35KV变电所防雷接地保护设计毕业设计论文.doc
《35KV变电所防雷接地保护设计毕业设计论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《35KV变电所防雷接地保护设计毕业设计论文.doc(53页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、毕业设计(论文) 1 35KV变电站防雷接地保护设计 摘 要 雷电事故是对变电站、发电厂安全的主要威胁,如何有效、合理对变电站、 发电厂采取防雷接地保护措施有着十分重要的意义。 本文就以农村某 35KV 变电站为研究对象,以国家防雷接地标准为依据 且结合变电站具体情况,对变电站的防雷接地进行保护设计,具有一定代表性。 首先根据变电站的电气主接线图等实际情况,在了解雷电参数、雷电机理以及 学习各种防雷装置的基础上,采用设计避雷针并计算验证其保护范围实现对变 电站直击雷的防护;对变电站雷电侵入波的防护实现,则通过选择安装避雷器 型号和设计变电站进线段的保护接线。最后在了解接地基本知识后,计算其接
2、地电阻、最大土壤电阻率、垂直接地体根数等,实现对此 35KV 变电站的接地保 护设计。 关键词:35KV 变电站; 直击雷防护; 雷电侵入波防护; 接地保护 毕业设计(论文) 2 35KV substation lightning protection design of ground protection Abstract:Lightning incident on the substation, power plants, the main threat to security, how to effectively and rationally to the substations, p
3、ower plants, lightning protection grounding protection measures taken is very important. This article on a 35KV substation in rural areas for the study to state “Lightning grounding standards“ based on specific conditions and combination of substation, the substation grounding protection lightning p
4、rotection design, has a certain representation. First of all, according to the main electrical substation wiring diagram of the actual situation, etc., in the understanding of lightning parameters, the mechanism of lightning, as well as learning a variety of lightning protection devices on the basis
5、 of the calculation used to verify the design of a lightning rod and its scope of protection to achieve the protection of the substation direct stroke; of Substation lightning invasion wave to achieve the protection, surge arresters are installed by selecting the type and design of substation protec
6、tion of wiring into the segment. Finally, grounding in the basic knowledge to understand, calculate the grounding resistance, soil resistivity of the largest vertical root number, such as grounding, to achieve this protection 35KV substation grounding design. Key words: 35KV Substation; Direct strok
