貴州盈德--防雷與接地

1、防雷與接地防雷與接地主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 過電壓、防雷裝置、防雷措施接地基本知識、接地裝置設(shè)計(jì)重點(diǎn)內(nèi)容：重點(diǎn)內(nèi)容： 防雷裝置、防雷措施 接地的有關(guān)概念、接地電阻計(jì)算防雷與接地防雷與接地第一節(jié) 過電壓與雷電知識過電壓與雷電知識 第二節(jié) 防雷裝置防雷裝置 第三節(jié) 防雷措施防雷措施 第四節(jié) 接地裝置接地裝置第五節(jié)第五節(jié) 接地電阻接地電阻思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題第一節(jié) 過電壓與雷電知識過電壓與雷電知識 內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓 外部過電壓外部過電壓（雷電過電壓（雷電過電壓 ）（大氣過電壓（大氣過電壓 ）直擊雷直擊雷過電壓過電壓感應(yīng)雷感應(yīng)雷過電壓過電壓雷電侵入波雷電侵入波過電壓過電壓一、過電壓的類型：一、過

2、電壓的類型： 操作過電壓操作過電壓諧振過電壓等諧振過電壓等 1、內(nèi)部過電壓n系統(tǒng)中磁能和電能之間的轉(zhuǎn)化，或能量通過電容的傳遞，以及線路參數(shù)選擇不當(dāng)，致使在工頻電壓或高次諧波電壓下發(fā)生諧振等產(chǎn)生的過電壓，都稱之為內(nèi)部過電壓。n由于操作而引起的內(nèi)部過電壓，也稱為操作過電壓。n由于電源設(shè)備運(yùn)行情況的變化，如不對稱短路等也會引起內(nèi)部過電壓。n運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，內(nèi)部過電壓一般不會超過系統(tǒng)正常運(yùn)行時相對地額定電壓的 34倍，因此對電力線路和電氣設(shè)備絕緣的威脅不是很大。 2、大氣過電壓大氣過電壓系指供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備和地面構(gòu)筑物因雷電而產(chǎn)生的過電壓，又稱外部過電壓。 大氣過電壓的電壓幅值高達(dá)數(shù)百千伏，電流幅值高

3、達(dá)數(shù)百千安。大氣過電壓包括:n直擊雷過電壓n感應(yīng)雷過電壓n侵入波過電壓(1)直擊雷過電壓n直擊雷過電壓系指雷云直接對電力網(wǎng)或設(shè)備放電而引起的過電壓。圖81為直擊雷放電過程n很強(qiáng)的雷電流通過這些設(shè)備導(dǎo)入大地，從而產(chǎn)生破壞性很大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，使設(shè)備損壞。n相伴的還有電磁效應(yīng)和閃絡(luò)放電。 (2)感應(yīng)雷過電壓n當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線路上方時，線路上由于靜電感應(yīng)而積聚大量異性的束縛電荷，當(dāng)雷云對其附近的大地放電后，線路上的束縛電荷被釋放而形成自由電荷，向線路兩端泄放，形成電位很高的過電壓，這就是感應(yīng)雷過電壓。n高壓線路上的感應(yīng)雷過電壓，可高達(dá)幾十萬伏，低壓線路上的感應(yīng)雷過電壓也可達(dá)幾萬伏，對供電系統(tǒng)的

4、危害很大。如圖82所示。 圖82 當(dāng)強(qiáng)大的雷電流沿著防雷裝置的引下線等導(dǎo)體泄放入地時，由于雷電流具有很大的幅值和陡度，因此在它周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場。如果附近有一開口的金屬環(huán)，如圖83所示，則將在該金屬環(huán)的開口間隙處感生相當(dāng)大的電動勢而產(chǎn)生火花放電。這對于存放易燃易爆物品的建筑物是十分危險的。為了防止雷電流電磁感應(yīng)引起的危險過電壓，應(yīng)該用跨接或焊接導(dǎo)體將開口金屬環(huán)（包括電纜金屬線槽橋架、包裝箱上的鐵皮箍等）連成閉合回路后接地。 (3)侵入波過電壓侵入波過電壓n由于架空線路遭受直擊雷或感應(yīng)雷而產(chǎn)生的雷電侵入波，沿架空線路侵入變電站、廠房或其它建筑物內(nèi)亦將導(dǎo)致過電壓，此即侵入波過電壓。其幅值高達(dá)30

