1、避雷針的保護(hù)范圍,一、雷電與雷電過電壓,1、雷電的形成 雷電是大氣中的放電現(xiàn)象。有關(guān)雷電形成過程的學(xué)說較多，隨著高電壓技術(shù)及快速攝影技術(shù)的發(fā)展，雷電現(xiàn)象的科學(xué)研究取得了很大進(jìn)步。目前傾向于下面的說法 在悶熱、潮濕、無風(fēng)的天氣里，接近地面的濕氣受熱上升，遇到冷空氣凝成冰晶。冰晶受到上升氣流的沖擊而破碎分裂，氣流挾帶一部分帶正電的小冰晶上升，形成“正雷云”，而另一部分較大的帶負(fù)電的冰晶則下降，形成“負(fù)雷云”，隨著電荷的積累，雷云電位逐漸升高。 由于高空氣流的流動，正、負(fù)雷云均在空中飄浮不定，當(dāng)帶不同電荷的雷云相互接近到一定程度時，就會產(chǎn)生強(qiáng)烈的放電，放電時瞬間出現(xiàn)耀眼的閃光和震耳的轟鳴，這種現(xiàn)象就

2、叫雷電。,一、雷電與雷電過電壓,1、雷電形成示例,一、雷電與雷電過電壓,雷電過電壓 雷電過電壓亦稱外部過電壓或大氣過電壓，他是由于電力系統(tǒng)中的設(shè)備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓。 雷電沖擊波的電壓幅值可高達(dá)1億伏，其電流幅值可高達(dá)幾十萬安，對電力系統(tǒng)的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過內(nèi)部過電壓。其可能毀壞電氣設(shè)備和線路的絕緣，燒斷線路，造成大面積長時間停電。因此，必須采取有效措施加以防護(hù)。,一、雷電與雷電過電壓,3、雷電過電壓的種類 (1)直擊雷過電壓 據(jù)觀測，在地面上產(chǎn)生雷擊的雷云多為負(fù)雷云。有時雷云很低，周圍又沒有帶異性電荷的雷云，這樣有可能在地面凸出物上感應(yīng)出異性電荷，在雷云與大地之間

3、形成很大的雷電場。當(dāng)雷云與大地之間在某一方位的電場強(qiáng)度達(dá)到2530kV/cm時就開始放電，這就是直擊雷。 當(dāng)雷電直接擊中電氣設(shè)備、線路或建筑物時，強(qiáng)大的雷電流通過其流入大地，在被擊物上產(chǎn)生較高的電位降，稱直擊雷過電壓。,一、雷電與雷電過電壓,3、雷電過電壓的種類 (2)感應(yīng)雷過電壓當(dāng)雷云在架空線路上方時，使架空線路感應(yīng)出異性電荷。 雷云對其他物體放電后，架空線路上的電荷被釋放，形成自由電荷流向線路兩端，產(chǎn)生電位很高的過電壓，稱感應(yīng)雷過電壓。 架空線路上的感應(yīng)過電壓可達(dá)幾萬甚至幾十萬伏，對供電系統(tǒng)的危害很大。,一、雷電與雷電過電壓,3、雷電過電壓的種類 (3)雷電侵入波由于直擊雷或感應(yīng)雷而產(chǎn)生的

4、高電壓雷電波，沿架空線路或金屬管道侵入變配電所或用戶，稱雷電侵入波。 這種雷電波侵入造成的危害占雷害總數(shù)的一半以上。,二、防雷設(shè)備,完整防雷設(shè)備的組成：,1、接閃器(避雷器)引雷器 接閃器是用來接受直接雷擊的金屬物體。 (1)避雷針：用于保護(hù)露天變配電設(shè)備及建筑物； (2)避雷線或架空地線：主要用于保護(hù)輸電線路； (3)避雷帶或避雷網(wǎng)：主要用于保護(hù)建筑物。 接閃器是利用其高出被保護(hù)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，使被保護(hù)的線路、設(shè)備、建筑物免受雷擊。,接閃器,引下線,接地裝置,二、防雷設(shè)備,(1)避雷針 避雷針的功能實(shí)質(zhì)是引雷作用。由于避雷針安裝高度高于

5、被保護(hù)物，因此當(dāng)雷電先導(dǎo)臨近地面時，它能使雷電場畸變，改變雷電先導(dǎo)的通道方向，吸引到避雷針本身，然后經(jīng)與避雷針相連的引下線和接地裝置將雷電流泄放到大地中去。 避雷針能否對被保護(hù)物進(jìn)行保護(hù)，被保護(hù)物是否在其有效的保護(hù)范圍內(nèi)是很重要的。避雷針的保護(hù)范圍，以其能防護(hù)直擊雷的空間來表示，按新頒國家標(biāo)準(zhǔn)采用“滾球法”來確定。,二、防雷設(shè)備,(1-1)避雷針防雷規(guī)劃 “滾球法”，就是選擇一個半徑為hr（滾球半徑），沿需要防護(hù)直擊雷的部分滾動，如果球體只觸及接閃器或接閃器和地面，而不觸及需要保護(hù)的部位時，則該部位就在這個接閃器的保護(hù)范圍之內(nèi)。 滾球半徑是按建筑物防雷類別確定的。,二、防雷設(shè)備,(1-1)避雷

