用電安全ppt-3-防雷保護

1、第三章第三章 防雷保護防雷保護3.1 防雷裝置的種類與作用防雷裝置的種類與作用過電壓及其分類 由于雷擊和操作等原因，電力系統(tǒng)中某些部分由于雷擊和操作等原因，電力系統(tǒng)中某些部分的電壓可能升高，甚至會大大超過正常狀態(tài)下的數(shù)的電壓可能升高，甚至會大大超過正常狀態(tài)下的數(shù)值，這種對電氣設備絕緣造成的危險的電壓升高，值，這種對電氣設備絕緣造成的危險的電壓升高，稱為過電壓。稱為過電壓。大氣過電壓內(nèi)部過電壓3.1.1 大氣過電壓大氣過電壓由于雷云放電或者雷電感應引起的過電壓，成為大氣過電壓，也叫雷電過電壓3.1.2 內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓 注：大氣過電壓與電力系統(tǒng)本身運行情況無關，因而注：大氣過電壓與電力系統(tǒng)本

2、身運行情況無關，因而 這種過電壓又稱為外部過電壓這種過電壓又稱為外部過電壓由于電力系統(tǒng)內(nèi)部電磁能量的轉(zhuǎn)換或傳送引起的過電壓，稱為內(nèi)部過電壓。注：斷路器分與合、負荷劇變、線路斷線、短路與接注：斷路器分與合、負荷劇變、線路斷線、短路與接地等故障均會引起不同程度的過電壓地等故障均會引起不同程度的過電壓3.1.2.1 雷電的形成雷電的形成+-+主放電 溫度可達20000余光放電雷電流I的幅值P：雷電流超過I（KA）的概率108/lgIPP=30，I=？P=100，I=？雷電的極性有正有負：負極性雷的數(shù)目遠超出正極性雷的數(shù)目，一年四季均如此；但正極性雷的幅值普遍比負極性雷的幅值高，而且電流幅值最大的雷也

3、是正極性的雷。 （1）直接雷過電壓3.1.2.2 大氣過電壓基本形成大氣過電壓基本形成雷云直接擊中房屋、桿塔、電力裝置等物體時，雷電電流流過該物體而泄入大地，在該物體上將產(chǎn)生很高的電壓降，稱為直接雷過電壓。由于直接雷過電壓幅值極高，因此必須采取有效的保護措施，通常使用避雷針、避雷線、避雷帶或者避雷網(wǎng)進行防護（2）感應雷過電壓當雷擊設備或架空線路附近地面時，在設備或?qū)Ь€上由于靜電感應和電磁感應而產(chǎn)生的過電壓。（3）侵入波過電壓由于架空線路或架空金屬管道上遭受直接雷或感應雷而產(chǎn)生的高壓沖擊雷電荷。在電力系統(tǒng)中，由于雷電波侵入而造成的雷害事故，約占雷害總數(shù)的一半以上對于110kV以上的高壓輸電線路，

4、直接雷擊過電壓對線路絕緣威脅最為嚴重，由于其絕緣的沖擊耐壓水平高于500KV， 故感應雷過電壓沒有危險；而對于低壓配電線路，由于絕緣水平低，非直擊雷過電壓引起的雷害故障次數(shù)明顯增加， 6kV或10kV架空配電線路由雷擊引起絲路閃絡或故障的主要因素不是直擊雷過電壓而是感應雷過電壓，感應雷過電壓導致的故障比例超過90%。 （1） 雷暴日3.1.2.3 雷電參數(shù)雷電參數(shù)在一天內(nèi)只要聽到雷聲就算一個雷暴日全年雷暴日的總和叫年雷暴日少雷區(qū)：每年平均雷暴日不超過15日的地區(qū)多雷區(qū)：超過40日的地區(qū)強雷區(qū)：超過90日的地區(qū)我國沿海雷暴以海南島最多，平均每年出現(xiàn)100多天，廣州雷州半島是我國最大的雷區(qū) 3.1

