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1、摘要在变电站变压器接地系统中，实现其防雷措施的科学性，将能够在人身与相关设备 的平安上起到很好的保护作用。如今，电力系统的规模持续变大，使得相应的接地系 统也呈现出更加繁琐的设计方案。根据变电站的变压器接地内容来看，它具体是涵盖 了以下这些：首先是工作接地。主要针对电力系统里相关电气设备的正常运转而言。 其次是保护接地。它通常针对电气设备的金属外壳、以及有关配电装置的结构与线路 而言，防止那些可能出现的带电绝缘会对人身与设备的平安造成一定损害。最后是防 雷接地。它往往是指防雷装置对地释放雷电电流的接地。另外，对于变电站接地网来 说，不仅需要符合接地阻抗的基本条件，而且还要在其结构、使用时间、接
2、触电位差 以及转移电位风险等方面提出更为严格的标准。关键词：变电站变压器；防雷保护；接地装置举例来说，防雷接地网在自身的电线长度必须要小于2P；目的就是确保地网不会 被上述因素所局限，假设是地势高，那么需要以外接地体的方式来予以补充，并将范围控 制在两公里之内，可以按照建筑工程的实际情况来选取相应的材料连接外电阻。而且 在设计前需要和工程有联系的资料，勘测地形，四周的环境，看看是否存在磁场 以及矿物质，防止会对土壤电阻率产生影响。由于每个变电站的位置都不一样，土壤 深度也不一样，使得其土壤电阻率也是存在差异的，所以对电阻的数值进行计算的时 候，必须要选择等值土壤电阻率来展开计算。总之，在设计过
3、程中应注意以下问题：一是要考虑设备的功能；二是要考虑设备的使用年限；三是要考虑土壤电阻率；四是要考虑土壤的自然腐蚀情况；五是要考虑地网的面积与形状；六是要考虑附近的建筑物与内部接地系统；七是要考虑温度与季节因素。针对变电所建立接地系统的目的就是为了保护短路电流，防止泄露，通常是使用 水平接地的方式，然后增加一些垂直接地体、亦或是边缘闭合的复合式接地网。由于 变电站具有的电流比拟大，所以，在选取电阻的时候也有着严格的要求，尤其是在选 择接地电阻值的时候，一定要非常重视这个问题。3.4 变电站变压器的接地原那么首先，通过对建筑物地基的钢筋与自然金属接地物的合理运用来共同构成接地网;其次，最好是将自
4、然接地物当作根基，然后再用人工辅助地体的方式来设计闭合 环形；最后，全部使用统一接地网，接地方式也全部都选择一点接地。3.5 降低变电所接地装置工频接地电阻的措施第一，接地引线电阻的阻值和引线的材料以及其尺寸之间都是存在一定关系的， 所以，可以经过调整引线来对其阻止进行合理有效的控制。第二，接地体自身的电阻和接地体的大小与材料之间存在一定的关联。第三，接地体外表和土壤的接触电阻会受到土壤的含水量以及其接触面积大小、 还有就是接触紧密度等这些因素的影响。第四，散流电阻是说自接地体到距离有二十米远的地方扩散电流所途径的路径土 壤电阻，它通常会被土壤含水量所影响。第五，在设计接地体的时候，一般会在地
5、里面用到多根垂直接地体，然后用水平 接地体的方式把它连接成一个接地体组。第六，运用化学降阻剂，以防止在液态下由接地体朝着外边的土壤流动，当它被 固化之后，可以实现散流电极的效果。4变电所防雷接地设计实例4.1 变电所的规模在我们国家内，很多农村确实都是对35千伏的变电站变压器进行建设，并配备了 相应的避雷器，用于变电站变压器的直接防雷，设计和安装变电站变压器的雷电侵入 波保护。变电所变压器接地网一般采用40 m m*4 m m扁钢或直径20 m m圆钢成方孔或长 孔布置，埋深0.6-0.8 m,最好是在北方的冻土层以下进行埋设。它的面积其实和变电 所变压器是差不多的。一般埋在变电所变压器的外壁
