電力設施和建筑物的防雷

1、電力設施和建筑物的防雷1、電力線路的防雷保護措施2、變配電所的防雷保護措施3、配電變壓器和柱上開關的防雷保護4、發(fā)電廠的防雷保護5、配電網(wǎng)的過電壓保護6、建筑物的防雷保護及其要求電力線路的防雷保護措施電力線路的防雷保護措施1、低壓架空線路的防雷保護措施這里主要指 380220V低壓架空線路的防雷保護，由于該低壓架空線路分布廣，絕緣水平較低，同時低壓線路直接引人室內(nèi)。因此，必須考慮對低壓架空線路的保護，以及當雷擊線路時雷電波沿線路侵入室內(nèi)的防雷保護問題。方法如下：防雷保護方法（1）一般用戶低壓線路及接戶線的絕緣子鐵腳宜接地。（2）對于重要的用戶，低壓進入室內(nèi)前50m處安裝一組低壓避雷器;進入室內(nèi)

2、后再裝設一組低壓避雷器。如圖（3）室內(nèi)有電力設備接地裝置的建筑物，在人口處宜將絕緣子鐵腳與接地 裝置相連，可以不必另設接地裝置防雷保護方法（4）人員密集的公共場所及由木桿或木橫擔引下的接戶線，其絕緣子鐵腳應接地，并要設置專用的接地裝置。（5）暴雷日不超過30天的地區(qū)，以及低壓線路被建筑物及樹木屏蔽，或接戶線距低壓干線的接地點不超過50m的線路（6）在多雷區(qū)或易遭受雷擊的地段，直接與架空線路相連的電能表宜設防防雷裝置。其保護接線如圖2所示高壓架空線路的防雷保護措施（一）輸電線路的雷閃過電壓有兩種：1、感應過電壓（種）雷擊桿塔頂、繞擊導線、擊于避雷線檔距中央2、直擊雷電壓（二）輸電線路的防雷性能的

3、衡量：1、耐雷水平2、雷擊跳閘高壓架空線路的防雷保護措施1、架設避雷線 架設避雷線是高壓和超高壓輸電線最基本的防雷保護措施。 目的：防止雷直擊導線；對雷電流還有分流作用，可以減小流入桿塔的雷電流，使塔頂電位下降；對導線有屏蔽作用，可以降低導線上的感應過電壓。架設避雷線架設避雷線使用范圍受限的原因： 裝設避雷線要增加線路的投資，電壓越低其費用占總投資的比例數(shù)將越大。 由于線路電壓在20kv以下時,線路的絕緣不高,只要雷電流稍大一些,接地引下線在桿頂處的電位升高就足以引起接地引下線向導線放電,使導線受到很高的電位,設備受到損害。因此610kv配電線路上都不裝設避雷線，而是利用鋼筋混凝土電杠的自然接

4、地作用和中性點不直接接地作用。架設避雷線單根避雷線的保護范圍，可由下式計算：當hx大于等于h/2時 rx=0.47(h-hx)p當hx小于h/2時 rx= (h-1.53hx)p避雷線一般在35kV及以上電壓等級的線路上裝設。110kV及以上線路一般全線裝設避雷線。在雷害不嚴重的地區(qū)，110kV及2060kV線路通常不沿全線裝設，僅是在發(fā)電廠升壓站出線和變電站進出線12km內(nèi)裝設避雷線，作為進線段保護。架設避雷線 用避雷線保護輸電線路時，工程上常采用保護角來表示。保護角是指外側輸電線與避雷線的連線與垂線之間的夾角。避雷線的保護角大多取20 30 。500kV及以上的超高壓線路采用架設雙避雷線，

5、保護角在15及以下。近年來國內(nèi)外興建的500kV變電所有大多數(shù)采用避雷線保護的趨勢。避雷線的布置形式一種是避雷線的一端經(jīng)配電裝置的構架接地，另一端經(jīng)絕緣子串與廠房建筑物絕緣另一種形式是避雷線兩端都接地。 例如將變電所進線的架空線避雷線延伸至變電所內(nèi)，通過構架接地并形成一個架空地網(wǎng)。關于線路終端桿的避雷線能否與變電所構架相連，也按是否發(fā)生反擊的原則處理。一般情況下，110kV及以上的變電所允許相連，35kV及以下不允許。降低桿塔接地電阻避雷線應在每基桿塔處接地，對于一般高度的桿塔，降低桿塔沖擊接地電阻是提高線路耐雷水平、防止反擊，降低雷擊跳閘率的有效措施。相關規(guī)程中規(guī)定有避雷線的線路每基桿塔（解

