供電工程電氣課件

第七章供電系統(tǒng)的防雷與接地7.1供電系統(tǒng)的防雷7.2供電系統(tǒng)的接地2023/8/29第一節(jié)供電系統(tǒng)的防雷過電壓雷電流是一個陡度很高、幅值很大的沖擊波電流。

內(nèi)部過電壓

外部過電壓包括操作過電壓和諧振過電壓等

雷電過電壓直擊雷擊感應(yīng)雷擊雷電波侵入對電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備來說，雷電流的陡度越大，在負(fù)載電感L上產(chǎn)生的過電壓也越大，對絕緣的破壞性也就越嚴(yán)重。2023/8/29一、雷電沖擊波的基本特性

雷電沖擊波具有波的傳導(dǎo)特性。輸電線路受到雷擊后，產(chǎn)生的雷電沖擊波會向輸電線路兩側(cè)流動傳播，雷電波在傳導(dǎo)過程中到達(dá)結(jié)點后，還會發(fā)生折射和反射現(xiàn)象。

傳播速度

雷電波沿架空線傳播的速度與光速（3×108m/s）相同，而在電纜中傳播的速度約為上值的1/2～1/3。波阻抗波阻抗表征的是沿導(dǎo)線傳播的電壓沖擊波和電流沖擊波之間的動態(tài)關(guān)系，與線路長度無關(guān)。

雷電入射波到達(dá)線路末端結(jié)點處會發(fā)生全反射，線路的開路末端電壓將增大至雷電行波電壓的2倍，嚴(yán)重威脅線路的絕緣安全，必須設(shè)置避雷器等防雷保護(hù)措施。

變電所常采用一段100～200m的進(jìn)線電纜，以達(dá)到降低行波陡度的效果。2023/8/29“折線法”二、防雷裝置

1.避雷針

避雷針的作用是引雷。保護(hù)范圍按“折線法”（對電氣設(shè)備）或“滾球法”（對建筑物）來確定。

“滾球法”2023/8/29續(xù)上頁2.避雷線

避雷線的接閃原理與避雷針相同。3.避雷帶與避雷網(wǎng)

雷電最可能襲擊建筑物的屋頂和突出部分。因而，高層建筑一般在屋頂四周的女兒墻或屋脊、屋檐上安裝金屬避雷帶防雷。此外，還在屋面上鋪設(shè)金屬線制成的避雷網(wǎng)。4.避雷器避雷器的作用是防止雷電過電壓沿輸電線路侵入變電所或其它建筑物，危害電氣設(shè)備的絕緣。閥電阻特性閥式避雷器管型避雷器和保護(hù)間隙金屬氧化物避雷器在工頻電壓下，金屬氧化物避雷器呈現(xiàn)極高電阻，能迅速有效地阻斷工頻續(xù)流，無需火花間隙來熄滅由工頻續(xù)流引起的電??；而當(dāng)雷電過電壓的作用下，其電阻變?yōu)楹苄?，能較好地泄放雷電流。2023/8/29三、供電系統(tǒng)的防雷措施戶外變配電所中，一般采用避雷針作為直擊雷的防護(hù)裝置，并要求所有被保護(hù)的電氣設(shè)備和建筑物均應(yīng)處于避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)。需要指出，避雷針若與附近的建筑物或電氣設(shè)備距離較近時，受到雷擊后，其極高的電位，會對這些附近設(shè)施放電，這種現(xiàn)象稱為反擊。為防止反擊事故的發(fā)生，避雷針與被保護(hù)的建筑物和電氣設(shè)施應(yīng)保持一定的安全距離，工程上，安全距離應(yīng)大于5m。變配電所中一般需要通過裝設(shè)閥式避雷器或氧化鋅避雷器對變壓器進(jìn)行雷電侵入波的防護(hù)。避雷器應(yīng)盡可能靠近變壓器安裝。避雷器接地線應(yīng)與變壓器低壓側(cè)接地中性線及金屬外殼連在一起接地。

避雷器的選擇，必須使其伏秒特性與變壓器伏秒特性合理配合，并且避雷器的殘壓必須小于變壓器絕緣耐壓所能允許的程度。2023/8/29續(xù)上頁35kV變電所常見防雷保護(hù)10kV變電所常見防雷保護(hù)2023/8/29四、建筑物的綜合防雷措施建筑物防雷工程是一個系統(tǒng)工程，必須將外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施作為整體綜合考慮。建筑物按綜合防雷措施設(shè)置的防雷系統(tǒng)方框圖如下圖所示。2023/8/29續(xù)上頁由雷電侵入波或雷擊電磁脈沖導(dǎo)致各種線路上出現(xiàn)的過電流和過電壓稱為電涌（surge）。

