变电站防雷保护与防雷范围计算2017.6.22
变电站的防雷电保护设计
浅谈变电站的防雷电保护设计摘要：变电站是电力系统重要组成部分，是对电能的电压和电流进行变换、集中以及分配的场所, 担负着电压变换和电能分配的重要任务。
一旦变电站遭受雷击，将会造成城市大面积停电，会给国家和人民造成巨大的损失。
因此，对变电站必须进行安全可靠的防雷保护设计。
关键字：变电站；防雷保护；设计abstract: the substation is an important part of power system, the power voltage and current transform, concentration and distribution of the place, is shouldering the important task of voltage and power distribution. if the substation lightning, will result in large area city blackouts, caused a great loss to the country and the people. therefore, the lightning protection design of safety and reliability for substation must.key words: substation lightning protection; design;中图分类号：tu856 文献标识码：a文章编号：引言：变电站内有各种高、低压变、配电设备，而这些设备是直接与供电系统的线路相连的。
直击雷是对变电站造成危害的最主要元素这一，同时，线路上发生雷电过电压的机会较多，因此，入侵波通常也是对变电站造成危害的最主要元素之一。
因此，对变电站的防雷设计，我们主要从防直击雷以及防入侵波两个方面进行防护设计。
一般防护装置的保护范围防雷保护装置包括避雷针、避雷线以及避雷器等，它们的合理设置与组合，可使输电线路、变电站的电气设备与建筑物免遭直接积累与入侵波的伤害。
变电站防雷计算书
1、计算目的：
为保证所内构架，电气设备不受直击雷袭击，在要求的保护高度下，校验该变电所全部避雷针的保护范围，并根据计算结果绘制全所避雷针保护范围图。
为保证运行人员和设备的安全，根据当地土壤电阻率计算出接地导体截面，接地电阻，跨步电势，接触电势，校验是否满足要求，不满足应采取相应措施。
2、设计依据：
DL/T620－1997 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
DL/T 621 1997 《交流电气装置的接地》
《电力工程电气设计手册》一次部分
3、原始数据的来源：
勘测专业提供的水文气象资料、土壤电阻率；
电气初设短路电流计算结果。
4、计算方法：程序手工√
程序名称：软件版本号
（或手算时引用的公式）
新疆电力设计院220kV瑶池变电站工程计算书。
发电厂和变电站的防雷保护
➢ 避雷针的设计计算
1. 独立避雷针
uA
Rii
L0h
di dt
uB Rii
i = 100kA，L = 1.55hμH/m，
空气击穿场强500 kV/m， 土壤击穿场强300kV/m， di / dt按斜角波头= 2.6 μs。
s1 0.2Ri 0.1h s2 0.3Ri
➢ 构架避雷针
（1）对于110kV及以上的配电装置，由于绝缘较强，不 易反击，一般可将避雷针装设在构架上。构架避雷针有造价 低廉，便于布置的优点。但因构架离电气设备较近，必须保 证不发生反击的要求。在土壤电阻率 10的00地Ω区 m，仍宜 装设独立避雷针，以免发生反击。
（2）35kV 及以下配电装置的绝缘较弱，所以其构架或 房顶上不宜装设避雷针，而需要装设独立避雷针。
（3）60kV的配电装置，在 500的Ω地 m区宜装设独立避
雷针，在
的地区50容0Ω许采m用、阀型避雷器保护作用的分析
采用阀型避雷器是变电所对入侵波进行防护的主要措施，其保护售后服
第一节 变电所的直击雷保护
变电站防止直击雷的措施：采用避雷针、避雷线及良好的 接地网。
➢ 装设避雷针（线）的原则
装设的避雷针（线）应该使所有设备均处于避雷针及避 雷线的保护范围之内。
另外，要注意防止反击。即雷击于避雷针及避雷线后， 它们的地电位可能提高，如果它们与被保护设备的距离不够 大，则有可能在避雷针、避雷线与被保护设备之间发生放电， 或叫做逆闪络。此类放电现象不但会在空气中发生，而且还 会在地下接地装置间发生，一旦出现，高电位就将加到电力 设备上，有可能导致电力设备的绝缘损坏。
