第八章 雷電及防雷設(shè)備

1、- -少少 雷雷 區(qū)區(qū) ： T Td d15 15 如：中國(guó)西北如：中國(guó)西北中等雷區(qū)中等雷區(qū) ： 15T15Td d40 40 Td40 如：華南某些地區(qū)如：華南某些地區(qū)雷電強(qiáng)烈區(qū)：雷電強(qiáng)烈區(qū)： T Td d90 90 如：海南島如：海南島 雷州半島。雷州半島。標(biāo)準(zhǔn)雷暴日為標(biāo)準(zhǔn)雷暴日為4040日日每雷暴日、每平每雷暴日、每平方公里地面落雷次數(shù)。方公里地面落雷次數(shù)。 DL/T620-1997推薦，在雷暴日為推薦，在雷暴日為40的地區(qū)：的地區(qū)： 1）地面落雷密度：）地面落雷密度：=0.07次次/km22）每）每100km輸電線每年雷擊次數(shù)輸電線每年雷擊次數(shù) )(.4hb280Nbb導(dǎo)線間的距離導(dǎo)線

2、間的距離hh導(dǎo)線的平均對(duì)地高度導(dǎo)線的平均對(duì)地高度 220kV線路，線路，b=11.6m，h=24.5m 百公里雷擊次數(shù)：百公里雷擊次數(shù)：N=30.7次次 500kV線路，線路，b=18.6m，h=27.25m 百公里雷擊次數(shù)：百公里雷擊次數(shù)：N=35.7次次 75%90%的雷擊都是負(fù)極性的的雷擊都是負(fù)極性的 雷電流通常定義為雷擊于小接地雷電流通常定義為雷擊于小接地電阻電阻( 30)的物體時(shí)流過(guò)雷擊點(diǎn)的物體時(shí)流過(guò)雷擊點(diǎn)的電流的電流 。 雷電流幅值與出現(xiàn)概率可下式計(jì)雷電流幅值與出現(xiàn)概率可下式計(jì)算算:88IlgP雷電流的波前時(shí)間、陡度及波長(zhǎng)雷電流的波前時(shí)間、陡度及波長(zhǎng)平均陡度：平均陡度：(/)2.6

3、IakAS 建議取建議取400400歐姆歐姆000ui Z 新華網(wǎng)重慶新華網(wǎng)重慶2007年月日電（記者王金年月日電（記者王金濤、劉衛(wèi)宏）重慶市開(kāi)縣義和鎮(zhèn)興業(yè)村小學(xué)濤、劉衛(wèi)宏）重慶市開(kāi)縣義和鎮(zhèn)興業(yè)村小學(xué)日遭受雷擊，造成名小學(xué)生死亡、日遭受雷擊，造成名小學(xué)生死亡、名小學(xué)生受傷，其中人重傷。名小學(xué)生受傷，其中人重傷。 辭海中避雷針的解釋?zhuān)?一種防直擊雷的裝置。 由金屬棒組成，裝在獨(dú)立架構(gòu)或建筑物頂上。 它與接地引下線和接地裝置配合，能把一定范圍的高空雷電引向自身，泄入大地以保護(hù)周?chē)ㄖ锘蛭萃怆姎庋b置免遭或少遭雷擊。避雷針的保護(hù)原理先導(dǎo)先導(dǎo)主放電電子崩流 柱先 導(dǎo)主放電+避雷針（線）的保護(hù)原理可以歸

