某电力供电所防雷设计.docx
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某电力供电所防雷设计.docx
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某电力供电所防雷设计
论文
电力系统防雷保护分析
申请人:
胡坚
学科(专业):
电力系统及其自动化
指导教师:
XXX
20XX年0X月
网络教育学院
毕业设计(论文)任务书
专业班级电力系统及其自动化层次专升本姓名XX学号XXXXXXX
一、毕业设计(论文)题目电力系统防雷保护分析
二、毕业设计(论文)工作自20XX年X月XX日起至20XX年X月XX日止
三、毕业设计(论文)基本要求:
1、阐述雷击产生的原因
2、分析电力系统高压电力装置防雷技术
3、分析新型防雷技术应用
4、分析电力系统弱电装置防雷技术
5、分析电力系统雷击防护器的工作原理
6、分析新形势下的现代防雷技术及改革措施
7、提交符合要求的论文;
8、严禁抄袭。
指导教师:
XXX
网络教育学院
毕业设计(论文)考核评议书
指导教师评语:
论文首先阐述了电雷产生的机理、类型、危害及其防护的意义,然后就电力系统高压电力装置的应用及防雷技术等进行了详细的分析,并论述了新形势下的现代防雷技术及改革思想。
论文写作认真,结构合理,条理清楚,达到了网络学院毕业设计的要求,同意论文答辩。
建议成绩:
及格指导教师签名:
20XX年X月XX日
答辩小组意见:
负责人签名年月日
答辩小组成员
毕业设计(论文)答辩委员会意见:
负责人签名:
年月日
论文题目:
电力系统防雷保护分析
学科(专业):
电力系统及其自动化
申请人:
XX
指导教师:
xxx
摘 要
随着现代电子技术的不断发展,各种高、精、尖的电子设备不断推广和普及应用,计算机网络系统也广泛应用于电力、政府机关、学校、交通、公安、银行、证券、邮政等企事业单位中,由于这些网络系统的电子设备内部结构的高度集成化,耐过电压、耐过电流的水平极低、抗雷击能力,避雷针对这些电子设备的保护也无能为力,因而极易遭受雷电流的冲击而损坏,轻者使终端计算机和通信接口设备损坏、通信中断、各种信息无法传递;重者使网络主机损坏,致使网络瘫痪,工作无法进行,甚至会导IT管理员或在办公的其他工作人员因雷击而身亡。
因此,为了使计算机网络系统正常运作,防止雷击而带惨重损失,有必要对计算网络系统进行综合雷电浪涌防护措施,除了要安装良好的避雷针、避雷带,还必须在电源系统、信号系统进行可靠、有效的防护工作,并具备可靠的接地装置。
关键词:
计算机网络系统;高度集成化;避雷针;防止雷击;可靠的接地装置
论文类型:
设计报告
Title:
electricpowersystemlightningprotectionanalysis
Speciality:
Powersystemanditsautomation
Applicant:
HuJian
Supervisor:
Prof.ZhaoJinQuan
ABSTRACT
Withmodernelectronictechnologyunceasingdevelopment,varioushigh-qualityprecisioninstrument,electronicequipmentconstantlytopopularizetheapplication,computernetworksystemalsowidelyusedinelectricpower,governmentagencies,schools,transportation,publicsecurity,banking,securities,postalandotherenterprisesandinstitutions.Becausethesenetworksystemofelectronicequipmenttheinternalstructureofthehighlyintegrated,resistancetoover-voltage,overcurrentlevelsofresistancetoextremelylowandresistanceagainstthesecoronalightningability,theprotectionofelectronicequipmentincompetence,extremelyeasysufferedtheimpactoflightningcurrenttodamage,lightpersonmaketerminalcomputersandcommunicationinterfacedamageofequipment,communicationinterrupt,allkindsofinformationcannottransfer;Thatmakeswebhostdamage,causeparalysis,networkworkcanbedoneevenwillguideITadministratorsorinanofficeits
KEYWORDS:
hecomputernetworksystem;Highlyintegrated;Lightningrod;
Preventlightning;Reliablegroundingdevice
TYPEOFTHESIS:
Designreport
CONTENTS
1Preface………………………………………………………………………………………1
2Lightningharmandcategory………………………………………………………………2
2.1Lightningdamage…………………………………………………………………….2
2.2Lightninclassification……………………………………………………………....3