务主要是限制来波的幅值。配合进线段保护，是现代变电所防雷接线的基
本思路
雷电的防护及数值计算
1.6雷电的防护GB50057-94中对雷防提出的总则（第1.0.1条）规定:“为使建筑物(含构筑物,下同)放雷设计因地制宜地采取放雷措施,防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理，制定本规范。
”————注意，这里提的是“防止或减少”而不是一概要求“防止”，同时也提出考虑安全可靠、技术先进和经济的合理要同时考虑。
在标准的条文说明中指出：“有人认为，建筑物安装防雷装置后就万无一失了。
从经济的观点出发，要达到这点是太浪费了，因此特指出“或减少”，以示不是万无一失，因为按照本规范设计的防雷装置的安全度不是100% 。
1.6.1直击雷的防护防直击雷的外部装置包括接闪器（避雷针、避雷带、避雷线、避雷网）、引下线、接地装置，另外也包括屏蔽措施，通过这些装置迅速地将把雷电流泄放放入地。
1.6.2 电涌的防护为保护设备安全和抑制各种雷电感应引起的浪涌过电压，必须采取系统有效的保护措施，即在电源线信号线上加装浪涌抑制器。
1.6.3等电位连接为防护雷电流引起电磁感应和地电位反击的破坏作用，所有允许连接的设备金属外壳，接地的金属管线和导体间应进行的等电位连接。
是防雷电引起的电磁感应、地电位反击的重要措施(但不允许连接的导体之间防反击是以保持足够的距离实现——防闪络)。
从实质上讲电涌保护也是一种瞬间的等电位连接，是用SPD器件把不能连续与地连接的通电导体（电源线、信号线）与地连接起来。
1.6.4屏蔽用于防护雷电引起的电磁脉冲辐射的破坏作用。
1.6.5防闪络措施对于不能采取等电位连接和使用点涌保护器防护时，通过保持距离抑制雷电引起的地点位反击和电磁感应等的破坏作用。
（下图为基站防雷系统图）1.7 雷电流的特性● 每次雷击的电流波形是随机的，差别很大。
● 雷电流波形一般都是前沿陡而后沿时间相对较长的波形，一般前沿时间在几个微秒到几十个微秒，后沿的半值值时间一般在几十到几百微秒。
发电厂、变电站防雷保护
发电厂、变电站防雷保护
变电站是电力系统的枢纽，担负着电网供电的重要任务。
在变电站内的主要设备，如变压器、断路器、互感器等价格昂贵，一旦变电站遭受雷击，发生设备损坏，就有可能造成大面积停电。
因此，对变电站的防雷保护要求更可靠。
变电站遭受雷害可来自两个方面:一是雷直击于变电站;二是雷击线路，沿线路向变电站入侵的雷电波。
对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。
对入侵波防护的主要措施是:在变电站内装设阀式避雷器以限制入侵雷电波的幅值，使设备上的过电压不超过其冲击耐压值;在变电站的进线上设置进线保护段以限制流过阀式避雷器的雷电流和降低入侵波的陡度;对直接与架空线相连的旋转电机(称直配电机)，还在电机母线上装设电容器来限制入侵波陡度，以保护电机匝间和中性点绝缘。
1、发电厂、变电站直击雷保护
发电厂、变电站内的设备和建筑物应有可靠的直击雷保护装置如避雷针、避雷线，使所有设备均处于避雷针(线)的保护范围之内。
又由于雷击于避雷针(线)后，其地电位可能提高，如果它们与被保护设备的距离不够大，则有可能在避雷针(线)与被保护设备之间发生放电，这种现象称为避雷针(线)对设备的反击或逆闪络，因此避雷针与被保护设备之间的距离应进行计算。
对于110kV及以上的配电装置，由于绝缘水平较高不易造成。
变电所怎么防雷变电所防雷保护措施
变电所怎么防雷变电所防雷保护措施有关变电所防雷的保护措施，认真介绍了变电所受到雷击的重要原因，变电所防雷的原则，外部防雷和内部防雷，防雷等电位连接，变电所防雷的实在措施等。
变电所防雷保护措施一、变电所受到雷击的重要原因供电系统在正常运行时，电气设备的绝缘处于电网的额定电压作用之下，但是由于雷击的原因，供配电系统中某些部分的电压会大大超过正常状态下的数值。
通常情况下变电所雷击有两种情况：一是雷直击于变电所的设备上；二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。
表现形式：1、直击雷过电压。
雷云直接击中电力装置时，形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压，雷电流通过物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。
2、感应过电压。
