如何加強電力系統(tǒng)中防雷和接地防護措施

1、    如何加強電力系統(tǒng)中防雷和接地防護措施    曾蕓摘要：要想保證電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，就要排除一切外在的干擾，其中就包括雷電對電力系統(tǒng)的影響。雷電是不可避免的自然災(zāi)害，所以對電力系統(tǒng)的防雷保護至關(guān)重要。本文就雷電對電力系統(tǒng)的危害、避雷器的應(yīng)用、避雷針及避雷線與內(nèi)部防雷作用進行闡述。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；雷電；危害；防雷措施；接地裝置中圖分類號：tu856文獻標識碼：a 文章編號：abstract: to ensure the normal operation of the power system, be about to get rid of all

2、external disturbance, including lightning the influence of the power system. lightning is inevitable natural disasters, so for the power system of lightning protection is very important. this paper lightning arrester harm, the power system and the application of the lightning rod and bileixian and i

3、nternal lightning protection function in this paper.key words: electric power system; lightning; harm; the lightning protection; grounding device雷電對電力系統(tǒng)的1.1雷電的危害方式：可分為直擊雷、感應(yīng)雷、地形雷三種，最常見的：是直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷就是雷電直接擊到物體上；感應(yīng)雷即是急劇變化的雷電電場，因靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)在附近不閉合的導體上發(fā)生高電壓，閉合的導體上發(fā)生大電流而引發(fā)的雷災(zāi)。直擊雷的防護方法有：采用避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)作為接閃

4、器，然后通過良好的接地裝置迅速而安全把雷電流引入大地；感應(yīng)雷的防護方法有：電源防雷、信號系統(tǒng)防雷、等電位連接、金屬屏蔽及重復(fù)接地。1.2當雷電擊到人和各種生物的身體上時，強大的電流不但能使人和生物的神經(jīng)麻痹、心臟停止跳動而死亡，同時還能將皮膚燒焦。雷電直接擊中樹木或電柱時，強大的電流能使電柱發(fā)生高熱而燃燒，或?qū)⑺鼈兣?、劈倒。強大的雷電擊中了高大的煙囪或房屋時，就造成倒塌或破壞。雷電擊中電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)時，由于強大的電流通過了電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)，就能產(chǎn)生熱力和電磁的影響。熱力通過的時間雖然較短，僅達40多微秒，但能使各種導線熔化。雷電流的電磁作用，對電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的絕緣物質(zhì)影響更大。由于

5、雷電壓直擊在電氣線路上，還將產(chǎn)生一種直接雷擊過電壓。這種過電壓很高，電流也很大，將引起閃絡(luò)，毀壞和擊穿電氣設(shè)備和電氣線路上的絕緣，從而中斷供電和損壞電氣設(shè)備。2. 加強電力系統(tǒng)中的防雷措施2.1避雷器避雷器是防止設(shè)備受到雷電波及雷電的電磁作用而產(chǎn)生感應(yīng)過電壓的保護裝置。在運行的電力系統(tǒng)中，出現(xiàn)大氣過電壓時，避雷器必須迅速對大地放電，將過電壓限制在一定數(shù)值內(nèi)，以保護系統(tǒng)中電氣設(shè)備；當過電壓消失后，避雷器迅速可靠的滅弧，使電網(wǎng)恢復(fù)正常運行。對感應(yīng)雷擊，通常使用保護間隙、閥型避雷器、管型避雷器。2.1.1閥型避雷器1）閥型避雷器是專為保護變壓器和發(fā)電廠、變電所的電氣設(shè)備用的，它的主要組成部分是由若干

6、放電間隙串聯(lián)而成的放電間隙部分，通常叫火花間隙；以及用特種碳化硅做成的閥電阻元件，外部用瓷質(zhì)外殼加以保護。2）閥型避雷器在沒有雷電和過電壓時，放電間隙本身具有足夠的絕緣強度，這些部件在正常情況下，不能使電流通過。當電力系統(tǒng)中有危險的過電壓時，避雷器放電間隙就很快地被擊穿，使過電壓經(jīng)過避雷器中的閥電阻泄入大地。避雷器中的閥電阻和一般的電阻特性不同，它具有通過的電流越大，電阻越??；電流越小，電阻越大的動作特性。當避雷器承受電源額定電壓時，由于內(nèi)部閥電阻大，便不能把正常的電流漏入大地，只有在承受到過電壓時，才能使閥型避雷器內(nèi)部的閥電阻降低，將過大的電流泄入到大地中去，起到良好的保護作用。3）常用的閥

7、型避雷器有fs型與fz型兩種：fs型閥型避雷器，結(jié)構(gòu)簡單，適價低廉，但保護性能較差，一般用在10千伏以下，分別用fs-2，fs-3，fs-6，fs-10來表示。fz型閥型避雷器，保護性能較好，用來保護3-220千伏的交流電氣設(shè)備，按額定電壓分為fz-3，fz-6，fz-10，fz-35，fz-110，fz-220等類型。4）管型避雷器是非常有力的防雷武器。它的外面是一個電木管，里面有一個棒型的電極。電極與另一端電極中有間隙，即內(nèi)部間隙，能起到消弧作用。在外部也設(shè)一間隙，外部間隙是供安裝時校正用的。它的工作原理是：正常時，外部間隙把管型避雷器同電力系統(tǒng)的電壓隔開。在雷電沖擊而過電壓時，外部間隙和

