1、過電壓與雷電知識(shí),（雷電過電壓 ） （大氣過電壓 ）,一、過電壓的類型：,系統(tǒng)中磁能和電能之間的轉(zhuǎn)化，或能量通過電容的傳遞，以及線路參數(shù)選擇不當(dāng)，致使在工頻電壓或高次諧波電壓下發(fā)生諧振等產(chǎn)生的過電壓，都稱之為內(nèi)部過電壓。 由于操作而引起的內(nèi)部過電壓，也稱為操作過電壓。 由于電源設(shè)備運(yùn)行情況的變化，如不對(duì)稱短路等也會(huì)引起內(nèi)部過電壓。 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，內(nèi)部過電壓一般不會(huì)超過系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)相對(duì)地額定電壓的 34倍，因此對(duì)電力線路和電氣設(shè)備絕緣的威脅不是很大。,2、大氣過電壓,大氣過電壓系指供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備和地面構(gòu)筑物因雷電而產(chǎn)生的過電壓，又稱外部過電壓。 大氣過電壓的電壓幅值高達(dá)數(shù)百千伏，電流幅值高

2、達(dá)數(shù)百千安。 大氣過電壓包括: 直擊雷過電壓 感應(yīng)雷過電壓 侵入波過電壓,(1)直擊雷過電壓,直擊雷過電壓系指雷云直接對(duì)電力網(wǎng)或設(shè)備放電而引起的過電壓。圖81為直擊雷放電過程 很強(qiáng)的雷電流通過這些設(shè)備導(dǎo)入大地，從而產(chǎn)生破壞性很大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，使設(shè)備損壞。 相伴的還有電磁效應(yīng)和閃絡(luò)放電。,(2)感應(yīng)雷過電壓,當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線路上方時(shí)，線路上由于靜電感應(yīng)而積聚大量異性的束縛電荷，當(dāng)雷云對(duì)其附近的大地放電后，線路上的束縛電荷被釋放而形成自由電荷，向線路兩端泄放，形成電位很高的過電壓，這就是感應(yīng)雷過電壓。 高壓線路上的感應(yīng)雷過電壓，可高達(dá)幾十萬伏，低壓線路上的感應(yīng)雷過電壓也可達(dá)幾萬伏，對(duì)供電系

3、統(tǒng)的危害很大。,圖82,圖83 開口金屬環(huán)上的電磁感應(yīng)過電壓,當(dāng)強(qiáng)大的雷電流沿著防雷裝置的引下線等導(dǎo)體泄放入地時(shí)，由于雷電流具有很大的幅值和陡度，因此在它周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)。如果附近有一開口的金屬環(huán)，如圖83所示，則將在該金屬環(huán)的開口間隙處感生相當(dāng)大的電動(dòng)勢(shì)而產(chǎn)生火花放電。這對(duì)于存放易燃易爆物品的建筑物是十分危險(xiǎn)的。為了防止雷電流電磁感應(yīng)引起的危險(xiǎn)過電壓，應(yīng)該用跨接或焊接導(dǎo)體將開口金屬環(huán)（包括電纜金屬線槽橋架、包裝箱上的鐵皮箍等）連成閉合回路后接地。,(3)侵入波過電壓,由于架空線路遭受直擊雷或感應(yīng)雷而產(chǎn)生的雷電侵入波，沿架空線路侵入變電站、廠房或其它建筑物內(nèi)亦將導(dǎo)致過電壓，此即侵入波過電壓

4、。其幅值高達(dá)300400kV。 據(jù)我國(guó)幾個(gè)城市統(tǒng)計(jì)，供電系統(tǒng)中由于雷電波侵入而造成的雷害事故，占整個(gè)雷害事故的5070，比例很大，因此對(duì)雷電波侵入的防護(hù)亦應(yīng)予以足夠的重視。,雷電入射波的反射,雷電入射波到達(dá)線路末端結(jié)點(diǎn)處會(huì)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100200m的進(jìn)線電纜，以達(dá)到降低行波陡度的效果。,二、雷電知識(shí),1.雷電的形成,雷電是帶有電荷的“雷云”之間或“雷云”與大地及地面其他物體之間發(fā)生急劇放電的一種自然現(xiàn)象。 在悶熱的天氣里地面水汽蒸發(fā)上升，在高空遇低溫凝成冰晶。冰晶受到上升氣流的

5、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”。 在高空氣流的作用下正雷云和負(fù)雷云不停的游動(dòng)。當(dāng)空中的雷云靠近大地時(shí)，雷云與大地之間形成一個(gè)很大的雷電場(chǎng)。由于靜電感應(yīng)作用，使地面出現(xiàn)與雷云的電荷極性相反的電荷，如圖81a所示。,圖81 直擊雷放電過程 a）雷云在建筑物上方； b）雷云對(duì)建筑物放電,1.雷電的形成（續(xù)）,當(dāng)雷云與大地之間在某一方位的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到2530kVcm時(shí)，雷云即開始向這一方位放電，形成一個(gè)導(dǎo)電的空氣通道，稱作雷電先導(dǎo)；大地的異性電荷集中的上述方位尖端上方，在雷電先導(dǎo)下行的對(duì)應(yīng)方位也形成一個(gè)上行的迎雷先導(dǎo)

6、，如圖8b所示。當(dāng)上、下先導(dǎo)相互接近時(shí)，正、負(fù)電荷強(qiáng)烈吸引中和而產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電流，并伴有雷鳴電閃。這就是直擊雷的主放電階段，此時(shí)間一般僅50100s。主放電階段之后，雷云中的剩余電荷繼續(xù)沿主放電通道向大地放電，形成斷續(xù)的隆隆雷聲。這就是直擊雷的余輝放電階段，時(shí)間約為30ms150ms，此時(shí)的電流約幾百安培。雷電先導(dǎo)在主放電階段前與地面上雷擊對(duì)象之間的最小空間距離，稱作閃擊距離，簡(jiǎn)稱擊距。雷電的閃擊距離，與雷電流的幅值和陡度有關(guān)。確定直擊雷防護(hù)范圍的“滾球半徑”（詳見后述）大小，就與閃擊距離有關(guān)。,1.雷電的形成-感應(yīng)過電壓,架空線路在附近出現(xiàn)對(duì)地雷擊時(shí)極易產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線路上

7、方時(shí)，線路上由于靜電感應(yīng)而積聚大量異性的束縛電荷，如圖82a所示。當(dāng)雷云對(duì)附近的大地或其它物體放電后，線路上的束縛電荷被釋放而形成自由電荷，并迅速向線路兩端泄放，形成電位很高的過電壓，如圖82b所示。高壓線路上的感應(yīng)過電壓，可高達(dá)幾十萬伏，低壓線路上的感應(yīng)過電壓也可達(dá)幾萬伏，都會(huì)產(chǎn)生很大的危害。,圖82 感應(yīng)雷過電壓 a）雷云在線路上方時(shí)； b）雷云對(duì)地放電后,2. 有關(guān)雷電的術(shù)語,(1)雷電流,雷電流是一個(gè)幅值大陡度高的沖擊波電流,如圖8-4所示 雷電流的幅值Im與雷云中的電荷量及雷電放電通道的阻抗有關(guān)雷電流一般在14s內(nèi)增長(zhǎng)到幅值Im 雷電流在幅值以前的一段波形稱作波頭,而從幅值起到雷電流