6、上，和墙面之间具有1.5到2米的 距离，外缘需要做好封闭工作，并设计为圆弧的形状。半径最少要到达接地网平衡带 间距的一半。在网络中铺设的均衡带间距一般为3-10米，可以均匀或不均匀布置，但 应按一定的规那么改变。表4.1变电站变压器相关参数名称型号规格单位容量(KVA )数量变压器 （主）3s + 5%S0 -2500/35=-KVY/A-11)10.5台25001变压器35 + 550/35KV Y/Y0-120.4台501变压器Sq -30/1010Smin 合格HIHly Cl4）防雷接地35kV变电站变压器采用独立避雷针。根据这个变电站来进行分析的话，我们发现 它最终是针对水平接地等这
7、样一种方式来进行充分利用的，同时还专门借助于垂直接 地极来在其中发挥着相应的辅助作用。另外，从垂直接地上可以看出，一般是针对长 度为五十毫米、宽度为五毫米的角钢来进行充分利用，假设要是处于室外的话，那么 水平接地应该使用长度为五十毫米以及宽度为五毫米的扁钢，同时其接地电极间距最 少要到达五米，但最好也不要超过六米。与此同时，需要封闭人工接地网的外缘，并 把外缘角设计为圆弧形。4.4接地装置的设置不管是工作接地或者是保护接地，均需要借助于接地装置来和大地进行相连，主 要涵盖了以下这几局部：1 .接地体（网）这个变电所是矩形，所以在接地网上同样能够设计成矩形结构。假设用作接地体 的钢管到达了 48
8、毫米的直径与250厘米的长度，那么它和地面之间应该有0.8米的深 度。通常是选择镀锌扁钢去衔接个接地体，并确保它的最高接地电阻是4欧姆。2 .接地线接地线往往用于对接地体跟电气设备接地的金属局部进行连接。选择的扁钢最少 要到达4mmX 12mm的截面积，而圆钢的直径那么必须要到达6毫米。12结语本文在分析和研究农村35kV变电站雷电过电压放电过程及其机理的基础上，重点 进行了农村35kV变电站的防雷设计。根据各种防雷装置的保护原理，设计安装了避雷 器，用于变电站变压器的直接防雷，设计安装了变电站变压器的雷电侵入波保护。同 时，结合基础接地知识和变电站变压器接地标准，对35kV变电站变压器进行了
9、接地保 护设计。根据国家防雷接地标准，理论和计算可以得出以下结论：总的说起来，在完成此次毕业设计之后，笔者对变电站变压器设计涉及到的知识 得到了充分理解与认识。并能够在实际工作中对其进行熟练运用与融会贯通。而这整 个过程当中，各位老师们所给予我的帮助又岂是用简单的“感谢”二字可以代替的。 特别是论文指导老师，给本人论文的研究方向带来了技术性的指导和推荐，并且当我 做毕业设计和论文面临问题的过程中悉心的指导和纠正，又给我提出了建议性的思维 方向。因此，我对老师对我的帮助与关怀表示真诚的感谢。13参考文献口潘宏彬.我国通信防雷接地技术标准走在世界前列J.通信与信息技术,2016(02):60-61
10、+82.李承昊.智能建筑的几种有效防雷接地技术措施J.科技资讯,2016,14(10):24+26.孙凤岗.谈配电变压器防雷接地技术J.科技资讯,2008(05):96.4王伟.高层智能建筑物防雷接地技术分析J.科技风,2017(15):16.5张雷雷.关于通信基站防雷接地技术分析J.通讯世界,2017(14):137-138.6潘大明.电气设备防雷接地技术探讨J.中国高新区,2017(16):132.庾炯基，詹树来，张智育.浅谈智能建筑假设干有效防雷接地技术J.科技风,2013(05):153-154.网龚炳林.实用配电变压器防雷接地技术J.设备管理与维修,2007(11):16-17.9陈
