任務(wù)一防雷裝置的維護(hù)

1電氣技術(shù)應(yīng)用專業(yè)課程改革成果教材《企業(yè)變配電系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)》電子課件主編沈柏民2【任務(wù)目標(biāo)】

1．熟悉企業(yè)變配電系統(tǒng)的防雷設(shè)備及防雷保護(hù)措施。

2．能進(jìn)行防雷裝置的檢查與維護(hù)。

任務(wù)一防雷裝置的維護(hù)31．認(rèn)識(shí)接閃器

接閃器是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。

接閃的金屬桿，稱為避雷針。

接閃的金屬線，稱為避雷線，亦稱架空地線。

接閃的金屬帶，稱為避雷帶。

接閃的金屬網(wǎng)，稱為避雷網(wǎng)。

一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備41．認(rèn)識(shí)接閃器

（1）避雷針

避雷針的作用是吸引雷電，并通過引下線和接地體，將其安全導(dǎo)入大地，從而保護(hù)附近的建筑和設(shè)備免受雷擊。它通常安裝在電桿（支柱）或構(gòu)架、建筑物，但獨(dú)立的避雷針還需要有支持物。

避雷針上的金屬針是其最重要的組成部分，是專門用來接受雷云放電的，可采用直徑為10～20mm，長(zhǎng)度為1～2m的圓鋼，或采用直徑不小于25mm的鍍鋅金屬管。一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備51．認(rèn)識(shí)接閃器

（1）避雷針

引下線是接閃器與接地體之間的連接線，它將金屬針上的雷電流安全引入接地體，并使之盡快地泄入大地。所以，引下線應(yīng)保證雷電流通過時(shí)不會(huì)熔化。

引下線一般采用直徑為8mm的圓鋼或截面積不小于25m2的鍍鋅鋼絞線。如果避雷針的本體采用鐵管或鐵塔形式，則可以采用其本體作為引下線，還可以采用鋼筋混凝土桿的鋼筋作為引下線。一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備61．認(rèn)識(shí)接閃器

（1）避雷針

接地體是避雷針的地下部分，其作用是將雷電流直接泄入大地。接地體埋設(shè)深度不小于0.6m，垂直接地體的長(zhǎng)度不小于2.5m，垂直接地體之間的距離一般不小于5m，接地體一般采用直徑為19mm的鍍鋅圓鋼。

引下線與金屬針及接地體之間，以及引下線本身接頭，都要可靠連接。連接處不能用絞合的方法，必須用燒焊或線夾、螺釘連接。

避雷針的保護(hù)范圍，以它能夠防護(hù)直擊雷的空間來表示。保護(hù)范圍的大小與避雷針的高度有關(guān)?？刹捎脻L球法對(duì)避雷針保護(hù)范圍進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算方法可參看GB50057-1994的規(guī)定或有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備7

（2）避雷線

避雷線的功能和原理，與避雷針基本相同。避雷線一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線，架設(shè)在架空線路的上方，以保護(hù)架空線路或其他物體（包括建筑物）免遭直接雷擊。由于避雷線既是架空，又要接地，因此又稱為架空地線。

避雷線的保護(hù)范圍，可按GB50057-1994的規(guī)定或有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行計(jì)算。

一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備8

（3）避雷帶和避雷網(wǎng)

避雷帶和避雷網(wǎng)用來保護(hù)建筑物特別是高層建筑物，使之免遭直接雷擊和雷電感應(yīng)。避雷帶通常是在平頂房屋頂四周的女兒墻或坡屋頂?shù)奈菁?、屋檐上裝的金屬帶作為接閃器；避雷網(wǎng)通常是利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋網(wǎng)進(jìn)行雷電保護(hù)。

避雷帶和避雷網(wǎng)宜采用圓鋼或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。圓鋼直徑應(yīng)不小于8mm；扁鋼截面應(yīng)不小于48mm2，其厚度應(yīng)不小于4mm。當(dāng)煙囪上采用避雷環(huán)時(shí)，其圓鋼直徑應(yīng)不小于12mm；扁鋼截面應(yīng)不小于100mm2，其厚度應(yīng)不小于4mm。

一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備92．認(rèn)識(shí)避雷器

當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，使雷電過電壓通過接地引下線對(duì)大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣或消除了雷電電磁干擾。

當(dāng)過電壓消失后，避雷器能自動(dòng)恢復(fù)原來的狀態(tài)，從而保護(hù)設(shè)備的安全。一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備10（1）閥式避雷器

閥式避雷器，又稱為閥型避雷器，主要由火花間隙和閥片組成，裝在密封的瓷套管內(nèi)。火花間隙用銅片沖制而成。一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備11（1）閥式避雷器

