避雷與接地裝置安裝講座

1、避雷與接地裝置安裝 主要講課內(nèi)容:避雷的有關(guān)概念,避雷的設施,如何進行防雷。接地的概念,接地的相關(guān)知識,接地裝置安裝。一、避雷有關(guān)概念1、雷電過電壓（1）內(nèi)部過電壓（操作過電壓）操作過電壓是指開關(guān)操作、故障等原因使電力系統(tǒng)工作狀態(tài)突變，在過渡過程中出現(xiàn)電磁能在系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生振蕩，而引起過電壓，內(nèi)部過電壓分別為操作過電壓和諧振過電壓等形成，操作過電壓是系統(tǒng)中開關(guān)操作負荷驟變故障等原因，出現(xiàn)斷續(xù)性電弧而引起的過電壓；諧振過電壓是由系統(tǒng)中電路參數(shù)（R、L、C）在不利組合時發(fā)生諧振而引起的過電壓，包括電力變壓器鐵磁飽合而引起的鐵磁諧振過電壓，內(nèi)部過電壓一般不會超過系統(tǒng)正常運行時額定電壓的3-3.5倍。（

2、2）雷電過電壓（外部大氣過電壓）是由于電力系統(tǒng)內(nèi)的設備或構(gòu)筑物遭受直接雷擊或感應雷引起的過電壓，引起這種過電壓的能量來源于外界，又稱外部過電壓。雷電過電壓產(chǎn)生的沖擊波，其電壓幅值可達1億伏，其電流幅值可達幾十萬安培，因此對電力系統(tǒng)危害極大，必須采取有效措施加以防護。A、直擊雷過電壓：（直擊雷）雷直接擊中電氣設備、線路、建筑物。強大的雷電流通過物體泄入大地，在物體上產(chǎn)上很高的電位降，稱為雷擊過電壓，雷電流通過被擊物體時，將產(chǎn)生有破壞作用的熱效應，機械效應，相伴還有電磁效應和對物體的閃絡放電。B、感應過電壓：（感應雷）當雷云在架空線路（或其他物體）上方時，在地面物體上感應出與雷擊等量的相及電荷，當

3、雷擊放電時，先導通道中電荷迅速中和，架空線路上的感應電荷失去束縛，變成自由電荷，流向線路兩端，產(chǎn)生很高的過電壓，（高壓線路幾十萬伏，低壓幾萬伏）。C、雷電波侵入（高電位引入）由于直擊雷或感應雷而產(chǎn)生的高電位雷電波，沿架空線路或金屬管道侵入變配電所或用戶，而造成危害，供電系統(tǒng)由于雷電波的侵入而造成的雷害事故，在整個雷害過程中占50%以上，因此更應注意此種過電壓。2、雷的有關(guān)名詞概念（1）幅值與陡度雷電流幅值是（Im）與雷擊中的電荷量及雷擊放電通道的阻抗有關(guān)的量，雷電流一般在1-4us內(nèi)增長到幅值。在幅值前一段波形稱為波頭，而從幅值起到雷電流衰減到 Im /2的一段波形稱波尾。雷電波陡度是波頭增長

4、的速率di/dt，陡度可達50KA/us以上，雷電流陡度越大，產(chǎn)生的電壓越高，對絕緣破壞越嚴重。（2）年平均雷暴日數(shù)：凡有雷活動的日子，包括看到雷閃聽到雷聲都稱為雷暴日，由當?shù)貧庀笈_統(tǒng)計的多年雷暴是年平均值,稱年平均雷暴日數(shù)，少雷區(qū)：每年平均雷暴日數(shù)不超過15天。多雷區(qū)：年平均雷暴日數(shù)超過40天。年平均雷暴日數(shù)越多，說明該地區(qū)雷電活動越頻繁，因此防雷要求越高，防雷措施越要加強。3、防雷設備（1）接閃器：專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬桿稱為避雷針，接閃的金屬線稱為避雷線（架空地線），接閃的金屬帶，金屬網(wǎng)稱為避雷帶、避雷網(wǎng)。所有的接閃器都必須經(jīng)過接地引下線與接地裝置相連。A、避