11、晟.合成氨变电所二次防雷和接地技术研究D.大连理工大学,2013.10戚捷.通信机房设备与接地系统研究D.中国海洋大学,2007.11郭火庆，邱水平.110kV变电站防雷接地常见问题和对策A.中国电机工程学会.全国电网中性点接地方式与接地技术研讨会论文集C .中国电机工程学会:,2005:2.12王刚.变电站防雷接地保护的设计与研究D.长春工业大学,2016.13马荣.变电站电气设备防雷接地技术J.电子技术与软件工程,2017(23):216.14参考文献15攻读学位期间取得的研究成果16LGJT2Q附录1主接线图35KV咖领i电前斛II1BLMY-feOXS1C*S9-30/10 铲 YAo
12、 -12S9-50/35 355 为” -nrrKV YAo -12S9-2500/35 355初YA -11TAII1绪论11.1 研究背景11.2 研究意义11.3 本次论文的主要工作12变电站变压器的防雷保护32.1 变电站变压器的直击雷保护32.2 变电站变压器的侵入波保护42.3 变电站变压器的进线段保护42.4 避雷针与避雷线的保护范围的计算42.5 变电站变压器进线防雷保护53变电站变压器的防雷接地73.1 接地概述73.2 接地电阻73.3 变电所接地装置73.4 变电站变压器的接地原那么83.5 降低变电所接地装置工频接地电阻的措施84变电所防雷接地设计实例94.1 变电所的
13、规模94.2 变电所位置的自然条件104.3 避雷针的设置及防雷保护校验114.4 接地装置的设置12结语13参考文献14附录主接线图161绪论1.1 研究背景不管是电气设备，还是建筑物，都会因为出现雷电后所造成的大气过电压而让它 们遭受一定程度的损害。比方，大范围出现火灾，或者是发生爆炸等情况。而闪电形 成的电压以及电流也会直接影响到整个电力系统的稳定。除此之外，闪电造成的高温 最高有几万度，很容易造成火灾的出现。所以，针对这一情况，无论是变电站变压器、 还是配电系统以及高压输电线路，均需要制定切实可靠的防雷措施，以便用于为电器 设备的平安性提供充分保障。在之前的实践中能够总结出，如今被应用
14、在变电站变压 器内的防雷保护对策还算比拟牢靠。站在避雷器层面而言，接地装置不仅能够让闪光 器和大地之间实现非常不错的电气连接效果，而且它可以把雷电闪络电荷直接引到地 面上区，从而对地面的不均匀负荷进行有效抵消。1.2 研究意义像变电站这类牵连甚广的建筑物，要是其中的变压器不幸遭遇到雷击事故，就很 容易导致大范围的停电，这样不仅对社会生产造成阻碍，也对大家的日常生活造成了 极大影响。所以，要想确保电力系统的运行平安性，必须按照受保护物的关键性与其 危险性的差异，针对雷电感应直击雷和雷电侵入波去使用合理的防雷保护措施，而且 一定要为该防雷措施的可靠性提供充分保障。1.3 本次论文的主要工作在这篇文
15、章当中，笔者侧重于对变电站变压器的防雷保护展开介绍，具体涵盖了 五个局部：一是侵入波保护、二是直击雷保护、三是进线防雷保护、四是进线段保护、 五是计算避雷针和避雷线的保护范畴；另外，还研究了变压器的防雷接地，并以具体 实例来进行论证。2变电站变压器的防雷保护导致变电站变压器被雷击的具体原因有以下这些：当雷云靠近地球后，地面就会产生一定的电荷，最后形成闪电现象。只要到达了 电荷的上限，便会相应的光与声音出现在云与云、以及云与地面之间。如果供电系统是处于正常运行的状态下，那么此时电气设备的绝缘将处于电压的 额定电压范围内。可是一旦被雷给击中，那么供电系统的电压马上就上升到绝缘所无 法承受的高值。从