8、衰減到Im/2的一段波形稱作波尾,圖8-4 雷電流波形,雷電流的陡度a用雷電流波頭部分增長(zhǎng)的速率來表示,即a=di/dt雷電流陡度據(jù)測(cè)定可達(dá)50kA/s以上對(duì)電氣設(shè)備絕緣來說,雷電流的陡度越大,由uL=Ldi/dt可知,產(chǎn)生的過電壓越高,對(duì)絕緣的破壞性也越嚴(yán)重因此,研究如何降低雷電流的幅值和陡度是防雷保護(hù)的一個(gè)重要課題,(2)年平均雷暴日數(shù),凡有雷電活動(dòng)的日子,包括看到雷閃和聽到雷聲,都稱作雷暴日 由當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)站統(tǒng)計(jì)的多年雷暴日的年平均值稱作年平均雷暴日數(shù) 年平均雷暴日數(shù)不超過15天的地區(qū)稱作少雷區(qū),年平均雷暴日數(shù)超過40天的地區(qū)稱作多雷區(qū)。 年平均雷暴日數(shù)越多,說明該地區(qū)雷電活動(dòng)越頻繁,因此

9、防雷要求就越高,防雷措施越需加強(qiáng)我國(guó)某些城市的年平均雷暴日見下表8-1,(3)年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù),年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)是表征建筑物可能遭受雷擊的一個(gè)頻率參數(shù)。 據(jù)GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)應(yīng)按下式確定:,K校正系數(shù)： 一般情況下取1; 位于曠野孤立的建筑物取2; 金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7; 位于河邊湖邊 山坡下或山地中土壤電阻率較小處地下水露頭處土山頂部山谷風(fēng)口等處的建筑物,以及特別潮濕的建筑物取1.5; Ng建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度 : Td年平均雷暴日數(shù),按當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)站資料確定; Ae與建筑物截收雷擊次數(shù)相同的等效面積(km2), 應(yīng)按下式計(jì)算

10、:,LWH分別為建筑物的長(zhǎng)寬高(m),防雷裝置,防雷裝置： 接閃器 引下線 接地裝置 避雷器 接閃器包括：避雷針、架空避雷線以及屋頂避雷帶和避雷網(wǎng)等，主要用于直擊雷過電壓保護(hù)； 避雷器則主要用于感應(yīng)雷和侵入波過電壓保護(hù)。 注：本節(jié)僅介紹接閃器、引下線、電涌保護(hù)器和避雷器，接地裝置將在本章第四節(jié)講解。,接閃器,直接截受雷擊的避雷針、架空避雷線、屋頂避雷帶和避雷網(wǎng)，以及用作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等均可作為接閃器。,避雷針 采用圓鋼或焊接鋼管制作避雷針時(shí)，其直徑不應(yīng)小于下列數(shù)值： 針長(zhǎng)1m以下： 圓鋼為12mm; 鋼管為20mm。 針長(zhǎng)12m.： 圓鋼為16mm; 鋼管為25mm。 煙囪頂上的針：

11、 圓鋼為20mm; 鋼管為40mm。,一、接閃器（續(xù)）,避雷網(wǎng)和避雷帶 避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用圓鋼或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm。扁鋼截面不應(yīng)小于48mm2其厚度不應(yīng)小于4mm。 當(dāng)煙囪上采用避雷環(huán)時(shí)，其圓鋼直徑不應(yīng)小于12mm。扁鋼截面不應(yīng)小于100mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm。 架空避雷線 架空避雷線宜采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線。 金屬屋面和金屬構(gòu)件 除第一類防雷建筑物外，可以利用建筑物的金屬屋面，以及屋頂上的旗桿、欄桿、裝飾物、鋼管、鋼罐和混凝土構(gòu)件內(nèi)的鋼筋等永久性金屬物作為接閃器，但其各部件之間均應(yīng)連成電氣通路，并應(yīng)符合GB 5005794建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)

12、規(guī)定。,接閃器類型,接閃器是專門用來接受直接雷擊的金屬物體。接閃器包括金屬桿狀的避雷針，金屬線狀的避雷線，金屬帶狀或網(wǎng)狀的避雷帶、避雷網(wǎng)等。,二、引下線,連接接閃器和接地裝置的金屬導(dǎo)體稱作引下線。引下線可以單獨(dú)裝設(shè)，在條件具備的情況下通常利用建筑構(gòu)件內(nèi)鋼筋作為引下線。 單獨(dú)裝設(shè)時(shí)通常采用圓鋼或扁鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm。扁鋼截面不應(yīng)小于48mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm。但對(duì)于煙囪上的引下線，采用圓鋼時(shí)直徑不應(yīng)小于12mm；采用扁鋼時(shí)截面不應(yīng)小100mm2，且厚度不應(yīng)小于4mm。 引下線應(yīng)沿建筑物外墻明敷，并經(jīng)最短路徑接地;建筑藝術(shù)要求較高者可暗敷，但其圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm，扁鋼截面不應(yīng)小

13、于80mm2。 建筑物的消防梯、鋼柱等金屬構(gòu)件作為引下線時(shí)，但其各部件之間均應(yīng)連電氣通路。,5、采用多根引下線時(shí)，宜在各引下線上于距地面0.3m至1.8m之間裝設(shè)斷接卡。 6、當(dāng)利用混凝土內(nèi)鋼筋、鋼柱作為自然引下線并同時(shí)采用基礎(chǔ)接地體時(shí)，可不設(shè)斷接卡，利用鋼筋作引下線時(shí)應(yīng)在室內(nèi)外的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)若干連接板，該連接板可供測(cè)量、接人工接地和作等電位連接用。當(dāng)僅利用鋼筋作引下線并采用埋于土壤中的人工接地體時(shí)，應(yīng)在每根引下線上于距地面不低于0.3m處設(shè)接地體連接板。采用埋于土壤中的人工接地體時(shí)應(yīng)設(shè)斷接卡，其上端應(yīng)與連接板或鋼柱焊接。連接板處宜有明顯標(biāo)志。 7、在易受機(jī)械損壞和防人身接觸的地方，地面上1.7

14、m至地面下0.3m的一段接地線應(yīng)采取暗敷或鍍鋅角鋼、塑料管或橡膠管等保護(hù)設(shè)施。,三、避雷針和避雷線的保護(hù)范圍,避雷針和避雷線的保護(hù)范圍，以它能防護(hù)直擊雷的空間來表示。GB 5005794建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定避雷針（線）的保護(hù)范圍采用IEC推薦的“滾球法”來確定。 所謂“滾球法”，就是選擇一個(gè)半徑為hr （滾球半徑）的球體，沿需要防護(hù)直擊雷的部位滾動(dòng)，如果球體只接觸到避雷針（線）或避雷針（線）與地面，而不觸及需要保護(hù)的部位，則該部位就在避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)。,表82 按建筑物防雷類別確定滾球半徑和避雷網(wǎng)格尺寸,1.單支避雷針的保護(hù)范圍,(1)當(dāng)避雷針高度h 如圖8-3所示，單只避雷針的保