5、.3 常用防雷裝置的種類和作用常用防雷裝置的種類和作用防雷作用電氣設備的防雷建筑物的防雷發(fā)電廠、變電所、架空電力線路工業(yè)民間防雷裝置：避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶避雷針是由接閃器（針尖）、接地引下線和接地裝置三部避雷針是由接閃器（針尖）、接地引下線和接地裝置三部分組成分組成避雷針就其本質(zhì)功能而言，并不是避雷，相反卻是招雷或避雷針就其本質(zhì)功能而言，并不是避雷，相反卻是招雷或引雷。它是利用高聳空間的有利位置，當附近空中有雷電引雷。它是利用高聳空間的有利位置，當附近空中有雷電放射時，便不斷把雷電引向自身并將雷電流迅速地泄入大放射時，便不斷把雷電引向自身并將雷電流迅速地泄入大地消散。地消散。3.1.

6、4 避雷針避雷針3.1.4.1 單支避雷針保護范圍單支避雷針保護范圍避雷針在地面上的保護半徑避雷針在地面上的保護半徑單支避雷針的保護范圍單支避雷針的保護范圍hr5 . 12xhh 1)1)當當時時Phhrxx)( 2xhh 時時 2)當當Phhrxx)25 . 1 (r保護半徑，保護半徑，mh避雷針的高度，避雷針的高度，mhx被保護物的高度，被保護物的高度，mha被保護物的有效高度，被保護物的有效高度，mP高度影響系數(shù)：高度影響系數(shù)：單支避雷針保護范圍單支避雷針保護范圍130m/5 . 5120h30130PPrhhPPmhx，需要乘以，當；時，；時，某廠煙囪油罐，高10m，直徑10m，用一根

7、高25m的避雷針保護。問針與罐之間的距離x不超過多少？解：針高h=25m，被保護物高度hx =10m，由于 xh50A)的的電力設備的接地電阻要求符合電力設備的接地電阻要求符合R4000A時，要求時，要求R=0.5 火花效應火花效應：地中的電場強度超過土壤的臨界擊穿場強，：地中的電場強度超過土壤的臨界擊穿場強，土壤內(nèi)靠近接地體的部分會發(fā)生局部火花放電，從而使土壤內(nèi)靠近接地體的部分會發(fā)生局部火花放電，從而使接地電阻下降，小于工頻電流作用下的接地電阻值接地電阻下降，小于工頻電流作用下的接地電阻值R。電感效應電感效應：雷電沖擊電流的等值頻率很高，接地體自身：雷電沖擊電流的等值頻率很高，接地體自身呈現(xiàn)

8、明顯的電感作用，阻礙電流向接地體的遠端流通，呈現(xiàn)明顯的電感作用，阻礙電流向接地體的遠端流通，接地體的沖擊電阻大于工頻接地電阻接地體的沖擊電阻大于工頻接地電阻R。由于火花效應和電感效應，使統(tǒng)一接地裝置具有不由于火花效應和電感效應，使統(tǒng)一接地裝置具有不同的沖擊接地電阻同的沖擊接地電阻 與工頻接地電阻值與工頻接地電阻值R，用沖，用沖擊系數(shù)擊系數(shù)a來衡量來衡量chRRRach一半情況下火花效應大于電感效應，所以一半情況下火花效應大于電感效應，所以a13.2 電力設施和建筑物的防雷電力設施和建筑物的防雷3.2.1 電力線路的防雷保護措施電力線路的防雷保護措施3.2.1.1 低壓架空線路的防雷保護措施低壓

9、架空線路的防雷保護措施 低壓架空線分布廣，絕緣水平較低，同時低壓線路直接引入室內(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侵入室內(nèi)的防雷保護問題。低壓架空線路的防雷有六種方法：低壓架空線路的防雷有六種方法：(1) 一般用戶低壓線路及接戶線的絕緣子鐵腳宜接一般用戶低壓線路及接戶線的絕緣子鐵腳宜接地地(2) 重要用戶，宜在低壓線路進入室前重要用戶，宜在低壓線路進入室前50m處安裝處安裝一組低壓避雷器；進入室內(nèi)后在裝設一組低壓避雷一組低壓避雷器；進入室內(nèi)后在裝設一組低壓避雷器及接戶線的絕緣子鐵腳宜接地器及接戶線的絕緣子鐵腳宜接地 (3)室內(nèi)有電力設備接地裝置的建筑物，在入口處宜