6、開避雷線時）的工頻接地電阻在雷季干燥時不宜超過表3-3所列數(shù)值。架設耦合地線在降低桿塔接地電阻有困難時，可以采用在導線下方架設地線的措施，其作用是增加避雷線與導線間的耦合作用以降低絕緣子串上的電壓。此外，耦合地線還可增加對雷電流的分流作用。運行經(jīng)驗證明，耦合地線對降低線路的雷擊跳閘率效果顯著，約可降低50左右。 采用不平衡絕緣方式在現(xiàn)代高壓及超高壓線路中，采用同桿并架雙回路的日益增多。為了降低雷擊時雙回路同時跳閘的跳閘率，當用通常的防雷措施無法滿足要求時，可考慮采用不平衡絕緣方式，也就是使兩回線的絕緣子片數(shù)有差異。這樣，雷擊時絕緣子片數(shù)少的回路先閃絡，閃絡后的導線相當于地線，增加了對另一回路導

7、線的耦合作用，使其耐雷水平提高，不再發(fā)生閃絡，保證線路繼續(xù)送電。裝設自動重合問由于線路絕緣具有自恢復性能，大多數(shù)雷擊造成的沖擊閃絡在線路跳閘后能夠自行消除，因此安裝自動重合閘裝置對降低線路的雷擊事故率效果較好。據(jù)統(tǒng)計，我國，110kV及以上的高壓線路重合閘成功率達7595，35kV及以下的線路約為。5080。因此，各級電壓的線路都應盡量裝設自動重合裝置。加強絕緣對于輸電線路的個別大跨越、高桿塔地段，落雷機會增多；塔高等值電感大，塔頂電位高，感應過電壓也高；繞擊的最大雷電流幅值大，繞擊率高。這些都增高了線路的雷擊跳閘率。為降低跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串的片數(shù)，加大大跨越擋導、地線之間的距離

8、，以加強線路絕緣。 采用消弧線圈接地方式在雷電活動強烈，接地電阻又難以降低的地區(qū)，對于 35kV及以下電壓等級的電網(wǎng)可考慮采用系統(tǒng)中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式（重慶和東北等雷電活動較強的地區(qū)由于考慮供電可靠性，110kV系統(tǒng)中性點曾采用過經(jīng)消弧線圈接地方式）。這一樣可使絕大多數(shù)雷擊單項閃絡接地故障被消弧線圈消除，不致于發(fā)展成為持續(xù)工頻電弧。而當雷擊引起兩相或三相閃絡故障時，第一閃絡并不會造成跳閘，先閃絡的導線相當于一根避雷線，增加了分流和對未閃絡相的耦合作用，使未閃絡相絕緣上的電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。變配電所的防雷保護措施變電所是電力系統(tǒng)的樞紐，它擔負著電網(wǎng)供電的重要任務。變電

9、所除了可能遭受直擊雷以外，還有可能遭受沿著線路向變電所傳來雷電進行波，威脅變電所設備的安全。 裝設避雷針為了防止雷直擊于變電所，一般采用避雷針或避雷線進行保護，并且避雷針（線）與被保護物之間的距離應滿足以下兩個基本原則：（1）應使發(fā)電廠、變電所內(nèi)所有被保護設備置于避雷針（線）的保護范圍以內(nèi)，以遭受直接雷擊。（2）當雷直擊于避雷針（線）時，會在避雷針(線）上產(chǎn)生很高的對地電壓。若被保護設備過分靠近避雷針（線），就有可能從避雷針（線）至被保護設備間發(fā)生放電，仍有可能將高電壓加到被保護設備上，造成事故。這種現(xiàn)象叫道閃絡或反擊。裝設避雷針對于35kV及以下變電所，因其絕緣水平低，故要求架設獨立避雷針，

10、并應滿足不發(fā)生反擊的要求。不允許將避雷什裝設在配電構架上，以免出現(xiàn)反擊事故。對于110kV及以上的變電所，由于電氣設備的絕緣水平較高，在土壤電阻率不高的地區(qū)不易發(fā)生反擊，因此一般允許將避雷針裝設在配電構架上。但在土壤電阻率大于1000m的地區(qū)，不宜裝設構架避雷針。裝設避雷針的構架還應就近埋設輔助集中接地裝置。輔助接地裝置與變電所接地網(wǎng)的連接點，離變壓器與接地網(wǎng)的連接點間的地中距離不小于15m。裝設閥型避雷器閥型避雷器來限制雷電侵人波過電壓的數(shù)值，變電所有很多電氣設備，我們不可能在每個設備旁邊都裝設一組避雷器。一般可將避雷器裝在母線上，對有可能分段運行的母線，在每個母線分段上均應裝設避雷器，并希