4、為：避雷針（線）的保護(hù)原理可以歸為： 避雷針尖場(chǎng)強(qiáng)高，大量感應(yīng)電荷畸避雷針尖場(chǎng)強(qiáng)高，大量感應(yīng)電荷畸變電場(chǎng)，并吸引雷電變電場(chǎng)，并吸引雷電先導(dǎo)先導(dǎo)沿向避雷沿向避雷針?lè)较虬l(fā)展，直擊于其上；針?lè)较虬l(fā)展，直擊于其上； 針尖放電引起上行先導(dǎo)，更加吸引針尖放電引起上行先導(dǎo)，更加吸引下行先導(dǎo)向避雷針?lè)较虬l(fā)展；下行先導(dǎo)向避雷針?lè)较虬l(fā)展；避雷針保護(hù)動(dòng)畫(huà)演示：避雷針保護(hù)動(dòng)畫(huà)演示：雷 云+ 電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算u單支避雷針保護(hù)范圍；單支避雷針保護(hù)范圍；u兩支等高避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍；兩支等高避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍；u兩支不等高避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍；兩支不等高避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍；u三

5、支避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍；三支避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍；u多支避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍。多支避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍。xh2hhxPhhrxx)(垂直保護(hù)范圍截面水平保護(hù)范圍截面2hhxPhhrxx)25 .1(垂直保護(hù)范圍截面水平保護(hù)范圍截面xhx5h1.高度修正系數(shù) h 30m P=1hhP5 . 530 h120m 取取P=120m計(jì)算計(jì)算 某電廠有一原油罐，直徑10m，高出地面10m，用獨(dú)立避雷針保護(hù)，要求針距罐壁至少5m，試問(wèn)避雷針的高度不低于多少米。10m5m10mh=?根據(jù)題意：根據(jù)題意：rx15mrx15m由公式由公式r rx x(1.5h(1.5h2h2hx x)P (h)P (hx xh/2)h

6、/2)r rx x(1.5h(1.5h2h2hx x)P15m)P15m且且h hx x=10m=10m若針高若針高h(yuǎn) h30m30m，P P1 1，解得：，解得：h23.3mh23.3mhh25m25m答案：思考題：1、除了傳統(tǒng)的針形避雷針，還有哪些防直擊雷的裝置？2、能否設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行避雷針保護(hù)范圍計(jì)算，并顯示三維圖象？ 雷電是由于雷云引起的云間和云地之雷電是由于雷云引起的云間和云地之間的長(zhǎng)間隙放電；間的長(zhǎng)間隙放電； 地面落雷對(duì)電力系統(tǒng)造成危害；地面落雷對(duì)電力系統(tǒng)造成危害； 雷電具有多種參數(shù)，其中包括雷暴日、雷電具有多種參數(shù)，其中包括雷暴日、落雷密度等重要參數(shù)；落雷密度等重要參數(shù)； 避

7、雷針在一定范圍內(nèi)能保護(hù)低于它的避雷針在一定范圍內(nèi)能保護(hù)低于它的物體，并存在一定的繞擊率。物體，并存在一定的繞擊率。1 . 5 hh2h1D123bx31bx12bx23123按每?jī)芍会樀牟煌M合，分別計(jì)算聯(lián)合保護(hù)范圍，只要計(jì)算出的所有bx0，則中間部分均能保護(hù)單根避雷線的保護(hù)范圍單根避雷線的保護(hù)范圍hhh/2hrxhx避雷器保護(hù)作用原理示意圖避雷器保護(hù)作用原理示意圖避雷器的基本要求：避雷器的基本要求：50%t50%t應(yīng)有較強(qiáng)的絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)應(yīng)有較強(qiáng)的絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力，以利于快速切斷工頻續(xù)能力，以利于快速切斷工頻續(xù)流，使系統(tǒng)得以繼續(xù)運(yùn)行流，使系統(tǒng)得以繼續(xù)運(yùn)行F F電氣設(shè)備串聯(lián)間隙SiC閥片外瓷

8、套雷電計(jì)數(shù)器uiCiuCiu）（10F F電氣設(shè)備接地電阻3）保護(hù)性能更加優(yōu)越： 1.伏安特性更優(yōu)； 2.伏秒特性更平坦；）（04. 001. 0uiU1mA1mACiuMOAMOA避雷器的電氣參數(shù)避雷器的電氣參數(shù)1) 1) 額定電壓額定電壓 施加到避雷器端子間的最大容許施加到避雷器端子間的最大容許工頻電壓工頻電壓(kV,(kV,有效值有效值) )RU2)2)殘壓殘壓 u uresres放電電流通過(guò)避雷器時(shí)在端子間的放電電流通過(guò)避雷器時(shí)在端子間的最大電壓值最大電壓值(kV (kV 峰值峰值) )220kV220kV及以下系統(tǒng)及以下系統(tǒng) u5u5330kV330kV及以上系統(tǒng)及以上系統(tǒng) u10u