7、e protection; Invasive wave lightning protection ; Ground Protection 毕业设计(论文) 3 目 录 摘 要 1 目 录 3 第 1 章 前言 4 1.1 课题的提出和意义 4 1.2 国内外研究现状 6 1.3 本课题的主要工作 6 1.3.1 研究目标 .6 1.3.2 主要研究内容 .7 1.4 变电站防雷接地国家相关标准 7 1.5 本论文涉及的 35KV 变电站 8 1.5.1 变电站的概况 .8 1.5.2 变电站相关参数 .9 1.5.3 变电站电气主接线图 .9 第 2 章 雷电与防雷装置 11 2.1 雷电 1
8、1 2.1.1 雷电及其放电过程 .11 2.1.2 雷电参数 .13 2.1.3 雷击过电压产生的机理 .17 2.2 防雷装置 18 2.2.1 避雷针 .18 2.2.2 避雷线 .20 2.2.3 避雷带和避雷网 .21 2.2.4 避雷器 .21 第 3 章 变电站直击雷的防护 24 3.1 变电站直击雷防护概述 24 3.2 建、构筑物年预计年雷击次数 24 3.2.1 年预计雷击次数计算公式 .24 3.2.2 35KV 变电站年预计雷击次数 N 25 3.3 反击 25 3.3.1 反击的产生 .25 3.3.2 反击的防止 .25 3.4 35KV 变电站对直击雷防护的设计
9、.27 3.4.1 采用两根等高避雷针进行防护设计 .27 3.4.2 采用四根等高避雷针进行防护设计 .28 第 4 章 变电站雷电侵入波防护 31 4.1 变电站对雷电侵入波防护概述 31 4.2 35KV 变电站对雷电侵入波的防护 .31 毕业设计(论文) 4 4.2.1 避雷器的防护距离 .31 4.2.2 变电站的雷电侵入波防护接线 .33 4.2.3 变电站的进线段雷电防护 .33 4.3 雷电侵入波防护要素 36 4.3.1 避雷器与 35KV 变压器的最大电气距离 .36 4.3.2 雷雨季节在运行方式上尽量保证母线并列运行 .37 4.3.3 电缆进出线有利于降低雷电侵入波的
10、幅值和陡度 .37 第 5 章 接地的基本常识 39 5.1 接地、接地电阻及接地装置 39 5.1.1 接地概念及分类 .39 5.1.2 接地电阻与对地电压 .40 5.1.3 接地装置 .41 5.1.4 接触电压和跨步电压 .41 5.2 工频接地电阻、冲击接地电阻和冲击系数 42 5.3 接地体工频接地电阻计算 43 5.3.1 自然接地体及其工频接地电阻计算 .43 5.3.2 人工接地体及工频接地电阻计算 .44 第 6 章 变电站的接地 46 6.1 变电站接地装置的型式 46 6.2 变电站的接地装置要求 46 6.2.1 接地电阻值的要求 .46 6.2.2 变电站主接地网
11、的均压要求及计算 .48 6.3 35KV 变电站接地设计 .49 致谢 53 参考文献 54 毕业设计(论文) 5 第 1 章 前言 1.1 课题的提出和意义 在现代社会里,电力已成为国民经济和人民生活必不可少的二次能源,它 在现代工农业生产、人们日常生活及各个领域中已获得了广泛应用。离开了电 力,要想实现人类社会的物质文明和精神文明是根本不可能的;供不好电力, 要实现国家的现代化也是办不到的。我国城乡各行各业广泛使用的电力,绝大 部分由电网供给,所以, “电业事故是国民经济的一大灾难” 。 随着电力工业的发展,自动化程度越来越高,对安全供电的要求也越来越 高。为了防止各种电气事故,保障人民
12、生产、生活的正常有序进行,电气安全 已成为社会关注对象,各种电气安全措施也正在建立与完善。 电气安全工作是一项综合性的工作,有工程技术的一面,也有组织管理的 一面。工程技术和组织管理相辅相成,有着十分密切的联系。电气安全工作主 要有两方面的任务。一方面是研究各种电气事故,研究电气事故的机理、原因、 构成、特点、规律和防护措施;另一方面是研究用电气的方法解决各种安全问 题,即研究运用电气监测、电气检查和电气控制的方法来评价系统的安全性或 获得必要的安全条件。 防雷接地技术不仅是电气安全工程技术的一方面,更是电气安全工作的重 中之重。变电站是电力系统的心脏和枢纽,一旦遭受雷击,引起变压器等重要 电
13、气设备绝缘毁坏,不但修复困难,而且造成大面积、长时间停电,必然给国 民经济带来严重损失,跟人民生活带来诸多不便。因此,变电站的防雷接地保 护技术必须十分可靠。 由于我国农村变电站大多建于旷野开阔的偏僻地区,附近高层建筑较少, 是雷电的多发区,加之农村变电站一般是 110KV 以下的小型变电站,对变电站 设计重视不够,考虑问题不尽全面,造成农村变电站成为易受雷击的“重灾区” 。 近年来在农村变电站中多次发生因雷电而造成设备破坏、爆炸甚至引起“火烧 连营”的事故:例如,2004 年 8 月 6 日,某 35KV 变电站在雷电活动时造成该 综合自动化插件损坏,并使 35KV 开关误动;2002 年
