華工自動化企業(yè)供電第8章防雷與接地

1、第八章 防雷與接地本章要點 供電系統(tǒng)正常運行，首先保證整個系統(tǒng)的安全性，本章主要圍繞工業(yè)和民用電力裝置的防雷保護和接地裝置的運行與設(shè)計問題，介紹雷電的產(chǎn)生和發(fā)展的物理過程、常用的防雷保護裝置、架空線路和變配電所的防雷措施、接地和接零的基本概念和計算。主要掌握以下幾個問題：一、過電壓與防雷1、過電壓的基本概念、分類；2、主要的防雷措施（1）避雷針（2）避雷器3、防雷保護 變電所、架空線路等防雷保護措施；第八章防防雷與與接地二、電氣氣裝置接接地（1）接地基基本概念念（2）接地類類型（3）保護接接地的分分類與特特點；（重點）第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷一、過電電壓及雷雷電概述述1過電壓壓及分類類：過電壓

2、：在電氣氣設(shè)備或或者線路路上出現(xiàn)現(xiàn)的超出出正常工工作要求求并對其其絕緣構(gòu)構(gòu)成威脅脅的電壓壓。第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷2雷電電的形成成雷電放電電過程分分為：先導(dǎo)放電電和主放放電過程程；先導(dǎo)放電電過程：當(dāng)電場強強度達到到25KV30KV/cm時，空氣氣絕緣擊擊穿；主放電過過程：強烈的電電荷中和和過程，強大電電流，數(shù)數(shù)十至數(shù)數(shù)百千安安；第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷3雷電過過電壓的的種類高空中雷雷云之間間的放電電雖然強強烈，但但對于人人和地面面物體沒沒有危害害，而雷雷云對大大地的放放電將會會產(chǎn)生很很大的破破壞作用用的大氣氣過電壓壓，主要要包括三三類：第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷4雷電的

3、的危害雷電對于于電力裝裝置等的的危害，主要表表現(xiàn)在以以下幾方方面：(1).電動力效效應(yīng)：雷雷電的機機械效應(yīng)應(yīng)產(chǎn)生的的電動力力可摧毀毀設(shè)備、桿塔和和建筑，傷害人人和畜；(2).熱效應(yīng)：強大的的雷電流流所產(chǎn)生生的熱量量，可燒燒斷導(dǎo)線線和燒毀毀電力設(shè)設(shè)備；(3).電磁效應(yīng)應(yīng)：雷電電的電磁磁效應(yīng)可可能產(chǎn)生生過電壓壓，擊穿穿電氣絕絕緣，甚甚至引起起火災(zāi)爆爆炸，造造成人身身傷亡；(4).閃絡(luò)放電電：雷電電的閃絡(luò)絡(luò)放電可可能燒壞壞絕緣子子、使斷斷路器跳跳閘或引引起火災(zāi)災(zāi)，造成成大面積積停電。第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷二、防雷雷措施第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷（A）接接閃器第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷1避雷針針（1）避

4、雷針針的作用用：吸引雷，并將雷雷電流通通過避雷雷針安全全引入大大地，保保護避雷雷針附近近的電力力設(shè)備和和建筑物物免受直直擊雷的的危害；（2）避雷針針的組成成：第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷2避雷線線架設(shè)在架架空線路路的上面面，保護護架空線線路或者者建筑物物；既架架空又接接地，又又稱架空空地線。防雷的的原理與與避雷針針相同；第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷3避雷帶帶和避雷雷網(wǎng)保護高層層建筑（煙囪、樓房）免受直直擊雷和和感應(yīng)雷雷；一般均采采用圓鋼鋼和扁鋼鋼，優(yōu)先先采用圓圓鋼，而而且對于于界面積積具有嚴(yán)嚴(yán)格規(guī)定定；上述的接接閃器均均應(yīng)經(jīng)過過引下線線與接地地裝置連連接。第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷（二）避避雷器（lig

