防雷设计

变电所的雷击来自两个方面，一是雷直击变电所，其防护采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内；二是雷击输电线路后产生的侵入波，其防护是在变电所内合理的配置避雷器，并在距变电所1~2km的进线段加装辅助的防护措施[13]。

10.2避雷针的确定

1）避雷针的配置原则[14]

（1）110kV及以上的配电装置，一般将其装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000Ω.cm的地区，宜装设的避雷针。

（2）35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因为其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。

2）避雷针的确定

D12＝D34＝100m D23＝D14＝125m

Dmax＝10021252＝160.07

h0hDmax 7P公式(10-1) 公式(10-2) 公式(10-3)

bx1.5(h0hx)

D—两避雷针之间的距离；

h0—两针间联合保护范围上部边缘的最低点的高度； h—避雷针的高度；

P—高度修正系数，当h≤30m时P=1，当30m＜h≤120m时P305.5 hh2bx—在高度hx的水平面上，保护范围的最小宽度； 避雷针的高度hh0对保护高度的校验：

100＝25.19m＞15m

70.851252﹑3号针之间的最低高度：h0＝42－＝20.99m＞15m

70.85160.071﹑3号针之间的最低高度：h0＝42－＝15.10m＞15m

70.85160.07Dmax=15+=42m(P=0.85)

7P7P1﹑2号针之间的最低高度：h0＝42－

对保护宽度的校验：

1﹑2号针的保护宽度：bx1.5(h0hx)＝1.5(25.19－15) ＝15.29＞0 2﹑3号针之间的宽度：bx1.5(h0hx)＝1.5(20.99－15) ＝8.99＞0 1﹑3号针之间的宽度：bx1.5(h0hx)＝1.5(15.10－15) ＝0.15＞0 由上可见,对保护物的高度和宽度是能满足要求的。 四只高度选为42m的避雷针能保护整个变电所。

10.4避雷器的确定

1）避雷器的配置原则[14]

（1）每个电压等级的母线上均应配置避雷器；

（2）将旁路母线投入运行，若避雷器到被保护装置的电气距离满足要求，则不需要装设避雷器，否则应装设避雷器；

（3）220kV及以下电压等级的变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近装设一组避雷器。

（4）三绕组变压器低压侧的一相上宜装设一台避雷器。 （5）110kV~220kV线路侧一般不装设避雷器。 2）避雷器的确定 氧化锌避雷器的优点[15]： （1）结构简单，体积小；

（2）保护特性优越：没有火花间隙，一旦作用电压开始升高，阀片立即开始吸收过电压的能量，抑制过电压的发生；

（3）无续流、动作负载轻、能重复动作保护；

（4）流通容量大，能制成重载避雷器:氧化锌避雷器的流通能力，完全不受串联间隙灼伤的制约，仅与阀片本身通流能力有关。耐污性能好。

110kV母线避雷器选用Y10W1-100/260型氧化锌避雷器

表10-1 Y10W1-100/260型氧化锌避雷器

直流

系统额

避雷器额

定电压

定电压

有效值

(kV)

(kV)

（kA）

（kV）

100

110

73

145

221

持续运

1mA参

行电压

考电压

有效值

不小于

（kV）

10kA 291

10kA 260

不大于

（kV）

（kV）

作电压

峰值不大于

值不大于

2kA操

波冲击残压

b波残压峰

波头1s陡

8/20s冲击

35kV母线避雷器选用Y5W1-50/134型氧化锌避雷器

表10-2 Y5W1-50/134型氧化锌避雷器 系统额定

避雷器额定

电压有效

电压(kV)

值（kV）

50

35

（kA）

23.4

（kV）

76

5kA 134

压有效值

电压不小于

持续运行电

直流1mA参考

8/20s冲击b波残压峰值不大于（kV）

10kV母线避雷器选用Y5W-12.7/44型氧化锌避雷器

表10-3 Y5W-12.7/44型氧化锌避雷器

避雷器额定电

系统额定电压有效

持续运行电压有效值（kA）

直流1mA参考电压不小于（kV）

2kA操作电压不大于（kV）

8/20s冲击b波残压峰值不大于（kV）5kA

压(kV) 值（kV）

12.7 10 6.6 21.5 221

44

10.6进线段保护

对未沿全线装设避雷线的35～110kV架空线路，应在接近变电所1～2km的线路上架设避雷线，此段线路称进线段。对全线有避雷线的架空线路，将距变电所2km的一段线路叫做进线段。[16]

1km-2km避雷器图10-1 未沿全线架设避雷线时的进线段保护接线 图10-2 全线架设避雷线时的进线段保护接线

假设进线段长度lp=2km，当采用单条进线时（n=1），查表得,在单条进线方式运行下，U50%=700kV, Y10W1-100/260在10kA下残压UR=291kV,导线波阻抗Z≈400Ω，则：

IFV2U50%nUR2700291==2.77kA75Ka

Z400公式(10-4)

表10-4 进线段的耐雷水平

额定电压（kV） 耐雷水平（kA）

35 110

30 75