第十一章 电力系统雷电过电压及接地
发电厂防雷与过电压保护
此外，由于间隙敞露，其放电特性也受气象和外界条件的影响。
二、阀型避雷器 由装在密封瓷套中的火花间隙和非线性
电阻(又称阀片)串联构成，如图11—8所示。阀 片的电阻值与流过的电流有关，电流愈大电阻愈 小。
(2)防雷接地：是针对防雷保护的需要而设置的接地。例如避雷针 (线)、避雷器的接地，目的是使雷电流顺利导入大地，以利于降低雷过电 压，故又称为过电压保护接地。
(3)保护接地：也称安全接地，是为了人身安全而设置的接地，即 电气设备的外壳(包括电缆皮)必须接地，以防外壳带电危及人身安全。
(4)仪控接地：发电厂的热力控制系统、数据采集系统、计算机监 控系统、晶体管 或微机型继电保护系统和远动通信系统等，为了稳定电 位、防止干扰而设置的接地。仪控接地亦称电子系统接地。
人们把接地点处的电位VM与接 地电流I的比值定义为该点的接地电阻 R=VM/I 。当接地电流为定值时，接地 电阻R愈小，则电位VM愈低，反之则 愈高。
接地装置的接地电阻R主要决 定于接地装置的结构、尺寸、埋入地 下的深度及当地土壤的电阻率。因金 属接地体的电阻率远小于土壤电阻率， 故接地体本身的电阻在接地电阻R中可 以忽略不计。
当接地装置仅用于高压设备时，规定接地电压不得超过250v，即
当接地装置为高低压设备所共用时，考虑到人与低压设备接触的 机会更多，规定接地电压不得超过120V，即
一般在小电流接地系统中，接地电阻不应超过10Ω。大地电阻率 较高时，接地电阻允许取大些。
对工作接地及人身安全保护接地而言，接地电阻是指直流或工 频电流流过时的电阻；
防雷及过电压保护与接地课件
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信号过电压保护
总结词
信号过电压保护是保护信号传输线路免受过电压损害的重要措施。
详细描述
信号过电压保护通常采用浪涌保护器、瞬态二极管等设备，对信号传输线路进 行保护，以防止雷电、电磁脉冲等引起的过电压对信号传输线路造成损害。
设备过电压保护
总结词
设备过电压保护是防止设备直接受到过电压损害的重要措施 。
02
防雷系统设计
防雷系统的组成
01
02
03
避雷针
用于吸引雷电，并将其引 入地下。
引下线
连接避雷针和接地装置的 金属导体，将雷电引入地 下。
接地装置
将雷电引入大地的金属导 体，通常埋在地下。
防雷设备的选择与配置Fra bibliotek01根据建筑物的重要性、使用性质 和雷电活动情况等因素，选择合 适的避雷针、避雷带、避雷网等 防雷设备。
接地电阻的计算与测量
接地电阻的计算
根据土壤电阻率、接地极长度、 直径等因素计算接地电阻。
接地电阻的测量
使用接地电阻测量仪进行测量， 确保接地系统符合要求。
接地系统的设计与施工
设计原则
维护与管理
根据设备需求和土壤条件进行接地系 统的设计。
定期检查和维护接地系统，确保其有 效性。
施工方法
选择合适的接地极材料和施工方法， 确保接地系统可靠。
以上内容仅供参考，具体课件内容应根据实际情况进行编写和调整。
03
过电压保护措施
电源过电压保护
总结词
电源过电压保护是防止电力系统的过 电压对设备造成损害的重要措施。
详细描述
电源过电压保护通常采用避雷器、过 电压保护器等设备，对电源线路进行 保护，以防止雷电、操作过电压等引 起的过电压对设备造成损害。
《企业供电系统及运行》课件——第十一章 企业供电
第11章 工厂供电
第11章 工厂供电
1、正常工作时：
.
•
•
•
对称 UU 、UV 、UW
。I COU ICOV I COW 0
没有电流在地中流动。各相对地电压为相电压。
• 2、发生单相接地时：（如C相接地） • 接地相对地电压为０。U C 0 • 未接地两相对地电压升高为线电压 。
U A U B 3U A
第11章 工厂供电 11.1.3
1. 根据受电设备和供电设备的额定电压，国标GB 156—93 《标准电压》规定了交流电力网和电力设备的额定电压等级。 1） 电网(电力线路)的额定电压(rated voltage) 电网的额定电压是确定其它一切电力设备额定电压的基 本依据，电网的额定电压等始端电压和末端电压的平均值.