5、htningarrester）用途：防防止雷電電產(chǎn)生的的過電壓壓波沿線線侵入變變配電所所或其他他的建筑筑物內(nèi)，以免危危及被保保護設(shè)備備的絕緣緣。與保保護設(shè)備備并聯(lián)，裝在被被保護設(shè)設(shè)備的電電源側(cè)。保護原理理：當(dāng)線線路上出出現(xiàn)危及及設(shè)備絕絕緣的雷雷電過電電壓時，避雷針針器的火火花間隙隙被擊穿穿，或者者由高阻阻變?yōu)榈偷妥?，使使過電壓壓對大地地放電，保護設(shè)設(shè)備的絕絕緣；第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷1閥型避避雷器組成：火火花間隙隙和閥片片；原理：正常工作作電壓時時，火花花間隙不不會被擊擊穿從而而隔斷工工頻電流流；但在在雷電過過電壓時時，火花花間隙被被擊穿放放電；閥閥片的非非線性特特性介紹紹；注意：雷電流通通

6、過閥片片時，產(chǎn)產(chǎn)生的電電壓降將將會加在在被保護護的設(shè)備備上，不不能超過過設(shè)備的的絕緣允允許的耐耐壓值。第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷2氧化鋅鋅避雷器器目前最先先進的過過電壓保保護設(shè)備備；組成：保護對象象：變壓壓器、發(fā)發(fā)電機、開關(guān)、母線等等高壓設(shè)設(shè)備；第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷3保護護間隙特點：簡簡單經(jīng)濟濟、維修修方便；但是保保護性能能差，滅滅弧能力力差，容容易造成成接地或或者短路路故障，由于保保護間隙隙的滅弧弧能力差差，雷擊擊后可能能會切不不斷工頻頻電流造造成短路路故障，引起線線路開關(guān)關(guān)跳閘或或熔斷器器熔斷，造成停停電；一一般配合合自動重重合閘裝裝置，提提高靈敏敏度；連接時，一

7、電極極接線路路，另一一電極接接地。保護對象象：室外外或者負(fù)負(fù)荷不重重的線路路；第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷三防雷雷保護1架空線線路的防防雷保護護(1)架設(shè)避雷雷線：最最有效但但成本高高，只有有66KV以上的線線路才沿沿全線裝裝設(shè)；(2)提高線路路本身的的絕緣水水平：10KV以下的架架空線路路；采用磁橫橫擔(dān)代替替鐵橫擔(dān)擔(dān)；絕緣子采采用高一一電壓等等級；(3)三角形排排列的頂頂線兼做做防雷保保護線：并裝設(shè)設(shè)放電極極間隙；(4)絕緣薄弱弱環(huán)節(jié)：高電桿桿，電纜纜頭、開開關(guān)等，裝設(shè)管管型避雷雷器或保保護間隙隙加以保保護；第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷(5)采用自動動重合閘閘裝置：雷擊時時的短路路為順時時故障；(6

8、)絕緣子鐵鐵腳接地地：對于于分布較較密的低低壓線路路及接戶戶線的絕絕緣子鐵鐵腳宜接接地；第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷2變配電電所的防防雷保護護(1)防直擊雷雷裝設(shè)避雷雷針保護護整個變變配電所所建筑物物；但是是為了保保證建筑筑物免受受反擊事事故，需需要滿足足：獨立的避避雷針和和建筑物物之間距距離要滿滿足；獨獨立接地地；接地地裝置不不應(yīng)該設(shè)設(shè)置在人人員經(jīng)常常出入的的地方。(2)進線防雷雷保護35KV的電力線線路，一一般在1-2km段內(nèi)裝設(shè)設(shè)避雷線線，保證證該段電電路免受受直擊雷雷的危害害；為保證保保護段之之外的線線路受到到雷擊時時侵入變變電所內(nèi)內(nèi)的過電電壓有所所限制，在避雷雷線兩端端處的線線路上裝裝設(shè)

9、避雷雷器；310kV進線，每每路進線線的終端端裝設(shè)閥閥型避雷雷器，以以保護線線路斷路路器和隔隔離開關(guān)關(guān)；若采采用電纜纜進線，應(yīng)該在在架空線線路終端端靠近電電纜頭處處裝設(shè)避避雷器，其接地地端與電電纜頭外外殼相連連后接地地。第一節(jié)過過電壓壓和防雷雷(3)配電裝置置的防雷雷保護（變壓器器）在配電所所每段母母線上裝裝設(shè)一組組閥型避避雷器，并盡量量靠近變變壓器(小于5m)；并且避避雷器的的接地中中性點以以及金屬屬外殼連連在一起起，如圖圖。第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地1接地和和接地裝裝置接地電氣設(shè)備備的某部部分與大大地之間間做良好好的電氣氣連接；接地體埋于地下下并直接接與土壤壤相接觸觸的金屬屬導(dǎo)體；接地線電

