《城市軌道交通變電所運行與維護》 課件 項目4 任務1 防雷裝置的認知與維護

項目4防雷接地與雜散電流防護裝置的認知與維護任務1防雷裝置的認知與維護【任務描述】認識直擊雷和感應雷防護裝置，兩人為一組實施避雷器的認識與維護。01過電壓分類過電壓分類過電壓是指電力系統(tǒng)在特定條件下所出現(xiàn)的超過工作電壓的異常電壓現(xiàn)象。按照過電壓產(chǎn)生的原因不同，可分為外部過電壓和內(nèi)部過電壓兩大類。1.內(nèi)部過電壓電力系統(tǒng)內(nèi)部運行方式發(fā)生改變而引起的過電壓稱為內(nèi)部過電壓。如停送電操作、系統(tǒng)短路跳閘等都可能引起內(nèi)部過電壓。2.外部過電壓外部過電壓又稱雷電過電壓或大氣過電壓，是由大氣中的雷云對地面放電而引起的，主要有直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種。直擊雷過電壓是指雷電直接對電氣設備或線路放電，可引起電氣設備或線路損毀。感應雷過電壓是指雷電雖然沒有直接擊中電氣設備或線路，但是由于大氣中的雷云電荷作用，在電力系統(tǒng)的架空線路上感應出異種電荷。通常采用安裝避雷針或避雷線防止直擊雷；安裝避雷器防止感應雷。雷電過電壓保護必須要設置防雷裝置。02防雷裝置的認識（一）直擊雷防護裝置直擊雷防護裝置一般由接閃器、引下線和接地裝置組成。直擊雷防護裝置1.接閃器接閃器就是專門用來接受雷閃的金屬物體。接閃的金屬桿避雷針，接閃的金屬線稱為避雷線或架空地線，接閃的金屬帶、金屬網(wǎng)稱為避雷帶或避雷網(wǎng)。所有的接閃器都必須經(jīng)過引下線與接地裝置相連。避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)和避雷帶都是接閃器，它們都是利用其高出被保護物的突出地位，把雷電引向自身，然后通過引下線和接地裝置，把雷電流泄入大地，以此保護被保護物免受雷擊。直擊雷防護裝置1.接閃器（1）避雷針避雷針一般用鍍鋅圓鋼焊接鋼管制成，頭部呈尖形，由針頭（接閃器）、引流體（接地引下線）和接地體三部分組成。它通常安裝在構(gòu)架、支柱或建筑物上，其下端經(jīng)引下線與接地裝置焊接。其工作原理如下：由于避雷針安裝高度高于被保護物，又和大地直接相連，當雷電先導接近地面時，避雷針能使雷電場發(fā)生畸變，改變雷電先導的通道方向，將雷電放電的通路吸引到避雷針本身，并經(jīng)引下線和接地裝置將強大的雷電流安全地泄放到大地中去，使被保護物體免受直接雷擊。所以，避雷針實際上是“引雷針”，可將周圍的雷電引來并提前放電，將雷電流通過自身的接地導體傳向地面，避免被保護對象直接遭雷擊。直擊雷防護裝置1.接閃器（2）避雷線避雷線一般架設在架空線路的上方，用引下線與接地裝置連接，用以保護架空線路或其他物體（包括建筑物）免受直接雷擊。由于避雷線既架空又接地，所以又叫做架空地線。避雷線的原理和功能與避雷針基本相同，主要用于保護架空線路。直擊雷防護裝置1.接閃器（3）避雷帶和避雷網(wǎng)避雷帶和避雷網(wǎng)普遍用來保護較高的建筑物免受雷擊。避雷帶一般沿屋頂周圍裝設，高出屋面100～150mm，支持卡間距離為1～1.5m。避雷網(wǎng)除沿屋頂周圍裝設外，需要時在屋頂上面還可用圓鋼或扁鋼縱橫連接成網(wǎng)。避雷帶和避雷網(wǎng)必須經(jīng)引下線與接地裝置可靠地連接。直擊雷防護裝置2.引下線引下線是連接防雷裝置與接地裝置的一段導線，其作用是將雷電流引入接地裝置。