防雷與接地課件

關(guān)于防雷與接地1第1頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三2主要內(nèi)容第一節(jié)接地概述第二節(jié)雷電的形成及危害第三節(jié)防雷裝置第四節(jié)輸電線路和變電所防雷第五節(jié)工廠供電系統(tǒng)的防雷第六節(jié)建筑配電系統(tǒng)的防雷第2頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三3第一節(jié)接地概述一、工作接地二、保護接地三、防雷接地第3頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三4一、工作接地電力系統(tǒng)的中性點是指星形連接的變壓器或發(fā)電機的中性點。工作接地指電力系統(tǒng)中性點接地方式，也就是常說的電力系統(tǒng)中性點運行方式。我國電力系統(tǒng)中普遍采用的中性點運行方式：中性點直接接地、中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地等三種。第4頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三5

1、中性點直接接地電力系統(tǒng)主要優(yōu)點是：單相接地時，其中性點電位不變，非故障相對地電壓接近于相電壓（可能略有增大），因此降低了電力網(wǎng)絕緣的投資，而且電壓越高，其經(jīng)濟效益也越大。第5頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三62、中性點不接地電力系統(tǒng)主要優(yōu)點是運行可靠性高。單相接地時，不能構(gòu)成短路回路，接地相電流不大，電力網(wǎng)線電壓的大小和相位關(guān)系仍維持不變，但非接地相的對地電壓升為線電壓。第6頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三73、中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)當中性點不接地系統(tǒng)單相接地電流較大時，可采用中性點經(jīng)消弧線圈接地。根據(jù)消弧線圈的電感電流對接地電容電流補償程度，有三種補償方式：（1）全補償；（2）欠補償；（3）過補償。第7頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三8二、保護接地1、人體的觸電2、保護接地的作用作用如下圖所示：第8頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三93．對接地裝置接地電阻值的要求單相接地時，接地網(wǎng)電壓規(guī)定不得超過2000V，其接地裝置的接地電阻為當接地裝置僅用于高壓設(shè)備時，規(guī)定接地電壓不得超過250V，即第9頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三10當接地裝置為高低壓設(shè)備共用時，考慮到人與低壓設(shè)備接觸的機會更多，規(guī)定接地電壓不得超過120V，即1000V以下中性點直接接地系統(tǒng)的接地電阻一般不宜大于4；當變壓器容量不超過100kV·A時，中性點接地裝置的接地電阻可不大于10。1000V以下中性點不接地系統(tǒng)的接地電阻一般不應(yīng)大于10。第10頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三114．跨步電壓當人在分布電壓區(qū)域內(nèi)跨開一步，兩腳間（相距0.8m）所承受的電壓稱為跨步電壓。在大接地短路電流系統(tǒng)中，在小接地短路電流系統(tǒng)中，