電涌保護(hù)器（代號SPD）的作用是在電涌沖擊發(fā)生時迅速動作，將電涌電流引入大地而不在被保護(hù)的設(shè)備端口殘留很大的共模電壓，當(dāng)電涌沖擊衰減后又自動恢復(fù)初始態(tài)不影響被保護(hù)設(shè)備的運行，并準(zhǔn)備接受下一個電涌沖擊。由于雷電沖擊能量巨大，因此對信息系統(tǒng)的電源保護(hù)，從外部總配電室到內(nèi)部對計算機系統(tǒng)供電，要分多級進(jìn)行，才能將雷電的能量降到設(shè)備所能承受的水平。電涌保護(hù)器在TN-S系統(tǒng)中的分級安裝見下圖所示。2023/8/29第二節(jié)供電系統(tǒng)的接地

（一）接地與接地裝置

接地是指電氣設(shè)備為達(dá)到安全和功能需要為目的，將其某一部分與大地之間作良好的電氣連接。1-接地體2-接地干線3-接地支線4-電氣設(shè)備5-連接扁鋼

接地裝置示意圖埋入地中并與土壤作良好接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地體或稱接地極。

人工接地體接地體自然接地體典型的接地裝置如圖所示。

一、接地概念2023/8/29續(xù)上頁（二）接地電流與對地電壓

電氣設(shè)備在發(fā)生接地故障時，電流將通過接地體以半球形向大地中散開，如圖所示。1-接地體2-流散電場3-接地電流的地中電位分布接地電流、對地電壓及接地電流電位分布圖

在距離接地體越遠(yuǎn)的地方，半球的球面積越大，其散流電阻越小，相對于接地點處的電位就越低。電氣設(shè)備的接地部分，如：接地的外露可導(dǎo)電部分和接地體等，與零電位的“大地”之間的電位差，稱為接地部分的對地電壓。2023/8/29續(xù)上載頁（三遞）接俊地類績型1.唱功輪能性踢接地為保里證電炒力系嗚統(tǒng)和瀉電氣謀設(shè)備薄達(dá)到犁正常宗工作拋要求醫(yī)而進(jìn)格行的湊接地祥，例魂如電逃源中鳳性點爽的直拘接接槳地或粱經(jīng)消勉弧線據(jù)圈等踐的接飯地，赤又稱仍工作截接地住。2.浩保陶護(hù)性耍接地為了衫保證干電網(wǎng)覆故障罰時人漸身和拜設(shè)備裳的安欺全而鞋進(jìn)行久的接框地。塑包括炊：3.桐功祝能性蔑與保所護(hù)性狠合一睜的接生地(晴如屏蟲蔽接糾地)安全保護(hù)接地過電壓保護(hù)接地防靜電接地為防黨止由垃帶電柳導(dǎo)體艘的絕禍緣損爬壞所魄造成呀人體止受到羊間接導(dǎo)電擊歲，而恒將電并氣設(shè)溜備的脅外露給可導(dǎo)櫻電部但分進(jìn)炊行的棋接地排。為防慚止過特電壓鵲對電蝦氣設(shè)趣備和謙人身許安全葉的危燭害而凍進(jìn)行啊的接座地，司如防攝雷接扭地。為了求消除民靜電活對電衣氣設(shè)幼備和界人身禁安全院的危凍害而窯進(jìn)行意的接陸地。20盛23屬/6刺/3惱0二、弓接地悄電阻棵及其閃計算（一鵲）接地靜電阻接地察電阻秤是指排接地叉體的棕流散編電阻錦與接棟地線里、接挨地體濕電阻眨的總渠和。棄接地硬電阻載主要傳是接旦地體起的流建散電怨阻，逮接地研電阻撒與土辮壤的戶電阻隙率有苗關(guān)。工頻戚接地犁電流表流經(jīng)燦接地進(jìn)裝置臭所呈努現(xiàn)的肆接地揪電阻輸，稱襲為工兼頻接笛地電桂阻。憤雷電家流流易經(jīng)接攤地裝稅置所胳呈現(xiàn)陶的接漫地電動阻，毯稱為未沖擊岸接地郵電阻其。（二返）工頻東接地凍電阻沈的計泊算電力鵝系統(tǒng)凡的不參同接淋地裝這置對掛接地芳電阻撒的要報求是計不同治的。屋詳見泡相關(guān)她標(biāo)準(zhǔn)奇。單根蛋垂直患式人沒工接姨地體多根盡垂直窩式人優(yōu)工接說地體為接地體的利用系數(shù)，考慮了接地體之間存在電場屏蔽效應(yīng)。20灶23節(jié)/6抓/3牲0例題：某繳10宇/0繳.4kV車間框變電訴所，撫主變匹壓器刃容量猴為8振00kV赴A，采用Dy預(yù)n1摟1聯(lián)結(jié)倘。已贈知接雪于10kV側(cè)的淘架空手線路晌長10觸0km，電纜新線路門長10km。當(dāng)?shù)夭纪临|(zhì)篩為砂少質(zhì)粘饞土。蜓經(jīng)現(xiàn)償場測瘦定，冶可利韻用的倚自然嚼接地?fù)企w電頂阻為60Ω。已知螺流過婦接地賠線的修低壓謀側(cè)單隔相接勻地短訊路電蠻流為10kA，短路窩存在墳時間0.連4s。試確怪定該鞠變電器所的胳共用悲人工決接地核裝置加。解：1）確定該變電所的接地電阻允許值：

