发电厂避雷针布置设计小结

刘 鑫（湖北省电力勘测设计院，湖北　武汉　430000）



发电厂避雷针布置设计小结

刘 鑫
（湖北省电力勘测设计院，湖北武汉430000）

摘要：发电厂电气设备在运行过程中可能会承受来自外部的雷电过电压，为了对这些电器设备进行直击雷过电压保护，可采用避雷针和避雷线等保护措施，其中避雷针是电厂设计中最常采用的一种保护形式。本文结合电厂避雷针布置对避雷针的设计进行小结。

关键词：避雷针；布置计算；保护计算

一、避雷针的布置计算

1 单支避雷针的保护计算

菲律宾CALACA电厂工程中，根据规程和实际要求需在油泵房区域设置一只独立避雷针，保护区域主要有油泵房和点火油罐两个被保护物体，高度分别为hx1＝8m，hx2＝10m。设置避雷针的定位如图1所示。

假定避雷针的高度为h，且不超过30m，则高度影响系数P＝1；

对油泵房，距避雷针最远点距离为28.5m，设hx1<0.5h，则：

Rx1＝（1.5h-2hx1）P＝（1.5h- 2×8）×1≥28.5

→h≥29.7m（1）

对点火油罐，距避雷针最远点距离为21.7m，设hx2<0.5h，则：

Rx2＝（1.5h-2hx2）P＝（1.5h-2×10）×1≥21.7

→h≥27.8m（2）

由（1）、（2）式推知，可取避雷针高度h为30m，且验证上述假设皆成立。因此可计算最终的保护半径：

Rx1＝（1.5h-2hx1）P＝（1.5×30-2×8）×1＝29m

Rx2＝（1.5h-2hx1）P＝（1.5×30-

图1　避雷针定位图

图2　避雷针保护范围

2×10）×1＝25m

图3　风电场避雷针定位

图4　避雷针保护范围图

图5　两支不等高避雷针的保护范围

保护范围如图2所示。

2 两支避雷针的保护计算

某风电场工程中，需要对主变、无功补偿设备区域进行直接雷过电压保护，被保护设备可分为两部分：主变至GIS构架和线路，hx1＝11m；主变和无功补偿装置，hx2＝6m。拟在GIS进线构架上设置两根避雷针，如图3所示。

假定避雷针#1、#2的高度同为h，且不超过30m，则高度影响系数P＝1；

（1）两针外侧的保护范围计算

构架及线路距避雷针最远端距离为16m，假设hx1≤0.5h，hx2≤0.5h，则：

Rx1＝（1.5h-2hx1）P＝（1.5h-2×11）×1≥16

→h≥25.3m（3）

由（3）式推知，可假设避雷针高度h＝27m，则可计算两针外侧保护半径：

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）两针内侧的保护范围计算

对构架及线路，可计算避雷针有效高度ha

ha＝h-hx1＝27-11＝16m

两针间的距离D：D＝23.8m

则：hx1＝0.4h（5）

故根据DL/T620-1997第5.2.1条图4可得两针间在hx1水平面保护范围上的一侧最小宽度bx1：

bx1＝16.32m

同理，对主变及无功补偿装置，可计算两针间在hx2水平面保护范围上的一侧最小宽度bx2：

bx2＝25.2m

绘制保护范围图，可知所有被保护设备都在保护范围以内，如图4所示，且以上假设成立。

3 多支避雷针的保护计算

三支等高避雷针的所形成的三角形的外侧保护范围应分别按照两支等高避雷针的计算方法确定。如在三角形内被保护物最大高度hx水平面上，各相邻避雷针间保护范围一侧最小宽度均满足bx≥0时，则全部面积受到保护。

四支及以上等高避雷针所形成的四角形和多角形，可先将其分成两个或数个三角形，然后分别按照三支等高避雷针的方法计算，如各边的保护范围一侧最小宽度均满足bx≥0时，则全部面积受到保护。

避雷针数量较多时，计算量大，可利用博超软件进行辅助计算分析。

4 不等高避雷针的保护计算

不等高避雷针在电厂设计中较少遇到，计算时两支不等高避雷针间的保护范围应按单支避雷针的计算方法，先确定较高避雷针1的保护范围然后由较低避雷针2的顶点，做水平线与避雷针1的保护范围相交于点3，再按两只等高避雷针的计算方法确定避雷针2和3间的保护范围。如图5所示。

结语

设计过程中除需满足我国的设计规范外，还需考虑业主的差异化需求，特别是海外项目还需了解当地的规程规范，与业主充分沟通，以便于设计工作的顺利开展。

参考文献

[1] DL/T620-1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].

[2]电力工程电气设计手册一次部分[M].北京：中国电力出版社.

中图分类号：TM862

文献标识码：A