第11頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三125．保護接零在中性點直接接地的三相四線制380/220V電力網(wǎng)中，保證維護安全的方法是采用保護接零，即將用電設(shè)備的金屬外殼與電源（發(fā)電機或變壓器）的接地中性線作金屬性連接，并要求供電給用電設(shè)備的線路，在用電設(shè)備一相碰殼時，能夠在最短的時限內(nèi)可靠地斷開。第12頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三13保護接地和保護接零的適用范圍如下：（1）額定電壓為1000V及以上的高壓配電裝置中的設(shè)備，在一切情況下均應(yīng)采用保護接地。（2）額定電壓為1000V以下的低壓配電裝置中的設(shè)備，在中性點不接地電網(wǎng)中，應(yīng)采用保護接地；在中性點直接接地的電網(wǎng)中，應(yīng)采用保護接零。在沒有中性線的情況下，亦可采用保護接地。第13頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三14三、防雷接地這是針對防雷保護的需要而設(shè)置，目的是減小雷電流通過接地裝置時的地電位升高。主要特點是雷電流的幅值大和雷電流的等值頻率高。第14頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三151、輸電線路的防雷接地高壓輸電線路在每一桿塔下一般都設(shè)有接地裝置，并通過引線與避雷線相連，其目的是使擊中避雷線的雷電流通過較低的接地電阻而進入大地。高壓線路桿塔都有混凝土基礎(chǔ)，它也起著接地體的作用，稱為自然接地電阻。大多數(shù)情況下單純依靠自然接地電阻是不能滿足要求的，需要裝設(shè)人工接地裝置。第15頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三162、變電所的防雷接地一般是根據(jù)安全和工作接地要求敷設(shè)一個統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后在避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足防雷接地的要求。接地網(wǎng)的總接地電阻可按下式估算：第16頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三17第二節(jié)雷電的形成及危害一、雷電的形成二、雷電過電壓三、雷電的危害第17頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三18一、雷電的形成雷電產(chǎn)生原因的解釋很多，現(xiàn)象也比較復(fù)雜。幾個主要名次如下：（1）雷云（2）導(dǎo)電通道（3）先導(dǎo)放電（4）主放電階段（回擊放電）第18頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三19二、雷電過電壓雷電過電壓又稱為大氣過電壓或外部過電壓，它是由于變配電系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備或建筑物遭受到來自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓。雷電過電壓有兩種基本形式：一種是直擊雷或直接雷擊；另一種雷電過電壓稱為雷電感應(yīng)或感應(yīng)雷。第19頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三20三、雷電的危害1、雷電的熱效應(yīng)和機械效應(yīng)遭受直接雷擊的樹木、電桿、房屋等，因通過強大的雷電流會產(chǎn)生很大的熱量，但在極短的時間內(nèi)又不易散發(fā)出來，所以會使金屬熔化，使樹木燒焦。同時由于物體的水分受高熱而汽化膨脹，將產(chǎn)生強大的機械力而爆炸，使建筑物等遭受嚴重的破壞。第20頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三212、雷電的磁效應(yīng)在雷電流通過的周圍，將有強大的電磁場產(chǎn)生，使附近的導(dǎo)體或金屬結(jié)構(gòu)以及電力裝置中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，可達幾十萬伏，足以破壞一般電氣設(shè)備的絕緣；在金屬結(jié)構(gòu)回路中，接觸不良或有空隙的地方，將產(chǎn)生火花放電，引起爆炸或火災(zāi)。第21頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三22第三節(jié)防雷裝置一、避雷針二、避雷線（又稱架空地線）三、避雷器第22頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三23一、避雷針1、用途為了防止設(shè)備免受直接雷擊，通常采用裝設(shè)避雷針或避雷線的措施，避雷針高于被保護物，其作用是將雷電吸引到避雷針本身上來并安全地將雷電流引入大地，從而保護了設(shè)備。第23頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三242、避雷針的保護范圍（1）單支避雷針第24頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三25按下式計算：P計算如下：第25頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三26（2）雙支等高避雷針第26頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三27兩針外側(cè)的保護范圍可按單針計算方法確定，兩針間的保護范圍應(yīng)按通過兩針頂點及保護范圍上部邊緣最低點O的圓弧來確定，O點的高度按下式計算截面中高度為hx的水平面上保護范圍的一側(cè)寬度可按下式計算：第27頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三28（3）兩支不等高避雷針其保護范圍按下法確定，兩針內(nèi)側(cè)的保護范圍先按單針作出高針1的保護范圍，然后經(jīng)過較低針2的頂點作水平線與之交于點3，再設(shè)點3為一假想針的頂點，作出兩等高針2和3的保護范圍。兩針外側(cè)的保護范圍仍按單針計算。第28頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三29二、避雷線（又稱架空地線）1、用途避雷線主要用于保護線路，也可用以保護發(fā)電廠、變電所。2、保護范圍單根避雷線的保護范圍按下式計算：第29頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三30單跟避雷線保護范圍圖如下：第30頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三31雙跟避雷線保護范圍圖如下：第31頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三32外側(cè)的保護范圍應(yīng)按單線計算，兩線橫截面的保護范圍可以通過兩線1、2點及保護范圍上部邊緣最低點O的圓弧所確定，O點的高度應(yīng)按下式計算。兩不等高避雷線的保護范圍可按兩不等高避雷針的保護范圍的確定原則求得。第32頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三33三、避雷器避雷器的作用是限制過電壓以保護電氣設(shè)備。避雷器的類型主要有保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器等幾種。保護間隙和管型避雷器主要用于限制大氣過電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路和變電所進線段的保護。閥型避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護。第33頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三341、保護間隙與管型避雷器保護間隙由兩個電極（即主間隙和輔助間隙）組成，常用的角型間隙及其與保護設(shè)備相并聯(lián)的接線如圖所示第34頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三35管型避雷器實質(zhì)上是一種具有較高熄弧能力的保護間隙，原理結(jié)構(gòu)見圖：第35頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三362．閥型避雷器閥型避雷器分普通型和磁吹型兩類，基本元件為間隙和非線性電阻，間隙和非線性電阻元件（又稱閥片）相串聯(lián)。如圖所示：第36頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三373．氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器，其閥片以氧化鋅為主要材料，附以少量精選過的金屬氧化物，在高溫下燒結(jié)而成。氧化鋅具有很理想的非線性伏安特性。如圖所示：第37頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三38第四節(jié)輸電線路和變電所防雷一、輸電線路的防雷二、變電所防雷保護第38頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三39一、輸電線路的防雷1、架設(shè)避雷線2、降低桿塔接地電阻3、架設(shè)耦合地線4、采用不平衡絕緣方式5、裝設(shè)自動重合閘6、采用消弧線圈接地方式7、裝設(shè)管型避雷器8、加強絕緣第39頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三40二、變電所防雷保護1、引言變電所遭受雷害可能來自兩個方面：雷直擊于變電所；雷擊線路，沿線路向變電所入侵的雷電波。對直擊雷的保護，一般采用避雷針或避雷線。由于線路落雷頻繁，所以沿線路入侵的雷電波是變電所遭受雷害的主要原因。其主要防護措施是在變電所內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器以限制入侵雷電波的幅值。第40頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三412、變電所的直擊雷保護為了防止雷直擊于發(fā)電廠、變電所，可以裝設(shè)避雷針，應(yīng)該使所有設(shè)備都處于避雷針保護范圍之內(nèi)，此外，還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時的反擊事故。3、變電所內(nèi)閥型避雷器的保護作用變電所內(nèi)必須裝設(shè)閥型避雷器以限制雷電波入侵時的過電壓，這是變電所防雷保護的基本措施之一。

