《变电站的防雷保护计算设计》21000字.docx

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变电站的防雷保护计算设计

摘要：雷电是一种十分常见且威力巨大的自然放电现象，从古人对雷公电母的想象到近代富兰克林发明避雷针，象征人类对雷电从敬畏到科学的预防和探讨。雷击放电在天地间超长气隙中发生的火花放电现象。数十到数百千安的巨大电流和1亿到10亿伏特的对地电压将会在放电时产生。会对电气设备造成大面积停电以及电动力方面的故障，变电站作为电力系统中输变电的集结点和分配、变换电能的重要枢纽，其在电力线路中的重要地位不言而喻。所以变电站的防雷保护是整个变电站建设中的十分重要的部分，变电站防雷可分为避雷线、避雷针、接地网及进线段部分进行具体保护每个部分在不同雷击情况下可以发挥不同的作用。

除了直接击中电气设备。变电所还可能受入侵波影响。我们将针对这两种情况对前提所设出的变电站的防雷设备进行假设和相关演算，最后选得到理想的防雷装置并演算。

关键词：变电站；防雷；避雷线；避雷针；接地装置

目录

TOC\o1-3\h\z\u1 绪论 4

2 直击雷的防护 5

2.1 避雷针 5

2.1.1 避雷针的介绍 5

2.1.2 避雷针保护范围相关计算 6

2.1.3 变电站所需避雷针验算 9

2.2 接地装置 13

2.2.1 接地部分的理论研究 13

2.2.2 变电站所装设的接地装置 15

3 入侵波的防护 24

3.1 进线段的设计 24

3.1.1 进线段保护介绍 24

3.1.2 进线段长度性能的计算 25

3.2 避雷器的选择 27

3.2.1 不同避雷器的介绍 27

3.2.2 避雷器的选择与安装 29

4 线路耐雷性能计算 36

4.1 线路耐雷性能介绍 36

4.2 线路被雷击时的不同状况 37

4.3 线路耐雷水平和跳闸率 39

4.4 线路性能计算 43

4.4.1 110kv线路具体计算 43

4.4.2 220kv线路具体计算 46

结论 51

绪论

“雷车驾雨龙尽起，电行半空如狂矢”惊电激雷以其磅礴震撼的大气现象让一代代人类为之崇敬和着迷。而这种巨大且不可控的自然超长气隙的气体放电现象，在惊天动地的外观之下也会对人类生活造成严重影响。在如同现在闷热的五月里，天空中慵懒的漂浮着一大朵积雨云，云中的上下温差使得其中的颗颗水滴分裂为较大的水珠和较小的水珠。与此同时放电也在发生。云上部分是正电颗粒，云下部分是负电颗粒。伴随着地面所产生的氧气含量和较大的大气压将地面的热气上升，将云层下部的负电水珠带往高空。然后在彼此带电的雷云摩擦中发生了放电现象，一个个闪电也就此爆发。雷电放电时会产生极大的电流（几十到数百千伏安），因而会导致地面物品发生较大的热效应，发生森林火灾或物品损坏或砸毁等。在雷电放电产生大电流的同时，雷电云层底部与大地之间也有极高的电压降（高达数兆伏甚至数十兆伏），这种极高的电压降会让电力设备击穿电压随时间变化极快。对设备安全而言是一种极大的挑战。雷电以104km/s的速度进行先导推送，在先导放电过程中是逐级随机性发展的，每级长约25～50m，在每级发展中是有30～90微秒停歇，这也导致了平均发展速度相对初始减缓。在雷电接近地面时，大地上的物体感应到强电场。当两者间场强会产生空气电离和产生流注电子崩的时候，下方物品迎面先导，从而完成接闪，这就是主放电。之后将余晖放电。有球状或线状片状雷电。但由于线状雷电要比其它更加常见，所以在此论文中我们主要讨论的是线状雷电。

雷电具有极大的威力与能量，在咱们生活中所常见的高塔便是最容易受影响的一部分，电力系统输电部分的关键点是众多杆塔，因而他就重要在于防雷保护。变电站所担任着输配电、控制电流流向、调节电压的关键功能。本次设计中所采用的220kv变电站按照电压等级属于中间变电站，它汇集了电源和七回出线。若此站发生全站停电事故将会引起区域电力系统大停电或解列等巨大影响。那么针对此类变电站我们可以根据不同落雷情况采用不同的防雷措施。

雷电直接击中地面变电站接地电阻较大的物体上或是两个杆塔中间部分时可以被称为直击雷。面对直击雷我们可以采用避雷针和避雷线这些防雷手段，他们可以利用自己先导电的工作模式来防护。其中避雷针用于变电站、发电厂之类集中供电设备，避雷线则相对更适合于输电线路此类延伸范围广的电力线路。除了直击雷，还有另一种大气过电压形式。当两块异号雷云之间发生放电现象时就会产生感应过电压，使得线路上发生电压升高的现象。这时线路上的避雷线可以充当导线与大地之间的短路线，达到部分减弱导线上电磁感应电势，减少了感应过电压的能量。

俗话说“不怕一万，就怕万一”，虽然我们在输电线路及变电站已经有了防护措施，但仍有一定