110kV变电站避雷设计.doc.doc
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1、110KV变电站防雷设计复转军人培训班 指导老师:杨旭 设计人:张涛 日期:2007.10.17目 录第一章 变电所过电压保护的特点及基本要求21、 过电压保护的特点及基本要求22、 变电所防雷所采用的保护方式3第二章 变电所直击雷保护设计41、 避雷针位置的确定42、 避雷针保护范围的计算4第三章 接地装置的设计81、 接地装置的布置92、 接地装置的选择计算9第四章 感应雷过电压的保护设计10第五章 入侵雷电波的保护设计111、 进线保护设计122、 进线保护设计计算13第六章 避雷器的设计及安装方式141、 避雷器的设计142、 避雷器的安装方式15第七章 变压器的安装方式16(咐图)1
2、7总结18致谢词18参考文献18110KV变电站防雷设计保护张涛第一章 变电所过电压保护的特点及基本要求1、 过电压保护的特点及基本要求:变电压是电力系统的枢纽,它担负着电网供电的重要任务。变电所除了可能遭受直击雷以外,还有可能沿着线路向变电所传来的雷电波威胁着变电所设备的安全。一旦发生损坏事故,其后果是十分严重的。为此必须认真做好变电所的过电压保护工作,堵塞一切漏洞,以确保对广大用户的不间断供电。变电所过电压保护的特点: 由于变电所和架空线路直接相连,而线路的绝缘水平又往往比变电所内的电气设备为高,尤其是木横担的线路更为突出,因此沿着线路入侵到变电所来的雷电波的幅值往往是很高的,如无适当完善
3、的保护设施,就有可能使变电所内的主变压器或其它电器的绝缘损坏。如果是终端变电所,进行波到达变电所后会因末端的反射作用使其幅值升高一倍,其危险性就更大了。基本要求: 知已知彼,方能百战百胜。要想对变电所实施可靠的防雷保护,首先我们必须了解雷电对变电所设备有什么危害以及采取怎样的措施才能做到防雷电对变电所电气设备的危害。雷电的危害有两点:其一、可高达几个甚至几十兆伏的高电压;其二、就是可高达几百千安的大电流。在电力系统正常运行中,电气设备的绝缘处在电网的额定电压之下。但是由于雷击、故障、操作或系统参数配合不当等原因,电压可能升高,有时会大大超过正常状态下的数值,造成对设备绝缘的击穿,严重威胁电气设
4、备的安全运行,我们对这种危及绝缘子的电压称为过电压。由于故障、操作或系统参数配合不当等原因引起的过电压,称为内部过电压。而由于雷击引起的过电压称为大气过电压。大气过电压是雷击被击物,在被击物内流经很大的雷电流造成的;感应雷过电压则是因雷击于设备附近,由于电磁波的剧烈变化而产生的。直击雷过电压对电气设备的绝缘具有严重危害,必须采取防护措施,感应雷过电压的幅值一般不超过500KV,这时35KV及以下等级的绝缘是危险的,应采取防护措施,而对110KV及以上等级的绝缘,其冲击耐压水平一般已高出此值,故无危险。在这里我们所设计的是110KV变电所防雷保护,因此只对由于雷击而造成的大气过电压详加论述。在变
5、电所内一般都有一些高大的建筑物,如果遭受雷击就会发生重大事故,因此必须对它采取完善的直击雷保护装置,如采用避雷针或避雷线。为了节约投资,应充分利用变电所的架构、照明灯塔或在高建筑物上安装避雷针。变电所的直击雷保护范围还应包括进终终端杆塔和变电所的直击雷保护范围必须进行具体的计算,绘出保护范围图,防止出现任何保护空白点,使应该被保护的设备全部处在直击雷保护范围之内。变电所的进线和出线都应该具有完善的防雷保护装置,110KV及以上的高压送电线路一般都是全线用避雷线保护,以防止导线遭到直接雷击后雷电进行波侵入变电所内。对35KV的线路,为了降低线路造价,一般只在变电所进线或出线12km的范围内加装避
