防雷與接地課件

關(guān)于防雷與接地1第1頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(yè)，講稿共59頁(yè)，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(hù)接地三、防雷接地第3頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三4一、工作接地電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指星形連接的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。工作接地指電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式，也就是常說(shuō)的電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式。我國(guó)電力系統(tǒng)中普遍采用的中性點(diǎn)運(yùn)行方式：中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地等三種。第4頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三5

1、中性點(diǎn)直接接地電力系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，其中性點(diǎn)電位不變，非故障相對(duì)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(jì)效益也越大。第5頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三62、中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行可靠性高。單相接地時(shí)，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(duì)地電壓升為線電壓。第6頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三73、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地電流較大時(shí)，可采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。根據(jù)消弧線圈的電感電流對(duì)接地電容電流補(bǔ)償程度，有三種補(bǔ)償方式：（1）全補(bǔ)償；（2）欠補(bǔ)償；（3）過(guò)補(bǔ)償。第7頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三8二、保護(hù)接地1、人體的觸電2、保護(hù)接地的作用作用如下圖所示：第8頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三93．對(duì)接地裝置接地電阻值的要求單相接地時(shí)，接地網(wǎng)電壓規(guī)定不得超過(guò)2000V，其接地裝置的接地電阻為當(dāng)接地裝置僅用于高壓設(shè)備時(shí)，規(guī)定接地電壓不得超過(guò)250V，即第9頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三10當(dāng)接地裝置為高低壓設(shè)備共用時(shí)，考慮到人與低壓設(shè)備接觸的機(jī)會(huì)更多，規(guī)定接地電壓不得超過(guò)120V，即1000V以下中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的接地電阻一般不宜大于4；當(dāng)變壓器容量不超過(guò)100kV·A時(shí)，中性點(diǎn)接地裝置的接地電阻可不大于10。1000V以下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的接地電阻一般不應(yīng)大于10。第10頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三114．跨步電壓當(dāng)人在分布電壓區(qū)域內(nèi)跨開(kāi)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(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三125．保護(hù)接零在中性點(diǎn)直接接地的三相四線制380/220V電力網(wǎng)中，保證維護(hù)安全的方法是采用保護(hù)接零，即將用電設(shè)備的金屬外殼與電源（發(fā)電機(jī)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(shí)，能夠在最短的時(shí)限內(nèi)可靠地?cái)嚅_(kāi)。第12頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三13保護(hù)接地和保護(hù)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(hù)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(diǎn)不接地電網(wǎng)中，應(yīng)采用保護(hù)接地；在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，應(yīng)采用保護(hù)接零。在沒(méi)有中性線的情況下，亦可采用保護(hù)接地。第13頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三14三、防雷接地這是針對(duì)防雷保護(hù)的需要而設(shè)置，目的是減小雷電流通過(guò)接地裝置時(shí)的地電位升高。主要特點(diǎn)是雷電流的幅值大和雷電流的等值頻率高。第14頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(guò)引線與避雷線相連，其目的是使擊中避雷線的雷電流通過(guò)較低的接地電阻而進(jìn)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(yè)，講稿共59頁(yè)，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(gè)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(yè)，講稿共59頁(yè)，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(guò)電壓三、雷電的危害第17頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(gè)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?fù)舴烹姡┑?8頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三19二、雷電過(guò)電壓雷電過(guò)電壓又稱為大氣過(guò)電壓或外部過(guò)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(lái)自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過(guò)電壓。雷電過(guò)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(guò)電壓稱為雷電感應(yīng)或感應(yīng)雷。第19頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(jī)械效應(yīng)遭受直接雷擊的樹(shù)木、電桿、房屋等，因通過(guò)強(qiáng)大的雷電流會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，但在極短的時(shí)間內(nèi)又不易散發(fā)出來(lái)，所以會(huì)使金屬熔化，使樹(shù)木燒焦。同時(shí)由于物體的水分受高熱而汽化膨脹，將產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械力而爆炸，使建筑物等遭受?chē)?yán)重的破壞。第20頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三212、雷電的磁效應(yīng)在雷電流通過(guò)的周?chē)?，將有?qiáng)大的電磁場(chǎng)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(dá)幾十萬(wàn)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(yè)，講稿共59頁(yè)，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(yè)，講稿共59頁(yè)，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(hù)物，其作用是將雷電吸引到避雷針本身上來(lái)并安全地將雷電流引入大地，從而保護(hù)了設(shè)備。第23頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三242、避雷針的保護(hù)范圍（1）單支避雷針第24頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三25按下式計(jì)算：P計(jì)算如下：第25頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三26（2）雙支等高避雷針第26頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三27兩針外側(cè)的保護(hù)范圍可按單針計(jì)算方法確定，兩針間的保護(hù)范圍應(yīng)按通過(guò)兩針頂點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)O的圓弧來(lái)確定，O點(diǎn)的高度按下式計(jì)算截面中高度為hx的水平面上保護(hù)范圍的一側(cè)寬度可按下式計(jì)算：第27頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三28（3）兩支不等高避雷針其保護(hù)范圍按下法確定，兩針內(nèi)側(cè)的保護(hù)范圍先按單針作出高針1的保護(hù)范圍，然后經(jīng)過(guò)較低針2的頂點(diǎn)作水平線與之交于點(diǎn)3，再設(shè)點(diǎn)3為一假想針的頂點(diǎn)，作出兩等高針2和3的保護(hù)范圍。兩針外側(cè)的保護(hù)范圍仍按單針計(jì)算。第28頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(hù)線路，也可用以保護(hù)發(fā)電廠、變電所。2、保護(hù)范圍單根避雷線的保護(hù)范圍按下式計(jì)算：第29頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三30單跟避雷線保護(hù)范圍圖如下：第30頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三31雙跟避雷線保護(hù)范圍圖如下：第31頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三32外側(cè)的保護(hù)范圍應(yīng)按單線計(jì)算，兩線橫截面的保護(hù)范圍可以通過(guò)兩線1、2點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)O的圓弧所確定，O點(diǎn)的高度應(yīng)按下式計(jì)算。兩不等高避雷線的保護(hù)范圍可按兩不等高避雷針的保護(hù)范圍的確定原則求得。第32頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三33三、避雷器避雷器的作用是限制過(guò)電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。避雷器的類型主要有保護(hù)間隙、管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器等幾種。保護(hù)間隙和管型避雷器主要用于限制大氣過(guò)電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路和變電所進(jìn)線段的保護(hù)。閥型避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護(hù)。第33頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三341、保護(hù)間隙與管型避雷器保護(hù)間隙由兩個(gè)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(hù)設(shè)備相并聯(lián)的接線如圖所示第34頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三35管型避雷器實(shí)質(zhì)上是一種具有較高熄弧能力的保護(hù)間隙，原理結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖：第35頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(yè)，講稿共59頁(yè)，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(guò)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(yè)，講稿共59頁(yè)，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(hù)第38頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(dòng)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(qiáng)絕緣第39頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三40二、變電所防雷保護(hù)1、引言變電所遭受雷害可能來(lái)自兩個(gè)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(duì)直擊雷的保護(hù)，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(hù)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(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三412、變電所的直擊雷保護(hù)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(hù)范圍之內(nèi)，此外，還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)的反擊事故。3、變電所內(nèi)閥型避雷器的保護(hù)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(shí)的過(guò)電壓，這是變電所防雷保護(hù)的基本措施之一。