9、10R1mAu U3)3)參考電壓參考電壓u urefref直流參考電壓直流參考電壓: :在直流參考電流在直流參考電流(1mA)(1mA)下測(cè)出的避雷器上下測(cè)出的避雷器上的電壓的電壓 工作接地 保護(hù)接地 防雷接地 防靜電接地 在電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，電氣在電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，電氣設(shè)備的外殼將帶電，如果這時(shí)人設(shè)備的外殼將帶電，如果這時(shí)人接觸設(shè)備外殼，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。因接觸設(shè)備外殼，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。因此為了保證人身安全，所有電氣此為了保證人身安全，所有電氣設(shè)備的外殼必須接地，設(shè)備的外殼必須接地，這種接地這種接地稱(chēng)為保護(hù)接地。稱(chēng)為保護(hù)接地。=002 rIvR電力系統(tǒng)工作接地電阻值電力系統(tǒng)工作接地電阻值 一般在

10、一般在0.50.51010范圍內(nèi)范圍內(nèi) ，一般情況下，接地裝置的接地電阻應(yīng)符合下式 ： R2000/I； 當(dāng)接地電阻不符合上式要求時(shí)，可通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，增大接地電阻，但不得大于5，并驗(yàn)算跨步電壓和接觸電壓； 交流電氣裝置的接地交流電氣裝置的接地 DL/TDL/T 62119976211997 不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)中：統(tǒng)中： 高壓與發(fā)電廠、變電所電力生產(chǎn)用低壓高壓與發(fā)電廠、變電所電力生產(chǎn)用低壓電氣裝置共用的接地裝置應(yīng)符合下式電氣裝置共用的接地裝置應(yīng)符合下式 R120/I 但不超過(guò)4 高壓電氣裝置的接地裝置，應(yīng)符合下式 R250/I 但不超過(guò)10

11、 在高土壤電阻率地區(qū)的接地電阻不應(yīng)大于30 發(fā)電廠、變電所電氣裝置發(fā)電廠、變電所電氣裝置雷電保護(hù)雷電保護(hù)接地接地的接地電阻的接地電阻 獨(dú)立避雷針獨(dú)立避雷針( (含懸掛獨(dú)立避雷線的架構(gòu)含懸掛獨(dú)立避雷線的架構(gòu)) )的的接地電阻。在土壤電阻率不大于接地電阻。在土壤電阻率不大于500m500m的地區(qū)不應(yīng)大于的地區(qū)不應(yīng)大于10 10 ； 變壓器門(mén)型構(gòu)上避雷針、線的接地電阻應(yīng)變壓器門(mén)型構(gòu)上避雷針、線的接地電阻應(yīng)符合符合DL/ T 6201997DL/ T 6201997交流電氣裝置的過(guò)交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合電壓保護(hù)和絕緣配合的要求的要求 發(fā)電廠和變電所有爆炸危險(xiǎn)且爆炸后可能發(fā)電廠和變電所有爆炸