• 1、 中性点不接地（3～66kV系统，特别是3~10kV） • （小电流接地系统,IE≤ 500A） • 2、中性点经消弧线圈接地（3～66kV系统，
3~10kV系统中接地电流大于30A ，20kV及以上系统中
接地电流大于10A.）（小电流接地系统）
• 3、 中性点直接接地 （110kV以上系统、 380/220V三相四线低压系统）（大电流接地系统IE ＞ 500A ）
•
中性点不接地的系统发生单相接地时的接地电
流较大的情况下可能出现：
•
接地点处产生接地电弧，可能引起电器设备损坏，
甚至造成相间短路。
•
• 接地点处如果产生断续电弧，可能引起电网的谐 振过电压 。
由于电力线路中有电阻、电感和电容，在线路中会 发生单相弧光接地，形成R—L—C的串联谐振电路， 使线路上出现危险的过电压（可达相电压的2.5~3 倍），导致线路上绝缘薄弱地点的绝缘击穿。
《高压电技术》课程复习要点
《高压电技术》课程复习要点课程名称：《高压电技术》适用专业：2016级电力系统自动化（专科业余函授）辅导教材：《高电压技术（第三版）》常美生主编中国电力出版社复习要点：第一章绪论内容：电介质的极化、电导与损耗。
要求：掌握电介质的极化；了解质的介电常数；掌握电介质的电导和损耗。
第二章气体放电的基本物理过程内容：气体中带电质点的产生和消失；气体放电过程的一般描述；均匀电场气隙的击穿；不均匀电场气隙的击穿。
要求：了解带电粒子的产生和消失及电子崩；了解自持放电条件，掌握气体放电的汤逊理论和流注理论；熟悉不均匀电场中的放电过程及电晕放电；掌握沿面放电及污闪。
第三章气体介质的电气强度内容：气隙的击穿时间；气隙的伏秒特性；气隙的击穿电压；提高气隙击穿电压的方法；的电气特性。
要求：了解气体介质的电气强度的影响因素；掌握提高气体介质电气强度的方法。
第四章液体和固体介质的电气特性内容：固体、液体电介质击穿的机理；影响固体、液体电介质击穿电压的因素；提高固体、液体电介质击穿电压的方法。
要求：了解固体与液体介质的击穿和老化；掌握提高击穿电压的方法。
第五章电气设备绝缘预防性试验内容：绝缘预防性试验；在线监测和故障诊断技术概述。
要求：掌握绝缘电阻与吸收比的测量、泄漏电流的测量及介质损耗角正切的测量。
第六章绝缘的高电压试验内容：工频高压试验；直流高压试验；冲击电压发生器基本原理。
要求：掌握工频高压试验基本内容；冲击电压发生器基本原理；直流高压试验基本内容。
第七章输电线路和绕组中的波过程内容：单导线线路中的波过程；行波的折射与反射；行波通过串联电感和并联电容；行波的多次折反射。
要求：掌握波沿均匀无损单导线的传播；掌握行波的折射和反射；掌握波作用于单绕组时引起的振SF6气体荡、三相绕组的波过程及波在变压器绕组间的传播。
第八章雷电及防雷装置内容：雷电参数；避雷针与避雷器；接地装置。
要求：了解雷电参数和雷击过电压的基本分类；掌握各种防雷装置的基本原理和防雷性能；掌握防雷接地。
《电力系统过电压》课件
设备绝缘损坏
设备损坏
过电压可能导致设备绝缘层击穿，引 发短路或设备故障。
过高的过电压可能导致设备直接损坏 ，造成经济损失。
设备性能下降
过电压可能使设备性能参数发生变化 ，导致设备运行不稳定。
对系统的危害
系统稳定性受影响
过电压可能引起系统电压波动， 影响电力系统的稳定运行。
设备连锁跳闸
过电压可能导致连锁跳闸，影响整 个系统的供电可靠性。
案例二：某变电站操作过电压事故
总结词
操作过电压事故
案例分析
操作人员未按照规程进行操作 ，导致断路器断口电容放电， 产生过电压。
详细描述
某变电站在进行倒闸操作时， 因操作不当引发过电压事故。
解决方案
加强操作人员的培训和管理， 确保严格按照规程进行操作，
并定期检查和维护设备。
案例三：某输电线路内部过电压事故
调度管理
合理调度和管理电力系统的运行，避免因操作不当或调度失误引 起的过电压问题。
人员培训
培训计划
制定详细的培训计划，对电力系统的工作人员进行定期培训，提高 他们的技能和知识水平。
培训内容
