田林110kv变电站接地整改方案2讲述.doc

第一章 前 言 雷电(Lightning)是一种大气自然现象，对人类社会而言，雷电有时也会造成自然灾害。随着社会的发展，雷电给社造成的危害越来越严重，同时雷电防护(Lightning Protection)科学技术也在人类认识自然、抵御自然灾害的过程中不断发展。 全球任何时刻大约有2000个地点遏上雷暴，平均每天约发生800万次闪电，每次闪电在微秒级的瞬间释放出约55kW.h的能量。我们生存的环境既被动地接受自然灾害的侵袭，又能动地为灾害的形成和发展提供条件。从久远的过去开始，雷电就对人类、人类赖以生存的自然资源和人类创造的物质文明构成巨大的威胁，例如，森林火灾有50％以上因雷电引发；人们居住生活的建筑物屡遭雷击破坏；电力、石化等工业设施常因雷击而发生灾难性事故。不难看出，雷电灾害的范围随社会经济发展而扩大，其表现形式随其范围扩大而复杂。 因此，提高雷电防护科技水平势在必行。 一、 牵引变电所防雷接地的必要性 牵引变电所是铁路供电系统的枢纽，它担负着电网供电的重要任务。在电力系统中的各种电气设备，都是按一定电压制造的，都有一定的绝缘强度。当电压过高，超过其绝缘强度时，就要产生闪络(击穿)，它能使绝缘破坏，引起事故。这种对绝缘有危险的电压和高于正常运行时的电压，均称为过电压。根据产生过电压的原因，我们把过电压分为内部过电压和大气过电压两种。 内部过电压[1]是指由于电力系统内部的原因（如闭合空载线路、空载变压器，以及发生单相接地故障等）所引起的过电压。产生内部过电压的根本原因是由于系统内能量分布发生瞬间突变。内部过电压分为两大类:一类是由于在操作（如断路器的合闸、分闸）或故障（断线、接地等）时的过渡过程中所产生的过电压叫操作过电压，其持续时间较短;另一类是在某些操作或故障后所形成的回路中，由于电感和电容相等而产生的谐振过电压叫做谐振过电压（或称共振过电压），其持续时间较长。 大气过电压又叫外部过电压。它是由于雷电放电而引起的过电压，所以又叫做雷电过电压。大气过电压又分为直击雷过电压和感应雷过电压。直击雷过电压指带电的雷云直接对架空电力线路和电气设备放电。其过电压数值可达几百万伏，对电气设备的危害极大。感应雷过电压指当雷击于线路附近地面时在雷电放电的先导阶段，先导路径中充满了电荷，因而对导线产生静电感应，在先导路径附近的导线上积累了大量的异性束缚电荷。当雷击大地后，主放电开始，先导路径中的电荷自上而下被迅速中和，这时导线上的束缚电荷变为自由电荷，沿导线两侧流动。由于主放电的速度很快，所以导线中的电流很大，感应电压就会达到很大的数值，这就是感应雷过电压。 变电所是电力系统的枢纽，它担负着电网供电的重要任务。由于变电所和架空线路直接连接，而线路的绝缘水平又比变电所内的电气设备为高，因此沿着线路侵入到变电所的雷电进行波的幅值也是很高的。如无完善的保护设施，就有可能使变电所内的主变压器或者其它电器的绝缘损坏。变电所一旦发生雷害事故，使设备受到损坏，就有可能造成大面积停电，给生产和生活带来重大损失和影响，其后果是十分严重的。 二、 防雷接地的发展概况 1749年富兰克林发明第一支避雷针，开创了人类有意识防雷的历史。自此，避雷针及其派生出的避雷带、避雷网、避雷线、法拉第等传统避雷装置，以“引雷烧身”的大无畏精神，伴随人类度过了两个半世纪。近代，随着科技进步，人工建筑的高度越来越高，电子设备的应用越来越广泛，由于避雷针保护范围具有不确定性，引雷过程中产生电磁感应过电压，雷电反击产生二次雷击和跨步电压等，避雷针已跟不上时代的步伐。避雷针的安装本身，可能导致感应雷害的增加。 目前已投入使用的各种防雷装置，各有所长，也都各有局限性。对于现代建筑和电子设备，进雷通道不外乎三个方面：1.天上下来的直雷击。2.各种金属线路、管道感应或引进的感应雷。3.地下出来的反击雷。 那么，按照“系统论”的观点，建立一套完善而健全的综合立体防雷系统[2]，就能实现有效的防雷安全。一套完善而健全的综合立体防雷系统包括： ①架设避雷针，避雷线防直击雷。 ②地面或室内外各种天线、信号线、电源线进入室内或设备前，装设线路避雷器。 ③各种金属管线入户处进行接地处理。 ④埋地电缆用金属裸线平行屏蔽。 ⑤具有良好的接地装置，包括尽可能小的接地冲击阻抗、接地体的有效屏蔽及各种接地的联通。 第二章 雷电参数及防雷装置 一、 雷电放电 雷电是一种极为壮观的自然现象，由于其强大的威力和破坏作用，自古以来，一直吸引着人们的注意力。雷电起源于云中水气的起点和同极性电荷的积累，带电的云块称为雷云，雷云是产生雷电的先决条件。雷电放点可能是在云中两块异性的雷云尖发生，称之为云中放电。也可能是雷云对大地间放电，称之为云-地放电。雷云电荷向下发展而形成的雷电放电称为下行雷，下面以下行雷为例来