12、危險(xiǎn)且爆炸后可能波及發(fā)電廠和變電所內(nèi)主設(shè)備或嚴(yán)重影響波及發(fā)電廠和變電所內(nèi)主設(shè)備或嚴(yán)重影響發(fā)供電的建發(fā)供電的建( (構(gòu)構(gòu)) )筑物，防雷電感應(yīng)的接地筑物，防雷電感應(yīng)的接地電阻不應(yīng)大于電阻不應(yīng)大于3030。 發(fā)電廠的易燃油和天然氣設(shè)施防靜電接發(fā)電廠的易燃油和天然氣設(shè)施防靜電接地的接地電阻不應(yīng)大于地的接地電阻不應(yīng)大于3030。 架空線路桿塔保護(hù)接地的接地電阻不宜大架空線路桿塔保護(hù)接地的接地電阻不宜大于于3030。 架空線路雷電保護(hù)接地的接地電阻應(yīng)符合架空線路雷電保護(hù)接地的接地電阻應(yīng)符合DL/ T 6201997DL/ T 6201997交流電氣裝置的過(guò)電交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合壓保護(hù)和絕緣

13、配合的要求。的要求。 沖擊雷電流下接地電阻的變化沖擊雷電流下接地電阻的變化 出現(xiàn)火花效應(yīng)，使接地電阻出現(xiàn)火花效應(yīng)，使接地電阻減??；減??； 當(dāng)接地體長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)出現(xiàn)電感效應(yīng)，使接地電阻增大； 沖擊電流流過(guò)的接地電阻： 沖擊接地電阻Rch 沖擊系數(shù)ch，一般小于1)(dl4lnl2R 2bd 84b.0d 單根水平接地體)(Adhllnl2R2 表1系數(shù)A與接地體型式的關(guān)系 接地體 K接地體 K K接地體 L1/ L2 K18.458.451.55.811.2719.219.226.421.46 L L2 2/4D/4D2 2 3 8.172.38 5.53 410.4. 0 5RS人工接地極工頻接

14、地電阻簡(jiǎn)易計(jì)算式rSR28. 05 . 0LrLSR44接 地 極 型 式簡(jiǎn) 易 計(jì) 算 式垂 直 式R 0.3 單根水平式R 0.03 復(fù) 合 式(接地網(wǎng))注 1 垂直式為長(zhǎng)度3m左右的接地極； 2 單根水平式為長(zhǎng)度60m左右的接地極； 3 復(fù)合式中，S為大于100m2的閉合接地網(wǎng)的面積；r為與接地網(wǎng)面積S等值的圓的半徑，即等效半徑。多根垂直接地體并聯(lián)多根垂直接地體并聯(lián)chchchnRR1沖擊利用系數(shù)沖擊利用系數(shù)土壤電阻率土壤電阻率 計(jì)算雷電保護(hù)接地裝置所采用的土壤計(jì)算雷電保護(hù)接地裝置所采用的土壤電阻率，應(yīng)取雷季中最大可能的數(shù)值，電阻率，應(yīng)取雷季中最大可能的數(shù)值，并按下式計(jì)算并按下式計(jì)算0

15、0 土壤電阻率，土壤電阻率，mm； 0 0雷季中無(wú)雨水時(shí)所測(cè)得雷季中無(wú)雨水時(shí)所測(cè)得的土壤電阻率，的土壤電阻率，mm； 考慮土壤干燥所取的季節(jié)考慮土壤干燥所取的季節(jié)系數(shù)。系數(shù)。雷電保護(hù)接地裝置的季節(jié)系數(shù)雷電保護(hù)接地裝置的季節(jié)系數(shù) 埋 深m 值水平接地極23m的垂直接地極0.51.41.81.21.40.8.1.251.451.151.32.5.1.01.11.01.1(深埋接地極) 注：測(cè)定土壤電阻率時(shí)，如土壤比較干燥，則應(yīng)采用表中的較小值；如比較潮濕，則應(yīng)采用較大值。小結(jié)： 電力系統(tǒng)中電氣裝置按用途接地有電力系統(tǒng)中電氣裝置按用途接地有4 4種種類(lèi)型：類(lèi)型： 工作工作( (系統(tǒng)系統(tǒng)) )接地、保護(hù)接地、接地、保護(hù)接地、雷電保護(hù)接地、防靜電接地；雷電保護(hù)接地、防靜電接地； 發(fā)電廠、變電所內(nèi)，不同用途和不同電發(fā)電廠、變電所內(nèi)，