此變脹電所共10kV側(cè)屬延小電爺流接榮地系駕統(tǒng)，舅其接墳地電暈流可謎近似歐估算很：此變芒電所幕共用欠接地范裝置寬的接嶺地電濫阻應(yīng)殲同時臟滿足落：2）已知可利用的自然接地體電阻。

20甚23事/6等/3碌0續(xù)上睬頁4）殘人工絡(luò)接地義體的迫初步遣敷設(shè)宗方案井：擬選踩用直利徑5巴0mm快，長2皺.5m的鋼逃管接跑地體卡，沿挖變電認(rèn)所四執(zhí)周，街距墻裙腳2營.5熊~3m，每隔凱5m打入鞋一根歡鋼管圍，各斃鋼管麗接地可體之決間用單40錫×4mm2的扁般鋼連肝接構(gòu)村成一舅個接陵地網(wǎng)極。3）顯然，。需要補充人工接地體。人工接地體所需總電阻：

5）單根人工接地體鋼管的接地電阻：可得砂質(zhì)粘土的土壤電阻率，則

20糊23跡/6售/3嘉0續(xù)上滾頁為使劣得接太地體炭均勻掩對稱意，可斬按偶燙數(shù)布驚置接獨地體贈。選振用1貿(mào)0或狐12濱根直禾徑5纏0mm封，長2林.5m的鋼得管作險接地添體，占并用40褲×4mm2的扁鎮(zhèn)鋼連躍接，射呈環(huán)由形布弱置。7）掀校驗川接地間線的擾短路貸熱穩(wěn)魚定：實際沉接地榜線截摸面為澡40禮×4惹＝1伏60mm2大于檔90煉.4mm2，短路瘡熱穩(wěn)特定條物件合匠格。鋼質(zhì)煎接地鉗線熱異穩(wěn)定水系數(shù)C=7是0，則接癥地線盆的最旗小截闊面應(yīng)舅符合南：根據(jù)，考慮到管間的屏蔽效應(yīng)，初步選定為10根。以和n＝10查附錄表，取，則6）禁人工跳接地廢裝置歪需用行的鋼寄管數(shù)慢量和胞最終家的接幫地方起案：20灶23告/6鵲/3插0三、席等電良位聯(lián)浸結(jié)（一奮）等撿電位泛聯(lián)結(jié)沫概念等電島位聯(lián)弦結(jié)是象使建雹筑物家電氣黃裝置涌的各鳥外露碰可導(dǎo)交電部員分與峰電氣坊裝置夠外的硬其它紫金屬雜可導(dǎo)居電部臟分進(jìn)影行電匙位基幸本相駝等的暖電氣話連接狠。作用史于全癢建筑作物，儀在每舞一電屠源進(jìn)夏線處喊，利勝用聯(lián)縮慧結(jié)干梳線將族保護(hù)漁線、抬接地盲線的羨總接話線端巖子與嗎建筑索物內(nèi)勻電氣青裝置知外的廢可導(dǎo)上電部散分（浙如：是進(jìn)出懶建筑牢物的翻金屬無管道染、建城筑物誤的金埋屬結(jié)麗構(gòu)構(gòu)蠅件等哥）連急接成枝一體凈。指在恰局部市范圍愉內(nèi)設(shè)劣置的秋等電丘位聯(lián)腐結(jié)，閣一般葉在TN系統(tǒng)殼中，浴當(dāng)配板電線勞路阻仁抗過丙大、夫保護(hù)址動作斤時間跡超過賤規(guī)定械允許欺值時礦或為疼滿足蔥防電公擊的案特殊阿要求載時，歲需作享局部怪等電含位聯(lián)只結(jié)。指在份伸臂錢范圍針內(nèi)的氧某些牽外露化可導(dǎo)壩電部底分與圓裝置變外可貍導(dǎo)電斧部分雞之間柏所作盆的等真電位故聯(lián)結(jié)各?？偟入娢宦?lián)結(jié)（MEB）局部等電位聯(lián)結(jié)（LEB）輔助等電位聯(lián)結(jié)（SEB）20六23殺/6侍/3癢0總等葉電位縱聯(lián)結(jié)易示意刻圖續(xù)上曉頁20氣23標(biāo)