11、望母線上的避雷器能保護接到母線上所有的電氣設備。閥型避雷器與被保護設備之間的距離，應該越短越好。進線段保護除了直擊雷防護以外，由于變電所和線路直接相連，線路分布廣，長度大，遭到雷擊的機會很多，所以對變電所的每一個進線段必須具有完善的保護，這是能否保證安全運行的關鍵。進線段保護的作用是為了限制沿線路侵人變電站侵人波過電壓幅值不超過5kA，陡度不超過允許值，進線段保護的接線如圖 314所示。在靠近變電所附近 12km。長的架空避雷線叫進線段保護。進線段保護圖a為35110kV未沿全線裝設避雷線路的變電所進線段保護典型接線方式。進線段保護內(nèi)避雷線的保護角一般應不超過20，最大應不超過30。另外,進線

12、段保護內(nèi)應有較高的耐雷水平，以減少在本段中發(fā)生反擊的機會。對于全線有避雷線的線路，我們也將變電所附近12km長的一段線路叫進線段保護，此段線路的耐雷水平及避雷線的保護角也應符合上述規(guī)定。全線有避雷線的變電所進線段保護接線如圖(b)所示。配電變壓器和柱上開關的防雷保護配電變壓器的防雷保護措施柱上斷路器或負荷開關的防雷保護配電變壓器的防雷保護措施我國310kV配電變壓器絕大多數(shù)為Y，yn0 接線，其防雷保護措施有以下幾點：1、為防止雷電侵人波損害變壓器，高壓側一般應裝設閥型避雷器；為提高保護效果，保護裝置應裝在高壓熔斷器的內(nèi)側。2、避雷器的接地引下線應與變壓器中性點及金屬外殼接在一起后共同接地，其

13、工頻接地電阻應滿足最低值要求。3、避雷器接地線到變壓器外殼的連接線應盡量短。因接地連接線有電感，當雷電流通過時，其電感與長度成正比，壓降與避雷器的殘壓疊加后共同作用到變壓器的絕緣上。配電變壓器的防雷保護措施4、變壓器低壓側也應裝設一組氧化鋅或閥型避雷器，它不僅可以防止以低壓側產(chǎn)生的過電壓，而且還可以防止逆變換波和低壓側的雷電侵人波擊穿高壓側絕緣。柱上斷路器或負荷開關的防雷保護對于610kV柱上斷路器，負荷開關或隔離開關的防雷保護問題，實踐中也應予充分重視。對于經(jīng)常開路運行的柱上斷路器，它相當于線路的終端。當開關的某一側線路閃雷時，由于雷電波的反射疊加作用。會經(jīng)常閉合的斷路器；經(jīng)常開路的斷路器常

14、閉路運行的柱上斷路器、負荷開關或隔離開關，可只在電源側安裝避雷器，且應將接地線與開關外殼相連，以使外殼與避雷器放電時的電位相等，防止對外殼放電其保護接線如右圖發(fā)電廠的防雷保護1. 發(fā)電廠過電壓保護的特點和基本要求2. 發(fā)電廠內(nèi)建筑物的直擊雷保護3. 發(fā)電廠配電裝置的防雷保護4. 發(fā)電機過電壓保護的設備和電氣接線發(fā)電廠過電壓保護的特點和基本要求 對旋轉電機的防雷保護應同時考慮它的主絕緣、匝間絕緣（指多匝電機）和中性點絕緣的保護。1. 必須采用專用的避雷器和電容器作為基本的保護元件。2. 另一方面還需要采取完善的進線保護，以限制流過避雷器的雷電流不致超過額定值，從而才能基本保證旋轉電機的絕緣能與避

15、雷器的特性相配合。3. 中小容量的旋轉電機除了主絕緣以外，往往還有匝間及層間絕緣，因此必須采用電容器保護，以便將侵人波的陡度降低至56kVuS以下，保證匝間絕緣不致被擊穿。發(fā)電廠過電壓保護的特點和基本要求 露天的配電裝置必須完全處在避雷針或避雷線的直擊雷保護范圍之內(nèi)。以防止雷電波侵人發(fā)電廠，危害配電裝置的安全。廠區(qū)內(nèi)整個防雷接地裝置除了滿足防雷的要求以外，還須考慮人身的安全，使接觸電壓和跨步電壓合乎保安要求。 發(fā)電廠內(nèi)設備和建筑物較多，高矮不等，用途也不一樣。如露天的油箱和油務設備的建筑物、輸煤或卸煤設備、煤粉分離器的建筑物、制氫設備、氫氣罐儲存室和易燃材料的倉庫、變壓器修理間、煙囪和冷卻塔等