14、7 月 20 日,某 110KV 变电 毕业设计(论文) 6 站遭受雷击,高压设备安然无恙,该站保护装置电源模块损坏;2001 年 8 月 2 日,某山区 35KV 变电站遭雷击,导致 35KV 母线避雷器爆炸,进线也有多处放 电痕迹。像此类变电站遭受雷击例子还有很多,因此很有必要对农村变电站在 目前防雷接地保护措施上,进行更系统化的防雷接地保护设计。 本论文就以农村某 35KV 变电站为对象,对其进行防雷接地保护的设计。 1.2 国内外研究现状 长期以来,国内外学者在雷电活动规律、雷击线路物理过程方面做了大量 的研究工作,建立起较为完善的输电线路防雷理论体系。雷电流幅值、波形、 地闪密度以及
15、线路落雷次数对于分析线路防雷性能极为重要。上世纪70年代中 期发展起来的基于磁场定位和时差定位原理的雷电定位系统,使雷电测量更为 准确和及时。目前,雷电定位系统组成的雷电监测网络已在我国和北美、日本、 韩国、欧洲等世界许多国家得到运用,它能帮助电力部门实现故障定位、分类、 准确计算地面落雷密度等雷电参数,但雷电数据分散性较大,需要长期统计雷 电数据。 但总体上变电站的防雷安全形势不容乐观,主要表现在:一是社会公众防 雷安全意识不强,对雷电灾害的危害性认识不够,存在侥幸心理;二是随着社会 经济的发展,雷电灾害的危害途径增多,防雷安全理念已发生巨大变化,不仅要有 传统的防御直击雷,还要防感应雷的新
16、时代,而许多措施仍然停留在传统的防雷 阶段。 1.3 本课题的主要工作 1.3.1 研究目标 本课题是针对我国农村35KV变电站进行防雷接地保护设计;根据变电站国 家防雷接地标准,结合35KV变电站电气接线图以及具体情况,学习利用各种防 雷接地装置等,实现对变电站的直击雷防护、雷电侵入波防护以及变电站的接 地保护设计,具有一定广泛性。 毕业设计(论文) 7 1.3.2 主要研究内容 1、对雷电的产生、参数、危害等做到一个系统化了解掌握;学习各种用于 变电站的防雷装置,包括避雷针、避雷线、避雷器等,它们的原理、作用以及 保护范围。 2、采用各种相应的防雷装置,结合变电站实际情况,实现对变电站直击
17、雷 防护和雷电侵入波防护的设计。 3、了解基本接地常识,结合变电站基本情况,实现对变电站的接地保护设 计。 1.4 变电站防雷接地国家相关标准 变电站是保证国民经济生产所需电能的供应中心,是要害部门,一旦遭受 雷击破坏,其后果相当严重。故应按国家第一类建筑物标准作防雷保护。 1、应装设独立避雷针或架空避雷线(网),使被保护的建筑物及风帽、放散 管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。架空避雷网的网格尺寸不应 大于 5m5m 或 6m4m。 2、独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少 设一根引下线。对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱,宜利 用其作为引下线
18、 3、独立避雷针和架空避雷线(网)的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与 其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离,应符合下列表达式的要求,但不 得小于3m: 1、地上部分:当 hx5Ri时,S a10.4(R i+0.1hx) 当h x5R i时, Sa10.1(R i+hx) 2、地下部分:Se0.4R i 式中 Sa1空气中距离(m);S e1地 中距离(m); Ri独立避雷针或架空避雷线(网)支柱处接地装置的冲击接地电 阻(); H x被保护物或计算点的高度(m)。 4、独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置,每一引下 线的冲击接地电阻不宜大于 10。在土壤电阻率高的地区,可
19、适当增大冲击接 地电阻。 5、建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金 毕业设计(论文) 8 属物和突出屋面的放散管、风管等金属物,均应接到防雷电感应的接地装置上。 金属屋面周边每隔 1824m 应采用引下线接地一次。 6、平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物,其净距小于 100mm 时应采用金属线跨接,跨接点的间距不应大于 30m;交叉净距小于 100mm 时, 其交叉处亦应跨接。 当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于 0.03 时,连 接处应用金属线跨接。对有不少于 5 根螺栓连接的法兰盘,在非腐蚀环境下, 可不跨接。 7、防雷电感应的接地装置