16、变电站来看，变压器一般会遭遇以下两种雷击情况：其一是变压器 设备遭到雷击，其二是架空线路发生雷电感应。它们是会以雷电波的形式直接对变电 站的变压器进行侵入。主要反映在以下这些方面：(1)直接雷电过电压。电源被雷云击中后，电流在瞬间就会加大。而且雷电电流会有高压出现于供电设 备中。只要这股电流经过别的物体，就很容易造成破坏性极高的机械效应与热效应。(2)感应过电压。如果在雷云处于架空导线上面的时候，会因为静电的原因，使得架空导线上出现 很多的各向异性束缚电荷。倘假设此时有雷云将电波释放到地面上，就会慢慢的侵入线 路，并导致高电压的出现，最终损害到电网。2.1 变电站变压器的直击雷保护闪电放电是由
17、带电雷云引起的。人们普遍认为，雷暴云是由水滴或冰晶在某些大 气和地面条件下凝结形成的积云，因为强湿和热空气不断上升到稀薄的大气中。在强 上升空气的作用下，水滴被分裂并充满电。大多数雷云底部带负电荷，顶部带正电荷。 如果有很多不同极性、或者是电荷的雷云存在，那么就容易产生1个非常强大的电场。 而且只要该电场强度已经高于空气击穿强度，那么此时的空气便会进入自由放电的状 态，最终导致强雷电的出现。绝大局部的闪电和放点都出现于雷云间。尽管有一小部 分雷云是朝地面进行放电的，可是据估计结果来看，雷云最小是能够到达100毫伏的 电位。对于放电通道而言，它里面的电流最高能有几百千安培，而雷云的温度最高是 有
18、两万多摄氏度。从变电所来看，造成变压器被雷击的方法有以下两种：一种是直接 对变电站里面的相关设备进行雷击；另外就是因雷电波侵入沿线变电所而造成架空线 路雷电感应以及直接雷电这两种过电压形式的出现。对于直击雷防护的理解，它主要说的是防止电网、电气设备以及相关建筑物被直 击雷影响。在建筑物沿建筑物向地面放电的过程中，减少了巨大的雷电电流对建筑物 内部空间的影响。2.2 变电站变压器的侵入波保护为更好的预防侵入波，应该在变电站变压器的进出线路上针对合适的阀门避雷器 进行装设。同时要在受保护物体的前方对避雷器进行装设。将它的上端连到线路上， 然后下端就是接地。一般置于变电站的变压器母线上进行装设。结合
19、现阶段的实际情 况来看，在规模相对大的变电站变压器里面一般是对SFZ系列阀式避雷器进行使用， 这样可以更好的保护所有电气设备。至于FS系列阀门避雷器，那么一般是对小容量配电 装置进行使用。为防止变电站里面的变压器遭受来自侵入波的损害，有必要使用避雷器，让它和 变电站里面的变压器母线进行连接。同时和被保护的设备并联在一起，从而更好的去 保护全部的设备。2.3 变电站变压器的进线段保护为针对雷电电流幅值与雷电波经由避雷器的波形进行约束，要求该变电站全面保护 变压器线路。如果线路上出现了过电压，那么波导管就会朝着变电站变压器的方面进 行挪动。就冲击耐受电压而言，输电线路所到达的电压值肯定要比变电站的
20、变压器设 备高出很多。所以，有必要在变压器进出线的四周对避雷器进行装设。倘假设未能对避 雷器进行安装，那么在遭受雷击后就肯定会损坏线路。变电所变压器线路保护是在变 电所变压器线路框架附近1-2公里线路上采取的可靠的防雷措施。变电站变压器线路 保护的具体措施取决于变电站变压器的线路状况。2.4 避雷针与避雷线的保护范围的计算雷闪直接放电到电气设备中造成的过电压，我们将其叫做是直击雷过电压，它的 极性和雷电的极性是一样的，都是负电流，直击过电压的幅度一般都超过了上千，所 以，很多时候都非常容易出现闪络，然后被击中后就会造成火灾以及爆炸的情况，可 是针对高压配电线路来看，因为它经常被厂房以及高建筑物
21、所屏蔽，故而一般是难以 被直击雷给破坏的。安装避雷针是预防雷电的重要方法，它的目的就是确保电气设备 不被击中，将雷电的电流以及电压都吸引在避雷针上，进一步起到防护绝缘的效果。在变电站的变压器中针对避雷针进行安装的时候，必须要确保站内的所有设备都 是在避雷针的保护范畴当中，另外，在对避雷针进行安装的过程中，还需要确保避雷 针的独立性，同时符合不会出现还击的条件；特别在变压器高于110KV的时候，就需 要配置一个绝缘性好的装置，比方，于配电装置构架上对相应的避雷针进行安装，这 样将有利于减少因雷击中避雷针而形成的电气设备还击情况的概率。雷击需要经过拦截导引对策去对它的一个入地路径进行调整，接闪器包