6、雷线保护,并相应地在木横担线路的进线首端安装一组排气式避雷器,以限制沿着线路入侵到变电所的雷电波的陡度的幅值。对变电所310KV的配电线一般只在线路出口处安装阀型避雷器,并在母线上安装阀型避雷器,以保护变电所310KV的配电装置。一般变电所的额定电压越高,则其容量也就越大,供电重要性也就越高,它的防雷保护应当越可靠。因此变电所的过电压保护工作必须从技术经济观点出发,根据变压器容量及供电重要性等条件,因地制宜确定具体的保护方案,不可千篇一律的要求。如有的变电所供电性质不太重要,容量也比较小,就可以采取简化的防雷保护方式,以便为国家节约投资,加速农业电气化和国家的社会主义建设。在每个电力系统中,还
7、有可能发生内部过电威胁系统的安全,因此必须根据具体条件分别采用磁吹避雷器、金属氧化物避雷器或其它防止内部过电压的技术措施,以保证电网的安全运行。在变电所内对进行波的保护主要依靠装在母线上的阀型避雷器或金属氧化物避雷器,安装位置尽可能靠近主要设备,但也要兼顾变电所内的其它设备。变电所内还普遍装有重合闸和备用电源自动投入装置。它们必须能可靠地动作,当线路发生故障时,及时正确地重合或自投,以保证对用户的不间断供电,这是消灭事故十分重要的措施之一,不可等闲视之。应该认真做好运行维护的定期的调整校验工作,使这些设备能更好地为系统的安全供电服务。2、 变电所防雷的所采用的保护方式:变电所内的设备和建筑物必
8、须有完善的直击雷保护装置,采用避雷线、避雷针或避雷带。在变电所内装设阀型避雷器或金属氧化物避雷器,以限制入侵雷电波幅值,同时,在变电所进线上,设置进线保护段以限制流过阀型避雷器的雷电流和限制入侵雷电波的陡度。本站的防雷保护设计将采用以下几种方式:直击雷保护采用避雷针;本站的避雷针与被保护设备之间在空气中和地中保持一定距离,即Sk5m,Sd3m,避免感应过电压。对沿输电线路传来的雷电波入侵保护采用避雷器和避雷线来保护。对变电所母线上的保护采用金属氧化物避雷器。变压器中性点防雷保护采用避雷器。电容器组也要采用避雷器保护。第二章 变电所直击雷保护设计变电所的设备一旦遭受直接雷击,就有可能造成设备的严
9、重损坏,引起长时间的停电,其后果是十分严重的。因此,变电所内的设备和建筑物必须有完善的直击雷保护装置。变电所内如下设备和建筑物应该有直击雷保护装置:屋外的配电装置(包括母线廊道、架空母线桥、软连线等);遭受雷击后可能引起火灾的建筑物,例如露天的油箱和油务设备等建筑物以及易燃材料的仓库;有爆炸危险的建筑物,例如氢气设备和乙炔发生装置等;雷击后可能引起机械破坏的高大建筑物,例如烟囱、冷却塔和变压器修理间等。变电所内的设备和建筑物可以用避雷针、避雷线,应根据具体条件合理选择。避雷针是我们最熟悉的防雷装置之一,它可分为单支的,双支的和多支的避雷针,它的作用是使雷电流按照预定的通路泄入大地。在一定高度的
10、避雷针下面,有一个安全区域,在这区域中的物体基本上不致遭受雷击,这个安全区域一般叫做避雷针的保护范围。此外,避雷线装在发变电所内,便于进行定期的检查。1、 避雷针位置的确定:本站为100100m2的正方形,被保护物的高度为6米,为了在布置中力求既经济又合理,所以采用四针等高避雷针来防止直击雷,同时为了电气设备布置方便,避雷针的装置位置,应尽可能放在该变电站的边角,因此选择每针从它所相靠的两侧围墙分别往里挪2米的等距离避雷针来防护。2、 避雷针保护范围的计算: D1=96m=D12=D23=D34=D41 D2=962+962=962m hx=6m确定避雷针的高度范围:因为规定一般两避雷针间的距
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