一般可用圓鋼或扁鋼制成。直擊雷防護裝置3.接地裝置接地裝置是指將雷電流通過引下線引入大地的散流裝置。接地裝置由接地體和接地線組成。接地線是連接引下線和接地體的導線。接地體包含自然接地體和人工接地體。自然接地體包括埋入建筑物的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋、行車的鋼軌、埋地的金屬管道、水管等，但可燃液體和可燃氣體管道除外。在裝設接地裝置時，首先充分利用自然接地體，不能滿足規(guī)范要求時才考慮裝設人工接地體作為補充。（二）感應雷防護裝置感應雷常用的防護裝置是避雷器。避雷器并聯(lián)在被保護設備或設施上。正常時避雷器阻值很大，裝置與地絕緣，當出現(xiàn)雷擊過電壓時，阻值變小，裝置與地由絕緣變成導通，并擊穿放電，將雷電流引入大地，起到保護作用。過電壓終止后，避雷器迅速恢復為高阻狀態(tài)。避雷器主要用來保護電力設備和電力線路，也用作防止高電壓侵入室內(nèi)的安全措施。感應雷防護裝置避雷器是一過電壓保護設備，用來防止雷電所產(chǎn)生的大氣過電壓沿架空線路侵入變電所或其他建筑物內(nèi)，避雷器也可以限制內(nèi)部過電壓。避雷器一般與被保護設備并聯(lián)，且位于電源側(cè)，其放電電壓低于被保護設備的絕緣耐壓值。當過電壓沿線路侵入時，將首先使避雷器擊穿并對地放電，從而使被保護設備免受雷擊。感應雷防護裝置1.保護間隙保護間隙又稱為放電間隙，是由兩個金屬電極構(gòu)成的一種簡單的防雷保護裝置。其中一個電極固定在絕緣子上，與帶電導線相接，另一個電極通過輔助間隙接地裝置相接，兩個電極之間保持規(guī)定的間隙距離。常用的角形保護間隙由主間隙和輔助間隙兩部分組成。主間隙做成角形的，水平安裝，以便滅弧。輔助間隙是為了防止主間隙被外來的物體短路引起誤動作而設置的。主間隙的兩個電極成角形，可以使工頻續(xù)流電弧在自身動力和熱氣流作用下易于上升而自動熄滅。保護間隙的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，其主要缺點是滅弧能力弱，一般用于10kV以下的配電網(wǎng)中。感應雷防護裝置2.管型避雷器管型避雷器又叫排氣式避雷器，它由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙三部分組成。它的核心部件也是保護間隙，但能在放電后自行滅弧。工作原理如下：當雷電引起過電壓時，外部間隙和內(nèi)部間隙都被擊穿，將雷電流泄入大地。隨之而來的工頻續(xù)流也在管內(nèi)產(chǎn)生電弧，使產(chǎn)氣管內(nèi)產(chǎn)生高壓氣體并從環(huán)形管口噴出，強烈吹弧，在電流第一次過零時，即可滅弧。這時外部間隙的空氣恢復了絕緣，使避雷器與電力系統(tǒng)隔離，恢復正常運行。管型避雷器具有殘壓小的突出優(yōu)點，簡單經(jīng)濟，但動作時有氣體排出，所以一般用于戶外線路。感應雷防護裝置3.閥式避雷器閥式避雷器由火花間隙和閥片串聯(lián)組成，裝在密封的瓷套管內(nèi)。正常情況下，火花間隙可阻止線路上的工頻電流通過，在雷電過電壓作用下，火花間隙被擊穿放電。由碳化硅（SiC）電阻構(gòu)成的閥片具有非線性特性：正常電壓時，閥片電阻很大，過電壓時，閥片電阻很小。因此，當線路上出現(xiàn)過電壓時，火花間隙被擊穿，閥片能使雷電流順暢地向大地泄放。