1—2kmF3F2F1
图7.9 35KV进线保护段接线图
架设避雷线的线段称为进线保护段，其长度一般为1～2km，具有较高的耐雷性能。避雷线的保护角应不大于20°，以尽量减少绕击率。对于木杆或木横担线路，由于其对地绝缘较高，为了限制线路上遭受直击雷产生的高电压，可在进线段首端装设一组管型避雷器F1；对于铁塔或铁横担的线路，其进线端首端可不装设避雷器，由于变电站的进线开关或断路器在雷雨季节可能处于开路状态，为防止雷电冲击波引起的折射电压使其触头相间或对地闪络而损坏触头，应在进线段末端，尽量靠近隔离开关装设一组管型避雷器F2，其外间隙大小应调整为线路正常运行时不被击穿，另外阀型避雷器F3为保护主变压器及其他电气设备的绝缘。
7.4 变电站的接地设计
7.4.1 变电站接地装置的型式
在变电站集中安装了最重要的电气设备和电气装置，如变压器、断路器及各种控制屏、保护柜等。这些设备需要避雷针（线）和避雷器来实现防雷保护；同时，这些电气设备带电运行时，还要考虑值班人员的人身安全。因此，在变电站就需要有良好的接地装置，以实现综合满足工作接地、保护接地及防雷接地等的要求。
在实际工程中，为保证安全及工作需要，一般是统一敷设——接地网，而在避雷针（线）和避雷器附近下面，在加设一组集中的防雷接地体，加强泄放雷电流作用，从而构成了变电站完整的接地装置。
变电站的接地装置要充分利用自然接地体，若自然接地体满足不了接地电阻值要求，则要加设人工接地体，而且多数是敷设以水平接地体为主的人工接地体。对大电流接地系统的变电站，不管自然接地体情况如何，必须装设人工接地体。对面积较大的接地网来说，装设水平人工接地体对均压、散流、降阻以及减小跨步电压和接触电压效果最好。
变电站的接地网常采用40mm×4mm的扁钢或直径为20mm的圆钢排列成方孔形或长孔形，埋地0.6～0.8m，在北方应埋在冻土层以下，其面积与变电站的面积相同或稍大，埋在变电站的围墙外侧，距墙1.5～2m，四周外缘应闭合，外缘各角做成圆弧形，圆弧的半径不宜小于接地网均压带间距的一半。网敷设的均压带间距一般取3～10m，可以等间距布置，也可以不等间距布置，但应按一定规律变化。
7.4.2 变电站的接地装置要求
1. 接地电阻值的要求
① 在中性点直接接地或经低电阻接地的变电站中，保护接地电阻要求：
2000 Rd?I式中，Rd—考虑季节变化时的最大接地电阻值
(7.14)
I—流经接地装置入地的计算短路电流，其大小按下式计算。 当变电站发生接地短路时，流经接地装置的入地电流为： I?(Imax?IN)(1?kf1)
(7.15)
式中：lmax—接地短路电流的最大值
IN—发生最大接地短路电流时，流经变电站接地中性点的最大接地短路电流kf1—变电站发生接地短路时避雷线的工频分流系数。 当在变电站外发生接地故障时，流经接地装置入地的短路电流为： I=IN(1-kf2)
式中：IN—发生最大短路电流时，流经变电站接地中性点的最大短路电流
kf2—在变电站外发生接地短路时避雷线的工频分流系数。
② 在中性点不接地、经消弧线圈接地的变电站中，保护接地电阻应符合如下要求。 当高、低压电气装置及设备共用接地装置时： 应使Rd≤4Ω。
(7.17) (7.16)
仅供高压电气装置接地保护用时： 且要求Rd≤10Ω。
Rd?250 I(7.18)
两式中，Rd—考虑季节变化时的最大接地电阻值Ω I—经接地装置入地的计算短路电流
Up(35Lx?Lb) I?350式中，Up—相电压
Lx—有电气连接的电缆线路总长 Lb—有电气连接的架空线路总长
③ 对变电站电气装置及设备防雷保护接地电阻要求：
独立避雷针（线）在一般土壤电阻率地区（ρ≤500Ω·m）其冲击电阻应满足： Rch≤10Ω