15、護(hù)范圍是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的錐體 1）距地面hr處做一平行于地面的平行線； 2）以避雷針的針尖為圓心，hr為半徑，做弧線交于平行線的A、B兩點(diǎn)； 3）以A、B點(diǎn)之一為圓心，hr為半徑做弧線，該弧線與針尖相交并與地面相切，該弧線繞避雷針旋轉(zhuǎn)一周形成的錐形空間，就是避雷針的保護(hù)范圍。 4)避雷針在被保護(hù)物高度hx的平面上的保護(hù)半徑，按下式計(jì)算:,(2)當(dāng)避雷針高度h大 于hr時(shí) 當(dāng)避雷針高度大于hr時(shí)，在避雷針上取高度hr的一點(diǎn)代替單支避雷針的針尖作圓心。其余的作法與hhr時(shí)的作法相同，此時(shí)，上式中的h用hr代之。,小于或等于hr時(shí),圖8.3 單支避雷針的保護(hù)范圍,例81,某廠房（屬于第三類防雷建筑）占地面

16、積為2025m，高6m，附近有一個(gè)煙窗，高43m，距廠房最遠(yuǎn)的一角30m，如圖87所示。若在煙窗上裝一支2m高的避雷針，是否能可靠地保護(hù)這座廠房 ？,解： 避雷針高h(yuǎn)=43+2=45m，查表82得滾球半徑hr=60m。避雷針在廠房高度為hx=6m時(shí)的保護(hù)半徑為：,由此可見，此煙窗上的避雷針完全能保護(hù)這一廠房。,.雙支等高避雷針的保護(hù)范圍,（）AEBC外側(cè)的保護(hù)范圍，按照單支避雷針的方法確定。 （）C、E點(diǎn)位于兩針間的垂直平分線上。在地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度b0按下式計(jì)算：,在AOB軸線上，距中心線任一距離x處，其在保護(hù)范圍上邊線上的保護(hù)高度hx按下式確定：,該保護(hù)范圍上邊線是以中心線距地面hr的

17、一點(diǎn)O為圓心，以 為半徑所作的圓弧AB。,（）兩針間AEBC內(nèi)的保護(hù)范圍，ACO部分的保護(hù)范圍按以下方法確定：在任一保護(hù)高度hx和點(diǎn)所處的垂直平面上，以hx作為假想避雷針，按單支避雷針的方法逐點(diǎn)確定（見圖86的11剖面圖）。確定BCO、AEO、BEO部分的保護(hù)范圍的方法與ACO部分的相同。,圖86 雙支等高避雷針的保護(hù)范圍,（）確定xx平面上保護(hù)范圍截面的方法以單支避雷針的保護(hù)半徑rx為半徑，以AB為圓心作弧線與四邊形AEBC相交；以單支避雷針的（rorx）為半徑，以EC為圓心作弧線與上述弧線相接。見圖86中的粗虛線。 關(guān)于雙支不等高避雷針及多支避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算，可參閱GB5005794或

18、有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。,單根避雷針保護(hù)范圍 a.當(dāng)避雷線的高度h大于或等于2hr時(shí)，無保護(hù)范圍； b.當(dāng)避雷線的高度h小于2hr時(shí)，應(yīng)按下列方法確定(參看圖示) c.確定架空避雷線的高度時(shí)應(yīng)計(jì)及弧垂的影響。在無法確定弧垂的情況下，當(dāng)?shù)雀咧еg的距離小于120m時(shí)架空避雷線中點(diǎn)的弧垂宜采用2m，距離為120150m時(shí)宜采用3m。,避雷線保護(hù)范圍的確定方法,(1)距地面hr處作一平行于地面的平行線； (2)以避雷線為圓心，hr為半徑，作弧線交于平行線的A、B兩點(diǎn)； (3)以A、B為圓心，hr為半徑作弧線，該兩弧相交或相切并與地面相切。從該弧線起到地面止就是保護(hù)范圍； (4)當(dāng)h小于2hr且大于hr時(shí)，保護(hù)

19、范圍最高點(diǎn)的高度h0按下式計(jì)算： h0=2hr-h (5)避雷線在hx高度的xx平面上的保護(hù)寬度，按下式計(jì)算：,（6）避雷線兩端的保護(hù)范圍按單支避雷針的方法確定。 關(guān)于兩支等高避雷線的保護(hù)范圍的確定方法，可參閱GB5005794或有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，此處從略。,四、避雷器,所有電氣設(shè)備的絕緣都具有一定的耐壓能力，一般均不低于其工頻線電壓的3.57倍。如果施加的過電壓超過這個(gè)范圍，則將發(fā)生閃絡(luò)、爬弧或擊穿絕緣，使電氣設(shè)備損壞。如在電氣設(shè)備上并聯(lián)一種保護(hù)設(shè)備，當(dāng)雷電沖擊波侵入時(shí)，首先使保護(hù)設(shè)備迅速對(duì)地放電，而使被保護(hù)設(shè)備的絕緣免受沖擊波的損壞，當(dāng)沖擊波消失后，保護(hù)設(shè)備又能自動(dòng)恢復(fù)原始狀態(tài)，承擔(dān)這種任務(wù)的

20、保護(hù)設(shè)備就是避雷器。,B.避雷器的作用: 避雷器是與電氣設(shè)備并聯(lián)的一種保護(hù)設(shè)備，當(dāng)雷電侵入波侵入時(shí)，首先通過避雷器迅速對(duì)地放電，而使被保護(hù)設(shè)備的絕緣免受侵入波的損壞，當(dāng)侵入波消失后，避雷器又能自動(dòng)恢復(fù)起始狀態(tài)。,A.避雷器的分類： .管型避雷器 （1）保護(hù)間隙 （2）管形避雷器 .閥型避雷器 .金屬氧化物避雷器, 保護(hù)間隙,保護(hù)間隙是一種最簡(jiǎn)單的避雷器。保護(hù)間隙由主間隙和輔助間隙構(gòu)成，主間隙由兩個(gè)金屬電極構(gòu)成，其中一個(gè)電極固定在絕緣子上，而另一個(gè)電極則經(jīng)絕緣子與第一個(gè)電極隔開，并保持適當(dāng)?shù)木嚯x，如圖8（a）所示。固定在絕緣子上的電極一端和帶電部分相連，而另一個(gè)電極則通過輔助間隙與接地裝置相連接

21、。輔助間隙的作用，主要是防止主間隙因鳥類、樹枝等造成短路時(shí)，不致引起線路接地。保護(hù)間隙按其結(jié)構(gòu)形式的不同分為棒型、球型和角型三種。常見的角型間隙和輔助間隙的接線如圖8（b）所示,圖89 角型間隙和輔助間隙接線 （a） 保護(hù)間隙的結(jié)構(gòu); （b） 保護(hù)間隙的結(jié)構(gòu)接線 1主間隙， 2輔助間隙。,保護(hù)間隙的原理與特點(diǎn),保護(hù)間隙特點(diǎn): 保護(hù)間隙的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單,成本低,維護(hù)方便,但保護(hù)性能差(滅弧能力弱),所以,只有在缺少閥型避雷器或管避雷器的參數(shù)不能滿足要求時(shí),才采用它來代替目前保護(hù)間隙僅在一些1035kV的架空線路上偶有使用,保護(hù)間隙工作原理: 在正常運(yùn)行的情況下，間隙對(duì)地是絕緣的，而當(dāng)架空電力線路遭

22、受雷擊時(shí)，間隙的空氣被擊穿，將雷電流泄入大地，使線路絕緣子或其它電氣設(shè)備的絕緣上不致發(fā)生閃絡(luò)，起到了保護(hù)作用。,管形避雷器,管形避雷器是一種滅弧能力很強(qiáng)的保護(hù)間隙管型避雷器由產(chǎn)氣管內(nèi)部間隙和外部間隙等三部分組成,如圖8-10所示產(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)形當(dāng)線路上遭到雷擊或感應(yīng)雷時(shí),雷電過電壓使管型避雷器的內(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)流使管子內(nèi)部間隙發(fā)生強(qiáng)烈電弧,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)間至多0.