每對(duì)間隙用厚0.5～1mm的云母墊圈隔開。正常情況下，火花間隙能阻斷工頻電流通過，但在雷電過電壓作用下，火花間隙被擊穿放電。閥電阻片是用陶料粘固的電工用金剛砂（碳化硅）顆粒制成的。這種閥電阻片具有非線性電阻特性。正常電壓時(shí)，閥電阻片的電阻很大，而過電壓時(shí)，閥電阻片的電阻則變得很小。一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備12（1）閥式避雷器

閥式避雷器在線路上出現(xiàn)雷電過電壓時(shí)，其火花間隙被擊穿，閥電阻片的電阻變得很小，能使雷電流順暢地向大地泄放。

當(dāng)雷電過電壓消失、線路上恢復(fù)工頻電壓時(shí)，閥電阻片的電阻又變得很大，使火花間隙的電弧熄滅、絕緣恢復(fù)而切斷工頻續(xù)流，從而恢復(fù)線路的正常運(yùn)行。

閥式避雷器中火花間隙和閥電阻片的多少，與其工作電壓高低成比例。高壓閥式避雷器串聯(lián)很多單元火花間隙，目的是將長(zhǎng)弧分割成多段短弧，以加速電弧的熄滅。但閥電阻片的限流作用是加速電弧熄滅的主要因素。一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備13一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備1-上接線端子；2-火花間隙；3-云母墊；4-瓷套管；5-閥電阻片；6-下接線端子

14一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備（2）排氣式避雷器排氣式避雷器通稱管型避雷器，由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙等三部分組成。產(chǎn)氣管由纖維、有機(jī)玻璃或塑料制成。內(nèi)部間隙裝在產(chǎn)氣管內(nèi)，一個(gè)電極為棒形，另一個(gè)電極為環(huán)形。1-產(chǎn)氣管；2-內(nèi)部棒形電極；3-環(huán)形電極；s1-內(nèi)部間隙；s2-外部間隙15一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備（2）排氣式避雷器當(dāng)線路上遭到雷擊或雷電感應(yīng)時(shí)，雷電過電壓使排氣式避雷器的內(nèi)、外間隙擊穿，強(qiáng)大的雷電流通過接地裝置入地。由于避雷器放電時(shí)內(nèi)阻接近于零，所以其殘壓極小，但工頻續(xù)流極大。雷電流和工頻續(xù)流使產(chǎn)氣管內(nèi)部間隙發(fā)生強(qiáng)烈的電弧，使管內(nèi)壁材料燃燒產(chǎn)生大量滅弧氣體，由管口噴出，強(qiáng)烈吹弧，使電弧迅速熄滅，全部滅弧時(shí)間最多0.01s（半個(gè)周期）。這時(shí)外部間隙的空氣迅速恢復(fù)絕緣，使避雷器與系統(tǒng)隔離，恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。16一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備（2）排氣式避雷器排氣式避雷器具有簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、殘壓很小的優(yōu)點(diǎn)，但它動(dòng)作時(shí)有電弧和氣體從管中噴出，因此它只能用在室外架空?qǐng)鏊?，主要用在架空線路上，同時(shí)宜裝設(shè)一次自動(dòng)重合閘裝置（ARD），以便迅速恢復(fù)供電。17一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備（3）保護(hù)間隙

保護(hù)間隙又稱角型避雷器。它簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，維護(hù)方便，但保護(hù)性能差，滅弧能力小，易造成接地或短路故障，使線路停電。因此對(duì)于裝有保護(hù)間隙的線路，一般也宜裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置，以提高供電可靠性。18一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備（3）保護(hù)間隙

保護(hù)間隙的安裝，是一個(gè)電極接線路，另一個(gè)電極接地。但為了防止間隙被外物（如鼠、鳥、樹枝等）偶然短接而造成接地或短路故障，設(shè)有輔助間隙的保護(hù)間隙，必須在其公共接地引下線中間串接一個(gè)輔助間隙。這樣即使主間隙被外物短接，也不致造成接地或短路，以保證運(yùn)行的安全。s1