5、0400kV。n據(jù)我國幾個城市統(tǒng)計(jì)，供電系統(tǒng)中由于雷電波侵入而造成的雷害事故，占整個雷害事故的5070，比例很大，因此對雷電波侵入的防護(hù)亦應(yīng)予以足夠的重視。 雷電入射波到達(dá)線路末端結(jié)點(diǎn)處會發(fā)生全反射，線路的開路雷電入射波到達(dá)線路末端結(jié)點(diǎn)處會發(fā)生全反射，線路的開路末端電壓將增大至雷電行波電壓的末端電壓將增大至雷電行波電壓的2 2倍，嚴(yán)重威脅線路的絕緣安倍，嚴(yán)重威脅線路的絕緣安全，必須設(shè)置避雷器等防雷保護(hù)措施。全，必須設(shè)置避雷器等防雷保護(hù)措施。 變電所常采用一段變電所常采用一段100200m的進(jìn)線電纜，以達(dá)到降低行波的進(jìn)線電纜，以達(dá)到降低行波陡度的效果。陡度的效果。 雷電是帶有電荷的“雷云”之間或

6、“雷云”與大地及地面其他物體之間發(fā)生急劇放電的一種自然現(xiàn)象。在悶熱的天氣里地面水汽蒸發(fā)上升，在高空遇低溫凝成冰晶。冰晶受到上升氣流的沖擊而破碎分裂，氣流挾帶一部分帶正電的小冰晶上升，形成“正雷云”，而另一部分較大的帶負(fù)電的冰晶則下降，形成“負(fù)雷云”。在高空氣流的作用下正雷云和負(fù)雷云不停的游動。當(dāng)空中的雷云靠近大地時，雷云與大地之間形成一個很大的雷電場。由于靜電感應(yīng)作用，使地面出現(xiàn)與雷云的電荷極性相反的電荷，如圖81a所示。圖81 直擊雷放電過程a）雷云在建筑物上方；b）雷云對建筑物放電 當(dāng)雷云與大地之間在某一方位的電場強(qiáng)度達(dá)到2530kVcm時，雷云即開始向這一方位放電，形成一個導(dǎo)電的空氣通道

7、，稱作雷電先導(dǎo)；大地的異性電荷集中的上述方位尖端上方，在雷電先導(dǎo)下行的對應(yīng)方位也形成一個上行的迎雷先導(dǎo)，如圖8b所示。當(dāng)上、下先導(dǎo)相互接近時，正、負(fù)電荷強(qiáng)烈吸引中和而產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電流，并伴有雷鳴電閃。這就是直擊雷的主放電階段，此時間一般僅50100s。主放電階段之后，雷云中的剩余電荷繼續(xù)沿主放電通道向大地放電，形成斷續(xù)的隆隆雷聲。這就是直擊雷的余輝放電階段，時間約為30ms150ms，此時的電流約幾百安培。雷電先導(dǎo)在主放電階段前與地面上雷擊對象之間的最小空間距離，稱作閃擊距離，簡稱擊距。雷電的閃擊距離，與雷電流的幅值和陡度有關(guān)。確定直擊雷防護(hù)范圍的“滾球半徑”（詳見后述）大小，就與閃擊距離有關(guān)

8、。 架空線路在附近出現(xiàn)對地雷擊時極易產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線路上方時，線路上由于靜電感應(yīng)而積聚大量異性的束縛電荷，如圖82a所示。當(dāng)雷云對附近的大地或其它物體放電后，線路上的束縛電荷被釋放而形成自由電荷，并迅速向線路兩端泄放，形成電位很高的過電壓，如圖82b所示。高壓線路上的感應(yīng)過電壓，可高達(dá)幾十萬伏，低壓線路上的感應(yīng)過電壓也可達(dá)幾萬伏，都會產(chǎn)生很大的危害。 圖82 感應(yīng)雷過電壓a）雷云在線路上方時；b）雷云對地放電后 (1)雷電流 雷電流是一個幅值大 陡度高的沖擊波電流,如圖8-4所示雷電流的幅值Im與雷云中的電荷量及雷電放電通道的阻抗有關(guān) 雷電流一般在14s內(nèi)增長到幅值Im雷電流

9、在幅值以前的一段波形稱作波波頭頭,而從幅值起到雷電流衰減到Im/2的一段波形稱作波尾波尾圖8-4 雷電流波形 雷電流的陡度a用雷電流波頭部分增長的速率來表示,即a=di/dt 雷電流陡度據(jù)測定可達(dá)50kA/s以上 對電氣設(shè)備絕緣來說,雷電流的陡度越大,由uL=Ldi/dt可知,產(chǎn)生的過電壓越高,對絕緣的破壞性也越嚴(yán)重因此,研究如何降低雷電流的幅值和陡度是防雷保護(hù)的一個重要課題凡有雷電活動的日子,包括看到雷閃和聽到雷聲,都稱作雷暴日由當(dāng)?shù)貧庀笈_站統(tǒng)計(jì)的多年雷暴日的年平均值稱作年平均雷暴日數(shù)年平均雷暴日數(shù)不超過15天的地區(qū)稱作少雷區(qū),年平均雷暴日數(shù)超過40天的地區(qū)稱作多雷區(qū)。年平均雷暴日數(shù)越多,說