23、01s(半個(gè)周期)這時(shí)外部間隙的空氣恢復(fù)絕緣,使避雷器與系統(tǒng)隔離,恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行 外部火花間隙是保證正常時(shí)使避雷器與電網(wǎng)隔離,用以避免纖維管受潮漏電外部火花間隙可根據(jù)網(wǎng)路額定電壓而進(jìn)行調(diào)節(jié),圖8-10 管型避雷器 1產(chǎn)氣管; 2內(nèi)部電極; 3外部電極; s1內(nèi)部間隙; s2外部間隙,閥型避雷器,閥型避雷器是一種電氣性能較好的避雷裝置,它由裝在密封瓷套管中的火花間隙和非線性電阻片(閥片)串聯(lián)組成在瓷套管的上端有與網(wǎng)路導(dǎo)線相連接的接線端子,下端通過接地引下線與接地體相連,其結(jié)構(gòu)和外形見圖8-11火花間隙按網(wǎng)路額定電壓的高低,采用若干個(gè)單間隙疊合而成,每個(gè)單間隙見圖8-12,它由兩個(gè)圓形黃銅電極1

24、及一個(gè)墊在中間的云母片2疊合組成由于兩黃銅電極的間距小面積較大,因而電場(chǎng)較均勻,可得到較平緩的放電伏秒特性,并能熄滅80A的工頻續(xù)流電弧非線性電阻片是由金剛砂(碳化硅)細(xì)粒(占70%)石墨(占10%)和水玻璃(占20%)在一定的高溫下燒結(jié)而成,呈圓餅狀,閥片具有良好的非線性特性及較高的通流能力,闊片的電阻不是常數(shù),隨通過的電流大小而變化,當(dāng)通過的電流大時(shí),電阻值很小;通過的電流小時(shí),電阻值很大,因而在通過較大雷電流時(shí)不會(huì)使殘壓過高,又能對(duì)較小的工頻續(xù)流加以限制,這樣就為火花間隙切斷工頻續(xù)流創(chuàng)造了條件閥片最大通流能力達(dá)3040kA閥式避雷器中火花間隙和閥片的多少,與工作電壓高低成比例高壓閥式避雷

25、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,以加速電弧的熄滅當(dāng)然閥電阻的限流作用是加速滅弧的主要因素,閥型避雷器結(jié)構(gòu),圖8-11高低壓閥式避雷器 (a)FS4-10型;(b)FS-038型 1上接線端;2火花間隙;3云母墊圈; 4瓷套管;5閥片;6下接線端,圖8-12單個(gè)平行板型火花間隙 1黃銅電極;2云母片,閥型避雷器工作原理,閥型避雷器的工作原理,見圖8-13,設(shè)有一雷電沖擊波Uin沿線路向設(shè)置有避雷器的A 點(diǎn)侵入,火花間隙被擊穿放電,很大的雷電流通過閥片迅速泄入大地此時(shí),雷電流在閥片上產(chǎn)生的壓降Uv為殘壓可見,通過A點(diǎn)以后的電壓UvUin,而UvUv雷電流過后,線路電壓又恢復(fù)為線

26、路的正常對(duì)地工頻電壓;電流又為工頻續(xù)流,此時(shí)閥片的電阻變大,限制了工頻續(xù)流,使火花間隙容易熄弧,從而切斷工頻續(xù)流于是避雷器和電網(wǎng)又恢復(fù)正常運(yùn)行,圖8-13 閥型避雷器的工作原理,閥型避雷器的類型及應(yīng)用,普通型和磁吹型兩大類。普通型有FS和FZ兩種系列。 FS系列一般只用以保護(hù)10kV及以下小容量配電裝置、變壓器等。FZ系列電氣性能較好，主要用來保護(hù)35kV及以上中等和大容量變電所電氣設(shè)備。 磁吹型有FCD和FCZ兩種系列。FCD系列通流能力大，主要用來保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)等絕緣較差的設(shè)備。FCZ系列采用限流間隙和大直徑閥片，其通流能力更大，故用來保護(hù)變電所的高壓電氣設(shè)備。,4.金屬氧化物避雷器,金屬氧

27、化物避雷器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 金屬氧化物避雷器分類及應(yīng)用,6kV10kV系統(tǒng)用復(fù)合外套金屬氧化物避雷器,6kV10kV系統(tǒng)用復(fù)合外套金屬氧化物避雷器應(yīng)用,第五章、防雷和防靜電,1、按照雷電的危害方式分：直擊雷、感應(yīng)雷、雷電侵入波 2、按雷的形狀分：線形、片形、球形 3、雷電的破壞作用：電作用的破壞、熱作用的破壞、機(jī)械作用的破壞 4、防雷裝置由：接閃器、引下線、接地裝置三部分組成 避雷針實(shí)際上是引雷針，它把雷電引來入地，從而達(dá)到保護(hù)其它物體的目的。避雷針一般是用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成，其長(zhǎng)度1.5M以上時(shí)圓鋼直徑16，鋼管直徑 25，管壁厚度不得小于2.75 ，長(zhǎng)度3m以上將粗細(xì)不同的幾節(jié)鋼管焊接起來

28、,雷電類型： 直擊雷 雷電感應(yīng) 雷球（直徑可達(dá)20cm 10m） 雷電侵入（在電線和管道的傳播速度可達(dá)300m/s，在低壓系統(tǒng)中約占雷害事故的70%）,1、避雷針主要是保護(hù)露天變配電設(shè)備、建筑物、構(gòu)筑物。避雷線主要保護(hù)電力線路。避雷網(wǎng)和避雷帶主要保護(hù)建筑物。避雷器主要保護(hù)電力設(shè)備。 2、架空線路的防雷措施1、裝設(shè)避雷線（10KV以下的線路一般不裝設(shè)；66KV及以上的架空線路上全線架設(shè)；35KV及以下的架空線路上一般只在進(jìn)出變電所的一段線路上裝設(shè)）2、提高線路本身的絕緣水平3、用三角形頂線做保護(hù)線4、裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置或自重合熔斷器5、裝設(shè)避雷器和保護(hù)間隙 3、避雷器的型式有：閥型、排氣式（管式

29、）、保護(hù)間隙 避雷器應(yīng)與被保護(hù)并聯(lián),二、閥型避雷器 分類：普通型閥型避雷器、磁吹閥型避雷器和金屬氧化物避雷器 1、普通閥型避雷器 結(jié)構(gòu)及工作原理 型號(hào)及用途（FZ與FS） 優(yōu)缺點(diǎn),建筑物的防雷分類：第一類防雷建筑滾球半徑30m，第二類防雷建筑滾球半徑45m，第三類防雷建筑滾球半徑60m 雷電時(shí)禁止在室外變電所進(jìn)戶線上進(jìn)行檢修作業(yè)或試驗(yàn)。 接地裝置的作用：向大地泄放雷電流，限制防雷裝置的對(duì)地電壓，使之不致過高 為防止跨步電壓傷人，防直擊雷接地裝置距建筑物出入口和人行道的距離不小于3m，距電氣設(shè)備接地裝置要求在5m以上，其工頻接地電阻一般不大于10歐，若防雷接地與保護(hù)接地合用接地裝置時(shí)，接地電阻不

