时波流过的距离l即为进线段长度lp代入上式可得抵达变电所的进波波前时间是： (s) （式3.6）

27、相应的波前陡度为 （kV/s） （式3.7）如令为进波陡度的容许值，则所需的进线段长度 （km） （式3.8） 式中 U 行波的初始幅值，kV。通常可取之等于进线段始端线路绝缘的50%冲 击闪络电压U50%； hc 进线段导线的平均对地高度，m。计算结果表明, lp一般均不大于12km。 （f为弧垂）或反之，当进线段长度lp已选定，可求得不同电压等级变电所的进波陡度，然后再按下式求得进波的空间陡度 （kV/m） （式3.9） 一般来说 3500 kV输变电设备的标准绝缘水平: 对于110kv线路 对于220kv线路 3.2.1进线段的计算由原始资料可得：对于110kV线路：对于220kV线路：

28、 分别对110kV和220kV进线段lp计算（一）110kV进线段计算 1. 时 skV/skV/m2. 时 skV/skV/m3. 时 skV/skV/m（二）220kV进线段计算 1.时 s kV/skV/m2. 时 skV/skV/m 3. 时skV/skV/m 表3.1 进线段计算结果电压等级（kV）进波初始幅值U(kV）进线导线平均对地高度 (m)进线段长度lp（km）进波波前时间（s）进波波前陡度（kV/s）进波空间陡度（kV/m）110kv4508.671.00.92491.681.631.51.37327.791.092.01.83245.900.82220kv85015.41

29、.00.94902.763.011.51.41601.842.012.01.88451.381.50进线段设计的结果：110kV线路进线段长为2.0km, 220kV线路进线段长为2.0km。3.2.2避雷器的选择（一）普通阀型避雷器主要特性参数1. 额定电压是指使用此避雷器的电网额定电压，也就是正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压，也就是正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压。2. 灭弧电压 是指给避雷器尚可能可靠地熄灭续流电弧时的最大工频作用电压。换言之，如果作用在避雷器上的工频电压超过了灭弧电压，该避雷器就将因不能熄灭续流电弧而损坏。由此可见，灭弧电压应该大于避雷器安装点可能出现的最大

30、工频电压。在中性点有效接地电网中，可能出现的最大工频电压只等于电网额定电压的百分之八十；而在中性点非有效接地电网中，可能出现一相接地故障时仍然能继续运行，作用在他上面的最大工频电压将等于给电网额定电压的100%110%。3.冲击放电电压对额定电压为220kv及以下的避雷器，指的是在标准雷电冲击波下的放电电压的上限。对于330kv以及以上的超高压避雷器，除了雷电冲击放电电压外，还包括在标准操作冲击波下的放电电压的上限。4. 工频放电电压普通阀型避雷器没有专门的灭弧装置，就靠非线性电阻与火花间隙的配合来使电弧不能自持而熄灭，所以他们的灭弧能力和通流容量都是有限的，故一般不容许他们在延续时间较长的内

31、部过电压作用下动作，以免损坏。正由于此，他们的工频放电电压除了应有上限值外，还必须规定一个下限值，以保证他们不至于在内部过电压作用下误动作。在中性点绝缘或者经阻抗接地系统中，工频放电电压应大于最大运行相电压的3.5倍，在中性点直接接地系统中，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍，工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。5. 残压指冲击电流通过避雷器时，在工作电阻上产生的电压峰值。由于避雷器所用的阀片材料的，所以残压仍然会随着电流的幅值的增加而有些升高。为此在规定残压的上限时，必须同时规定所对应的冲击电流幅值，我国标准对此所作的给定分别为5kA(220KV以及以下的避雷器)和10kA（330kv

32、及以下的避雷器），电流波形则统一取8/20s。电器的绝缘配合主要从残压来衡量：要求被白虎电气绝缘的基本冲级水平（约为电器的冲击电压试验电压的90）大于避雷器残压的1015，同时避雷器与电器的距离又满足下表的要求，则避雷器的保护特性与电气绝缘是相配合的。（二） 避雷器的选择 1. 由电网的额定电压及阀式避雷器的电气特性选择避雷器表3.2 FZ系列阀式避雷器的电气特性表型号额定电压有效值灭弧电压有效值工频放电电压有效值（干燥及淋浴状态）（kv）冲击残压（波形8/20s）（kv）不大于冲击残压（波形8/20s）（kv）不大于备注不小于不大于5kA10kAFZ-35354184104134134148