10、氣設(shè)備備中應(yīng)接接地部分分與接地地體相連連接的金金屬導(dǎo)體體；接地裝置置接地體與與接地線線總稱；接地網(wǎng)由若干接接地體在在大地中中用接地地線相互互連接起起來的整整體；第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地2接地電電流和對對地電壓壓接地電流流電氣設(shè)備備發(fā)生故故障時，電流經(jīng)經(jīng)過接地地裝置流流入大地地并作半半球狀散散開，此此電流稱稱為接地地電流；距離接地地體越遠遠，散流流電阻越越小，一一般在20m處，散流流電阻為為零；零電位電位為零零的地方方；稱為為地或者者大地；對地電壓壓電氣設(shè)備備的接地地部分與與零電位位之間的的電位差差；第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地3接觸電電壓和跨跨步電壓壓接觸電壓壓人體所

11、承承受的電電位差；跨步電壓壓在接地故故障點附附近，人人的雙腳腳之間所所呈現(xiàn)的的電位差差；與跨跨步的大大小以及及距離接接地點的的遠近有有關(guān)；第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地4工作接接地、保保護接地地、重復(fù)復(fù)接地工作接地地正常工作作或者故故障時，為了保保證電氣氣設(shè)備可可靠運行行而將電電力系統(tǒng)統(tǒng)某一點點接地；如：電電源的中中性點接接地保證證非故障障相對地地電壓為為相電壓壓；防雷雷設(shè)備的的接地為為將雷電電流引入入大地；保護接地地為了保障障人身安安全、防防治間接接觸電而而將設(shè)備備的外露露可導(dǎo)電電部分接接地；第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地保護接地地的主要要類型：（1）TN系統(tǒng)電源中性性點直接接地地，并引引出中性性線

12、(N)、保護線線(PE)或者保護護中性線線（PEN）；如圖：TN-CN與PE合為PEN；由于PEN中有電流流流過，可對接接PEN線的設(shè)備備產(chǎn)生電電磁干擾擾，故此此方式不不適合對對電磁干干擾要求求較高的的場合；此外如如果PEN斷線，可可使接PEN線的設(shè)備備外露可可導(dǎo)電部部分造成成人身觸觸電危險險，此方方式不適適合對安安全要求求較高的的場合；TN-SN與PE分開；所所有設(shè)備備外殼與與PE相連接；由于PE中沒有電電流流動動，故不不會對接接PE線的設(shè)備備造成電電磁干擾擾；且PE斷線不會會造成設(shè)設(shè)備外殼殼帶電，故該方方式適合合于對安安全和電電磁干擾擾要求比比較高的的場合；TN-C-S前部分N與PE合并，

13、后后一部分分N與PE分開；此此方式比比較靈活活，對安安全以及及電磁干干擾要求求比較高高的場合合，采用用TN-S系統(tǒng)，其其他場合合采用TN-C系統(tǒng)，兼兼有二者者的優(yōu)點點。第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地TN系統(tǒng)中的的設(shè)備外外殼經(jīng)低低壓配電電系統(tǒng)中中公共PE線或者PEN線接地保護接零零；故障分析析：TN系統(tǒng)中發(fā)發(fā)生單相相碰殼接接地故障障時，形形成單相相短路回回路，因因該回路路內(nèi)部無無任何接接地電阻阻，短路路電流很很大，足足以保證證在最短短時間內(nèi)內(nèi)使得熔熔絲熔斷斷、保護護裝置或或者自動動開關(guān)跳跳閘，從從而切斷斷電源保保障設(shè)備備及人身身安全。（2）TT系統(tǒng)電源中性性點直接接接地，引