培训内容应包括电力系统的基本知识、过电压的危害及预防措施、 应急处理等方面的知识和技能。
培训效果评估
对培训效果进行评估，及时发现并改进培训中的不足之处，确保工作 人员具备足够的技能和知识来应对过电压问题。
继电保护
02
继电保护是电力系统中的重要组成部分，当系统出现异常时，
继电保护能够迅速切断故障部分，防止过电压的扩大。
系统监控
03
通过实时监测系统的运行状态，可以及时发现和解决潜在的问
题，从而避免过电压的发生。
04
工厂供电第六版答案
工厂供电（2006年2月化学工业出版社出版的图书）：《工厂供电》是2006年2月化学工业出版社出版的图书，作者是李友文。
内容简介：本书共分十一章。
内容有工厂供电系统、工厂供电的一次系统、工厂电力负荷及其计算、短路电流及其计算、工厂供电设备及其选择校验、继电保护及二次系统、工厂供电自动化技术、防雷、接地及电气安全、工厂电气照明、工厂供电系统的运行管理、工厂供电系统电气设计。
本书注意体现以下特点和特色。
在以往同类教材的基础上，注意引入较为成熟的最新技术，力求取材新颖。
全书教学内容模块化，可根据专业需要进行选择或删减。
本书在知识点分布上，力求覆盖工厂供电所要求的全部重点内容。
同时增加了“变电所运行与维护”、“供电系统的调度管理”、“变电所微机保护”、“变电所微机监控系统”、“变电所电气设计示例”等实践性强且包括高新技术的内容。
书中符号和插图均采用国家新标准。
本书适用于高职高专、成教及职大电气、机电类相关专业，还可供中职学校同类专业选用，也可作为有关工程技术人员参考资料或岗位培训教材。
目录：第一章工厂供电系统第一节供电系统概述第二节电力系统的额定电压第三节电力系统中性点运行方式本章小结思考题与习题第二章工厂供电的一次系统第一节工厂变配电所的电气主接线第二节工厂变配电所的配电结构第三节工厂供电线路本章小结思考题与习题第三章工厂电力负荷及其计算第一节电力负荷与负荷曲线第二节工厂电力负荷的计算第三节尖峰电流的计算本章小结思考题与习题第四章短路电流及其计算第一节短路问题概述第二节短路电流的计算第三节短路电流的效应本章小结思考题与习题第五章工厂供电设备及其选择校验第一节电气设备中的电弧问题第二节高低压电气设备第三节电气设备的选择与校验第四节导线截面的选择与校验本章小结思考题与习题第六章继电保护及二次系统第一节继电保护的基本知识第二节高压供电线路的继电保护第三节电力变压器的继电保护第四节高压电动机的继电保护第五节二次系统接线图第六节断路器控制回路及信号系统第七节中央信号系统第八节绝缘监察装置和电气测量仪表本章小结思考题与习题第七章工厂供电自动化技术第一节供电线路自动重合闸装置(ARD)第二节备用电源自动投入装置(APD) 第三节变电所的微机保护第四节变电所微机监控系统本章小结思考题与习题第八章防雷、接地及电气安全第一节过电压与防雷第二节电气设备的接地第三节静电及其防护第四节电气安全本章小结思考题与习题第九章工厂电气照明第一节电气照明的基本知识第二节工厂常用的电光源和灯具第三节电气照明的照度计算第四节工厂照明供电系统本章小结思考题与习题第十章工厂供电系统的运行与管理第一节电力变压器的经济运行第二节工厂用电设备的电能节约第三节工厂变配电所的运行维护第四节工厂供电线路的运行维护第五节工厂供电系统的调度管理本章小结思考题与习题第十一章工厂供电系统电气设计第一节工厂供电系统电气设计概述第二节工厂供电系统电气设计示例本章小结思考题与习题附录参考文献。
011绝缘配合
高
电
压 技
电力系统的绝缘配合
术
第十一章 电力系统绝缘配合
第一节 绝缘配合基本概念
高
电
压
第二节 输变电设备绝缘水平的确定
技
术
第三节 架空输电线路绝缘水平的确定
第四节 绝缘配合举例
第一节 绝缘配合基本概念
一、绝缘配合： 确定各种电气设备的绝缘水平。
高
1、绝缘水平：是指电气设备的绝缘可以承受的实
结论：220kv及以下电压等级的电气设备，通常都只作工 频耐压试验。
三、我国输变电设备的基准绝缘水平：表11—3
高 电 压 技 术
第三节 架空输电线路的绝缘配合
主要确定线路绝缘子串的长度和确定线间及导
