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第八章 变电站防雷接地的设计
第八章 变电站防雷接地的设计
防雷保护装置是指能使被保护物体免受雷击，而引雷于本身，并顺利地泄入大地的装置。电力系统中最基本的防雷保护装置有：避雷针、避雷线、避雷器和防雷接地等装置。避雷针和避雷线可以防止雷电直接击中被保护物体，因此也称为直击雷保护（措施）；避雷器可以防止沿输电线侵入变电所的雷电过电压波，因此也称为侵入波保护（措施）；接地装置的作用就是减少避雷针（线）或避雷器与大地（零电位）之间的电阻值，以达到降低雷电过电压幅值的目的。雷电引起的大气过电压将会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此，在变电所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保证电器设备的安全。
8.1 避雷针
避雷针的保护范围以它对直击雷所保护的空间来表示。单支避雷针的保护范围如图8-1所示。图中：
h——避雷针高度；避雷针必须高于被保护物体。hx——被保护物高度；hα——避雷针的有效高度,hα＝h-hx；rx——对应hα的避雷针有效保护半径。rx的计算方法：
当hx≥h/2时，rx?(h?hx)p?h?prx?(1.5h?2hx)p(m)(m)；当hx＜h/2时，
式中,h——避雷针的高度； hα——避雷针的有效高度；p为高度修正系数，当h≤30m时，p为1；当30＜h≤120m时，p为5.5/h。
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图8-1 单支避雷针的保护范围
注：工程上多采用两支以及多支（等高或不等高）避雷针以扩大保护范围。
8.2 避雷线
避雷线的保护范围的长度与线路等长，而且两端还有其保护的半个圆柱体空间。
在架空输电线路上多用保护角α来表示避雷线的保护程度。所谓的保护角是指避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角。显然，α越小，雷击导线的概率越小，对导线的屏蔽保护越可靠。
8.3 避雷器
避雷器是一种过电压限制器，它实际上是过电压能量的吸收器，它与被保护设备并联运行，当作用电压超过一定幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量，限制过电压，保护电气设备。
注意：过电压作用时，避雷器先于被保护设备放电，这需要有两者的全伏秒特性的配合来保证；避雷器应具有一定的熄弧能力。
满足要求的避雷器主要有：保护间隙、管式避雷器、带间隙阀式避雷器，该变电站选择阀式避雷器限制过电压幅值，同时辅之以相应措施，以限制流过阀式避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。
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8.4 防雷接地
“防雷在于接地”，这句话含义说明各种防雷保护装置（避雷针、避雷线、避雷器）都必须配以合适的接地装置，将雷电泄入大地，才能有效的发挥其保护作用。
防雷接地装置有独立的（如独立避雷针的接地装置、架空线杆塔的接地装置等），也有与发电厂、变电所的总接地网连成一体的。该设计的防雷接地装置与变电所的总接地网连成一体进行设置。变电所的建设时，在房屋的四个角上设置测试点。
如果接地装置由n根垂直钢管或n根水平钢带构成，那么它们的冲击接地′R电阻i为：
R'i=Ri n?ηi式中，ηi为接地装置的冲击利用系数，它考虑各接地极间的相互屏蔽而使溢流条件恶化的影响，所以ηi<1。
变电所的雷电危害主要来自两个方面：一个是直接雷击变电所的建筑物、构筑物或装设在露天的设备，强大的雷电冲击电流通过被击物泄放入地时，引起机械力破坏和热破坏；另外一个是雷电感应产生的高电压波沿输电线路侵入变电所内，使主要电气设备对地绝缘击穿或烧毁。
1.变电所的直击雷保护
为了防止变电所遭受直接雷击，需要安装避雷针、避雷器和铺设良好的接地网。装设避雷针（线）应该是变电所的所有设备和建筑物处于保护范围内，还应该使被保护物体与避雷针（线）之间留有一定距离，因为雷电直击避雷针（线）瞬间的地电位可能提高。
我国规程规定：
⑴35kV及以下配电装置的绝缘较弱，所以其构架或屋顶上不宜装设避雷针，
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而应装设独立避雷针。
⑵110kV及以上的配电装置，在土壤电阻率ρ?1000??m时，不宜反击，允许装设构架避雷针。
2.变电所的雷电侵入波防护
变电所限制雷电侵入波的主要措施是装设避雷器，避雷器动作后，可将侵入波幅值加以限制，使变压器受到保护。为了有效的发挥其保护功能，还需要有辅助措施与之配合。氧化锌避雷器的型号选择
110kV母线上选择：Y10W-102/266； 10kV母线上选择：Y5W-17/45。
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