6、針防雷規(guī)劃 建筑物防雷類別 第一類防雷建筑：凡在存放爆炸物品或正常情況下能形成爆炸性混合物，因電火花而會發(fā)生爆炸，致使房屋毀壞和造成人身傷亡者，應(yīng)有防直接雷、感應(yīng)雷和雷電侵入波措施。 第二類防雷建筑：制造、使用或儲存爆炸物質(zhì)的建筑物，但電火花不易引起爆炸或不致引起巨大破壞或人身事故，或國家級重要建筑物，應(yīng)有防直接雷和雷電侵入波措施，有爆炸危險的也應(yīng)有防感應(yīng)雷措施。 第三類防雷建筑：不屬第一、二類建筑物但需實(shí)施防雷保護(hù)者，如住宅、辦公樓、高度在15m以上的煙囪、水塔等孤立高聳的建筑物屬于第三類建筑物，應(yīng)有防直接雷和雷電侵入波措施。,二、防雷設(shè)備,避雷針的保護(hù)范圍 單支避雷針的保護(hù)范圍,二、防雷設(shè)

7、備,避雷針的保護(hù)范圍 單支避雷針的保護(hù)范圍-1,做一條距離地面hr，平行于地面的直線。,二、防雷設(shè)備,避雷針的保護(hù)范圍 單支避雷針的保護(hù)范圍-2,以避雷針的頂端為圓心，以hr為半徑畫弧線，與平行線相交與A、B兩點(diǎn)。,二、防雷設(shè)備,避雷針的保護(hù)范圍 單支避雷針的保護(hù)范圍-3,以A、B兩點(diǎn)為圓心，以hr為半徑畫弧線，與地、避雷針形成弧線，弧線包圍的部分即為避雷針的保護(hù)范圍誒,二、防雷設(shè)備,避雷針的保護(hù)范圍 單支避雷針的保護(hù)范圍-4,在hx平面上的保護(hù)半徑,二、防雷設(shè)備,避雷針的保護(hù)范圍 單支避雷針的保護(hù)范圍小結(jié) 當(dāng)避雷針高度hhr時 距地面hr 處作一平行于地面的平行線； 以避雷針的針尖為圓心、h

8、r為半徑，作弧線交平行線于A、B兩點(diǎn)； 以A、B為圓心，hr為半徑作弧線，該弧線與針尖相交，并與地面相切。由此弧線起到地面為止的整個錐形空間就是避雷針的保護(hù)范圍。 避雷針在被保護(hù)物高度hx的xx平面上的保護(hù)半徑rx按下式計(jì)算,二、防雷設(shè)備,避雷針的保護(hù)范圍 單支避雷針的保護(hù)范圍示例 某廠鍋爐房煙囪高40m，煙囪上安裝一支高2m的避雷針，鍋爐房（屬第三類防雷建筑物），試問此避雷針能否保護(hù)鍋爐房。,二、防雷設(shè)備,避雷針的保護(hù)范圍 單支避雷針的保護(hù)范圍示例 解：查表得滾球半徑hr=60m，避雷針頂端高度h=40+2=42m，hx=8m，則避雷針的保護(hù)半徑為,現(xiàn)鍋爐房在hx=8m 高度上最遠(yuǎn)屋角距離避

9、雷針的水平距離為：,由此可見，煙囪上的避雷針能保護(hù)鍋爐房。,按國際電工委員會(IEC)的規(guī)定低壓電網(wǎng)有五種接地方式。,接地,第一個字母表示電源中性點(diǎn)的對地關(guān)系： T中性點(diǎn)直接接地； I中性點(diǎn)與地絕緣，或經(jīng)高阻抗接地。 第二個字母表示裝置的外露可導(dǎo)電的部分對地關(guān)系； T外露可導(dǎo)電部分對地直接電氣連接； N外露可導(dǎo)電部分經(jīng)過保護(hù)線與接地點(diǎn)相連。 橫線后面字母(S、C或C-S)表示保護(hù)線與中性線的結(jié)合情況。,當(dāng)設(shè)備帶電部分與外殼相連時，短路電流經(jīng)外殼和N線（或PE線）而形成單相短路，顯然該短路電流較大，可使保護(hù)線快速而可靠地動作，將故障部分與電源斷開，消除觸電危險。 中性線N和保護(hù)線PE完全分開的稱