高 线与杆塔之间的空气间隙 电 压 一、绝缘子串的选择 技 术 选择要求： ⑴ 在工作电压下不发生污闪；
定设备绝缘的耐受强度。把作用于设备上的各种电压所
高 电
引起的绝缘损坏及影响设备连续运行的概率降低到经济 和运行能接受的水平。
压 技
电力系统绝缘配合的根本任务是：正确处理过电压和
术 绝缘这一对矛盾，以达到优质、安全、经济供电的目的。
绝缘配合的核心问题是确定各种电气设备的绝缘水平， 它是绝缘设计的首要前提，往往以各种耐压试验所用的 试验电压来表示。
BIL=（1.25～1.4）Up
保护物与避雷器直接相连时，取1.25 ；二者有距离时 取1.4 。
高
Up ——为避雷器特性参数中，残压、冲击放电电压
电 上限和冲击波波前放电电压，取这三个参数的最大值。
压
技 术
2、基本操作绝缘水平 (SIL )
——操作耐压。
是指承受250/2500 标准操作波最大幅值的能力。
题目电力系统暂时过电压
天津理工大学中环信息学院教案首页
题目：电力系统暂时过电压
讲授内容提要：
1、工频过电压
2、线性谐振过电压
3、非线性谐振过电压
教学目的：掌握电力系统过电压分类
教学重点：了解电力系统工频过电压和线性谐振过电压
教学难点：了解电力系统非线性谐振过电压
采用教具和教学手段：多媒体及板书
授课时间：2014年9月1日授课地点：新教学楼1108 教室注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。
第十一章电力系统暂时过电压
本次课主要内容：
1、工频过电压
2、线性谐振过电压
3、非线性谐振过电压
电力系统过电压
定义：超过1.15倍的系统额定电压
分类：雷电过电压操作过电压
雷电过电压
架空线路的雷击过电压
直击雷：雷击塔顶
感应雷
绕击雷（概率低）
发电厂变电站雷击过电压
入侵波
反击：空中反击地下反击
谐振过电压
谐振是指振荡回路中某一自由振荡频率等于外加强迫频率的一种稳态现象
发生谐振时谐波幅值会急剧上升
谐振过电压的危害取决于其幅值大小，也取决于持续时间长短。
谐振回路包含有电感L、电容C、和电阻R，通常认为系统中的C 和R是线性元件，电感则有三种不同的特性:线性电感、非线性电感和周期性变化电感
消弧线圈补偿网络的工频谐振
在中性点不接地系统中发生单相接地时，接地点的接地电流时非故障相对相对地电容电流之和。
为了控制电流小于一定值，在中性点N对地接一消弧线圈（带气隙的可调铁芯电感L）。
雷击过电压的分类
雷击过电压的分类
雷击过电压是指由于雷电等自然灾害引起的电压过高，对电力系统设备和电力用户造成的损害。
雷击过电压的分类主要有三种：直接雷击过电压、感应雷击过电压和接地电流过电压。
一、直接雷击过电压
直接雷击过电压是指由于雷电直接击中电力系统设备或电力用户，产生的电压过高。
当雷电击中电力系统设备或电力用户时，会产生一定的电流，这些电流会通过设备或用户的接地线路流入地面，从而产生电压过高的现象。
直接雷击过电压的特点是电压过高、电流大、时间短暂，对设备和用户的损害较为严重。
二、感应雷击过电压
感应雷击过电压是指由于雷电在地面附近产生的电磁场作用，使得电力系统设备或电力用户中的导体内部产生电压过高的现象。
当雷电在地面附近产生电磁场时，会使得地面附近的导体内部产生电流，这些电流会通过电力系统设备或电力用户的接地线路流入地面，从而产生电压过高的现象。
感应雷击过电压的特点是电压较高、电流较小、时间较长，对设备和用户的损害较为轻微。
三、接地电流过电压
接地电流过电压是指由于电力系统设备或电力用户的接地线路中存在电流，导致接地电阻产生电压过高的现象。
当电力系统设备或电力用户的接地线路中存在电流时，会使得接地电阻产生电压过高的现象，从而对设备和用户造成损害。
接地电流过电压的特点是电压较低、电流较大、时间较长，对设备和用户的损害较为严重。
雷击过电压的分类主要有三种：直接雷击过电压、感应雷击过电压和接地电流过电压。
不同类型的雷击过电压对电力系统设备和电力用户的损害程度不同，因此在电力系统的设计和运行中，需要采取相应的措施来防止雷击过电压的产生和传播，保障电力系统的安全稳定运行。