30、應(yīng)大于1歐,閥型避雷器的安裝要求,1、閥型避雷器的安裝，應(yīng)垂直安裝不得有傾斜度，應(yīng)方便巡視檢查，引線要連接牢固，避雷器上接線端不得受力。 2、閥型避雷器上的瓷套應(yīng)無裂紋，密封完好，經(jīng)預(yù)防性試驗(yàn)合格。 3、閥型避雷器的安裝位置應(yīng)盡量靠近被保護(hù)物，單路進(jìn)線不大于15米。,閥型避雷器的安裝要求,4、閥型避雷器的安裝位置應(yīng)設(shè)在跌開式熔斷器的保護(hù)范圍內(nèi)，以便故障時(shí)方便維修。 5、閥型避雷器的的引下線截面：銅錢不小于16平方毫米；鋼絞線不小于35平方毫米；鋼管厚度不小于3.5毫米；角鐵、扁鋼不小于4毫米。 6、引下線的基本要求：引下線應(yīng)沿桿塔或構(gòu)筑物外圍敷設(shè)，就近接地；為了便于測(cè)量接地電阻，應(yīng)設(shè)置斷接卡。

31、有受機(jī)械損壞的地方應(yīng)設(shè)保護(hù)套管。,靜電的危害與防護(hù),靜電的危害危害方式有以下三種：1、爆炸或火災(zāi)2、電擊3、妨礙生產(chǎn) 消除靜電危害的措施主要有： 1、接地 接地是消除靜電的最簡(jiǎn)單的方法，接地主要用來消除導(dǎo)電體上的靜電，不宜消除絕緣體上的靜電。 2、泄漏法 采取增濕和采用抗靜電添加劑，促使靜電電荷從絕緣體上自行消散，此種方法稱為泄露法 3、靜電中和法 靜電中和法 是消除靜電危害的重要措施。靜電中和法 可用來消除絕緣體上的靜電，其方法是在靜電電荷密集的地方設(shè)法產(chǎn)生帶電離子，將該處靜電電荷中和掉。,靜電接地實(shí)際上是使物體所帶電荷向大地泄漏的一種措施。僅當(dāng)物體具有電荷泄漏特性時(shí)靜電接地才有效。因此，靜

32、電接地適用于靜電導(dǎo)體和靜電耗散材料。,一、靜電接地,一、靜電接地,1、靜電接地定義（GJB2527-95）,靜電接地：物體通過導(dǎo)電、防靜電材料或其制品與大地在電氣上可靠連接，確保靜電導(dǎo)體與大地的靜電電位接近。,靜電接地與通常意義接地的區(qū)別（GJB2527-95）： (1) 量值不同。通常的接地,接地電阻在量級(jí)，而靜電接地電阻可以是106 或108 ,視具體場(chǎng)合而定，它要求比普通接地電阻量級(jí)要寬松得多; (2) 接地材料可以不同。通常接地使用金屬導(dǎo)體接地，靜電接地可以使用靜電導(dǎo)體。,通過金屬導(dǎo)體構(gòu)成的靜電接地系統(tǒng),2、靜電接地方式,通過含有非金屬導(dǎo)體、防靜電材料或其制品使物體靜電接地,通過金屬導(dǎo)

33、體構(gòu)成的靜電接地系統(tǒng),2、靜電接地方式,對(duì)于金屬導(dǎo)體，一般采用直接接地； 對(duì)于其它靜電導(dǎo)體或靜電消散材料，則不能采用直接接地的辦法。應(yīng)該用導(dǎo)電膠液將其表面的局部或全部與金屬導(dǎo)體緊密粘和，然后再將金屬導(dǎo)體進(jìn)行接地，這種連接方式就是間接接地； 在進(jìn)行間接接地時(shí)，非金屬的靜電導(dǎo)體或靜電消散材料與金屬導(dǎo)體緊密粘和的面積應(yīng)大于20cm2，同時(shí)使這兩者之間的接觸電阻盡量小。,在靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所通常存在不止一個(gè)金屬物體時(shí)，為了消除金屬間電位差、消除靜電放電，則需要將所有金屬物體都進(jìn)行直接接地。,對(duì)于相距較遠(yuǎn)的大型設(shè)備來說： 一般不允許將它們串聯(lián)以后接入接地回路，而必須采用逐個(gè)直接接地的方法。,對(duì)于相距很近的小型

34、金屬物體： 可將這些金屬物體串聯(lián)起來，然后再將其中一個(gè)物體進(jìn)行直接接地，這種金屬物體間的連接方式稱為跨接（也叫搭接）。,跨接目的：是使導(dǎo)體與導(dǎo)體之間以及導(dǎo)體與大地之間都保持等電位，防止導(dǎo)體之間以及導(dǎo)體與大地之間有電位差。,跨接（也叫搭接）,靜電接地系統(tǒng)由接地體和接地線共同組成。接地體是直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體或金屬導(dǎo)體組；用來連接被接地物體和接地體之間的導(dǎo)線稱為接地線 。,3、接地電阻、靜電接地電阻與靜電泄漏電阻,作為接地體的金屬導(dǎo)體本身的電阻與大地之間的電阻叫接地電阻。 它等于金屬導(dǎo)體本身的電阻加上接地體與大地之間的流散電阻泄漏電流從接地體向周圍大地流散時(shí)土壤所呈現(xiàn)的電阻。,實(shí)驗(yàn)表明：接地體

35、20m以外可以認(rèn)為是靜電接地中的“地”。,（1） 接地電阻,3、接地電阻、靜電接地電阻與靜電泄漏電阻,1) 單根垂直接地體（長(zhǎng)3m左右） 2) 單根水平接地體（長(zhǎng)60m左右） 3) 平板形接地體（水平埋設(shè)于地下） 4) 平板形接地體（直立埋設(shè)于地下）,式中： 土壤的電阻率/cm； S平板的面積/m2。,（1） 接地電阻,3、接地電阻、靜電接地電阻與靜電泄漏電阻,人工接地體流散電阻的簡(jiǎn)化計(jì)算公式:,靜電接地電阻是指接地點(diǎn)與大地零電位點(diǎn)之間的電阻，它包括被接地物體接地點(diǎn)與接地極之間的接觸電阻、連接接地極與接地體間的連接物電阻和接地電阻等三部分之和。,3、接地電阻、靜電接地電阻與靜電泄漏電阻,（2）

36、 靜電接地電阻,對(duì)于金屬物體以外的靜電導(dǎo)體和靜電消散材料進(jìn)行間接接地時(shí)，靜電接地電阻要比接地電阻大得多。,靜電泄漏電阻是指被研究的物體上觀測(cè)點(diǎn)與大地之間的總電阻，即電荷從該點(diǎn)泄放到大地所經(jīng)過的總路程上的電阻。,3、接地電阻、靜電接地電阻與靜電泄漏電阻,（3） 靜電泄漏電阻,靜電泄漏電阻是評(píng)價(jià)靜電接地良好程度的標(biāo)準(zhǔn)，也是判斷帶電體上的電荷能否順暢泄漏的主要依據(jù)。,為確保靜電安全，泄漏電阻的大小主要取決于：一是靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所允許存在的最高靜電電位；二是危險(xiǎn)場(chǎng)所可能出現(xiàn)的最大靜電起電電流。 在有易燃易爆氣體混合物存在的靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所，一般允許的最大靜電電位值即危險(xiǎn)電位約為300V；但在火炸藥和電火工品及

