電力系統(tǒng)過電壓與接地裝置.doc

電力系統(tǒng)過電壓與接地裝置 電力系統(tǒng)過電壓與接地裝置 1、 過電壓 1.1 過電壓的定義 超過系統(tǒng)最高運行電壓從而對絕緣有危害的電壓升高稱為過電壓。過電壓屬于電力系統(tǒng)中的一種電磁擾動現(xiàn)象，電力系統(tǒng)中電路狀態(tài)或電磁狀態(tài)的突然變化是產(chǎn)生過電壓的根本原因。1.2過電壓的分類電力系統(tǒng)中的過電壓分為外部過電壓和內(nèi)部過電壓。外部過電壓，又稱雷電過電壓或大氣過電壓，是由于雷云的影響而產(chǎn)生的。又可分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓。雷直接擊于電氣設(shè)備或輸電線路時，巨大的雷電流在被擊物上流過造成的過電壓，稱為直擊雷過電壓；雷擊電氣設(shè)備、輸電線路附近的地面或其他物體時，由于電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)在電氣設(shè)備或輸電線路上產(chǎn)生的過電壓，稱為感應(yīng)雷過電壓。內(nèi)部過電壓，是由于斷路器操作、故障或其他原因，使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起系統(tǒng)內(nèi)部電磁能量的振蕩或傳遞引起的電壓升高。內(nèi)部過電壓分為兩大類，即因操作或故障引起的瞬間（以毫秒計）電壓升高，稱操作過電壓；在瞬間過程完畢后出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)性質(zhì)的工頻電壓升高或諧振現(xiàn)象，稱暫時過電壓。暫時過電壓具有穩(wěn)態(tài)性質(zhì)，但只是短時存在或不允許其持久存在。相對于正常運行時間，它是“暫時”的。暫時過電壓包括工頻過電壓和諧振過電壓。電力系統(tǒng)中的空載長線路電容效應(yīng)、不對稱接地和突然甩負(fù)荷均能引起工頻過電壓；由于操作或故障使系統(tǒng)中電感元件與電容元件參數(shù)匹配時，會出現(xiàn)諧振，產(chǎn)生諧振過電壓，因諧振回路中電感元件的特性不同，諧振過電壓有線性諧振、參數(shù)諧振和非線性諧振過電壓(鐵磁諧振）三種。1.3 過電壓的防護(hù)措施1.3.1 避雷針或避雷線 避雷針是防直接雷擊的有效措施。它的作用是將雷電吸引到自身并泄放入地中，從而保護(hù)其附近的建筑物或電氣設(shè)備等免遭雷擊。 1、避雷針的結(jié)構(gòu)和保護(hù)原理避雷針是由接閃器、引下線和接地體三部分構(gòu)成。 （1）接閃器。是避雷針的最高部分，用來接受雷電放電，可用直徑1012mm、長12m的圓鋼制成。 （2）引下線。它的主要任務(wù)是將接閃器上的雷電流安全導(dǎo)入接地體，是指順利入地。引下線可用鍍鋅鋼絞線、圓鋼、扁鋼制成。因雷電流很大，所以引下線須有足夠的截面。 （3)接地體。它的作用是使雷電流順利入地，并減少雷電流通過時產(chǎn)生的壓降。一般由幾根2.5m長的40404mm的角鋼打入地下，在并聯(lián)后與引下線可靠連接。 避雷針的保護(hù)原理：當(dāng)雷云中的先導(dǎo)放電向地面發(fā)展，距離地面一定高度時，避雷針能使先導(dǎo)通道所產(chǎn)生的電場發(fā)生畸變，此時，最大電場強(qiáng)度的方向?qū)⒊霈F(xiàn)在從雷電先導(dǎo)到避雷針頂端（接閃器）的連線上，致使雷云中的電荷被吸引到避雷針，并安全泄放入地。 2、避雷針的保護(hù)范圍 （1）單支避雷針 設(shè)避雷針的高度為h（m），被保護(hù)物體的高度為（m),其保護(hù)半徑（m）為： 當(dāng)時， =（-)() 當(dāng)時， =（-）（）式中 為高度影響系數(shù)。當(dāng)時，=；當(dāng)時，；當(dāng)時，取其等于120m。 3、避雷線的保護(hù)范圍 避雷線也叫架空地線，它是懸掛在高空的接地導(dǎo)線，其作用和避雷針一樣，起引雷作用。避雷線是輸電線路防雷保護(hù)最基本的措施之一。 （1）單根避雷線 單根避雷線在水平面上每側(cè)保護(hù)范圍的寬度為： 當(dāng)時， 當(dāng)時， 1.3.2 避雷器 避雷器是用以限制沿線路侵入的雷電過電壓或操作過電壓的一種過電壓保護(hù)裝置。它實質(zhì)上是一個放電器，與被保護(hù)的電氣設(shè)備并聯(lián)連接，當(dāng)作用在避雷器上的電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器先放電，從而限制過電壓的幅值，使與之并聯(lián)的電氣設(shè)備得到保護(hù)。 目前使用的避雷器主要有四種類型：保護(hù)間隙、排氣式避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。保護(hù)間隙和排氣式避雷器主要用于發(fā)電廠、變電站的進(jìn)線保護(hù)段、線路的絕緣弱點、交叉檔或大跨越檔桿塔的保護(hù)。閥型避雷器和氧化鋅避雷器用于配電系統(tǒng)、發(fā)電廠、變電站的防雷保護(hù)。2、 接地裝置2.1 接地裝置概述埋入地下與土壤有良好接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地體，連接接地體和電氣裝置接地部分的導(dǎo)線稱為接地線。接地裝置是接地體和接地線的總稱，其作用是減小接地電阻，以降低雷電流通過時避雷針（線）或避雷器上的過電壓。輸配電系統(tǒng)中出于正常運行和人身安全等考慮，也要求裝設(shè)接地裝置以減小接地電阻。2.2 接地和接地電阻的基本概念電位的高低是相對而言的，工程上需以零電位為參考點?？紤]到大地是個導(dǎo)體，當(dāng)其中沒有電流流過時是等電位的，所以通常認(rèn)為大地具有零電位，把它取作電位的參考點。如果地面上的金屬物體與大地牢固連接，在沒有電流流過時，金屬物體與大地之間沒有電位差，該物體就具有了大地的電位-零電位，這就是接地的含義。即接地就是指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點通過導(dǎo)體與大地相連，使該物體或節(jié)點與大地保持等電位。 接地裝置的接地電阻R等于接地點處的電位與接地電流的比值。當(dāng)接地電流為定值時，接地電阻愈小，則電位愈低，反之愈高。此時地面上的接地物體也具有了電位,可能會危及到電氣設(shè)備的絕緣以及人身安全。所以應(yīng)盡可能地降低接地電阻。 2.3 接地的分類和作用 電力系統(tǒng)中，按作用不同，接地可分為工作接地、保護(hù)接地、防雷接地。 2.3.1 工作接地 為了保證電力系統(tǒng)正常運行所需要的接地。例如系統(tǒng)中性點的接地，其作用是穩(wěn)定電網(wǎng)的對地電位，以降低電氣設(shè)備的絕緣水平。工作接地的接地電阻一般為0.55。2.3.2 保護(hù)接地 為了保證人身安全，防止因設(shè)備絕緣損壞引發(fā)觸電事故而采取的將高壓電氣設(shè)備的金屬外殼接地。其作用是保證金屬外殼經(jīng)常固定為地電位，當(dāng)設(shè)備絕緣損壞而使外殼帶電時，不致有危險的電位升高造成人員觸電事故。 接觸電壓是指人所站立的地點與接地設(shè)備之間的電位差，跨步電壓是人的兩腳著地點之間的電位差。2.3.3 防雷接地 針對防雷保護(hù)裝置的需要而設(shè)置的接地。其作用是使雷電流順利入地，減小雷電流通過時的電位升高。2.4 接地裝置的測量方法和降阻方法2.4.1 測量方法 測量接地電阻的方法有儀表測量法、搖表測量法、萬用表測量法。2.4.2 降阻方法 1更換土壤 這種方法是采用電阻率較低的土壤(如：粘土、黑土及砂質(zhì)粘土等)替換原有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周圍0.5m以內(nèi)和接地體的1/3處。但這種取土置換方法對人力和工時耗費都較大。 2 人工處理土壤（對土壤進(jìn)行化學(xué)處理） 在接地體周圍土壤中加入化學(xué)物，如食鹽、木炭、爐灰、氮肥渣、石灰等，提高接地體周圍的導(dǎo)電性。 3深埋接地極 當(dāng)?shù)叵律钐幍耐寥阑蛩碾娮杪瘦^低時，可采取深埋接地極來降低接地電阻值。這種方法對含砂土壤最有效果。 4利用接地電阻降阻劑 在接地極周圍敷設(shè)了降阻劑后，可以起到增