2.2.1Directlightningflash…………………………………………………………….3
2.2.2Conductionray…………………………………………………………………...3
2.2.3inductionlightning………………………………………………………………3
2.3Thestatisticsanhuithunderstormssituation……………………………………..…..5
2.3.1Interannualvariability………………………………………………………....….5
2.3.2Thunderstormsmonthschange………………………………….…………..…6
2.3.3Thunderstormsdiurnalvariation……………………………………………...…6
2.3.4Lightningdisastersin2004……………………………………………………...7
3Theanalysisoflightningstrikes…………………………………………………………9
3.1Theinvasionoftheseitchingprocess……………………………………………...9
3.2Byraypossessestheequipmentofreasonuponrepeatedly……………….……...9
3.3Farfromrayactuatorsystemagainstespeciallyseriousreasons…………………..9
3.4High-pressurelineearth-fault(instantaneous/permanent)over-current/overvoltage.10
4Lightningproofgroundingprotectionsystemthewholeconcept………………………13
4.1IEC61312-1accordingtothedefinitionoflightningprotectiondivision…………..13
4.2Lightningprotectiondevicegradingprotectionprinciple…………………………...15
5Lightningproofgroundingprotectionmeasures………………………………………...17
5.1Shunt………………………………………………………………………………..17
5.2Shielding…………………………………………………………………………….17
5.3Equipotentialconnection……………………………………………………………17
5.4Grounding…………………………………………………………………………..17
5.5Over-voltageprotection………………………………………………………….17
6Designbasisandprinciple……………………………………………………………...19
6.1Designbasis……………………………………………………………………….19
6.2Designprinciple…………………………………………………………………...19
6.2.1safeandreliable……………………………………………………………....19
6.2.2advancedtechnology………………………………………………………..19
6.2.3economicandreasonable……………………………………………………..20
6.2.5openness,extendableandmaintainability…………………………………….20
7Alightningprotectiondesignpowerpowered………………………………………….21
7.1Thegeneralsituationand1powered……………………………………………..21
7.2fieldsurveyandanalysis…………………………………………………………...21
7.2.1on-sightcontent……………………………………………………………...21
7.2.2protectedbuildingsandpositionofthedimensionsoftheheightoftheadjacentbuildingsdistribution………………………………………………………………22
7.2.3on-sightspecificsteps……………………………………………………….23
7.3Lightningprotectionengineeringdesigncontent……………………………………24
7.3.1preventthunderengineeringdesignofacompletesetofdirect……………24
7.3.2lightningproofinductive,designofthemaincontent………………………24
7.3.3lightningprotectionwavesthedesigncontentandintrusive……………..…24
7.4poweredroominductionlightningprotection………………………………………26
7.4.1powerprotection……………………………………………….……………26
7.4.2networksignalprotective…………………………………………………..28