8、內(nèi)部間隙同時被擊穿，于是將雷電流泄漏到大地中去。管型避雷器在被擊穿時，由于管內(nèi)部產(chǎn)生弧柱的高溫，產(chǎn)生強烈的氣體，這種氣體向管的開口端噴射，強迫切斷電流，吹熄電弧，這時外部間隙的空氣絕緣，把避雷器同電力系統(tǒng)隔開，一切又恢復(fù)正常。這種避雷器可以用來保護線路的絕緣弱點，同時也可作為變電所進出線的第一道保護。2.1.2保護間隙1）保護間隙是一種簡易的防雷設(shè)備，它是由帶有上、下兩部的間隙組成。間隙上部設(shè)有主間隙，下部設(shè)有輔助間隙。安裝時，間隙的可動部分裝在電力線路的瓷瓶上，并與導線連接，固定部分裝在木橫擔上，通過連接線進行接地。當通入正常電壓時，由于間隙上有一定的距離，它不會動作。只有當強大的雷電襲擊時

9、，間隙上的空間距離被擊穿了，便把雷電流泄漏到大地中去，達到防雷的目的。采用保護間隙時，必須和電力系統(tǒng)中電力線路上重合閘繼電氣配合，否則將因兩相間隙同時動作而造成事故。2）保護間隙距離的確定，是以它的沖擊電弧電壓比被保護物的沖擊強度低25來確定。保護間隙的主間隙最小距離如表 1保護間隙是最簡單的防雷保護裝置，造價也低，保護性能較差。僅在一些其它保護裝置不能安裝，不值得安裝的地點條件下，又要求加以保護的場合才能使用。2.2避雷針與避雷線避雷針與避雷線都具有引雷作用，使天空上的雷云的電流，通過避雷針(線)按預(yù)定的通路泄入大地，對它周圍的物體起到保護作用，可保護電力系統(tǒng)免受雷電的直接雷擊。2.2.1避

10、雷針1）避雷針它由接閃器、引下線、接地裝置三個主要部分組成。接閃器是專門用來接受雷擊的金屬體，引下線是將接閃器上的雷擊電流安全引導到接地裝置的金屬線，接地裝置是接地設(shè)備中接地線和接地體的總稱。接地體的接地電阻不應(yīng)大于10歐姆。避雷針保護免除直接雷擊的空間范圍，稱為保護范圍。 避雷針在地面上的保護半徑r按下式?jīng)Q定：r=1.5h（h為避雷針總高度，單位：m）。2）在高度為hx的被保護物頂部，水平方向上的保護半徑可由下式?jīng)Q定：當hxh/2時，rx=(h-hx)k（k為高度影響系數(shù)），h30m時，k=1，30mh120m時，k=5.5/ ；當hxh/2時，rx=（1.5h-2hx）h（m）。若使用多只

11、避雷針聯(lián)用時，保護范圍可以擴大些。2.2.2避雷線1）避雷線又稱架空地線，它一般用截面不小于35mm的鍍鋅鋼絞線，架設(shè)在架空線路上，以保護架空線路免受直接雷擊。它可以單支架設(shè)，也可以雙支架設(shè)。避雷線也是要求與接地體有良好的連接。避雷線的作用原理與避雷針相同，只是保護范圍小些。其保護范圍與避雷線的數(shù)目、高度、相互位置等因素有關(guān)。架設(shè)避雷線也可以保護變配電所。2）單根避雷線保護區(qū)計算：h為避雷線高度，hx為被保護物高度，k為高度影響系數(shù)，與避雷針討論相同。當hxh/2時，rx=0.47（h-hx）k（m）；當hxh/2時，rx=（h-1.53hx）k（m）。3）35千伏以下的配電所，一般要設(shè)立獨立

12、避雷針，獨立避雷針應(yīng)離道路3m以上，其接地電阻應(yīng)小于10歐姆，避雷針與變電所結(jié)構(gòu)之間的空中距離不宜小于5m。2.3內(nèi)部防雷措施2.3.1避雷針或避雷帶、避雷網(wǎng)引下線和接地系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故；而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其它形式的過電壓侵入設(shè)備中造成損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的。2.3.2電力電纜由于其本身結(jié)構(gòu)特點和其他電氣設(shè)施連接的要求，根據(jù)不同電壓等級采取不同的防雷的方法。1）對于110kv 及以上的高壓電纜，當電纜線路遭受雷電沖擊電壓作用時，在金屬護套的不接地端或交叉互連處會出現(xiàn)電壓，可能會使護層絕緣發(fā)生擊穿，應(yīng)采取以下保護方案

13、之一： 電纜金屬護套一互聯(lián)接地，另一端接保護器；電纜金屬護套交叉互聯(lián)，護器yo接線； 電纜金屬護套一端互聯(lián)接地加均壓線；電纜金屬護套一端互聯(lián)接地加回流線。2）變（配）電所等電力系統(tǒng)裝置應(yīng)做好接地裝置：變（配）電所的接地裝置的接地體應(yīng)水平敷設(shè)。其接地體采用長度為2.5m，直徑不小于12mm的圓鋼或厚度不小于4mm的角鋼，或厚度不小于4mm的鋼管，并用截面不小于25mm×4mm的扁鋼相連為閉合環(huán)形，外緣各角要做成弧形。適當增加垂直接地體。垂直接地體長度宜為1.52.5m，間距為其自身長度為1.52倍。若遇到土壤電阻率不均勻的地方，下層的土壤電阻率低，可以適當加長。當垂直接地體埋設(shè)有困難時，可設(shè)多根環(huán)形水平接地體，彼此間隔為11.5m，且應(yīng)每隔 35m相互焊接連通一次。接地體應(yīng)埋設(shè)在變（配）所墻外，距離不小于 3m，接地網(wǎng)的埋設(shè)深度應(yīng)超過當?shù)貎鐾翆雍穸?，最小埋設(shè)深度不得小于0.6m。接地體之間所有焊接點，除澆注在混凝土中的以外，均應(yīng)進行防腐處理。接地裝置的焊接長度：對扁鋼為寬度的2倍，對圓鋼為其直徑為10倍。接地體