(7.20) (7.19)
但在高土壤电阻率地区，接地电阻达到要求值很有困难，允许采用较高电阻值，但必须满足：
独立避雷针与电气装置带电部分及电气设备接地部分和构架接地部分的空间距离为：
Sk≤0.2Rch+0.1h
同时，独立避雷针的集中接地体与变电站接地网之间的地中距离应为： Sd≤0.3Rch 两式中，Rch—防雷电过电压的冲击接地电阻值
Sk—防雷电反击的空间距离 Sd—防雷电反击的地中距离 h—避雷针上用来校验反击的高度
2. 变电站主接地网的均压要求及计算
变电站接地装置型式及布置的确定，应从人身及设备安全考虑，以降低接触电压和跨步电压为目的，并符合我国接地设计规要求。如对大接地短路电流系统发生单相或同点两相接地短路时，变电站电力设备接地装置上的接触电压和跨步电压不应大于下列数值：
(7.21) (7.21)
174?0.17?f Ujc?t(7.22)
Ukb?174?0.7?f
t(7.23)
式中，Ujz、Ukb—接触电压和跨步电压
ρf—人脚站立处地面的土壤电阻率 t—接地短路电流持续时间
7.4.3 接地电阻的计算
接地电阻是接地装置的主要参数，它与土壤的电阻率、密实度、含水率、温度、化学物质的含量，以及接地装置的构造、面积、埋设深度等因素有关，一般可分为如下3个部分。
·接地极自身电阻：工程中使用的接地极都是利用金属制成的，其阻值很低，一般忽略不计
·接地极与土壤间的接触电阻：其值占接地电阻的20%～60%。
由此可见，接地电阻主要由接触电阻和流散电阻构成。 （1）传统的接地网接地电阻的计算公式为：
R?0.5?? S(7.24) (7.25) (7.26)
?4L ln2?LD?L2 R?(ln?A)2?LdHR?式中，ρ—土壤电阻率（Ω·m）
D—钢材等效直径（m） S—接地网面积（m2） H—埋设深度（m） L—接地极长度（m） A—形状系数。
（2）任意形状复合接地网接地电阻通用计算公式。
Rm=α1Rec
(7.27)
?1?(3ln?L0S ?0.2)L3(1?B)?(7.28)
Rec?0.2133?0.3L k?S(ln?5B)2?L9hd(7.29)
B?接地设计步骤如下。
LL?4.6h/S(7.30)
（1）接地电阻要求值 因为中性点不接地、经消弧线圈接地，仅供高压电气装置接地保护用时，要求 Rd≤250/I
（2）确定土壤电阻率 考虑季节变化，土壤电阻率应乘以季节系数Ψ=1.3，所以最大电阻率为：
??500?1.3?650(?cm)
(7.31)
（3）选择接地体及确定接地装置型式 选角钢L50×50×5，长3.5m做垂直接地体；并选扁钢40mm×5mm做水平接地体，构成以垂直接地体为主的复式接地装置。
接地装置在距变电站建筑物外墙1.5m处，呈环路闭合的长孔型布置，中间加一条均匀带。垂直接地体间距取6～7m，沿闭合环路垂直打入地中，上端用扁钢连接，扁钢埋地0.5～0.7m。高、低压配电装置角钢基础及变压器底部钢轨均通过不少于2根的接地线连接到接地装置上。变电站各室出入口敷设帽檐式均压带或铺设沥青路面（变电站无自然接地体）。
（4）接地装置计算
1）单根垂直接地体的接地电阻
?4l6.5?1024?3.5
R?l?ln?ln?68.72?2?ld2?3.14?3.50.84?0.05(7.32)
2）初定垂直接地体根数，确定屏蔽系数 因闭合接地装置的周长L=[(1.5×2+50)+(1.5×2+40)]×2=192m，接地体间距a=6～7m，故垂直接地体根数约为 n`=L/a=32～27.5根
实取n=30 根
按n=30及a/l=2，查得ηc=0.6
（5）接地装置的接地线（即连接扁钢）热稳定性校验
相关推荐：
loading