5、雷針鍍鋅圓鋼（針長1-2M，直徑不小于16mm）鍍鋅焊接鋼管（針長1-2M；直徑不小于是25mm）安裝在電桿（支柱）或構(gòu)架建筑物上，下端經(jīng)引下線與接地裝置焊接。避雷針的功能：引雷作用，它對雷電場產(chǎn)生附加電場（這附加電場是由于雷云對避雷針產(chǎn)生靜電感應引起的），使雷電場畸變，從而提供雷擊放電通路，吸引到避雷針本身，然后經(jīng)與避雷針相連的引下線和接地裝置將雷電流匯放到大地中，使被保護物體免受直接雷擊，所以避雷針實指是引雷針，它把雷電波引入大地，從而保護了線路、設備及建筑物。B、避雷線避雷線一般用截面不小于25 mm2的鍍鋅鋼絞線，架設在架空線路上邊，以保護架空線或其它物體（建筑物），免遭直接雷擊，由于

6、既要架空，又要接地，因此稱架空地線，避雷線的功能與避雷針相同。C、避雷帶和避雷網(wǎng)避雷帶和避雷網(wǎng)用來保護較高的建筑物免受雷擊。避雷帶一般沿屋面周圍裝設，高出屋面100-150 mm，支持點間1-1.5米，裝在煙囪、水塔頂部的避雷帶又稱避雷環(huán)。避雷網(wǎng)除沿屋面周圍裝設外，還縱橫連成網(wǎng)，帶網(wǎng)必須經(jīng)引下線與接地裝置可靠連接，用網(wǎng)格導體以一定的網(wǎng)絡寬度和一定的引下線間蓋住要防雷的空間，這種方法通常被稱為法拉第保護形式。（2）避雷器避雷器是一種過電壓保護設備，用來防止雷電產(chǎn)生的大氣過電壓沿架空線路侵入變電所或其他建筑物，以危及被保護的設備的絕緣，避雷器也可用來限制內(nèi)部過電壓，避雷器與被保護設備并聯(lián)且位于電源

7、側(cè)，其放電電壓低于被保護設備的絕緣耐壓值，沿線路侵入的過電壓，將首先使避雷器擊穿并對地放電，從而保護了它后面設備的絕緣。A、閥型避雷器閥型避雷器由火花放電間隙和閥片串聯(lián)組成，裝在密封瓷套管內(nèi)，火花放電間隙由銅片沖制而成，每對間隙用厚1 mm0.5 mm云母墊圈隔離開，正常火花間隙阻止線路工頻電流通過，但在雷電壓作下，火花間隙被擊穿放電，閥片是用陶料粘固起來的，電工用金鋼砂（硅化硅）顆粒組成，閥片是非線性特性材料，正常電壓時，閥片電阻很大，過電壓時閥片電阻很小，因此當線路過電壓時，火花間隙被擊穿，閥電使雷電流順暢的向大地泄放，當線路電壓消失后，線路上恢復工頻電壓閥片則呈現(xiàn)很大電阻，使火花間隙絕緣

8、迅速恢復而切斷工頻電流，從而保護線路正常運行。必須注意，雷電流流過閥片電阻時要形成壓降，這就是殘余過電壓，稱為殘壓，殘壓要加在被保護設備上，因此殘壓不能超過設備絕緣允許的耐壓值，否則設備絕緣只能被擊穿。火花間隙與閥片的多少，是與工作電壓高低成正比的。還有一種磁吹閥式避雷器，用磁吹裝置來加速火花間隙中電弧的熄滅，從而具有較低的殘壓，它專門是用來保護重要的或絕緣較為薄弱的設備，如高壓電機。B、排氣式避雷器移管型避雷器，由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙、外部間隙三部分組成，動作時有氣體吹出，因此用于戶外線路。C、保護間隙又稱角式避雷器，簡單經(jīng)濟維護方便，保護能力差，滅弧能力小，易造成接地或短路故障。工頻時有較大電