10、室內(nèi)有電力設備接地裝置的建筑物，在入口處宜將絕緣子鐵腳與接地裝置相連，可以不必另設接地將絕緣子鐵腳與接地裝置相連，可以不必另設接地裝置。裝置。（4）人員密集的公共場所及由木桿或木橫擔引下）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，并要設置專用的的接戶線，其絕緣子鐵腳應接地，并要設置專用的接地裝置。接地裝置。（5）雷暴日不超過）雷暴日不超過30天的地區(qū)以及低壓線路被建天的地區(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筑物及樹木屏蔽，或接戶線距低壓干線的接地點不超過超過50m的線路，由于受雷擊機會少，其接戶線的的線路，由于受雷擊機會少，其接戶線的絕緣子鐵

11、腳可不接地。絕緣子鐵腳可不接地。（6）在多雷區(qū)或易遭受雷擊的地段，直接與架空）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雷裝置。線路相連的電能表宜設防雷裝置。3.2.1.2 高壓架空線路的防雷保護措施高壓架空線路的防雷保護措施 線路防雷問題是一個技術經(jīng)濟問題。由于雷擊引起頻線路防雷問題是一個技術經(jīng)濟問題。由于雷擊引起頻繁的跳閘，造成經(jīng)濟上的較大損失，因而必須采用適當?shù)姆钡奶l，造成經(jīng)濟上的較大損失，因而必須采用適當?shù)姆览状胧?，另一方面，如在防雷方面要求過高，從而使投防雷措施，另一方面，如在防雷方面要求過高，從而使投資過分增大。資過分增大。 根據(jù)線路的電壓等級、負荷性質(zhì)、雷電活

12、動強弱和土根據(jù)線路的電壓等級、負荷性質(zhì)、雷電活動強弱和土壤電阻率等許多條件通過技術經(jīng)濟比較來確定合理的防雷壤電阻率等許多條件通過技術經(jīng)濟比較來確定合理的防雷措施。措施。1、 架設避雷線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。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。 防止雷直擊導線；防止雷直擊導線；優(yōu)點：優(yōu)點： 避雷線對雷電流有分流作用，可以減小流入桿塔的避雷線對雷電流有分流作用，可以減小流入桿塔的雷電流，使塔頂電位下降；雷電流，使塔頂電位下降； 對導線有耦合和屏蔽的作用，可以降低導線上的對導線有耦合和屏蔽的作用，可以降低導線上的感應過電壓。感應過電壓。 增加線

13、路的投資；增加線路的投資；缺點：缺點： 線路電壓在線路電壓在20kV以下時，線路的絕緣不高，只要雷以下時，線路的絕緣不高，只要雷電流稍微大一些，接地引下線在桿頂處的電位升高就足以電流稍微大一些，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?qū)Ь€放電，使導線受到很高的電位，設引起接地引下線向?qū)Ь€放電，使導線受到很高的電位，設備受到損害。備受到損害。、避雷線的應用：、避雷線的應用： 避雷線一般在避雷線一般在35KV及以上電壓等級的線路上裝設。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。但在雷不嚴重及以上線路一般全線裝設避雷線。但在雷不嚴重的地區(qū)，的地區(qū)，110KV及及2

14、060KV線路通常不沿全線裝設，而線路通常不沿全線裝設，而只是在發(fā)電廠升壓站出線和變電站進出線只是在發(fā)電廠升壓站出線和變電站進出線12Km內(nèi)裝設內(nèi)裝設避雷線，作為進線段保護。避雷線，作為進線段保護。 610KV配電線路上都不裝設避雷線，而是利用鋼配電線路上都不裝設避雷線，而是利用鋼筋混凝土電桿的自然接地作用和中性點不直接接地作用。筋混凝土電桿的自然接地作用和中性點不直接接地作用。、單根避雷線的保護范圍、單根避雷線的保護范圍2/hhxPhhrxx)(47. 02/hhxPhhrxx)53. 1( 130m/5.5120h30130PPrhhPPmhx，需要乘以，當；時，；時，rx保護半徑，mh避