16、，都必須裝設直擊雷保護裝置，主要采用避雷針（或避雷線）來保護。對上述設備和建筑物考慮直擊雷保護時，如果建筑物為金屬屋頂或屋頂上的設備為金屬結構，則只要將金屬部分可靠接地即可。否則就需單獨用避雷針來保護。如發(fā)電廠的廠房，已處于煙囪或冷卻塔的遮蔽范圍之內(nèi)，就可以不再裝設直擊雷保護裝置了。發(fā)電廠內(nèi)建筑物的直擊雷保護發(fā)電廠內(nèi)必須加裝直擊雷保護的建筑物（配電裝置同變電所）如下：（1）雷擊后有爆炸危險性的建筑物，例如：制氫站、儲存氫氣筒的倉庫和乙炔發(fā)生站等。（2）雷擊后可能引起火災的建筑物，例如：露天的油箱和油務設備的有關建筑物以及煤粉裝置、制氫設備和易燃材料的倉庫等.（3）雷擊后可能起嚴重破壞的高聳建筑

17、物，例如：煙囪、冷卻塔和變壓器修理間等。發(fā)電廠內(nèi)建筑物的直擊雷保護對發(fā)電廠內(nèi)的各種建筑物采取防雷措施時，如果是金屬結構或金屬屋頂，或者設備具有金屬外殼，只需將金屬部分接地即可，否則就應用避雷針或避雷線保 護。對于磚或鋼筋混凝土的煙囪，應在其頂部裝設避雷針，并敷設可靠的接地引下線對于儲存爆炸性或易燃性材料的倉庫，僅用避雷針保護，有時還不能完全防止雷 電對它的危害，可以采用鐵線編成的避雷同來保護，用支持物架設在倉庫的上方，并 將網(wǎng)可靠接地。這種金屬網(wǎng)狀籠罩物不但可以防止直擊雷，而且還有屏蔽的作用，能 夠防止由靜電感應引起的危害。發(fā)電廠配電裝置的防雷保護發(fā)電廠內(nèi)配電裝置的保護原則基本上和變電所的保護

18、原則相同，但由于重要性大，因此要求更嚴格一些。首先要求做到：凡是露天的配電裝置必須完全處于發(fā)電廠的直擊雷保護范圍之內(nèi)。其次是對進行波的保護問題，由于發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的心臟，出線較多，遭受雷擊的機會也就相應地增加了。為此，對發(fā)電廠的每一路出線都應嚴格按照過電壓保護設計規(guī)范的要求，加裝必要的防雷設施，尤其是出線段的直擊雷保護部分如用避雷線保護，則其保護角必須盡可能做到為20以下，最大不宜超過30 ，如果加裝避雷線有一定困難時，則應考慮加裝避雷針來保護。同時對進線保護段的兩端還應加裝管型避雷器。發(fā)電機過電壓保護的設備和電氣接線發(fā)電機（包括同步調相機、高壓電動機和變頻機等）的過電壓保護必須具有完善的進

19、線保護，并應在母線上裝設FCD型避雷器（保護旋轉電機專用的閥型避雷器）或MOA和靜電電容器。中性點亦應采用適當?shù)拈y型避雷器或MOA來保護。由于FCD型避雷器或MOA均具有較好的電氣特性，在通過的電流為5kA時，避雷器的殘壓相當于電機繞組按出廠試驗所規(guī)定的沖擊電壓。發(fā)電機母線上裝了電容器可以降低侵人波的陡度，能起到保護電機匝間絕緣的作用。 由于直配發(fā)電機直接與架空輸電線路相連接，其進線段保護顯得尤其重要。 配電網(wǎng)的過電壓保護配電網(wǎng)的雷害事故約占整個電力系統(tǒng)全部雷害事故的7080，其比重是很大的，嚴重地威脅著供電的安全。配電線路桿塔的平均高度要比送電線路的桿塔為低。對低壓線路的防雷保護問題也不可忽