9、阻，能迅速有效的抑制工頻續(xù)電流，而在過壓下電阻小，能很好泄放雷電流。D、金屬氧化物避雷器。又稱壓敏避雷器，它是由壓敏電阻片構(gòu)成的避雷器，壓敏電阻器片氧化鋅（ZNO）為主要原料，附加少量其他氧化物經(jīng)高壓焙燒而成的多晶半導體陶瓷元件，有優(yōu)良閥特性4、防雷措施（1）架空線路的防護措施（I）裝設避雷線，以防架空線遭受直接雷擊，一般63KV以上的架空線路全線裝設避雷線，35KV架空線路一般只在人口稠密區(qū)或進出變電所的一段線路裝設避雷線，10KV線路不裝。（II）加強線路絕緣或裝設避雷器。被保護設備雷電沖擊波線路（III）線路裝設自動重合閘裝置（2）變電所的防雷措施（I）裝設避雷針或避雷線（II）裝設避雷

10、器（3）高壓電動機的防雷措施因高壓電動機絕緣水平比變壓器低，因此高壓電機對雷電波侵入的防護，應用FCD型磁吹式閥型避雷器或金屬氧化物型的避雷器。二、接地有關(guān)概念接地的電氣設備，因絕緣損壞而造成相線與設備金屬外殼接觸時，其漏電電流通過接地體向大地呈半球形流散。因為球面積與半徑的平方成正比。所以，半球形面積隨著遠離接地體而迅速增大，因此，與半球形面積對應的土壤電阻值，將隨著遠離接地體而迅速減小。電流在地流散時，所形成的電壓降，距接地體愈近就愈大；距接地體愈遠就愈小。通常當距接地體大于20米時，地中電流所產(chǎn)生的電壓降已接于零值。因此，零電位點通常指遠距接地體20米之外處。但是理論上的零電位點將是距接

11、地體無窮遠處。20m接地體流散電場大 地1、接地名詞概念（1）安全電流，人觸電后最大脫擺電流值，規(guī)定為30 mA。（2）安全電壓，不致使人直接致死致殘的電壓，人體膚電阻1500，體內(nèi)電阻500，人體電阻200，一般取1700*30 mA=50V（人體持續(xù)接觸的安全電壓）。（3）直接觸電，直接接觸正常帶電部分。（4）間接接觸，接觸正常不帶電的外露導電部分（金屬外殼，框架）。（5）接地和接地裝置：電氣設備的某一部分與土壤之間作可靠的電氣連接，稱為接地，與土壤直接接觸的金屬物體稱為接地體（極）人工接地體：專門為接地而裝設的接地體。21431接地裝置示意圖1-接地體 2-接地干線 3-電氣設備 4-接

12、地支線大地兼作接地體用的直接與大地接觸的金屬構(gòu)架設（件）金屬管道及建筑物的鋼筋砼基礎。稱自然接地體。接地線：連接接地體及設備接地部分的導線（斷接卡子至接地體的導線）接地裝置：接地體與接地線的總合。接地網(wǎng)：由若干接地體在大地中互相連接而成的總體。接地線分為接地干線與接地支線，按規(guī)定：接地干線應采用不少于二根導體在不同地點與接地網(wǎng)連接。接地電流：當電氣設備發(fā)生單相故障時，電流通過接地體向大地作半球形散開，這一電流稱為接地電流。接觸電壓：人站在發(fā)生接地故障的設備旁邊，手觸外露可導電部分,則人接觸的兩點（手與腳）之間所呈現(xiàn)的電位差。2、接地類型：電力系統(tǒng)和設備的接地按其功能可分為工作接地和保護接地，為

13、進一步保證保護接地的重復接地。（1）工作接地：在電力系統(tǒng)中凡運行所需的接地稱為工作接地，電源的中性點直接接地，經(jīng)消弧線圈接地,防雷接地。中性點接地：功能為保護三相系統(tǒng)中相電壓不變。經(jīng)消弧線圈接地，能在單相接地時，消除接地點的斷續(xù)電弧防止系統(tǒng)過電壓。防雷接地功能為實現(xiàn)對地泄放雷電流。（2）保護接地：為保證人身安全，防止間接觸電,將設備外露導電部分接地。保護接地分成兩種：一種是設備外露導電部分經(jīng)各自的PE線分別直接接地，TT、IT系統(tǒng)。IT系統(tǒng):電源中性點不接地或通過過電壓保護裝置、高歐姆接地裝置接地，而用電設備外殼接地的供電系統(tǒng)稱為絕緣網(wǎng)絡接地保護系統(tǒng)，簡稱IT系統(tǒng)。其特點是所有帶電部分均與地絕