10、明該地區(qū)雷電活動越頻繁,因此防雷要求就越高,防雷措施越需加強(qiáng) 我國某些城市的年平均雷暴日見下表8-1 地區(qū)年平均雷暴日地區(qū)年平均雷暴日上海35西安20北京40重慶40南京38南昌60天津30長沙50廣州90福州60哈爾濱80蘭州25沈陽33太原40年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)是表征建筑物可能遭受雷擊的一個頻率參數(shù)。據(jù)GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)應(yīng)按下式確定:1.30.024(/ )gedeNKN AKTAa次K校正系數(shù)：一般情況下取1;位于曠野孤立的建筑物取2;金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7;位于河邊 湖邊 山坡下或山地中土壤電阻率較小處 地下水露頭處 土山頂部 山谷風(fēng)

11、口等處的建筑物,以及特別潮濕的建筑物取1.5;Ng建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度 :Td年平均雷暴日數(shù),按當(dāng)?shù)貧庀笈_ 站資料確定; Ae與建筑物截收雷擊次數(shù)相同的等效面積(km2), 應(yīng)按下式計(jì)算: 1.320.024/()NgTdkm a次626220020010100210100eLWLWHHHHHmALWH LWHHmL W H分別為建筑物的長 寬 高(m) 第二節(jié) 防雷裝置防雷裝置防雷裝置： 接閃器 引下線 接地裝置 避雷器n接閃器包括：避雷針、架空避雷線以及屋頂避雷帶和避雷網(wǎng)等，主要用于直擊雷過電壓保護(hù)；n避雷器則主要用于感應(yīng)雷和侵入波過電壓保護(hù)。注：本節(jié)僅介紹接閃器、引下線、電

12、涌保護(hù)器和避雷器，接地裝置將在本章第四節(jié)講解。 一、接閃器 直接截受雷擊的避雷針、架空避雷線、屋頂避雷帶和避雷網(wǎng)，以及用作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等均可作為接閃器。 避雷針采用圓鋼或焊接鋼管制作避雷針時，其直徑不應(yīng)小于下列數(shù)值：針長1m以下： 圓鋼為12mm; 鋼管為20mm。針長12m.： 圓鋼為16mm; 鋼管為25mm。煙囪頂上的針： 圓鋼為20mm; 鋼管為40mm。一、接閃器（續(xù)）避雷網(wǎng)和避雷帶 避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用圓鋼或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm。扁鋼截面不應(yīng)小于48mm2其厚度不應(yīng)小于4mm。 當(dāng)煙囪上采用避雷環(huán)時，其圓鋼直徑不應(yīng)小于12mm。扁鋼截面不應(yīng)小于10

13、0mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm。架空避雷線 架空避雷線宜采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線。金屬屋面和金屬構(gòu)件 除第一類防雷建筑物外，可以利用建筑物的金屬屋面，以及屋頂上的旗桿、欄桿、裝飾物、鋼管、鋼罐和混凝土構(gòu)件內(nèi)的鋼筋等永久性金屬物作為接閃器，但其各部件之間均應(yīng)連成電氣通路，并應(yīng)符合GB 5005794建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。接閃器類型接閃器類型 接閃器是專門用來接受直接雷擊的金屬物體。接閃器包括金接閃器是專門用來接受直接雷擊的金屬物體。接閃器包括金屬桿狀的避雷針，金屬線狀的避雷線，金屬帶狀或網(wǎng)狀的避雷帶、屬桿狀的避雷針，金屬線狀的避雷線，金屬帶狀或網(wǎng)狀的避雷帶、避雷網(wǎng)等。避雷網(wǎng)等

14、。 連接接閃器和接地裝置的金屬導(dǎo)體稱作引下線。引下線可以單獨(dú)裝設(shè)，在條件具備的情況下通常利用建筑構(gòu)件內(nèi)鋼筋作為引下線。單獨(dú)裝設(shè)時通常采用圓鋼或扁鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm。扁鋼截面不應(yīng)小于48mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm。但對于煙囪上的引下線，采用圓鋼時直徑不應(yīng)小于12mm；采用扁鋼時截面不應(yīng)小100mm2，且厚度不應(yīng)小于4mm。引下線應(yīng)沿建筑物外墻明敷，并經(jīng)最短路徑接地;建筑藝術(shù)要求較高者可暗敷，但其圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm，扁鋼截面不應(yīng)小于80mm2。建筑物的消防梯、鋼柱等金屬構(gòu)件作為引下線時，但其各部件之間均應(yīng)連電氣通路。采用多根引下線時，宜在各引下線上于距地面0.3m至1.8m之間裝設(shè)

