發電廠避雷針布置設計小結

劉 鑫（湖北省電力勘測設計院，湖北　武漢　430000）

?

發電廠避雷針布置設計小結

劉 鑫
（湖北省電力勘測設計院，湖北武漢430000）

摘要：發電廠電氣設備在運行過程中可能會承受來自外部的雷電過電壓，為了對這些電器設備進行直擊雷過電壓保護，可采用避雷針和避雷線等保護措施，其中避雷針是電廠設計中最常采用的一種保護形式。本文結合電廠避雷針布置對避雷針的設計進行小結。

關鍵詞：避雷針；布置計算；保護計算

一、避雷針的布置計算

1 單支避雷針的保護計算

菲律賓CALACA電廠工程中，根據規程和實際要求需在油泵房區域設置一只獨立避雷針，保護區域主要有油泵房和點火油罐兩個被保護物體，高度分別為hx1＝8m，hx2＝10m。設置避雷針的定位如圖1所示。

假定避雷針的高度為h，且不超過30m，則高度影響系數P＝1；

對油泵房，距避雷針最遠點距離為28.5m，設hx1<0.5h，則：

Rx1＝（1.5h-2hx1）P＝（1.5h- 2×8）×1≥28.5

→h≥29.7m（1）

對點火油罐，距避雷針最遠點距離為21.7m，設hx2<0.5h，則：

Rx2＝（1.5h-2hx2）P＝（1.5h-2×10）×1≥21.7

→h≥27.8m（2）

由（1）、（2）式推知，可取避雷針高度h為30m，且驗證上述假設皆成立。因此可計算最終的保護半徑：

Rx1＝（1.5h-2hx1）P＝（1.5×30-2×8）×1＝29m

Rx2＝（1.5h-2hx1）P＝（1.5×30-

圖1　避雷針定位圖

圖2　避雷針保護范圍

2×10）×1＝25m

圖3　風電場避雷針定位

圖4　避雷針保護范圍圖

圖5　兩支不等高避雷針的保護范圍

保護范圍如圖2所示。

2 兩支避雷針的保護計算

某風電場工程中，需要對主變、無功補償設備區域進行直接雷過電壓保護，被保護設備可分為兩部分：主變至GIS構架和線路，hx1＝11m；主變和無功補償裝置，hx2＝6m。擬在GIS進線構架上設置兩根避雷針，如圖3所示。

假定避雷針#1、#2的高度同為h，且不超過30m，則高度影響系數P＝1；

（1）兩針外側的保護范圍計算

構架及線路距避雷針最遠端距離為16m，假設hx1≤0.5h，hx2≤0.5h，則：

Rx1＝（1.5h-2hx1）P＝（1.5h-2×11）×1≥16

→h≥25.3m（3）

由（3）式推知，可假設避雷針高度h＝27m，則可計算兩針外側保護半徑：

Rx1＝（1.5h-2hx1）P＝（1.5×27-2×11）×1＝18.5m

Rx2＝（1.5h-2hx1）P＝（1.5×27-2×6）×1＝28.5m

（2）兩針內側的保護范圍計算

對構架及線路，可計算避雷針有效高度ha

ha＝h-hx1＝27-11＝16m

兩針間的距離D：D＝23.8m

則：hx1＝0.4h（5）

故根據DL/T620-1997第5.2.1條圖4可得兩針間在hx1水平面保護范圍上的一側最小寬度bx1：

bx1＝16.32m

同理，對主變及無功補償裝置，可計算兩針間在hx2水平面保護范圍上的一側最小寬度bx2：

bx2＝25.2m

繪制保護范圍圖，可知所有被保護設備都在保護范圍以內，如圖4所示，且以上假設成立。

3 多支避雷針的保護計算

三支等高避雷針的所形成的三角形的外側保護范圍應分別按照兩支等高避雷針的計算方法確定。如在三角形內被保護物最大高度hx水平面上，各相鄰避雷針間保護范圍一側最小寬度均滿足bx≥0時，則全部面積受到保護。

四支及以上等高避雷針所形成的四角形和多角形，可先將其分成兩個或數個三角形，然后分別按照三支等高避雷針的方法計算，如各邊的保護范圍一側最小寬度均滿足bx≥0時，則全部面積受到保護。

避雷針數量較多時，計算量大，可利用博超軟件進行輔助計算分析。

4 不等高避雷針的保護計算

不等高避雷針在電廠設計中較少遇到，計算時兩支不等高避雷針間的保護范圍應按單支避雷針的計算方法，先確定較高避雷針1的保護范圍然后由較低避雷針2的頂點，做水平線與避雷針1的保護范圍相交于點3，再按兩只等高避雷針的計算方法確定避雷針2和3間的保護范圍。如圖5所示。

結語

設計過程中除需滿足我國的設計規范外，還需考慮業主的差異化需求，特別是海外項目還需了解當地的規程規范，與業主充分溝通，以便于設計工作的順利開展。

參考文獻

[1] DL/T620-1997，交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合[S].

[2]電力工程電氣設計手冊一次部分[M].北京：中國電力出版社.

中圖分類號：TM862

文獻標識碼：A