当雷云在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过电压，此过电压会对电力网络造成危害。
因此，架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所，是导致变电所雷害的重要原因，若不实行防护措施，势必造成变电所电气设备绝缘损坏，引发事故。
二、变电所防雷的原则针对变电所的特点，其总的防雷原则是将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散（外部保护）；堵塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波（内部保护及过电压保护）；限制被保护设备上浪涌过压幅值（过电压保护）。
这三道防线，相互搭配，各行其责，缺一不可。
应从单纯一维防护（避雷针引雷入地无源保护），工变电器为三维防护（有源和无源防护），包括：防直击雷，防感应雷电波侵入，防雷电电磁感应等多方面系统加以分析。
1、外部防雷和内部防雷避雷针或避雷带、避雷网引下线和接地系统构成外部防雷系统，重要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。
避雷针及避雷线保护范围
针—集中设备、变压器等，如受雷面积不大的变电站、
线—架空线路（保护效果较差，但范围较大）
一、单支避雷针 避雷针在地面上的保护半径为:r=1.5h
ha h hx h/2
图中：h为避雷针 h 的高度（m）； x 为被保护物体的高 度（m）； rx 为在 高度为 hx 的水平面 上的保护半径 （m）。
hx 水平面上的保护半径确定： ①当 hx≥h/2时， r=(h- h)p （p为高度影响系数） x x
在被保护高度
5 .5 (h≤30m时，p=1 , 30＜h≤120m时， p ) h h
②当 x ＜h/2时
rx =(1.5h-2 hx)P
针离设备至少5m
二、两根等高针的保护范围的确定： 采用两针后针的保护范围的外侧与单针保护范围的确 定方法相同，针的内侧部分的确定方法为：令D为两 针间距离；2 bx等于在高度为 hx水平面上保护范围的最 小宽度，它位于两针的连接线的中点，即距每针的距 离为D/2。
D
rx
rx
习题：某厂有两个原油罐，一个高为12米、 直径为6米，另一个高10米、直径10米，两 油罐的净距为16米。试设计采用单支避雷针 保护的最佳方案，并绘出避雷针的平面保护 范围。
习题：某变电站内有两根等高避雷针，高度 为25米、针间距离为45米。某被保护物位于 两针之间，被保护物高度为11米。试计算避雷 针在被保护物高度水平面上的保护范围？
b bx 确定： x=1.5(h0-hx)
h0为两针保护范围上部边缘最低点的高度，计算如下：
两针间距离与针高之比D/h不宜大于5。
变电站的防雷及接地保护
变电站的防雷及接地保护避雷针与被保护物之间，应保持足够的安全距离，即Sk>0.3Rsh+0.1h；Sd>0.3Rsh，其中Rsh为避雷装置的冲击接地电阻；h 为被保护物的高度。
条件许可时，Sk与Sd应尽量大。
一般情况下，Sk>5m，Sd>3m。
避雷装置接地电阻不能太大，否则将增加避雷装置的高度，成本增加。
一般土壤工频接地电阻不大于10Ω。
35kV及以下配电装置的构架或房顶，用独立避雷针保护，装设在距离人行道路大于3m，也可采取均压措施，或铺设50～80mm的沥青加碎石层。
60kV及以上配电装置，可将避雷针（线）安装于架构或房顶。
所有被保护的设备均应在避雷针保护范围内。
一、电气装置接地要求1.接地要求（1）一般要求①接地。
为保证人身和设备安全，电气设备外壳宜接地；交流电气设备充分利用自然接地体，但要校验自然接地体的稳定性；直流电路中，不应利用自然接地体作电流电路的接地线或接地体。
②接地电阻。
设计接地装置时，考虑土壤干燥或冻结等因素，保证接地电阻符合要求。
③接地距离。
不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定外，用一个总接地体，但电气设备的工作接地和保护接地，应与防雷接地分开，并保持安全距离。
④中性线。
中性点直接接地的供用电系统中，装设能迅速自动切除接地短路故障的保护装置；中性点非直接接地的供用电系统中，装设迅速反映接地故障的信号装置，必要时可装设延时自动切除故障装置。
（2）防静电接地要求①可靠连接。
车间内每个系统设备和管道应可靠连接，接头处接触电阻小于0.03Ω。
②接地连接。
车间内和栈桥上等平行管道，相距约10cm时，每隔20m要互相连接一次；相交或相距近于10cm的管道，应互相连接，管道与金属构架相距10cm处要互相连接。