22、括避雷针 以及避雷线。规模小一点的变电站基本上都是对独立避雷针进行使用，而规模较大的 那么是在变电所架构上对避雷线或者是避雷针进行使用。也可以对两者进行配合使用， 不过在引流线与接地装置上就建立了很高的标准。2.5 变电站变压器进线防雷保护根据变电站变压器来看，在所有由于雷电入侵而导致的危害事故中，有一半都是 由于雷击线路距离变电站变压器太近而导致的，不到一公里，另外，还有将近71个百 分点的事故是因为雷击线路距离变电站不到三公里所造成的。面对这种局面，为了对 避雷器的雷电电流幅度值以及雷波的波动性进行合理约束，我们应该全面保护变电站 变压器的进线线路。假设是线路上的电压有一定波动产生，且波动
23、的幅度已经到达了绝缘的50个百分点, 那么就很容易造成闪络电压，从而影响到电线线路。比方说，雷电以雷波的方式侵入 到导线中，就很容易导致导线出现损耗。这是由于线路和高电压输电线距离得过远， 只要传送距离越远的时候，那么它的损耗也就越多，从而直接减少它的幅值与波陡度。为了到达更好的防雷效果，最好是在和变电站变压器离得比拟近的全部进出线上 都对避雷线进行安装。假设是没有安装避雷线，那么一旦被雷击中后，整个路线都会受 到相应的影响。变电站变压器的进线保护通常需要在离出线架一到两公里远的范围去 使用有效的防雷保护方案，因为通过一到两公里的冲击电晕影响，可以将入侵电波的 波动性给减弱，从而起到保护避雷器
24、的作用。3变电站变压器的防雷接地3.1 接地概述对于接地的理解，它说的是利用导体来让大地和那些安装于地面上的金属物体达 成相同的电位。根据功能来进行划分的话，电力系统通常包含有以下这几种接地形式：1 .工作接地它是在电力系统进行正常运转的前提下才被建立起来的。通常需要满足0.5到10 欧姆的接地电阻值。2 .防雷接地可以把雷电流转移到大地上，防止在过电压的影响下对相关电气设备造成损害， 在整个防雷保护装置内占据着核心地位。并且还具有其他两种接地形式的优势。通常 要满足1到30欧姆的接地电阻值。3 .平安接地虽然这种接地形式和电力系统的正常运转之间没有任何直接联系，不过能够在保 护人身与设备的平
25、安性上起着决定性作用，而且一般是在有故障出现的情况下才会动 用它，故而通常要满足1到10欧姆的接地电阻值。3.2 接地电阻对于接地电阻的理解，它说的是有接地装置朝着其他接地体进行流动时所造成的 电阻。具体是涵盖了接地线和接地体自身带有的电阻、以及其接触电阻。通过有关技术规范来看，它明确指出，接地电阻最高只能到达0.5欧姆。如果某个 地方存在很高的土壤电阻率，并且使用规定的接地电阻无法满足其经济与技术需求时, 能够考虑将接地电阻提高至5欧姆，不过必须使用电位隔离措施，以防止造成高电位 感应。所以，普遍觉得变电站只要有110千伏或者更高，而且其接地电阻未到达0.5 欧姆，那么即为合格，否那么就是不合格，不管存在多少短路电流，均不适合使用措施。 3.3变电所接地装置接地装置就是讲接地体和接地线放在一起进行使用。是在大地中采取相应接地线 去对多个接地体进行衔接，并形成一个整体，最终构成接地网。不管是接地线还是接地体，均应当做好防腐蚀工作。对于接地线而言，除了要达 到一定的机械性能以外，还需要确保在有短路电流经过时可以起到相应的发热稳定性 作用。当我们给变电站变压器安装接地设备时，通常应满足以下条件：接地设计必须要按照工程的条件来对设计原那么进行明确，并按照地网的种类、目 的以及其接地要求去实施具体的设计。