7.5anti-staticinducedovervoltageandindoorequalizingequipotential……………….28
7.6groundingsystem…………………………………………………………………..29
7.6.1Theartificiallygroundingbodymade……………………………………..29
7.6.2Theinstallationofartificiallygroundingbody………………………………29
7.7note………………………………………………………………………………..….29
8lightningprotectiondesignresultanalysis…………………………………………..…30
8.1Theeffectofthunderreached…………………………………………………………30
8.2ofsystemoflightningprotectiondevicesignalaffect………………………….……30
Closing……………………………………………………………………………………..31
Tothank……………………………………………………………………………………32
References………………………………………………………………………………….33
1前言
某供电公司在经历了“城农网改造后”后,电网系统的信息化建设有了很大的提高,各类自动化系统(如:
调度自动化系统、光通讯系统、OA自动化系统、供电所综合自动化系统、MIS自动化系统等等)都已经建成并投入使用,这为提高供电可靠性、提高工作效率发挥了非常重要的作用。
某地处山区,属于雷雨多发地带,雷电产生的极大的对地电流,同时高压电力线路的故障(瞬时性故障和永久性故障)电流也可能产生尖峰脉冲电流或浪涌电流,这些极大瞬间电流直接或间接地的冲击到上述电子设备上。
由于目前各个自动化系统均没有安装有效的过流接地保护装置,从而对上述自动化系统、通信系统的各种电子设备(计算机设备)的运行存在着极大的隐患。
因此针对上述系统的防雷/过流接地保护显得越来越重要。
随着科学技术的日新月异,各类电子产品在电力系统中得到了飞速的发展和广泛的应用。
但微机系统越是先进,芯片的集成度就越高,电路越复杂,工作电压越低,对环境稳定性的要求也越高。
抗干扰和耐冲击始终是微机系统在电力工业恶劣电磁环境下应用中的两大薄弱环节。
而雷击事件由于其极高的电压幅值和不可预测性更是微机系统的“天敌”。
它极大的威胁着现代化变电所的运行安全,应该引起供电企业的足够重视。
因此,电子信息系统雷电防护工程所应采取的防雷措施、防雷装置及防雷器件也就不可能是单一的,即千篇一律的,而应是从整体、综合、系统、全方位、多层次上去考虑防护措施。
在各类电子设备(包括计算机、通信设备、控制系统、仪表等)中,对抗电磁干扰考虑的比较周全。
但对雷电电磁脉冲的防护相对显的薄弱,而雷电电磁脉冲的侵袭是在瞬间造成微机保护和自动装置永久损坏的第一杀手。
每年各种电子设备因雷击而遭受破坏的事例屡见不鲜,因此如何保护变电所的电子设备等免遭雷击损坏也越来越引起了各方面的高度重视。
因此,从整体、综合、系统、全方位、多层次上有效地防止雷击对变电所的电子设备所产生的危害,是保证电力系统安全、稳定运行的重要保证。
2雷电危害及分类
2.1雷电危害
雷电是一种非常壮观的自然现象,它具有极大的破坏力,对人类的生命、财产安全造成巨大的危害。
1987年联合国确定的“国际减灾十年”中,雷电为对人类危害最大的十种灾害之一。
自从人类进入到电气化时代以后,雷电的破坏由主要以直击雷击毁人和物为主,发展到以通过金属线传输雷电波破坏电气设备为主。
随着近年来电子技术的飞速发展,计算机系统的网络化程度越来越高,人类对电气设备尤其是计算机设备的依赖越来越严重。
而电子元器件的微型化、集成化程度越来越高,各类电子设备的耐过电压能力下降,遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势,对设备与网络的安全运行造成严重威胁。
据统计,全世界每年因雷害造成的损失高达十亿美元以上。
当人类社会进入电子信息时代后,雷灾出现的特点与以往有极大的不同,可以概括为:
(1)受灾面大大扩大,从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业,特点是与高新技术关系最密切的领域,如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等;
(2)从二维空间入侵变为三维空间入侵。
从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落,无空不入地造成灾害,因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲(LEMP)。
前面是指雷电的受灾行业面扩大了,这儿指雷电灾害的空间范围扩大了。
一次闪电造成附近二家以上单位同时受到雷灾,而不是以往的一次闪电只是一个建筑物受损。
(3)雷灾的经济损失和危害程度大大增加了,它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大,而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。
例如2005年8月29日凌晨2点,某市电信遭受雷击,导致信号中断数小时,其直接损失是有限的,但间接损失将大大超过直接损失。
产生上述特点的根本原因,也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。
雷电的本身并没有变,而是科学技术的发展,使得人类社会的生产生活状况变了。