37、半導(dǎo)體器件行業(yè)，或最小點(diǎn)火能在0.1mJ以下的靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所，其危險(xiǎn)電位應(yīng)降至100。 在目前的工業(yè)水平下，實(shí)際生產(chǎn)中靜電起電電流的范圍為10-11 10-4A。,4、靜電接地系統(tǒng)有關(guān)電阻的取值范圍,關(guān)于靜電接地、雷電接地及工頻電氣接地的問題，應(yīng)作如下考慮：以單純防靜電為目的的接地電阻值要比防雷電和工頻電氣接地的電阻值大得多。所以，當(dāng)防靜電、防雷電和工頻電氣三個(gè)接地系統(tǒng)共用一個(gè)接地體時(shí)，接地電阻應(yīng)按其中的最小值選取，一般為410。 在設(shè)計(jì)靜電接地系統(tǒng)尤其是人體接地時(shí)，要考慮到人體可能接觸工頻電源時(shí)的人身安全問題。通常認(rèn)為通過人體的安全電流為0.5mA，對(duì)于220V的工頻交流電，人體對(duì)地應(yīng)有至少0

38、.44M的電阻，一般選1M。,4、靜電接地系統(tǒng)有關(guān)電阻的取值范圍,在實(shí)際生產(chǎn)中，如果靜電接地電阻太小，帶電體接近靜電接地系統(tǒng)時(shí)，可能發(fā)生火花放電，放電集中，其熱效應(yīng)可能成為危險(xiǎn)的點(diǎn)火源，引起燃爆事故，所以，在特殊危險(xiǎn)場(chǎng)所也要限制靜電泄漏電流。 同時(shí)，靜電泄漏電流過大時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)某些電子裝置的工作造成威脅；因此可以采用增大泄漏電阻的方法減小泄漏電流，但也不能使泄漏電阻過大，以至靜電泄漏過于緩慢而在物體上積累起足以致害的靜電，這就失去了靜電接地的作用。,4、靜電接地系統(tǒng)有關(guān)電阻的取值范圍,進(jìn)行靜電接地時(shí)，應(yīng)明確哪些物體可通過靜電接地有效地泄漏靜電，哪些則不能或效果甚微。 靜電接地實(shí)際上是使物體

39、所帶電荷向大地泄漏的一種措施。因此，僅當(dāng)物體具有電荷泄漏特性時(shí)靜電接地才是有效的。一般來說，靜電導(dǎo)體材料和靜電消散材料都具有轉(zhuǎn)移電荷的特性，可使電荷很快泄漏，絕緣體基本上不具有轉(zhuǎn)移電荷的能力。,5、靜電接地方式選擇,進(jìn)行靜電接地時(shí)，應(yīng)明確哪些物體可通過靜電接地有效地泄漏靜電，哪些則不能或效果甚微。 靜電接地實(shí)際上是使物體所帶電荷向大地泄漏的一種措施。因此，僅當(dāng)物體具有電荷泄漏特性時(shí)靜電接地才是有效的。一般來說，靜電導(dǎo)體材料和靜電消散材料都具有轉(zhuǎn)移電荷的特性，可使電荷很快泄漏，絕緣體基本上不具有轉(zhuǎn)移電荷的能力。,5、靜電接地方式選擇,（1）金屬導(dǎo)體一般是直接接地的對(duì)象；活動(dòng)的金屬導(dǎo)體或特殊的金屬

40、導(dǎo)體有時(shí)需要間接接地。 （2）金屬導(dǎo)體以外的靜電導(dǎo)體和靜電亞導(dǎo)體以及表面電阻率在1012以下的物體是間接接地對(duì)象。 （3）靜電非導(dǎo)體（表面電阻率在1012以上的物體），一般不能作為接地對(duì)象。 （4）人體作為一種特殊的靜電導(dǎo)體，既是直接接地對(duì)象（如用腕帶等），也是間接接地對(duì)象（如通過防靜電鞋和防靜電地面等達(dá)到靜電接地的目的）。,5、靜電接地方式選擇,靜電接地的基本設(shè)施一般包括：接地系統(tǒng)（接地裝置）、導(dǎo)電或防靜電工作臺(tái)、導(dǎo)電或防靜電地面等。 （1）接地裝置 接地裝置主要由接地體、接地干線和接地支線組成。一般情況下，不需要單獨(dú)鋪設(shè)用于靜電接地的接地體，只需要將靜電接地線接到用于電氣安全保護(hù)接地裝置的

41、接地體上即可。如果場(chǎng)所中沒有其它接地裝置，需要埋設(shè)靜電接地體。,6、靜電接地設(shè)施與實(shí)施方法,靜電接地所用的接地體，可用一根長(zhǎng)度不小于2m的金屬導(dǎo)體，水平埋入距地面0.5m以下的土壤中，構(gòu)成接地體。 接地體的選材和最小尺寸為：扁鋼40mm4mm，角鋼25mm4mm或鋼管40mm、壁厚3.5mm。 伸入地中的鋼筋混凝土建筑物的基礎(chǔ)、金屬管道和設(shè)備等亦可兼作靜電接地體使用。,6、靜電接地設(shè)施與實(shí)施方法,靜電引起甲苯裝卸槽車爆炸起火事故,某年7月22日9時(shí)50分左右，某化工廠租用某運(yùn)輸公司一輛汽車槽車，到鐵路專線上裝卸外購(gòu)的46.5t甲苯，并指派倉庫副主任、廠安全員及2名裝卸工執(zhí)行卸車任務(wù)。約7時(shí)20

42、分，開始裝卸第一車。由于火車與汽車槽車約有4m高的位差，裝卸直接采用自流方式，即用4條塑料管（兩頭橡膠管）分別插入火車和汽車槽車，依靠高度差，使甲苯從火車罐車經(jīng)塑料管流入汽車罐車。約8時(shí)30分，第一車甲苯約13.5t被拉回倉庫。約9時(shí)50分，汽車開始裝卸第二車。汽車司機(jī)將車停放在預(yù)定位置后與安全員到離裝卸點(diǎn)20m的站臺(tái)上休息，1名裝卸工爬上汽車槽車，接過地上裝卸工遞上來的裝卸管，打開汽車槽車前后2個(gè)裝卸孔蓋，在每個(gè)裝卸孔內(nèi)放入2根自流式裝卸管。4根自流式裝卸管全部放進(jìn)汽車槽罐后，槽車頂上的裝卸工因天氣太熱，便爬下汽車去喝水。人剛走離汽車約2m遠(yuǎn)，汽車槽車靠近尾部的裝卸孔突然發(fā)生爆炸起火。爆炸沖

43、擊波將2根塑料管拋出車外，噴灑出來的甲苯致使汽車槽車周邊一片大火，2名裝卸工當(dāng)場(chǎng)被炸死。約10min后，消防車趕到。經(jīng)10多分鐘的撲救，大火全部撲滅，阻止了事故進(jìn)一步的擴(kuò)大，火車槽基本沒有受損害，但汽車已全部燒毀,發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù),內(nèi)容提要： 1、發(fā)電廠和變電所的直擊雷防護(hù) 2、避雷器的保護(hù)作用 3、變電所的進(jìn)線保護(hù) 4、配電變壓器的防雷保護(hù) 5、直配電機(jī)的防雷,發(fā)電廠、變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，如發(fā)生雷擊事故，可能會(huì)使變壓器及其他電器等主要設(shè)備發(fā)生損壞，造成大面積停電，嚴(yán)重影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活，因此，對(duì)發(fā)電廠、變電所的防雷保護(hù)，必須十分可靠。,發(fā)電廠和變電所的雷害來源于兩方面