③气体场所接地。
气体产品输送管干线头尾部和分支线处都应接地；贮存液化气体、液态氮氢化合物及其他有火灾危险的液体贮液罐，贮存易燃气体贮气罐等都应接地。
（3）特殊设备接地要求①接地体。
怎么计算避雷针的保护范围
如何计算避雷针的保护范围一．避雷针与避雷网、避雷带一样，属于防止雷击的防雷装置。
在防雷方面在针的一定高度以下有一个安全区域。
这个区域的物体通常是无害的对于雷击，这个区域被称为避雷针保护区。
二．避雷针保护范围图符号（m）小时----避雷针高度（距地）；换热器---受保护建筑物的高度；--避雷针有效高度，ha=h-hx；避雷针进入HX高度水平面上的保护半径；地面避雷针保护半径；H0型两个避雷针保护范围的中间最小高度；避雷针间距；B两根避雷针HX水平面中线两侧防护宽度；地平面中心线两侧两根避雷针的保护宽度；保护范围受高度影响的系数，p=5.5/小时。
三．单避雷针保护范围。
单根避雷针的保护范围是以避雷针为轴线、形状和帐篷的折线锥相似。
具体计算方法如下：如果避雷针的高度R=1.5小时避雷针HX高学位XX平面保护半径四．计算如下：换热器>小时/2当时，接收=h-hxhx＜小时/2当时，接收=1.5小时-2小时三十<小时<一百二十米，结果乘以系数P，保护范围具体绘制方法：什么时候？换热器<小时/2保护范围比四十五正锥角放大了一点。
即四十五度角线条只绘制到小时/2至地面R=1.5小时另一条斜线画在。
从这条线组合锥体是避雷针的保护范围（包括上部正锥体和下截锥的两部分）。
五．双等高避雷针保护范围双等高避雷针外侧的保护范围由单个避雷针确定，两个避雷针内侧的保护范围最大低防护高度小时。
然后根据以下公式什么时候？H0型=H-D/7型什么时候？小时>三十米希，H0型=H-D/7p型两针之间HX高度平面中线两侧保护宽度BX公司计算如下：什么时候？小时<三十米饭时间，bx=1.5（高0-换热器）什么时候？小时>三十米希，bx=1.5（高0-换热器）P作为丁<2.5小时那么BX公司> RX双倍等高避雷针保护范围大样说明：穿过两个针尖顶点一个以及两个销之间的最小保护高度H0办公室的C类点，弧ACB，C以上垂直于弧的点ACB公司平面在这一段找到地面上的中心线两侧防护宽度b（b=1.5小时）以及受保护的建筑物中心两侧HX保护宽度BX公司.然后根据单针的保护范围在两针外画出保护范围右和接收。
输电线路防雷保护计算
输电线路防雷保护计算01class1. 雷电参数1.1 雷电活动频度雷暴日雷暴日T d是一年中发生雷电的天数，以听到雷声为准，在一天内只要听到过雷声，无论次数多少，均计为一个雷暴日。
雷暴小时雷暴小时T h是一年中发生雷电放电的小时数，在一个小时内只要有一次雷电，即计为一个雷电小时。
一个雷暴日折合三个雷暴小时。
少雷区年均雷暴日数不超过15d或地面落雷密度不超过0.78次/（km2·a）的地区。
注：《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB 50343-2012）规定少雷区年平均雷暴日在25d及以下的地区。
中雷区年平均雷暴日数超过15d 但不超过40d 或地面落雷密度超过0.78次/（km2·a）但不超过2.78次/（km2·a）的地区。
注：《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB 50343-2012）规定中雷区年平均雷暴日大于25d ，不超过40d 的地区。
多雷区年平均雷暴日数超过40d 但不超过90d 或地面落雷密度超过2.78次/（km2·a）但不超过7.98次/（km2·a）的地区。
强雷区年平均雷暴日数超过90d 或地面落雷密度超过7.98次/（km2·a）以及根据运行经验雷害特殊严重的地区。
1.2 地面落雷密度地面落雷密度表示每平方公里地面在一个雷暴日受到的平均雷击次数。
用γ表示（次/km2·雷暴日）。
我国标准对T d＝40的地区，取＝0.07 。
1.3 雷电流幅值雷电流是指雷击于接地良好的目标时泄入大地的电流。
雷电流的幅值（I）一般都是在塔上或避雷针上用磁钢棒测出的。
一般地区，雷电流幅值超过I的概率可按下式计算：lg P=-I/8802class2. 防雷保护计算2.1 线路落雷次数每100km线路的年落雷次数N L按下式计算：式中：N L——线路落雷次数[次/（100km·a）]；Ng——地闪密度[次/(km2·a)]，对年平均雷暴日数为40d的地区暂取2.78次/(km2·a)；h T——杆塔高度(m)；b——两根底下之间的距离(m)。