20、应和电气设备接地装置共用,其工频接地电阻不 应大于 10。屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接,不应少于两处。 8、低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设,在入户端应将电缆的金属外皮、 钢管接到防雷电感应的接地装置上。当全线采用电缆有困难时,可采用钢筋混 凝土杆和铁横担的架空线,并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接 埋地引人,其埋地长度应符合下列表达式的要求,但不应小于 15m:在电缆与 架空线连接处,尚应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、 金具等应连在一起接地,其冲击接地电阻不应大于 10。 9、架空金属管造,在进出建筑物处,应与防雷电感应的接地装置相连。距 离建筑物
21、 100m 内的管道,应每隔 25m 左右接地一次,其冲击接地电阻不应大于 20,并宜利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线, 其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。 1.5 本论文涉及的 35KV 变电站 1.5.1 变电站的概况 此变电站为降压变电站与我国大多数农村变电站相似,建在视野开阔的偏 僻地区,附近无高层建筑。占地面积长为 50m,宽为 40m。变电站最高点为 20m,且当地平均雷电日为 40。有三种规格的变压,分别为 35/10.5KV(主变压 器) 、35/0.4KV 与 10.5/0.4KV 的形式。 毕业设计(论文) 9 1.5.2 变电站相关参数 表 1-1
22、35KV变电站相关参数 名称 型号规格 单位 容量 (KVA ) 数量 变压器 (主) 5.10 %3/2-9S KV Y/-11 台 2500 1 变压器 4. /5-9 KV Y/Y0-12 台 50 1 变压器 .01/3-9S KV Y/Y0-12 台 30 1 氧化锌 避雷器 Y5WZ-42/135G 只 3 电压互 感器 JDJ2-35 35/0.1KV 只 1 1.5.3 变电站电气主接线图 毕业设计(论文) 10 图 1-1 35KV变电站电气接线图 毕业设计(论文) 11 第 2 章 雷电与防雷装置 2.1 雷电 2.1.1 雷电及其放电过程 雷电是一种恐怖而又壮观的自然现象
23、,这不仅在于它那划破长空的耀目闪 电和令人震耳欲聋的雷鸣,重要的是它给人类生活带来巨大的影响。且不说雷 电促成有机物质的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位,以及雷电引起 的森林火灾可能启发了远古人类对火的发现和利用;仅在现代生活中,雷电威 胁人类的生命安全,常使航空、通讯、电力、建筑等许多部门遭受破坏,就一 直引起人们对于雷电活动及其防护问题的关注。 雷电放电是一种气体放电现象,由其引起的过电压,叫做大气过电压。它 可以分为直击雷过电压和感应雷过电压两种基本形式。 雷电放电是由于带电荷的雷云引起的。雷云带电原因的解释很多,但还没 有获得比较满意的一致的认识。一般认为雷云是在有利的大气和大地
24、条件下, 由强大的潮湿的热气流不断上升,进入稀薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升 气流穿过云层,水滴被撞分裂带电,轻微的水沫带负电,被风吹得较高,形成 一些局部带正电的区域。雷云的底部大多数是带负电,它在地面上会感应出大 量的正电荷。这样,在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间,或者雷 云和大地之间形成了强大的电场,其电位差可达数兆伏甚至数十兆伏。随着雷 云的发展和运动,一旦空间电场强度超过了大气游离放电的临界电场强度(大 气中约30kV/cm,有水滴存在时约10kV/cm)时,就会发生云间或对大地的火花 放电;放出几十乃至几百安的电流;产生强烈的光和热(放电通道温度高达 15000至200
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 35 KV 变电所 防雷 接地 保护 设计 毕业设计 论文
链接地址:https://www.31doc.com/p-26055.html