第41頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三424、變電所進(jìn)線段的保護(hù)變電所進(jìn)線段保護(hù)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(hù)當(dāng)變壓器高壓側(cè)有雷電波入侵時(shí)，通過(guò)繞組間的靜電和電磁耦合，在其低壓側(cè)也將出現(xiàn)過(guò)電壓。為了限制這種過(guò)電壓，只要在任一相低壓繞組直接出口處對(duì)地加裝一個(gè)避雷器即可，中壓繞組雖也有開(kāi)路的可能，但其絕緣水平較高，一般不裝。

第42頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(jìn)線對(duì)高電位引入的防護(hù)第43頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(fù)荷末端，又具有自己的特點(diǎn)，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(zhǎng)（3）對(duì)重要負(fù)荷的工廠較易實(shí)現(xiàn)雙電源供電和自動(dòng)重合閘裝置第44頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三45對(duì)35kV線路可以采用以下的防雷保護(hù)措施：（1）架空線路應(yīng)增加絕緣子個(gè)數(shù)，采用較高等級(jí)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(jìn)桿塔結(jié)構(gòu)，譬如當(dāng)應(yīng)力運(yùn)行時(shí)，可以采用瓷橫擔(dān)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(duì)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(shí)可采用雙電源供電和自動(dòng)重合閘。第45頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(duì)直擊雷進(jìn)行防護(hù)，是非?？煽康?。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(duì)比較頻繁，這一方面主要依靠設(shè)置閥式避雷器來(lái)保護(hù)。對(duì)直擊雷和線路侵入沖擊波的防護(hù)應(yīng)考慮：（1）對(duì)直擊雷的防護(hù)；（2）對(duì)線路侵入沖擊波的防護(hù)；（3）變電所防雷的進(jìn)線段保護(hù)。第46頁(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三47三、廠建筑物低壓進(jìn)線對(duì)高電位引入的防護(hù)建筑物低壓進(jìn)線對(duì)高電位引入的防護(hù)方法較多，現(xiàn)僅列出以下的兩個(gè)方面：（1）架空線進(jìn)線的處理；（2）采用電纜段進(jìn)線。第47頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(jí)二、年平均雷暴日數(shù)和年預(yù)計(jì)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(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三49一、建筑物的防雷分級(jí)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(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三502、二類防雷建筑物如國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物，國(guó)家級(jí)的會(huì)堂、辦公建筑物、大型博覽展覽建筑物、大型火車(chē)站、國(guó)賓館、國(guó)家級(jí)檔案館等。3、三類防雷建筑物省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物及省級(jí)檔案館，省級(jí)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(yè)，講稿共59頁(yè)，2023年5月2日，星期三51二、年平均雷暴日數(shù)和年預(yù)計(jì)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(hù)物的，是與雷電流直接接觸的導(dǎo)體。第51頁(yè)，講稿共59頁(yè)，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(yè)，講稿共59頁(yè)，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(duì)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(duì)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