14、緣或僅有高阻抗接地。R CPE保護接地L1L2L3電氣設備IT保護接地TT系統(tǒng)：將電網(wǎng)變壓器中性點和用電設備金屬外殼同時接地，則構(gòu)成直接工作接地網(wǎng)絡即所謂雙接地或簡稱TT系統(tǒng)。L1L2L3N工作接地PE保護接地電氣設備直接工作接地TT系統(tǒng)重復接地另一種設備外露導電部分，經(jīng)公共的PE線或PEN線接地。PE線:保護接地線,不是回路的帶電導體,除微量的泄漏電流外無故障時不通過電流,只在設備發(fā)生接地故障時,傳送故障電流并帶故障電壓,PE線如帶有若干安培電流,說明發(fā)生接地故障或中性線接錯。PEN線：指兼有PE線和中性線作用的回路導線。（3）重復接地：在電源中性點直接接地的TN系統(tǒng)中，為確保公共PE或PE

15、N線安全可靠，除在電源中性點處進行工作接地外，還必須在PE線或PEN線在下列地方進行必要的重復接地。（I）在架空線路的干線和分支線的終端及沿線每1K m處。（II）電纜和架空線在引入車間或大型建筑物處。（4）接地故障保護接地故障是指相線對地或與地有聯(lián)系的導體之間的短路，包括相線與大地，相線與PE或PEN以及相線與外露的導電部分的短路。發(fā)生接地故障，接地故障電流很大，必須迅速切斷電路，以保證線路的短路熱穩(wěn)速度，否則將產(chǎn)生來重后果，甚至引起火災或爆炸，有的場合故障電流小，但能呈現(xiàn)危險的對地電壓，如不及時予以信號報警或切除故障就可能發(fā)生人身觸電事故。（5）保護接零-TNS、TNC和TNCS系統(tǒng)1）T

16、NS系統(tǒng)，為三相五線制的中性線N與保護接零導線PE分開的系統(tǒng)，整個系統(tǒng)中都有獨立的中性線和保護線。工作接地L1L2L3NPETNS系統(tǒng)2）TNC系統(tǒng)，為三相四線制的中性線與保護導線合二為一的系統(tǒng)，亦即整個系統(tǒng)中性線與保護導線均合并為同一根導體。工作接地L1L2L3NPENTNC系統(tǒng)3）TNCS系統(tǒng)，為上兩種系統(tǒng)的混合體，系統(tǒng)中中性線與保護導線的某一部分合并為同一導體，在另一部分又分開。工作接地PENTNCS系統(tǒng)NPE3、接地電阻的要求（1）接地電阻，指接地體流散電阻與接地線和接地體電阻的總和，由于接地線和接地體的電阻相對很小，可以略去不計，因此可以認為接地電阻就是指接地體流散電阻。（2）工頻接

17、地電阻：工頻接地電流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻。（3）沖擊接地電阻：雷電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻，（4）接地電阻的要求：工作接地4 ，保護接地4 ，重復接地10 保護變電所的獨立避雷針10三、接地系統(tǒng)安裝方法及要求接地系統(tǒng)包括接地極、戶外接地母線、戶內(nèi)接地母線、接地跨接線、構(gòu)架接地、防靜電等。接地系統(tǒng)常用的材料有等邊角鋼、圓鋼、扁鋼、鍍鋅等邊角鋼、鍍鋅圓鋼、鍍鋅扁鋼、銅板、裸銅線、鋼管等。1、 接地極制作安裝接地極制作安裝分為鋼管接地極、角鋼接地極、圓鋼接地極、銅板接地極等。常用的為鋼管接地極和角鋼接地極。（1） 接地極垂直敷設：1）角鋼接地極垂直敷設的做法及要求。首先根據(jù)接地平面圖中的