44、：一是雷電直擊，另一是雷擊線路后沿線路向發(fā)電廠、變電所傳來的入侵波。,發(fā)電廠、變電所直擊雷防護(hù)的措施常采用避雷針（線），入侵波的防護(hù)采用閥型避雷器，同時(shí)輔之以相應(yīng)的措施，以限制流過避雷器的雷電流和降低入侵波的陡度。,發(fā)電廠、變電所直擊雷保護(hù),1、所有被保護(hù)設(shè)備均應(yīng)處于避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)。,2、為了防止反擊，避雷針距離被保護(hù)設(shè)備空氣中距離不小于5米；避雷針的接地裝置與被保護(hù)物的接地裝置在土壤中距離不小于3米。分析,發(fā)電廠、變電所架設(shè)避雷針的原則：,分析,Ud=iLRch,設(shè)雷電流的幅值為150kA，雷電流陡度 ，避雷針的電感L0=1.7uH/m，則：,反擊被認(rèn)為是避雷針的主要缺點(diǎn)之一。在建筑物

45、防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50057-1994）中給出了不同類建筑物與避雷針之間為防反擊所需的距離的求解公式。在電力系統(tǒng)，空氣中避雷針與被保護(hù)物之間的距離要求不小于5m，土壤中，避雷針的接地裝置與被保護(hù)物的接地裝置之間的距離要求不小于3m。當(dāng)受現(xiàn)場(chǎng)條件限制滿足不了安全凈距的要求時(shí)，可以將避雷針的接地裝置與被保護(hù)物的接地裝置進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)。,3、對(duì)于35kV及以下的變電所，因其絕緣水平較低，故不允許將避雷針裝在配電構(gòu)架上，以免發(fā)生反擊，需架設(shè)獨(dú)立避雷針并滿足不發(fā)生反擊的要求。,4、發(fā)電廠廠房上一般不設(shè)避雷針，以免發(fā)生反擊事故和引起繼電保護(hù)誤動(dòng)作。,110kV及以上的變電所可以將避雷針裝設(shè)在配電裝置的構(gòu)架

46、上。但避雷針的配電構(gòu)架應(yīng)裝設(shè)輔助接地裝置，此接地裝置與變電所接地網(wǎng)的連接點(diǎn)距主變壓器接地裝置與變電所接地網(wǎng)的連接點(diǎn)之間的距離不小于15米。,我的構(gòu)架上不能設(shè)避雷針！,如圖一陡度為30kV/us的無限長(zhǎng)斜角波從一條波阻抗Z=300歐的半無限長(zhǎng)架空線路上傳來，A、B兩點(diǎn)間距300米，B點(diǎn)開路，A點(diǎn)管型避雷器的放電電壓為120KV，求FT動(dòng)作時(shí)B點(diǎn)電壓及A、B兩點(diǎn)最大電壓。,TAB=1us，2 us后有反行波從B點(diǎn)返回。反行波與前行波極性和波形相同。所以有： 230+2t30=120 得到t=1us,即3us時(shí)避雷器動(dòng)作，此時(shí)B點(diǎn)電壓為60kV， B點(diǎn)最大電壓為2 90=180kV，A點(diǎn)最大電壓為1

47、20kV。,變電所母線閥型避雷器的保護(hù)作用,對(duì)避雷器的基本要求是：先于被保護(hù)物放電，并能可靠滅弧。,避雷器與被保護(hù)物之間最好零距離，但從成本上考慮，變電所中是在母線上加裝一組避雷器，此時(shí)避雷器是有保護(hù)范圍的。,t=l/v時(shí)刻 uA=a,uB=0；前行波到達(dá)B點(diǎn)發(fā)生全反射；,t=2時(shí)刻 uA=2a,uB=2a；反行波回到A點(diǎn),A點(diǎn)電壓按UA=at+a(t-2)=2a(t-)變化；,設(shè)變壓器入口電容很小，相當(dāng)于開路,所以、變壓器上承擔(dān)的最大電壓2at0等于避雷器的殘壓2a(t0-)與2a的和，即：,t=t0 時(shí)刻避雷器放電，A點(diǎn)電壓為2a(t0-),令它等于5kA下避雷器的殘壓Ub5。前行波在A點(diǎn)

48、電壓是at0,此電壓到達(dá)B點(diǎn)后發(fā)生全反射，是變壓器上出現(xiàn)的最大電壓，等于2at0。,實(shí)際上由于變電所具體接線的復(fù)雜性以及各設(shè)備具有對(duì)地電容存在，避雷器與變壓器之間的連線也有電感，使避雷器動(dòng)作后在避雷器與變壓器之間的波過程復(fù)雜化。,這是由于避雷器放電時(shí)產(chǎn)生的的負(fù)電壓波在避雷器與變壓器之間多次反射所引起的。此時(shí)，變壓器上的波形與全波相差很大，,對(duì)變壓器絕緣的作用接近于截?cái)嗖?。因此常以變壓器絕緣承受截?cái)嗖ǖ哪芰碚f明變壓器承受雷電的能力，變壓器承受截?cái)嗖ǖ哪芰ΨQ為多次截波耐受電壓uj。,變壓器要得到保護(hù)，其多次截波耐受電壓應(yīng)該高于此電壓，即：,分析,為了保證設(shè)備安全，必須限制避雷器的殘壓，也就是限制

49、流過避雷器的雷電流不超過5kA，同時(shí)也必須限制入侵波的陡度和設(shè)備離開避雷器的距離。,在入侵波陡度一定時(shí)，避雷器與變壓器之間的距離有一極限值，超過此值，變壓器上受到的沖擊電壓將超過其沖擊耐壓，避雷器對(duì)變壓器起不到保護(hù)作用，此值稱為避雷器的最大保護(hù)距離或稱保護(hù)范圍。,變電所進(jìn)線的保護(hù),為了限制流經(jīng)避雷器的雷電流和限制入侵波的陡度，變電所需采用進(jìn)線保護(hù)接線。,一、35及以上變電所的進(jìn)線段保護(hù) 對(duì)于35110kV無避雷線的線路，當(dāng)雷擊于變電所附近線路的導(dǎo)線上時(shí)，沿線入侵流經(jīng)避雷器的雷電流可能超過5kA，而且陡度也可能超過允許值，因此對(duì)對(duì)于35110kV無避雷線的線路，在靠近變電所的一段進(jìn)線上，必須架設(shè)