过电压和防雷概述
接闪器是用于拦截闪击的接闪杆（接闪杆）、接闪导线（接闪带、线、接闪网）以及 金属屋面和金属构件等组成的这部分外部防雷装置。
（1）接闪杆 接闪杆的功能实质是引雷作用。当雷电先导临近地面时，它能使雷电场畸变，改
变雷云放电的通道，吸引到接闪杆本身，然后经与接闪杆相连的引下线和接地装置将 雷电流泄放到大地中去，使被保护物免受直接雷击。
正常工作电压下，火花间隙不会被击穿从而隔断工频电流，但在雷电过电 压时，火花间隙被击穿放电。阀片是用碳化硅制成的，具有非线性特征。 在正常工作电压下，阀片电阻值较高，起到绝缘作用，而在雷电过电压下 电阻值较小。 （2）氧化锌避雷器 氧化锌避雷器是目前最先进的过电压保护设备。氧化锌非线性电阻片具有 极高的电阻而呈绝缘状态，有十分优良的非线性特性。在正常工作电压 下，仅有几百微安的电流通过，因而无需采用串联的放电间隙，使其结构 先进合理。 （3）保护间隙 与被保护物绝缘并联的空气火花间隙叫保护间隙（又叫空气间隙）。按结 构形式可分为棒形、球形和角形三种。保护间隙灭弧能力较小，雷击后， 保护间隙很可能切不断工频续流而造成接地短路故障，引起线路开关跳闸 或熔断器熔断，造成停电，所以其只适用于无重要负荷的线路上。
• ①省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆；
• ②预计雷击次数大于或等于0.01次/ a且小于或等于0.05次/a的部、省级办公 建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所；
• ③预计雷击次数大于或等于0.05次/a且小于或等于0. 25次/ a的住宅、办公楼 等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物；
联间隙的金属氧化物避雷器，并尽可能靠近电动机安装。 对于定子绕组中性点能引出的高压电动机，在中性点装设避雷器。 对于定子绕组中性点不能引出的高压电动机，可采用图9-17所示接线，在电 动机前面加一段 100～150m的引入电缆，并在电缆前的电缆头处安装一组管 型或阀型避雷器F1；。在电动机电源端安装一组并联有电容器（0.25～0.5μF） 的FCD型磁吹阀型避雷器。
电力系统过电压知识点总结
第四章1 .地面落雷密度：一个雷电口每km2的地面上落雷的次数（次/雷电日∙km2）,落雷密度为单位时间单位面积的地面平均落雷次数2 .保护设备与被保护设备的伏秒特性应如何配合？为什么？答案：保护设备的伏秒特性应始终低于被保护设备的伏秒特性。
这样，当有一过电压作用于两设备时，总是保护设备先击穿，进而限制了过电压幅值，保护了被保护设备。
3 .ZnO避雷器的主要优点有哪些？答案：ZnO避雷器的主要优点有无间隙、无续流、电气设备所受过电压可以降低、通流容量大、ZnO避雷器特别适用干直流保护和SF6电器保护等优点。
适于大批量生产，造价低，经济性能好。
4 .跨步电压：人的两脚着地点之间的电位差称为跨步电压。
（取跨距为0.8I n）工作接地中，对人身安全造成威胁的电位差包括接触电位差和跨步电位差人所站的地点与接地设备之间的电位差称为接触电势5 .内部过电压倍数：内部过电压倍数：内部过电压幅值与最大运行相电压幅值之比。
6 .【简答题】什么叫做操作过电压？答案：电力系统是由电源、电阻、电感、电容等元件组成的复杂系统，当开关操作，或事故状态引起系统拓扑结构发生改变时，各储能元件的能量重新分配并发生振荡，在设备上将会产生数倍于电源电压的过渡过程的过电压，称为操作过电压。
电力系统由于操作从一种稳定工作状态通过震荡转变到另一种工作状态的过渡过程所产生的过电压称为操作过电压。
7 .简述电力系统中操作过电压的种类。