10、為TN-S系統(tǒng)（又稱三相五線制）；N線與PE線前段共用、后段分開的稱為TN-C-S系統(tǒng)；N線與PE線完全共用的稱為TN-C系統(tǒng)。,TN系統(tǒng),TN-S,TN-C-S,TN-C,TT系統(tǒng)的使用能減少人體觸電的危險，但是不夠安全。為保障人身安全，根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)加裝漏電保護(hù)器（漏電開關(guān)）。,TT系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)直接接地，也引出N線，屬三相四線制系統(tǒng)，而設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分則經(jīng)各自的PE線分別接地。,TT系統(tǒng),接地,IT系統(tǒng)又稱為三相三線制系統(tǒng)。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生單相接地故障時，接地電流將通過人體和電網(wǎng)、大地之間的電容構(gòu)成回路。一般情況下，此電流是不大的，但是，如果電網(wǎng)絕緣強(qiáng)度顯著下降，這個電流可能達(dá)到危

11、險程度。,IT系統(tǒng),接地,接地, 中線的作用：,電力系統(tǒng)和電氣裝置的中性點(diǎn)，電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分通過導(dǎo)體與大地相連稱為接地。接地的目的：一是保證人身安全，使人可能接觸到的設(shè)備外露導(dǎo)電部分的電位基本降低到接近地電位，當(dāng)人觸及這些部位時，即使這些部位帶電，因其電位與地電位基本接近，可以減少電擊危險。二是保證電力系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運(yùn)行。由接了地的變壓器和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)引出的中性線稱地線。電器設(shè)備的某部分直接與地線相連接叫作保護(hù)接零。保護(hù)接零也能起到與接地相似的安全保護(hù)作用。,保護(hù)接地和保護(hù)接零,保護(hù)接地的原理,在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，設(shè)備外殼不接地且意外帶電，外殼與大地間存在電壓，人體觸及外殼，人體將有電

12、容電流流過， 如圖(a)所示。,如果將外殼接地，人體與接地體相當(dāng)于電阻并聯(lián)，流過每一通路的電流值將與其電阻的大小成反比。人體電阻通常為600 1000 ，而接地電阻通常小于4，因此流過人體的電流很小， 這樣就完全能保證人體的安全， 如圖(b)所示。,保護(hù)接零的原理,當(dāng)設(shè)備正常工作時，外露部分不帶電，人體觸及外殼相當(dāng)于觸及零線，無危險，如圖所示。采用保護(hù)接零時，應(yīng)注意不宜將保護(hù)接地和保護(hù)接零混用，而且中性點(diǎn)工作接地必須可靠。,在電源中性線做了工作接地的系統(tǒng)中，為確保保護(hù)接零的可靠，還需相隔一定距離將中性線或接地線重新接地， 稱為重復(fù)接地。,在中性點(diǎn)接地的三相四線制供電系統(tǒng)中應(yīng)注意：,工作零線和保

13、護(hù)零線不能混淆！,火線L,工作零線N,保護(hù)零線E,設(shè)備沒有接零保護(hù),正確的 接零保護(hù),錯誤的 接零保護(hù),電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式,電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及其特點(diǎn)和適用范圍。 1.中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng) 特點(diǎn)：單相接地時 （1）三相線電壓仍對稱，電氣設(shè)備可繼續(xù)運(yùn)行2h，供維修人員查排故障，提高了供配電系統(tǒng)可靠性； （2）非故障相對地電壓升至線電壓，提高對線路和電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度要求，增加制造成本； （3）接地電流IE在一定范圍內(nèi)，可引起斷續(xù)電弧，從而導(dǎo)致線路過電壓（RLC串聯(lián)諧振），威脅絕緣薄弱設(shè)備。故應(yīng)限制IE。 適用范圍：旨在提高供電可靠性。 （1）電壓500V電氣裝置（IT系統(tǒng)，220V照明裝

14、置除外）； （2）363kV電網(wǎng)。但通常必須滿足： 310kV電網(wǎng)IE30A，與發(fā)電機(jī)有電氣連系者IE5A。 3563kV電網(wǎng)IE 10A。,2.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng) 特點(diǎn)：單相接地時 (1)三相線電壓仍對稱，電氣設(shè)備可繼續(xù)運(yùn)行2h，供維修人員查排故障，提高了供配電系統(tǒng)可靠性； (2) 非故障相對地電壓升至線電壓，提高對線路和電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度的要求，增加制造成本； (3)經(jīng)消弧線圈電流IL補(bǔ)償作用，接地電流IE減小，直至為0，接地電弧易熄滅，避免線路過電壓。故稱消弧線圈。 適用范圍：旨在限制IE，消除接地電弧，避免線路過電壓。 (1)電壓500V電氣裝置（照明裝置除外）； (2)363kV電網(wǎng)。,3.中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng) 特點(diǎn)：單相接地時 （1）單相短路電流 很大，保護(hù)裝置即時動作