33、FZ-40405098121154160176110kv变压器中性点保护专用FZ-606070.5140173220227250FZ-110J110100224268310332364FZ-154J154142304368420466512FZ-220J220200448536630664728对于110 kV:选择FZ-110J型阀式避雷器对于220 kV:选择FZ-220J型阀式避雷器2.按灭弧电压选择避雷器的灭弧电压应大于避雷器安装地点可能出现最大工频电压。在中性点有效接地电网中，可能出现的最大工频电压等于电网额定电压的80%。对于35 kV中性点非有效接地系统，最大工频电压为额定电压的

34、100%110%。FZ-110J型的灭弧电压为100kV,110kV线路的最大工频电压为 即灭弧电压大于最大工频电压，符合要求。FZ-220J型的灭弧电压为200kV,220kV线路的最大工频电压为 即灭弧电压大于最大工频电压，符合要求。FZ-40型的灭弧电压为50kV, 35kV线路的最大工频电压为 即灭弧电压大于最大工频电压，符合要求。3.校验冲击放电电压对额定电压为220 kV及以下的避雷器，指的是标准雷电冲击波下的放电电压(幅值) FZ-40型 Uis=154 kV FZ-110J型 Uis=310 kV FZ-220J型 Uis=630 kV4. 校验工频放电电压 工频放电电压应大于

35、灭弧电压的1.8倍。（1）110kv线路 由表可知，灭弧电压的1.8倍为，工频放电电压在224kv268kv之间，符合要求。（2）220kv线路由表可知，灭弧电压的1.8倍为，工频放电电压在448kv536kv之间，符合要求。5. 校验残压绝缘配合主要由残压来衡量，要求被保护电器基本冲击绝缘水平（BIL）（约为电器的冲击试验电压的90%）应大于避雷器残压的10%15%。 （1）220kv侧220kv线路的冲击试验电压的90%为，避雷器残压的115%为，符合要求。 （2）110kv侧110kv线路的冲击试验电压的90%为，避雷器残压的115%为，符合要求。综合以上各点，220kv侧线路上选择两组

36、FZ-220J型避雷器，110kv侧线路上选择两组FZ-110J型避雷器。3.2.3 进线段输电线路取消传统架空地线，安装避雷器可行为了限制进入变电所的雷电过电压波的波前陡度和阀式避雷器动作后流过的电流（例如不超过5kA），均应采取措施防止或减少在直接接近变电所的一段线路上发生雷击闪络。为了这个目的，对未沿全线装设避雷线的35110kV架空线路，应在接近变电所12km的进线段上装设避雷线；对全线装设有避雷线的架空路线，亦应取接近变电所2km的线路段为进线保护段。对上述两种进线保护段要采取措施提高其耐雷性能：（1） 在进线保护段内，避雷线的保护角不宜超过20，最大不应超过30；（2） 采取措施（

37、例如降低杆塔接地电阻）以保证进线保护段的耐雷水平不低于下表要求表3.3 进线保护段耐雷水平额定电压（kV）3566110220330500耐雷水平（kA）306075110150175 对未沿全线装设避雷线的35110kV架空线路，其变电所的进线保护段应采用如图示的保护接线。图3.11 未沿全线装设避雷线的35110kV变电所进线段保护接线图中FV为安装在母线上的一组或多组阀式避雷器，它应能保护好整个变电所的设备绝缘，在断路器QF合闸运行时，包括保护好接在断路器外侧的设备绝缘。如果该变电所35110kV进线的断路器在雷季可能经常断开运行，那就应在断路器外侧安装一组管式避雷器FT，其外火花间隙应