第41頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三424、變電所進線段的保護變電所進線段保護的作用在于限制流經(jīng)避雷器的雷電流和限制入侵波的陡度。5、三相繞組變壓器的防雷保護當變壓器高壓側(cè)有雷電波入侵時，通過繞組間的靜電和電磁耦合，在其低壓側(cè)也將出現(xiàn)過電壓。為了限制這種過電壓，只要在任一相低壓繞組直接出口處對地加裝一個避雷器即可，中壓繞組雖也有開路的可能，但其絕緣水平較高，一般不裝。

第42頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三43第五節(jié)工廠供電系統(tǒng)的防雷一、架空線路的防雷二、工廠變電所的防雷三、廠建筑物低壓進線對高電位引入的防護第43頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三44一、架空線路的防雷工廠供電系統(tǒng)又不同于一般輸電線路，它是電力系統(tǒng)的負荷末端，又具有自己的特點，諸如：（1）一般廠區(qū)架空線路都在35kV以下（2）配電網(wǎng)絡(luò)一般不長（3）對重要負荷的工廠較易實現(xiàn)雙電源供電和自動重合閘裝置第44頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三45對35kV線路可以采用以下的防雷保護措施：（1）架空線路應(yīng)增加絕緣子個數(shù)，采用較高等級的絕緣子，或頂相用針式而下面兩相改用懸式絕緣子，提高反擊電壓水平。（2）部分架空線裝設(shè)避雷線。（3）改進桿塔結(jié)構(gòu)，譬如當應(yīng)力運行時，可以采用瓷橫擔等。（4）減少接地電阻，以及采用拉線減少桿塔電感。（5）采用電纜供電。而對6－10kV架空線，不須裝設(shè)避雷線，防雷方式可利用鋼筋混凝土的自然接地，必要時可采用雙電源供電和自動重合閘。第45頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三46二、工廠變電所的防雷裝設(shè)避雷針或避雷線對直擊雷進行防護，是非常可靠的。由于線路落雷次數(shù)多，所以沿線路侵入雷電波所形成的雷害事故相對比較頻繁，這一方面主要依靠設(shè)置閥式避雷器來保護。對直擊雷和線路侵入沖擊波的防護應(yīng)考慮：（1）對直擊雷的防護；（2）對線路侵入沖擊波的防護；（3）變電所防雷的進線段保護。第46頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三47三、廠建筑物低壓進線對高電位引入的防護建筑物低壓進線對高電位引入的防護方法較多，現(xiàn)僅列出以下的兩個方面：（1）架空線進線的處理；（2）采用電纜段進線。第47頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三48第六節(jié)建筑配電系統(tǒng)的防雷一、建筑物的防雷分級二、年平均雷暴日數(shù)和年預(yù)計雷擊次數(shù)三、民用建筑防直擊雷的措施和裝置四、防止雷電波侵入的措施五、高層建筑的防雷第48頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三49一、建筑物的防雷分級建筑物根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷擊事故的可能性和后果，按防雷要求分為三類：1、一類防雷建筑物如制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑物等第49頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三502、二類防雷建筑物如國家級重點文物保護的建筑物，國家級的會堂、辦公建筑物、大型博覽展覽建筑物、大型火車站、國賓館、國家級檔案館等。3、三類防雷建筑物省級重點文物保護的建筑物及省級檔案館，省級辦公建筑物及其他總要或人員密集的公共建筑物等。第50頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三51二、年平均雷暴日數(shù)和年預(yù)計雷擊次數(shù)民用建筑的防雷措施，原則上是以防直擊雷為主要目的，防止直擊雷的裝置一般由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。1、接閃器接閃器包括直接接受雷擊的避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)，以及用作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等。接閃器總是高出被保護物的，是與雷電流直接接觸的導(dǎo)體。第51頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三522、引下線引下線是連接接閃器和接地裝置的金屬導(dǎo)線，其作用是將接閃器與接地裝置連接在一起，使雷電流構(gòu)成通路。3．接地裝置接地裝置是接地體和接地線的總和。接地體是埋入土壤中或混凝土基礎(chǔ)中作散流作用的導(dǎo)體，包括垂直接地體和水平接地體兩部分。接地線是指從引下線到斷線卡或換線處至接地體的連接導(dǎo)體，應(yīng)與水平接地體等截面。第52頁，講稿共59頁，2023年5月2日，星期三53四、防止雷電波侵入的措施雷電波的侵入，是由于雷電對架空線路或金屬管道的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內(nèi)危及人身安全或損壞設(shè)備。對于一類防雷建筑物，為防止雷電波侵入應(yīng)采取如下措施：低壓電纜宜全線采用電纜直接埋地敷設(shè)，并在入戶