15、斷接卡。當(dāng)利用混凝土內(nèi)鋼筋、鋼柱作為自然引下線并同時采用基礎(chǔ)接地體時，可不設(shè)斷接卡，利用鋼筋作引下線時應(yīng)在室內(nèi)外的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)若干連接板，該連接板可供測量、接人工接地和作等電位連接用。當(dāng)僅利用鋼筋作引下線并采用埋于土壤中的人工接地體時，應(yīng)在每根引下線上于距地面不低于0.3m處設(shè)接地體連接板。采用埋于土壤中的人工接地體時應(yīng)設(shè)斷接卡，其上端應(yīng)與連接板或鋼柱焊接。連接板處宜有明顯標(biāo)志。在易受機(jī)械損壞和防人身接觸的地方，地面上1.7m至地面下0.3m的一段接地線應(yīng)采取暗敷或鍍鋅角鋼、塑料管或橡膠管等保護(hù)設(shè)施。 避雷針和避雷線的保護(hù)范圍，以它能防護(hù)直擊雷的空間來表示。GB 5005794建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范

16、規(guī)定避雷針（線）的保護(hù)范圍采用IEC推薦的“滾球法”來確定。 所謂“滾球法”，就是選擇一個半徑為hr （滾球半徑）的球體，沿需要防護(hù)直擊雷的部位滾動，如果球體只接觸到避雷針（線）或避雷針（線）與地面，而不觸及需要保護(hù)的部位，則該部位就在避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)。建筑物防雷類別滾球半徑hr（m）避雷網(wǎng)格尺寸（m）第一類防雷建筑物3055或64第二類防雷建筑物451010或128第三類防雷建筑物602020或2416如圖8-3所示，單只避雷針的保護(hù)范圍是一個旋轉(zhuǎn)的錐體 1）距地面hr處做一平行于地面的平行線；2）以避雷針的針尖為圓心，hr為半徑，做弧線交于平行線的A、B兩點(diǎn)；3）以A、B點(diǎn)之一為

17、圓心，hr為半徑做弧線，該弧線與針尖相交并與地面相切，該弧線繞避雷針旋轉(zhuǎn)一周形成的錐形空間，就是避雷針的保護(hù)范圍。4)避雷針在被保護(hù)物高度hx的平面上的保護(hù)半徑，按下式計(jì)算:)2()2(xrxrxhhhhhhr當(dāng)避雷針高度大于hr時，在避雷針上取高度hr的一點(diǎn)代替單支避雷針的針尖作圓心。其余的作法與hhr時的作法相同，此時，上式中的h用hr代之。圖圖8.3 單單支支避避雷雷針針的的保保護(hù)護(hù)范范圍圍 )2()2(xrxrxhhhhhhr)2(0hhhrr某廠房（屬于第三類防雷建筑）占地面積為2025m，高6m，附近有一個煙窗，高43m，距廠房最遠(yuǎn)的一角30m，如圖87所示。若在煙窗上裝一支2m高

18、的避雷針，是否能可靠地保護(hù)這座廠房 ？解：解： 避雷針高h(yuǎn)=43+2=45m，查表82得滾球半徑hr=60m。避雷針在廠房高度為hx=6m時的保護(hù)半徑為：45 (2 6045)6 (2 606)33.130 xrm由此可見，此煙窗上的避雷針完全能保護(hù)這一廠房。在避雷針高度小于或等于hr的情況下，當(dāng)兩支避雷針的距離2(2)2(2)rrDhhhDhhh時，沒有聯(lián)合保護(hù)范圍，應(yīng)各按單支避雷針的方法確定；時，應(yīng)按圖86所示方法確定： （）AEBC外側(cè)的保護(hù)范圍，按照單支避雷針的方法確定。（）C、E點(diǎn)位于兩針間的垂直平分線上。在地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度b0按下式計(jì)算：2000(2)2rDbCEhhh在AO

19、B軸線上，距中心線任一距離x處，其在保護(hù)范圍上邊線上的保護(hù)高度hx按下式確定：222()2xrrDhhhhx該保護(hù)范圍上邊線是以中心線距地面hr的一點(diǎn)O為圓心，以為半徑所作的圓弧AB。 22()2rDhh（）兩針間AEBC內(nèi)的保護(hù)范圍，ACO部分的保護(hù)范圍按以下方法確定：在任一保護(hù)高度hx和點(diǎn)所處的垂直平面上，以hx作為假想避雷針，按單支避雷針的方法逐點(diǎn)確定（見圖86的11剖面圖）。確定BCO、AEO、BEO部分的保護(hù)范圍的方法與ACO部分的相同。 （）確定xx平面上保護(hù)范圍截面的方法以單支避雷針的保護(hù)半徑rx為半徑，以AB為圓心作弧線與四邊形AEBC相交；以單支避雷針的（rorx）為半徑，以