20、視，應在必要的地點加裝低壓避雷器或擊穿保險器，最低限度應將進建筑物前的低壓架空線路絕緣子的鐵腳接地，起一個放電間隙的作用，以防止雷電波侵人室內(nèi)，引起人身或設備事故。建筑物的防雷保護及其要求1、建筑物的防雷保護2、對建（構）筑物防雷裝置的要求建筑物的防雷保護建筑物根據(jù)其重要性、使用性質、發(fā)生雷擊事故的可能性和后果，按防雷要求分為三類。1、第一類防雷建筑物及其防雷措施2、第二類防雷建筑物及其防雷措施3、第三類防雷建筑物及其防雷措施第一類防雷建筑物及其防雷措施第一類防雷建筑物的防雷措施：應裝設獨立避雷針防止直擊雷；對非金屬面應敷設避雷網(wǎng)，室內(nèi)一切金屬設備和管道，均應良好接地并不得有開口環(huán)路，以防止感

21、應過高壓；采用低壓避雷器和電纜進線，以防雷擊時高電壓沿 低壓架空線侵人建筑物內(nèi)，第二類防雷建筑物及其防雷措施第二類防雷建筑物的防雷措施：這類建筑物可在其上裝設避雷針或采用避雷針和 避雷帶混合保護，以防直接雷；室內(nèi)一切金屬設備和管道，均應良好接地并不得有開口環(huán)路，以防止感應雷；采用低壓避雷器和架空進線，以防高電位沿低壓架空線侵人建筑物內(nèi)。第三類防雷建筑物及其防雷措施第三類防雷建筑物的防雷措第三類防雷建筑物的防雷措施：這類建筑物防止直接雷施：這類建筑物防止直接雷可在建筑物最易遭受雷擊的可在建筑物最易遭受雷擊的部位（如屋脊、屋角、山墻部位（如屋脊、屋角、山墻等）裝設避雷帶或避雷針進等）裝設避雷帶或避

22、雷針進行重點保護；若為鋼筋混凝行重點保護；若為鋼筋混凝土屋面，則可利用其鋼筋作土屋面，則可利用其鋼筋作為防雷裝置；為防止高電位為防雷裝置；為防止高電位侵人，可在進戶線上安裝放侵人，可在進戶線上安裝放電間隙或將其絕緣于鐵腳接電間隙或將其絕緣于鐵腳接地。地。對建（構）筑物防雷裝置的要求（1）建（構）筑物接地的導體截面應不小于表35中所列數(shù)值。（2）引下線要沿建（構）筑物外墻敷設，并經(jīng)最短路徑接地（3）建（構）筑物的金屬構件，消防梯、鋼柱等做引下線，但所有金屬器件之間應連接成良好的電氣通路（4）采用多根引下線時，為了便于檢查接地電阻以及檢查引下線、接地線的連接情況，宜在各引下線距地面1.8m處設置斷

23、連卡。（5）易受機械損傷的地方，在地面上約1.7m至地下0.3m處的一段應加保護管（6）建（構）筑物過電壓保護的接地電阻應符合要求防雷裝置的安裝與維護為了防止雷直擊于電氣設備和建筑物，一般采用避雷針保護。 用避雷針進行直擊雷保護時，應使需要保護的所有設備和建筑物都處于避雷針保護范圍之內(nèi)。反擊: 當避雷針受到雷擊后，它的對地電壓可能很高，若針與被保護設備之間的電氣距離不夠，就可能發(fā)生避雷針對被保護設備放電，這種情況我們稱為反擊（或逆閃絡）。因此，還應采取措施，防止雷擊避雷針時產(chǎn)生反擊事故避雷針的裝設規(guī)定與要求在確定避雷針的位置及安裝時，應注意下列規(guī)定與要求：1.獨立避雷針與被保護物之間應保持一定

24、的空間距離。2.避雷針的接地體與被保護物的接地體之間也應保持一定的地中距離。3.35kV及以下的配電裝置，其架構或房頂不宜裝避 雷針。在變壓器的門型架構上，也不應裝設避雷針、避雷線。4.60kV及以上配電裝置，允許將避雷針裝設在門型架構或房頂上，但不能裝在主變壓器的門型架構上。5.獨立避雷針不應設在經(jīng)常通行的地方，距道路應不小于3m。6.為防止雷擊避雷針時，雷電波沿線路侵入室內(nèi)，危擊安全，凡照明線、廣播 線、天線或電話線等嚴禁架設在獨立避雷針上。7.若利用獨立避雷針（線）構架安裝照明燈時，照明燈電源線路必須采用鋁裝或鉛包電纜或是穿人金屬管的導線，并要直接埋人地中10m長以上，然后才允許與35kV及以下