50、避雷線，在進(jìn)線段內(nèi)出現(xiàn)雷電波的概率大大減小，保證雷電波只能在進(jìn)線段以外出現(xiàn)。 架設(shè)避雷線的這段進(jìn)線稱為變電所進(jìn)線保護(hù)段,1）閥型避雷器的作用：保護(hù)全所設(shè)備,2）避雷線作用：避雷線保護(hù)角很小，在進(jìn)線段內(nèi)不發(fā)生繞擊，雷擊于進(jìn)線段以外的導(dǎo)線上時(shí)，導(dǎo)線自身電阻將消耗入侵波能量，來限制入侵波幅值。,3）管型避雷器1：限流。,4）管型避雷器2：保護(hù)開關(guān)。,1、未沿全線架設(shè)避雷線的進(jìn)線段保護(hù),二、全線架設(shè)避雷線的變電所進(jìn)線段保護(hù),三、35kV小容量變電所的簡(jiǎn)化進(jìn)線保護(hù),四、用電抗線圈代替進(jìn)線段的保護(hù)接線,三繞組變壓器和自耦變壓器的防雷保護(hù),一、三繞組變壓器的防雷保護(hù) 三繞組變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，有時(shí)存在只有高

51、、中壓繞組工作低壓繞組開路的運(yùn)行情況。此時(shí)若高壓繞組或中壓繞組有雷電波入侵時(shí)，由于低壓繞組對(duì)地電容較小，開路的低壓繞組上靜電感應(yīng)分量可達(dá)到很高的數(shù)值，將危及低壓繞組絕緣?？紤]到靜電感應(yīng)分量將使低壓繞組三相電位同時(shí)升高，故為了限制這種過電壓，只要在低壓繞組任一相的直接出口處加裝一只避雷器即可。 中壓繞組也有開路的可能，但其絕緣水平較高，一般不加設(shè)避雷器。,二、自耦變壓器的防雷保護(hù),1、高低壓運(yùn)行、中壓開路,可能引起中壓側(cè)套管閃絡(luò)！,2、中低壓繞組運(yùn)行、高壓開路,可能使高壓側(cè)套管閃絡(luò)！,3、高中壓繞組之間繞組的防雷保護(hù),當(dāng)高壓側(cè)帶有出線，中壓側(cè)有行波入侵時(shí)，AA之間絕緣上有很高的電壓。 當(dāng)中壓側(cè)帶

52、有出線，高壓側(cè)有行波入侵時(shí)，AA之間絕緣上也有很高的電壓。 變比越小越危險(xiǎn)！,當(dāng)K小于1.25時(shí),AA之間也需要加避雷器!,三、變壓器中性點(diǎn)的防雷保護(hù),變壓器中性點(diǎn)是否需要保護(hù),應(yīng)視其對(duì)地絕緣而定。中性點(diǎn)對(duì)地絕緣水平分中性點(diǎn)的絕緣水平等于繞組首端的絕緣水平的全絕緣和中性點(diǎn)的絕緣水平小于繞組首端的絕緣水平的分級(jí)絕緣兩種。,中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，變壓器是全絕緣的，中性點(diǎn)一般不需保護(hù)。其原因是三相進(jìn)波的概率很小，且大多數(shù)波來自線路遠(yuǎn)處，其陡度很小，對(duì)繞組的威脅較弱。同時(shí)由于變電所進(jìn)線不止一條，非雷擊的進(jìn)線起了分流作用，變壓器絕緣也有一定裕度等原因，“規(guī)程”規(guī)定35-60kV變壓器中性點(diǎn)

53、不需保護(hù)。,對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，為了減少單相接地短路電流，其中部分的變壓器的中性點(diǎn)是不接地的。在這樣的系統(tǒng)中，變壓器的中性點(diǎn)往往是分級(jí)絕緣的，例如：110kV、220kV、330kV變壓器中性點(diǎn)絕緣分別是35kV、110kV和154kV，這時(shí)，中性點(diǎn)需要保護(hù)。,1、避雷器的沖擊放電電壓要低于中性點(diǎn)的沖擊耐壓。 2、避雷器的滅弧電壓要高于電網(wǎng)單相接地時(shí)中性點(diǎn)的電壓升高。,配電變壓器的防雷保護(hù),三位一體接線,100kVA及以上的變壓器工頻接地電阻不大于4歐，小于100kVA的變壓器工頻接地電阻不大于10歐,二、逆變換過電壓 對(duì)于Y、yn0接線的配變，如果在低壓側(cè)未裝避雷器保護(hù)，當(dāng)高壓側(cè)受到雷擊時(shí)，

54、高壓側(cè)避雷器動(dòng)作，經(jīng)過避雷器會(huì)有雷電流流入大地，在接地電阻上產(chǎn)生壓降I2R。這個(gè)電壓降也同時(shí)作用在低壓側(cè)的中性點(diǎn)上，但此時(shí)低壓側(cè)出線相當(dāng)于經(jīng)過線路波阻抗接地，因此這個(gè)壓降I2R大部分加在變壓器低壓繞組上。由于電磁感應(yīng)，在高壓繞組上將出現(xiàn)I2R乘變比的過電壓。由于高壓繞組出線端的電位受避雷器固定，因此這個(gè)電壓沿高壓繞組分布，且在中性點(diǎn)上達(dá)到最大值，所以在中性點(diǎn)附近絕緣可能發(fā)生擊穿，這種現(xiàn)象稱為逆變換過電壓。,三、正變換過電壓 對(duì)于郊區(qū)農(nóng)村的配電，由于低壓出線較長(zhǎng)，且多沒有建筑物的屏蔽，故低壓線路易受雷擊。若配變低壓側(cè)未加裝避雷器保護(hù)，當(dāng)雷電流由低壓側(cè)入侵時(shí)，由于低壓側(cè)中性點(diǎn)是接地的，低壓繞組將有

55、雷電流通過并產(chǎn)生磁通，通過電磁感應(yīng)，按變比在高壓側(cè)感應(yīng)電勢(shì)，高壓繞組出現(xiàn)高電壓，稱為正變換過電壓。由于低壓側(cè)絕緣裕度比高壓側(cè)大，一般低壓側(cè)不易損壞，而使高壓側(cè)絕緣擊穿。,旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù),一、旋轉(zhuǎn)電機(jī)防雷保護(hù)的特點(diǎn),1、由于結(jié)構(gòu)和工藝上的特點(diǎn)，在相同電壓等級(jí)的電氣設(shè)備中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的絕緣水平是最低的，它的主絕緣沖擊系數(shù)近于1。,2、保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用的磁吹避雷器的保護(hù)性能與電機(jī)絕緣水平的配合裕度很小，電機(jī)出廠沖擊耐壓值只比避雷器的殘壓高8%10%左右。,二、旋轉(zhuǎn)電機(jī)防雷保護(hù)的基本思路 1、對(duì)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)，應(yīng)根據(jù)發(fā)電機(jī)的容量、重要性、以及當(dāng)?shù)乩纂娀顒?dòng)情況，因地制宜采取一定的防范措施。考慮到對(duì)直配電機(jī)的防雷保護(hù)還不能達(dá)到十分完善的地步，有關(guān)“規(guī)程”規(guī)定60000kW以上的發(fā)電機(jī)不允許與架空線路直接相連。,2、為保護(hù)匝間絕緣，必須將入侵波的陡度限制在5kV/us以下。,3、一般來說發(fā)電機(jī)繞組的中性點(diǎn)是不接地的，入侵波陡度降至2kV/us以下時(shí)，中性點(diǎn)的過電壓將不會(huì)超過相端的過電壓。,4、直配電機(jī)的大氣過電壓有兩種：一種是與電機(jī)相連的架空線路上感應(yīng)雷過電壓；另一種是雷直擊于與電機(jī)相連的架空線路而引起的過電壓，其中感應(yīng)雷出現(xiàn)的幾率比較多。,三、直配電機(jī)的防雷措施