當過電壓消失后，線路上恢復工頻電壓時，閥片則呈現(xiàn)很大的電阻，使火花間隙絕緣迅速恢復而切斷工頻續(xù)流，從而使線路恢復正常運行。因此，閥片和火花間隙的密切配合使閥式避雷器像一個閥門，對于雷電流，“閥門”打開，對于工頻電流，“閥門”關閉。閥式避雷器將單個放電間隙分成許多短的串聯(lián)間隙，同時增加了非線性電阻，提高了保護性能。閥式避雷器按結(jié)構(gòu)不同分為普通閥式避雷器和磁吹閥式避雷器兩大類。感應雷防護裝置管型避雷器（a）閥片非線性特性圖（b）閥式避雷器原理圖（c）閥式避雷器整體結(jié)構(gòu)圖4-7閥式避雷器4．金屬氧化物避雷器（英文感應雷防護裝置4.金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器（英文縮寫MOA）金屬氧化物避雷器沒有火花間隙，閥片用氧化鋅（ZnO）代替了碳化硅（SiC）。它的核心部件是氧化鋅閥片，由壓敏電阻片構(gòu)成，具有優(yōu)良的閥特性，在工頻電壓下，呈現(xiàn)極大的電阻，能迅速有效地阻斷工頻續(xù)流；在過電壓下，電阻很小，能很好地泄放雷電流。金屬氧化物避雷器還有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、殘壓低、響應快等優(yōu)點，被廣泛用于高低壓電氣設備的保護。03高壓架空輸電線路的防雷保護高壓架空輸電線路的防雷保護根據(jù)《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規(guī)范GB_T50064-2014》，高壓架空輸電線路的防雷保護應滿足以下要求：1）少雷區(qū)除外的其他地區(qū)的220kV～750kV線路應沿全線架設雙地線；110kV線路可沿全線架設地線，在山區(qū)和強雷區(qū)，宜架設雙地線；在少雷區(qū)可不沿全線架設地線，但應裝設自動重合閘裝置；35kV及以下線路，不宜全線架設地線。2）除少雷區(qū)外，6kV和10kV鋼筋混凝土桿配電線路，宜采用瓷或其他絕緣材料的橫擔，并應以較短的時間切除故障，以減少雷擊跳閘和斷線事故。04變電所的防雷保護1.變電所直擊雷過電壓保護1）變電所的直擊雷過電壓保護可采用避雷針或避雷線。在屋外配電裝置（包括組合導線和母線廊道）、多雷區(qū)的牽引站等設施應設直擊雷保護裝置。2）變電所控制室和配電裝置室的直擊雷過電壓保護要求：強雷區(qū)的變電所控制室和配電裝置室宜有直擊雷保護；35kV及以下變電所的屋頂上裝設直擊雷保護裝置時，應將屋頂金屬部分接地；峽谷地區(qū)的變電所宜用避雷線保護；已在相鄰建筑物保護范圍內(nèi)的建筑物或設備，可不裝設直擊雷保護裝置；屋頂上的設備金屬外殼、電纜金屬外皮和建筑物金屬構(gòu)件均應接地。3）露天布置的GIS的外殼可不裝設直擊雷保護裝置，外殼應接地。變電所直擊雷過電壓保護2.變電所高壓配電裝置的雷電侵入波過電壓保護1）未沿全線架設地線的35kV~110kV架空輸電線路，應在變電所1km~2km的進線段架設地線。2）變電所的35kV及以上電纜進線段，電纜與架空線的連接處應裝設金屬氧化物避雷器（MOA），其接地端應與電纜金屬外皮連接。3）有效接地系統(tǒng)中的中性點不接地的變壓器，中性點采用分級絕緣且未裝設保護間隙時，應在中性點裝設中性點MOA。中性點采用全絕緣，變電所為單進線且為單臺變壓器運行時，也應在中性點裝設MOA。05配電系統(tǒng)的雷電過電壓保護配電系統(tǒng)的雷電過電壓保護1）