20、EC為圓心作弧線與上述弧線相接。見圖86中的粗虛線。關(guān)于雙支不等高避雷針及多支避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算，可參閱GB5005794或有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。 a.當(dāng)避雷線的高度h大于或等于2hr時，無保護(hù)范圍；b.當(dāng)避雷線的高度h小于2hr時，應(yīng)按下列方法確定(參看圖示) c.確定架空避雷線的高度時應(yīng)計(jì)及弧垂的影響。在無法確定弧垂的情況下，當(dāng)?shù)雀咧еg的距離小于120m時架空避雷線中點(diǎn)的弧垂宜采用2m，距離為120150m時宜采用3m。 (1)距地面hr處作一平行于地面的平行線； (2)以避雷線為圓心，hr為半徑，作弧線交于平行線的A、B兩點(diǎn)； (3)以A、B為圓心，hr為半徑作弧線，該兩弧相交或相切并與地面

21、相切。從該弧線起到地面止就是保護(hù)范圍； (4)當(dāng)h小于2hr且大于hr時，保護(hù)范圍最高點(diǎn)的高度h0按下式計(jì)算：h0=2hr-h (5)避雷線在hx高度的xx平面上的保護(hù)寬度，按下式計(jì)算：(2)(2)xrxrxbhhhhhh（6）避雷線兩端的保護(hù)范圍按單支避雷針的方法確定。關(guān)于兩支等高避雷線的保護(hù)范圍的確定方法，可參閱GB5005794或有關(guān)設(shè)計(jì)手冊，此處從略。 所有電氣設(shè)備的絕緣都具有一定的耐壓能力，一般均不低于其工頻線電壓的3.57倍。如果施加的過電壓超過這個范圍，則將發(fā)生閃絡(luò)、爬弧或擊穿絕緣，使電氣設(shè)備損壞。如在電氣設(shè)備上并聯(lián)一種保護(hù)設(shè)備，當(dāng)雷電沖擊波侵入時，首先使保護(hù)設(shè)備迅速對地放電，而

22、使被保護(hù)設(shè)備的絕緣免受沖擊波的損壞，當(dāng)沖擊波消失后，保護(hù)設(shè)備又能自動恢復(fù)原始狀態(tài)，承擔(dān)這種任務(wù)的保護(hù)設(shè)備就是避雷器。避雷器是與電氣設(shè)備并聯(lián)的一種保護(hù)設(shè)備，當(dāng)雷電侵入波侵入時，首先通過避雷器迅速對地放電，而使被保護(hù)設(shè)備的絕緣免受侵入波的損壞，當(dāng)侵入波消失后，避雷器又能自動恢復(fù)起始狀態(tài)。.管型避雷器 （1）保護(hù)間隙 （2）管形避雷器 .閥型避雷器 .金屬氧化物避雷器 保護(hù)間隙是一種最簡單的避雷器。保護(hù)間隙由主間隙和輔助間隙構(gòu)成，主間隙由兩個金屬電極構(gòu)成，其中一個電極固定在絕緣子上，而另一個電極則經(jīng)絕緣子與第一個電極隔開，并保持適當(dāng)?shù)木嚯x，如圖8（a）所示。固定在絕緣子上的電極一端和帶電部分相連，而

23、另一個電極則通過輔助間隙與接地裝置相連接。輔助間隙的作用，主要是防止主間隙因鳥類、樹枝等造成短路時，不致引起線路接地。保護(hù)間隙按其結(jié)構(gòu)形式的不同分為棒型、球型和角型三種。常見的角型間隙和輔助間隙的接線如圖8（b）所示 圖89 角型間隙和輔助間隙接線（a） 保護(hù)間隙的結(jié)構(gòu);（b） 保護(hù)間隙的結(jié)構(gòu)接線1主間隙，2輔助間隙。 保護(hù)間隙的結(jié)構(gòu)十分簡單,成本低,維護(hù)方便,但保護(hù)性能差(滅弧能力弱),所以,只有在缺少閥型避雷器或管避雷器的參數(shù)不能滿足要求時,才采用它來代替 目前保護(hù)間隙僅在一些1035kV的架空線路上偶有使用 在正常運(yùn)行的情況下，間隙對地是絕緣的，而當(dāng)架空電力線路遭受雷擊時，間隙的空氣被擊

24、穿，將雷電流泄入大地，使線路絕緣子或其它電氣設(shè)備的絕緣上不致發(fā)生閃絡(luò)，起到了保護(hù)作用。 管形避雷器是一種滅弧能力很強(qiáng)的保護(hù)間隙 管型避雷器由產(chǎn)氣管內(nèi)部間隙和外部間隙等三部分組成,如圖8-10所示 產(chǎn)氣管由纖維有機(jī)玻璃或塑料制成 內(nèi)部間隙裝在產(chǎn)氣管內(nèi) 一個電極為棒形,另一個電極為環(huán)形 當(dāng)線路上遭到雷擊或感應(yīng)雷時,雷電過電壓使管型避雷器的內(nèi) 外間隙擊穿,強(qiáng)大的雷電流通過接地裝置入地 由于避雷器放電時內(nèi)阻接近于零,所以其殘壓極小,但工頻續(xù)流極大 雷電流和工頻續(xù)流使管子內(nèi)部間隙發(fā)生強(qiáng)烈電弧,使管內(nèi)壁材料燃燒產(chǎn)生大量滅弧氣體,由管口噴出,強(qiáng)烈吹弧,使電弧迅速熄滅,全部滅弧時間至多0.01s(半個周期)