微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域,微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用,造成微电子设备的失控或者损坏。
为此,当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了,雷电的防御已从直击雷防护到系统防护,我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技术,提高人类对雷灾
2.2雷电分类
2.2.1直击雷
直击雷蕴含极大的能量,电压峰值可达5000KV,具有极大的破坏力。
如建筑物直接被雷电击中,巨大的雷电流沿引下线入地,会造成以下三种影响:
(1)巨大的雷电流在数微秒时间内流下地,使地电位迅速抬高,造成反击事故,危害人身和设备安全。
(2)雷电流产生强大的电磁波,在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。
(3)电流流经电气设备产生极高的热量,造成火灾或爆炸事故。
2.2.2传导雷
远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压,由室外电源线路和通信线路传至建筑物内,损坏电气设备。
2.2.3感应雷
云层之间的频繁放电产生强大的电磁波,在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压,峰值可达50KV。
1.雷针的副作用产生二次感应雷击效应,雷电电流经过避雷针导地时感应到市内的传输线上,如下图:
图2-1
几十年来的通讯设备是从电子管、晶体管向集成电路过渡的。
由于电子管、晶体管的耐冲击能力较强,因此二次雷击效应对电子管、晶体管通讯设备没有造成太大损害。
集成化度较高的微电子设备,其耐冲击能力差受雷击更易使微电子设备受到损坏。
通过对部分雷击事故的分析,发现许多雷击事故都是在避雷针接地完好的情况下发生的。
分析其原因就是二次雷击效应造成。
2.电源线、信号线或天馈线引入感应雷击通过电感性耦合(磁感应)耦合到各类传输线而破坏设备,如下图:
图2-1
1、电源线引入感应雷击:
市区以外的建筑物的供电线路大多采用架空明线。
试验表明,雷电频谱在几十MHZ以下频域,主要能量集中分布在工频附近。
因此,雷电与市点相耦合的概率很高。
2、信号线引入雷击:
雷击在信号线或电话线上产生瞬间过压。
闪电释放出来的电量是可怕的,虽然一般建筑物可承受的电流上限是200KA,但闪电可产生高至530kA的电流,如果雷电击中了一栋无建筑防雷保护设计的建筑物,电流就会找到一条建筑物的接地信道,建筑物就很有可能被严重破坏甚至发生火灾。
即使建筑物安装了避雷针但没有对信号进行保护,当避雷针引雷入地产生二次雷击效应是顺避雷针而下的天馈线和建筑物内导线首当其冲。
可一旦二次雷击效应以信号方式进入导线时,各种信号设备端口损坏也就在所难免了,反之如果雷电击中一栋有建筑防雷保护设计的建筑物,电流就会通过预定的方式导地。
3.点位反击引入感应雷击
●通过电阻性耦合方式经数据线破坏设备,见下图:
图2-3
●通过电阻性耦合方式经中线及地线破坏设备,如下图:
图2-4
上述各种耦和会产生高达6000伏(根据BS6651,CCITT,LIT,IEEE及我国相关标准)的瞬间电压而破坏电子设备。
2.3安徽省雷暴的统计情况
2.3.1年际变化
根据1961~2000年40年的雷暴统计资料表明,安徽省平均每年出现32.1个雷暴日,属中雷区。
年际变化大,最多年份多达62个,出现在1964年;最少年份为12个,出现在1999年。
60年代(1961~1970年)共出现449个雷暴日,70年代(1971~1980年)共出现342个雷暴日,80年代(1981~1990年)共出现278个雷暴日,90年代(1991~2000年)共出现244个雷暴日,60至70年代中期,年雷暴日数基本维持在30~60个左右,之后则基本维持15~40个左右,安徽省的雷暴日有减少的变化趋势,由图1可以看出,年雷暴日数5年滑动平均呈缓慢下降的趋势。
安徽省初雷日一般在3月中下旬出现,初雷最早出现在1969年1月26日,最迟出现在1975年6月21日;安徽省终雷日一般出现在9到10月份,最早出现在1977年8月10日,最迟出现在1996年12月31日;最长雷暴期为1996年的319天,最短雷暴期为1975年的85天。
图2-5近年雷暴变化曲线图
2.3.2雷暴的月变化
安徽省12月(1979年12月21日和1996年12月31日除外)基本无雷暴,1~11月均有雷暴出现,但雷暴的活跃期开始于3月份,3~5月占全年雷暴日数的17%,6~8月为雷暴的高发期,占全年雷暴日数的72%,7~8月达到高峰,分别占全年的32%和26%,其中7月出现的雷暴日数最多,9月份锐减至7%,10~11月只占全年雷暴的1.6%。
雷暴的这种明显的月变化分布特征与天气变化是密切相关的,3~5月北方冷空气强度逐渐减弱,西南暖湿气流日趋活跃,冷暖空气在江淮流域上空频繁交汇,因此,雷暴活动也日趋活跃;6~8月西太平洋副热带高压增强西伸,6~7月为江淮流域梅雨季节,安徽省地处副高边缘,冷暖空气在安徽省上空频繁交汇引发雷暴,出梅后,安徽省在副高控制下,温度高,湿度大,再加上周边和境内湖泊和水库较多,午后到夜里极易产生局地对流引发雷暴;7至8月份,由于受副热带高压短期变化的影响,对流活动最为活跃,所以是雷暴活动的高峰期;9月份为过渡季节,10月份以后至2月份雷暴较少出现。
2.3.3雷暴的日变化
统计了1991~2000年10年的雷暴资料,1991~2000年共有244个雷暴
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