38、按下述原则整定：当断路器处于断开状态时，行波到达此处因发生全反射而使电压加倍，此时FT应动作以免断路器及其外侧所接设备的绝缘被击穿，特别是防止断口外侧对地绝缘的闪络；但当断路器处于合闸状态时，FT不应动作，以免产生危险的冲击截波，这时一切绝缘均由阀式避雷器FV进行一揽子保护。如果FT的整定有困难，或选不到参数合适的管式避雷器，则可用阀式避雷器代替。全线装有避雷线的35220kV变电所，如果其进线断路器在雷季可能经常断开运行，亦宜在断路器外侧安装一组保护间隙或阀式避雷器。流过避雷器的雷电流幅值 （1）220kv侧线路 220kv线路的50%冲击闪络电压为,FZ-220J型避雷器残压为母线上的进线

39、数目为3，线路波阻抗取为，得到下式 （2）110KV侧线路 110kv线路的50%冲击闪络电压为，FZ-110J型避雷器残压为母线上的进线数目为4，线路波阻抗取为，得到下式 流过各种电压等级避雷器的冲击电流均不会超过各自的容许值：35220kV避雷器不超过5kA；330500kV避雷器不超过10kA。220kv侧线路上FV选择FZ-220J型避雷器，FT处亦用FZ-220J型用阀式避雷器FV代替。110kv侧线路上FV选择FZ-110J型避雷器，FT处亦用FZ-110J型用阀式避雷器FV代替。因此进线段输电线路取消传统架空地线，安装避雷器是可行的。四、 220V变电站的接地保护设计4.1接地装

40、置的介绍各种防雷保护接地装置都必须配有适当的接地装置才能有效地发挥其作用，所以防雷接地装置是整个防雷保护体系中不可缺少的一个重要组成部分。防雷接地是针对防雷保护的要求而设置的，目的是在于减少雷电流通过接地装置时的电位升高。接地装置是埋在地下的一组人工接地导体，它由接地体和接地引线组成。接地装置作用是将雷电流顺利泄入地下，减小接地电阻，以降低雷电流通过避雷针(避雷线)或避雷器时的过电压。电力系统中接地可分为三类:（1）工作接地：根据电力系统正常运行的需要而设置的接地，它所要求的接地电阻值约为0. 510的范围内。（2）保护接地：设这种接地，电力系统也能正常运行，但为了人身安全而将电气设备的金属外

41、壳加以接地，它是故障条件下才发挥作用的，它所要求的接地电阻值处于110范围内。（3）防雷接地：用来将雷电流泄入地下，以减小它所引起的过电压，它的性质似乎介于前两种之间，它是防雷保护装置不可或缺的组成部分，这有些像工作接地；但它又是保障人身安全的有利措施，而且只有在故障条件下才发挥作用，这又有些像保护接地，它的电阻值一般在130。接地电阻Re是表征接地装置功能的一个最重要电气参数。它包括四个组成部分，即:接地引线、接地体本身电阻、接地体与土壤的过渡(接触)电阻和大地溢流电阻。不过与最后的溢流电阻相比，前三种电阻要小的多，一般忽略不计，这样一来，接地电阻Re就等于从接地体到地下远处零位之间的电压U

42、e与流过的工频或直流电流Ie之比，即 对于防雷接地而言，我们最感兴趣的将是流过冲击大电流时呈现的电阻，称为冲击接地电阻Ri，对应的工频或直流下的接地电阻Re称为稳态电阻。防雷接地和保护接地、工作接地不同，其一是雷电流幅值大，其二是等值频率高。当雷电流流过接地体时，接地体附近电场强度增大，其值超过土壤击穿场强，在土壤中发生局部火花放电，与土壤的接触面积增大，使R趋向减小，即同一接地装置在幅值很高的冲击电流作用下，其接地电阻小于工频接地电阻，这种效应称为火花效应。另一方面，由于雷电流的等值频率高，这就使接地体自身电感增加，阻碍电流向接地体远端流通，对于长度较长的接地体这种影响更明显，从而使接地体得不到充分利用，使接地体电阻大于工频接地电阻，这种现象称为电感影响。由于以上两个方面的原因，使冲击接地电阻与工频接地电阻不同，常用冲击系数来表示两者之间关系 式中 Ri 冲击接地电阻 Re 工频接地电阻其值一般小于1，但在接地体较长时也可能大于1。当火花