25、這時外部間隙的空氣恢復(fù)絕緣,使避雷器與系統(tǒng)隔離,恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行 外部火花間隙是保證正常時使避雷器與電網(wǎng)隔離,用以避免纖維管受潮漏電 外部火花間隙可根據(jù)網(wǎng)路額定電壓而進(jìn)行調(diào)節(jié)圖8-10 管型避雷器1產(chǎn)氣管;2內(nèi)部電極;3外部電極;s1內(nèi)部間隙;s2外部間隙 閥型避雷器是一種電氣性能較好的避雷裝置,它由裝在密封瓷套管中的火花間隙和非線性電阻片(閥片)串聯(lián)組成 在瓷套管的上端有與網(wǎng)路導(dǎo)線相連接的接線端子,下端通過接地引下線與接地體相連,其結(jié)構(gòu)和外形見圖8-11 火花間隙按網(wǎng)路額定電壓的高低,采用若干個單間隙疊合而成,每個單間隙見圖8-12,它由兩個圓形黃銅電極1及一個墊在中間的云母片2疊合組成 由

26、于兩黃銅電極的間距小 面積較大,因而電場較均勻,可得到較平緩的放電伏秒特性,并能熄滅80A的工頻續(xù)流電弧 非線性電阻片是由金剛砂(碳化硅)細(xì)粒(占70%) 石墨(占10%)和水玻璃(占20%)在一定的高溫下燒結(jié)而成,呈圓餅狀,閥片具有良好的非線性特性及較高的通流能力,闊片的電阻不是常數(shù),隨通過的電流大小而變化,當(dāng)通過的電流大時,電阻值很小;通過的電流小時,電阻值很大,因而在通過較大雷電流時不會使殘壓過高,又能對較小的工頻續(xù)流加以限制,這樣就為火花間隙切斷工頻續(xù)流創(chuàng)造了條件 閥片最大通流能力達(dá)3040kA 閥式避雷器中火花間隙和閥片的多少,與工作電壓高低成比例 高壓閥式避雷器串聯(lián)很多單元火花間隙

27、,目的是將長弧分割成多段短弧,以加速電弧的熄滅 當(dāng)然閥電阻的限流作用是加速滅弧的主要因素圖8-11高低壓閥式避雷器(a)FS4-10型;(b)FS-038型1上接線端;2火花間隙;3云母墊圈;4瓷套管;5閥片;6下接線端 圖8-12單個平行板型火花間隙1黃銅電極;2云母片 閥型避雷器的工作原理,見圖8-13,設(shè)有一雷電沖擊波Uin沿線路向設(shè)置有避雷器的A 點(diǎn)侵入,火花間隙被擊穿放電,很大的雷電流通過閥片迅速泄入大地 此時,雷電流在閥片上產(chǎn)生的壓降Uv為殘壓 可見,通過A點(diǎn)以后的電壓UvUin,而UvUv 雷電流過后,線路電壓又恢復(fù)為線路的正常對地工頻電壓;電流又為工頻續(xù)流,此時閥片的電阻變大,

28、限制了工頻續(xù)流,使火花間隙容易熄弧,從而切斷工頻續(xù)流于是避雷器和電網(wǎng)又恢復(fù)正常運(yùn)行圖8-13 閥型避雷器的工作原理 普通型和磁吹型兩大類。普通型有FS和FZ兩種系列。 FS系列一般只用以保護(hù)10kV及以下小容量配電裝置、變壓器等。FZ系列電氣性能較好，主要用來保護(hù)35kV及以上中等和大容量變電所電氣設(shè)備。磁吹型有FCD和FCZ兩種系列。FCD系列通流能力大，主要用來保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)等絕緣較差的設(shè)備。FCZ系列采用限流間隙和大直徑閥片，其通流能力更大，故用來保護(hù)變電所的高壓電氣設(shè)備。4.金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)金屬氧化物避雷器分類及應(yīng)用6kV10kV系統(tǒng)用復(fù)合外套金屬氧化物避雷器 n