–主間隙；s2–輔助間隙三相線路上保護(hù)間隙的連接19一、認(rèn)識(shí)防雷設(shè)備額定電壓/KV361035主間隙最小值/mm81525210輔助間隙最小值/mm5101520保護(hù)間隙的間隙最小值保護(hù)間隙只用于室外不重要的架空線路上，一般安裝在高壓熔斷器內(nèi)側(cè)，即靠近變壓器和用電裝置一側(cè)，出現(xiàn)過電壓時(shí)，熔斷器先熔斷，減少線路跳閘次數(shù)，縮小停電范圍。20二、認(rèn)識(shí)架空線路的防雷保護(hù)1．架設(shè)避雷線雖然架設(shè)避雷線是一種有效的防雷措施，但造價(jià)高。因此，只在66kV及以上的架空線路上才全線架設(shè)。35kV的架空線路上，一般只在進(jìn)出變配電所的一段線路上裝設(shè)。而10kV及以下的架空線路上一般不裝設(shè)避雷線。2．提高線路本身的絕緣水平在10kV及以下架空線路上，可以采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級(jí)電壓的絕緣子，以提高線路的防雷水平。21二、認(rèn)識(shí)架空線路的防雷保護(hù)3．利用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線

對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的3～10kV架空線路，可在其三角形排列的頂線絕緣子上裝設(shè)保護(hù)間隙。當(dāng)出現(xiàn)雷電過電壓時(shí)，頂線絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿，通過其接地引下線對(duì)地泄放雷電流，從而保護(hù)了下邊兩根導(dǎo)線。由于線路為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，一般也不會(huì)引起線路斷路器的跳閘。1-絕緣子；2-架空導(dǎo)線；3-保護(hù)間隙；4-接地引下線；5-電桿頂線絕緣子附加保護(hù)間隙22二、認(rèn)識(shí)架空線路的防雷保護(hù)4．裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置

由于架空線路因雷擊放電而造成線路電弧短路時(shí)，會(huì)引起線路斷路器跳閘，但斷路器跳閘后電弧會(huì)自行熄滅。如果線路上裝設(shè)一次自動(dòng)重合閘，使斷路器經(jīng)0.5s自動(dòng)重合閘，電弧通常不會(huì)復(fù)燃，從而能恢復(fù)供電，這對(duì)一般用戶不會(huì)有多大影響。5．個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)加裝避雷器

對(duì)架空線路中個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個(gè)別金屬桿等處，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護(hù)間隙。23三、認(rèn)識(shí)變配電所的防雷保護(hù)

變配電所的防雷保護(hù)主要指對(duì)直擊雷防護(hù)和線路過電壓防護(hù)。

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明：裝設(shè)避雷針和避雷線對(duì)直擊雷的保護(hù)是有效的，但對(duì)沿線路侵入的雷電波所造成的事故則需裝設(shè)避雷器加以防護(hù)。24三、認(rèn)識(shí)變配電所的防雷保護(hù)1．直擊雷的防護(hù)措施

室外變配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(hù)直擊雷。如果變配電所處在附近更高的建筑物上防雷設(shè)施的保護(hù)范圍之內(nèi)或變配電所本身為車間內(nèi)型，則可不必再考慮直擊雷的防護(hù)。

獨(dú)立避雷針宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置。當(dāng)設(shè)獨(dú)立接地裝置有困難時(shí)，可將避雷針與變配電所的主接地網(wǎng)相連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kV及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，沿接地線的長(zhǎng)度不得小于15m。25三、認(rèn)識(shí)變配電所的防雷保護(hù)1．直擊雷的防護(hù)措施

獨(dú)立避雷針及其引下線與變配電裝置在空氣中的水平間距不得小于5m。當(dāng)獨(dú)立避雷針的接地裝置與變配電所的主接地網(wǎng)分開時(shí)，則它們?cè)诘刂械乃介g距不得小于3m。這些規(guī)定都是為了防止雷電過電壓對(duì)變配電裝置進(jìn)行反擊閃絡(luò)。26三、認(rèn)識(shí)變配電所的防雷保護(hù)2．對(duì)感應(yīng)雷電沖擊波的保護(hù)

（1）在3～10KV的變電所中，應(yīng)在每組母線和每回架空線路上安裝閥型避雷器，其保護(hù)范圍如圖虛線框內(nèi)所示。3～10KV變電所配電裝置防雷電侵入波的保護(hù)線路27三、認(rèn)識(shí)變配電所的防雷保護(hù)2．對(duì)感應(yīng)雷電沖擊波的保護(hù)

（2）有電纜進(jìn)線線段的架空線路，閥型避雷器應(yīng)裝設(shè)在架空線路與連接電纜的終端頭附近。閥型避雷器的接地端應(yīng)和電纜金屬外皮相連接。如各架空線路均有電纜進(jìn)出線段，避雷器與變壓器的電氣距離不受限制，避雷器應(yīng)以最短的接線與變電所的主接地網(wǎng)連接，包括通過電纜金屬外皮與主接地網(wǎng)連接。28三、認(rèn)識(shí)變配電所的防雷保護(hù)FV-閥式避雷器；FE-排氣式避雷器；FMO-金屬氧化物避雷器變配電所對(duì)雷電波侵入的防護(hù)29