14、引出N線；設(shè)備外露露可導(dǎo)電電部分均均經(jīng)過各自自的接地地裝置單單獨接地地。故障分析析：發(fā)生單相相接地故故障時，短路回回路電阻阻很小（8歐，產(chǎn)產(chǎn)生較大大的短路路電流：對于小小容量的的電氣設(shè)設(shè)備，其其保護熔熔絲或者者自動開開關(guān)能夠夠自動斷斷開；對于大容容量的電電氣設(shè)備備，由于于所選用用的熔絲絲或者自自動開關(guān)關(guān)的額定定電流較較大，不不一定能能夠斷開開，需要要通過加加裝漏電電保護開開關(guān)進行行彌補；第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地（3）IT系統(tǒng)電源中性性點不接地或或者經(jīng)過過大電阻阻（1K）接地，不引出出中性線線，屬于于三相三三線制系系統(tǒng)；設(shè)設(shè)備的外外露部分分經(jīng)過各各自的接接地裝置置單獨

15、接接地；故障分析析：當(dāng)設(shè)備發(fā)發(fā)生單相相接地故故障時，就會通通過接地地裝置、大地、兩非故故障相對對地電容容以及電電源的中中性點接接地裝置置（采用用中性點點經(jīng)阻抗抗接地時時）形成成單相接接地故障障電流，此時若若人體接接觸外殼殼，人體體電阻與與接地電電阻并聯(lián)聯(lián)，由于于：，通過過人體的的電流遠遠小于流流經(jīng)接地地電阻中中的電流流，可以以減小觸觸電的危危害程度度。第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地注意：在在同一低低壓配電電系統(tǒng)中中，保護護接地和和保護接接零不能能混用；否則當(dāng)當(dāng)采用保保護接地地的設(shè)備備發(fā)生單單相接地地故障時時，危險險電壓將將會通過過大地串串至零線線以及采采用保護護接零的的設(shè)備外外殼上。第二節(jié)電電氣裝

16、裝置的接接地重復(fù)接地地：將零線上上的一處處或多處處通過接接地裝置置與大地地連接；在架空空線路終終端以及及沿線1KM處、電纜纜或者架架空線引引入建筑筑物處都都需要重重復(fù)接地地；否則則當(dāng)零線線萬一斷斷線而同同時斷點點后某設(shè)設(shè)備發(fā)生生單相碰碰殼，斷斷點之后后接零設(shè)設(shè)備外殼殼都將感感應(yīng)出較較高的接接觸電壓壓。第二節(jié)電電氣裝裝置的接接地5應(yīng)實行行接地或或者接零零的設(shè)備備凡是因為為絕緣損損壞而可可能帶有有危險高高壓的電電氣設(shè)備備以及電電氣裝置置的金屬屬外殼和和框架均均應(yīng)可靠靠接地或或者接零零。（1）電動機機、變壓壓器、變變阻器、電力電電容器、開關(guān)設(shè)設(shè)備的金金屬外殼殼；（2）配電屏屏、控制制屏的金金屬框架架

17、、鄰近近帶電的的金屬遮遮攔；（3）電纜的的金屬保保護管和和金屬保保護皮，電纜的的終端頭頭和中間間接頭的的金屬保保護皮以以及母線線的外罩罩；（4）照明燈燈具、電電扇以及及電熱設(shè)設(shè)備的金金屬外殼殼；（5）避雷針針、避雷雷器、保保護間隙隙和耦合合電容器器的底座座，裝有有避雷線線的電力力線路金金屬桿塔塔。（6）互感器器的二次次線圈；本章小結(jié)結(jié)本章首先先介紹了了電氣安安全、過過電壓和和接地的的有關(guān)知知識，重重點講述述了防雷雷設(shè)備和和防雷措措施、接接地種類類與要求求，所有有內(nèi)容的的實質(zhì)都都是安全全問題。過電壓分分為內(nèi)部部過電壓壓和外部部過電壓壓。內(nèi)部部過電壓壓可分為為操作過過電壓、弧光接接地過電電壓以及及諧振過過電壓；外部過過電壓即即雷擊過過電壓包包括：直直擊雷過過電壓、感應(yīng)雷雷過電壓壓和雷電電侵入波波。一套完整整的防雷雷設(shè)備由由避雷針針或者避避雷器、引下線線和接地地體3部分