15、雷針的高度，mhx被保護物的高度，mP高度影響系數(shù)：高度影響系數(shù)：2. 降低桿塔接地電阻降低桿塔接地電阻 降低桿塔沖擊接地電阻時提高線路耐雷水平、防止反降低桿塔沖擊接地電阻時提高線路耐雷水平、防止反擊，降低雷擊跳閘率的有效措施。擊，降低雷擊跳閘率的有效措施。 在土壤電阻率低的地區(qū)，應充分利用鐵塔，鋼筋混凝在土壤電阻率低的地區(qū)，應充分利用鐵塔，鋼筋混凝土桿的自然接地電阻，在高土壤電阻率的地區(qū)，可采用多土桿的自然接地電阻，在高土壤電阻率的地區(qū)，可采用多根放射形接地體，或連續(xù)伸長接地體或采用降阻劑降低接根放射形接地體，或連續(xù)伸長接地體或采用降阻劑降低接地電阻。地電阻。3. 架設耦合地線架設耦合地線

16、可采用在導線下方架設地線的措施，其作用是增可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加避雷線與導線間的耦合作用以降低絕緣子串上的電壓。壓。4. 采用不平衡絕緣方式采用不平衡絕緣方式 使兩回線的絕緣子片數(shù)有差異，這樣雷擊時絕緣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，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線的耦合作用，使其耐雷水平提增加了對另一回路導線的耦合作用，使其耐雷水平提高。高。5. 裝設自動重合閘裝設自動重合閘由于線路絕緣線路具有自恢復性能，大多數(shù)雷擊造成由于線路絕緣線路

17、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。動重合閘裝置對降低線路的雷擊事故率效果較好。6. 加強絕緣加強絕緣7. 采用消弧線圈接地方式采用消弧線圈接地方式對于對于35KV及以下電壓等級的電網(wǎng)可考慮采用系統(tǒng)中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)消弧線圈接地方式性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式3.2.2 變配電所的防雷保護措施變配電所的防雷保護措施3.2.2.1 裝設避雷針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為了防止雷直擊于變電所，一般采用避

18、雷針或避雷線進行保護，并且避雷針（線）與被保護物（包括各種電氣行保護，并且避雷針（線）與被保護物（包括各種電氣設備、高大建筑、儲油罐等）之間的距離應滿足以下兩設備、高大建筑、儲油罐等）之間的距離應滿足以下兩個個原則：原則： 應使發(fā)電廠、變電所所有被保護設備置于避雷針應使發(fā)電廠、變電所所有被保護設備置于避雷針（線）的保護范圍因內(nèi)，以免遭受直接雷擊。（線）的保護范圍因內(nèi)，以免遭受直接雷擊。 當雷直擊避雷針（線）時，會在避雷針（線）上產(chǎn)當雷直擊避雷針（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

19、保護設備間發(fā)（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)象叫逆閃絡或反擊。事故。這種現(xiàn)象叫逆閃絡或反擊。對于對于35KV以下變電所，因起絕緣水平低，故要求架設獨以下變電所，因起絕緣水平低，故要求架設獨立避雷針，不允許將避雷針裝設在配電構架上，以免出現(xiàn)立避雷針，不允許將避雷針裝設在配電構架上，以免出現(xiàn)反擊事故。反擊事故。對于對于110KV及以上變電所，絕緣水平高，不易發(fā)生反擊及以上變電所，絕緣水平高，不易發(fā)生反擊事故，因此一般允許將避雷針裝設在配電構架上，但在事故，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土壤電阻率大于1000mm的地區(qū)，不宜裝設構架避雷的地區(qū)，不宜裝設構架避雷針。針。3.2.2.2 裝設閥型避雷器裝設閥型避雷器（1）利用閥型避雷器來限制雷電侵入波