29、結(jié)構(gòu)原理：n無火花間隙，僅有以氧化鋅或氧化鉍等金屬氧化物高溫?zé)Y(jié)而成的壓敏電阻片(閥片)。這類閥片有較理想的伏安特性，非線性系數(shù)很小，約為0.05，在工頻電壓下，閥片呈現(xiàn)極大電阻，能迅速抑制工頻續(xù)流，因此不需串聯(lián)火花間隙來熄滅工頻續(xù)流引起的電弧。閥片通流能力強(qiáng)，故面積可減小。n特點(diǎn)：n這種避雷器具有無間隙、殘壓低、無續(xù)流、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、使用壽命長、維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)，它很有發(fā)展前途，可能取代現(xiàn)有各類閥型避雷器。 金屬氧化物避雷器分類及應(yīng)用（1）Y5W型氧化鋅避雷器用于輸變電設(shè)備、變壓器、電纜、開關(guān)、互感器等的大氣過電壓保護(hù)，以及限制真空斷路器在切、合電容器組、電爐變壓器及電機(jī)而產(chǎn)的操作過電壓

30、等。（2）Y3W型氧化鑄避雷器用于保護(hù)相應(yīng)額定電壓的旋轉(zhuǎn)電機(jī)等弱絕緣的電氣設(shè)備。（3）Y5C型串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器，用于中性點(diǎn)不接地電系統(tǒng)，保護(hù)相應(yīng)額定電壓的電氣設(shè)備。（4）Y0.5W和Y0.lW型避雷器為三相組合式、相間和相對地同時保護(hù)。 由雷電侵入波或雷擊電磁脈沖導(dǎo)致各種線路上出現(xiàn)的過電流和過電壓稱為電涌。由雷電侵入波或雷擊電磁脈沖導(dǎo)致各種線路上出現(xiàn)的過電流和過電壓稱為電涌。 電涌保護(hù)器電涌保護(hù)器(Surge protection Device)是設(shè)置在建筑物的不同防雷區(qū)是設(shè)置在建筑物的不同防雷區(qū)（LPZ）界界面和所需的特定位置，以及電源和信號進(jìn)線上用于限制瞬態(tài)雷電過電壓和分流電涌電面和所

31、需的特定位置，以及電源和信號進(jìn)線上用于限制瞬態(tài)雷電過電壓和分流電涌電流的一種器件，流的一種器件，是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置，過去常稱為是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置，過去常稱為“避雷器避雷器”或或“過電壓保護(hù)器過電壓保護(hù)器”英文縮寫為英文縮寫為SPD。 電涌保護(hù)器的主要參數(shù)有最大持續(xù)運(yùn)行電壓、電涌保護(hù)器的主要參數(shù)有最大持續(xù)運(yùn)行電壓、通流容量、電壓保護(hù)水平（即殘壓）、漏電流、通流容量、電壓保護(hù)水平（即殘壓）、漏電流、使用壽命及響應(yīng)時間。使用壽命及響應(yīng)時間。 電涌保護(hù)器的工作原理是把竄入電力線、信號電涌保護(hù)器的工作原理是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承

32、受的傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞！保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞！ SPD是一個非線性阻性元件，它的工作決定于施加其兩端的電壓U和觸發(fā)電壓Ud值的大小，對不同產(chǎn)品Ud為標(biāo)準(zhǔn)給定值，見右圖。當(dāng)UUd時，SPD的電阻值很高，只有很小的漏電電流(1mA)通過。當(dāng)UUd時，SPD的電阻值減少到只有幾，瞬間泄放過電流，使電壓突降。待U100030100河灘中的沙300煤350多石土壤400砂砂 砂礫1000250100010002500巖石碎石5000多巖山地5000花崗

33、巖200000混凝土在水中4055在濕土中100200在干土中5001300在干燥的大氣中120001800礦金屬礦石0.011管間距離與管子長度之比(a/l)管子根數(shù)(n)利用系數(shù)(E)管間距離與管子長度之比(a/l)管子根數(shù)(n)利用系數(shù)(E)敷設(shè)成一排時12320.840.870.900.920.930.9512350.670.720.790.830.850.8812330.760.800.850.880.900.92123100.560.620.720.770.790.83敷設(shè)成環(huán)形時12340.660.720.760.800.840.86123200.440.500.610.660.

34、680.?312360.580.650.710.750.780.82123300.410.470.580.630.660.71123100.520.580.660.710.740.78123400.380.440.560.610.640.69注：以上均未計(jì)入連接扁鋼的影響lRE232 . 0VRE電纜及水管等的埋地長度,m 鋼筋混凝土基礎(chǔ)的體積,m3 shEshKRR各種型式接地極中接地點(diǎn)至接地極最遠(yuǎn)端的長度（m）土壤電阻率（m） 100500100020002040608011.51.2521.91.632.92.62.3沖擊系數(shù), 見表8-7 1按設(shè)計(jì)規(guī)范要求確定允許的接地電阻值RE;2實(shí)