18、戶外接地母線位置開挖接地溝，一般溝深為0.8m，下口寬為0.4m，上口寬為0.5m。再將鍍鋅角鋼接地極的有尖的一頭立放在已挖好的溝底上，用鐵錘人工垂直打入土溝內(nèi)，為了防止將接地極頂部打卷可加工護帽，在溝底上部余留50mm。然后繼續(xù)按上述方法將圖紙規(guī)定的數(shù)量敷設完。再用扁鋼將角鋼接地極連接起來，即將接地極牢固地焊接在預留溝底上（50mm）的角鋼接地極上（一般接地極長為2.5m，垂直接地極的間距不宜小于其長度的2倍，通常為5m），焊接處刷防腐漆或涂瀝青，最后回填土。2）鋼管接地極垂直敷設的做法及要求。做法及要求與角鋼接地極相同。鋼管的一頭也是削尖，采用鋸口或鍛造。（2）接地極水平敷設。在土壤條件極

19、差的山石地區(qū)采用接地極水平敷設。首先在山石地段開挖接地溝（采用爆破方法），一般溝長為15m，寬為0.8m，深為1.5m，溝內(nèi)全部回填黃粘土并分別夯實。從底部分層夯實至0.5m標高時，將接地扁鋼按圖紙的要求水平排列3根，間距為160mm，長度為1.5m，再用40*4*700（mm）的扁鋼，以垂直方向與上述3根水平排列的扁鋼用焊接連接起來，每隔1.5m的間距焊接一根，要求接地裝置全部采用鍍鋅扁鋼，所有焊接點處均刷瀝青。接地電阻應小于4，超過時，應補增接地裝置的長度。（3）高土壤電阻率地區(qū)的降低接地電阻的措施有：換土；對土壤進行了處理，常用的材料有爐渣、木炭、電石渣、石灰、食鹽等；利用長效降阻劑；深

20、埋接地體，巖石以下5m；污水引入；深井埋地20m。2、戶外接地母線敷設（1）戶外接地母線大部分采用埋地敷設。接地線的連接采用搭接焊，其搭接長度是：扁鋼為厚度的2倍（且至少3個棱連焊接）；圓鋼為直徑的6倍；圓鋼與扁鋼連接時，其長度為圓鋼直徑的6倍；扁鋼與鋼管或角鋼焊接時，為了連接可靠，除應在其接觸部位兩側(cè)進行焊接外，還應焊以由鋼帶彎成的弧形卡子，或直接用鋼帶彎成弧形（或直角形）與鋼管或角鋼焊接?；靥钔習r，不應夾有石塊、建筑材料或垃圾等。3、 戶內(nèi)接地母線敷設戶內(nèi)接地母線大多數(shù)是明設。（1）明設時應符合下列要求：便于檢查。敷設位置不應妨礙設備的檢修。支持件間的水平距離為1.5m，垂直部分為1.5-

21、2m，轉(zhuǎn)彎處為0.5m。接地線應按水平或垂直敷設，亦可與建筑物傾斜結(jié)構(gòu)平行，在直線上不應有高低起伏及彎曲等情況。接地母線沿建筑物墻壁水平敷設時，離地面應保持250-300mm的距離，接地線與建筑物墻壁間應有10-15mm的間隙。接地線表面沿長度方向，每段為15-100mm，分別涂以黃色和綠色相間的條紋。（2）室內(nèi)接地母線過門的做法分為接地母線從門上走過和從門下走過兩種方法。從門上走過時，距離門框的距離為300-500mm從門下走過則埋設于室內(nèi)地坪，距地面距離為50-200mm。（3）由戶內(nèi)接地母線引至設備的分支線做法。分支線由室內(nèi)接地母線引入地下再引至設備，埋地深度為50-200mm。（4）戶（室）內(nèi)母線引至室外接地的接地線與室內(nèi)接地母線的連接采用螺栓連接，穿墻時加保護套管。（5）