35、測或估算可以利用的自然接地體的接地電阻RE(nat);3計(jì)算需要補(bǔ)充的人工接地體的接地電阻RE(man);4在裝設(shè)接地體的區(qū)域內(nèi)初步確定接地體的布置方案,并初選接地體和連接導(dǎo)線 ;5計(jì)算單根接地體的接地電阻RE(1); 6計(jì)算接地體的數(shù)量n;7短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。)()1(manEEERRn對于大接地電流系統(tǒng)中的接地裝置，可進(jìn)行單相短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)70/)1(miniKtIAEnatEEnatEmanERRRRR)()()(單相接地短路電流,A 短路發(fā)熱假想時間 某車間變電所的主變壓器容量為500kVA,電壓為10/0.4kV,接線組為Y,yn0 試確定此變電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁

36、鋼 已知裝設(shè)地點(diǎn)的土質(zhì)為砂質(zhì)粘土, 10kV側(cè)有聯(lián)系的架空線路長150km,電纜線路長10km 解:(1)確定接地電阻值 125/125/14.38.7444EEEERIRR 故應(yīng)取(35)10 (15035 10)14.3350350NohcabECUllIIAA式中(2)接地裝置初步方案 現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑四周,距變電所23m,打入一圈直徑50mm 長2.5m的鋼管接地體,每隔5m打入一根,管間用404mm2的扁鋼焊接 (3)計(jì)算單根鋼管接地電阻 查表取土壤電阻率 100m(1)/100/2.540ERlmm故：(4)確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案根據(jù) (1)40/410EERR 但

37、考慮到管間的屏蔽效應(yīng),初選15根直徑50mm 長2.5m的鋼管作接地體 查表8-6 得0.66E(1)40150.66 4EEERnR 因此?。?考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置,選16根直徑50mm 長2.5m的鋼管作接地體,用404mm2的扁鋼連接,環(huán)形布置 某某10/0.4kV車間變電所，主變壓器容量為車間變電所，主變壓器容量為800kVA，采用采用Dyn11聯(lián)結(jié)。已知接于聯(lián)結(jié)。已知接于10kV側(cè)的架空線路長側(cè)的架空線路長100km，電纜線路電纜線路長長10km。當(dāng)?shù)赝临|(zhì)為砂質(zhì)粘土。經(jīng)現(xiàn)場測定，可利用的自然接當(dāng)?shù)赝临|(zhì)為砂質(zhì)粘土。經(jīng)現(xiàn)場測定，可利用的自然接地體電阻為地體電阻為60。已知流過接地線

38、的低壓側(cè)單相接地短路電流已知流過接地線的低壓側(cè)單相接地短路電流為為10kA，短路存在時間短路存在時間0.4s。試確定該變電所的共用人工接地試確定該變電所的共用人工接地裝置。裝置。解：解： 1 1）確定該變電所的接地電阻允許值）確定該變電所的接地電阻允許值 ： ()E alR(35)10(35 10100)12.85350350NcabohEUllIAA1201209.3412.854EEEVVRIAR E4R 2 2）已知可利用的自然接地體電阻）已知可利用的自然接地體電阻 。 ()60E natR續(xù)上頁續(xù)上頁 4 4）人工接地體的初步敷設(shè)方案：）人工接地體的初步敷設(shè)方案： 擬選用直徑擬選用直徑

39、50mm，長長2.5m的鋼管接地體，沿變電所四周，的鋼管接地體，沿變電所四周，距墻腳距墻腳2.53m，每隔每隔5m打入一根鋼管，各鋼管接地體之間用打入一根鋼管，各鋼管接地體之間用404mm 2的扁鋼連接構(gòu)成一個接地網(wǎng)。的扁鋼連接構(gòu)成一個接地網(wǎng)。 3 3）人工接地體所需總電阻：人工接地體所需總電阻： ()()()6044.29604E natEE manE natERRRRR 5 5）單根人工接地體鋼管的接地電阻）單根人工接地體鋼管的接地電阻 ： ()(1)E manR()(1)/100/2.540E manRlmm續(xù)上頁續(xù)上頁 選用選用14直徑直徑50mm，長長2.5m的鋼管作接地體，并用的鋼管作接地體，并用404 mm2 的扁鋼連接，呈環(huán)形布置。的扁鋼連接，呈環(huán)形布置。 7 7）校驗(yàn)接地線的短路熱穩(wěn)定：）校驗(yàn)接地線的短路熱穩(wěn)定： 實(shí)際接地線截面為實(shí)際接地線截面為404160mm2大于大于90.4 mm2，短路熱穩(wěn)短路熱穩(wěn)定條件合格。定條件合格。 ()(1)()40140.664.29E manEE manRnR(1)2min100000.490.470kkIAtmmC 6 6）人工接地裝置需用的鋼管數(shù)量和最終的接地方案：）人工接地裝置需用的鋼管數(shù)量和最終的接地方案： (一)、利用接地電阻表測量 用接地電阻表測量接地電阻是應(yīng)用最