答案：①间歇电弧接地过电压②空载变压器分闸过电压③空载线路分闸过电压④空载线路合闸过电压一种是计划性的合闸操作，另一种是自动重合闸操作⑤电力系统解列过电压8 .在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型？答案：（一）6〜IOkV,35-60kV:电弧接地过电压；（二）110-220kV:切空载变压器，切除空载线路过电压；（三）330〜500kV:合空载线路过电压。
9 .电弧接地过电压：在中性点绝缘的电网中发生单相接地时，将会引起健全相得电压升高到线电压。
电力系统过电压
电力系统过电压一、电力系统过电压过电压是电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压、可能危害绝缘的异常电压，属于电力系统中的一种电磁扰动现象，是电力系统中电路状态和电磁状态的突然变化所致。
两种类型过电压：1、雷电过电压：直击雷过电压、感应雷过电压2、内部过电压：操作过电压、暂时过电压内部过电压能量来源于系统本身，幅值以系统最大工作相电压幅值Uph.m 的倍数k来表示。
k0值约为1.3-4.0，其大小与系统参数、断路器性能、中性点接地方式等一系列因素有关。
1、操作过电压操作过电压：电力系统由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的过电压称为操作过电压。
操作过电压产生的原因：电力系统状态发生突变，使系统从一种电磁状态过渡到另一种电磁状态，在这种过渡中会出现电磁振荡，电磁能与静电能在电感性与电容性元件中以电路固有频率交替转换，以致在电气设备上出现过电压。
常见操作过电压的种类：（1）空载线路合闸与重合闸过电压（2）切除空载线路过电压（3）切断空载变压器过电压（4）弧光接地过电压（1）空载线路合闸与重合闸过电压当断路器突然合上时，在回路中会发生角频率的高频振荡过渡过程，电容C（即线路）上的电压可能达到最大值：1）空载线路合闸过电压如果合闸前电容C 上还有初始电压，合闸后振荡过程中的过电压有可能达到3E m（如采用线路自动重合闸时就可能有这种情况）。
2）重合闸过电压2、切除空载线路过电压空载线路属于电容性负载，由于切断过程中断路器触头间交流电弧的重燃而引起的电磁振荡，使线路出现过电压。
考虑最严重的情况下：（1）工频电流在t1时刻熄灭，此时线路仍保持残余电压Uc=+Em；（2）在t2-t3时间段，高频电弧第一次重燃后熄灭，此时，线路电压经过振荡后达到-3Em；（3）在t4-t5时间段，高频电弧第二次重燃并熄灭，此时，线路电压经过振荡后达到了5Em；（4）如此推演，直至电弧不再重燃、电流最终切断为止。
高压断路器加装并联电阻的作用空载线路合闸时，辅助断口D2先接通，长线经合闸电阻Rb接入电源，振荡得到阻尼。
防雷过电压保护及接地施工难点与解决措施
防雷过电压保护及接地施工难点与解决措施防雷过电压保护和接地施工，说起来简单，可真不是个轻松活儿！你要知道，这里面可有大问题，不是你想像中那么简单。
雷雨天，一旦雷电来袭，整片区域电力设备一旦被雷击中，搞不好一切都得“报销”，所以防雷保护这一块儿可得格外重视。
那你说，怎么才能让这些电器设备高枕无忧呢？答案就在防雷过电压保护和接地施工这两大“绝招”里。
防雷过电压保护这个事儿，真的是个大挑战。
雷电一来，电压直接暴涨，瞬间可能就把电力设备搞个“天翻地覆”，这时候我们就得通过防雷装置来把电压“拦住”——想象一下，就像在大雨天，撑开一把大伞，把你和水滴给挡住了。
没错，防雷装置就这么一个“简单”的功能，可问题是，选择和安装它得讲究点儿。
不能随便找个地方插个设备就完事儿，得根据具体的情况，找对位置，选对型号。
有些地方看似高大上的设备，其实远远不如那个不起眼的“角落设备”靠谱。
对了，有的施工队伍为了省事，随便在墙角丢几个防雷装置，这种马虎的做法可是大忌啊！你要真信了，想必雷电一来，你的设备就会哭得比你还惨。
说到接地施工，哎，这就更讲究技术了。
很多人可能觉得，接地就跟埋根似的，挖个坑埋个铜棒就行。
殊不知，接地可不是这么简单的事儿！接地系统的设计，必须考虑到土壤的电导率、环境的湿度、气候的变化等等。
如果一个接地系统没做好，你可能根本无法有效地将雷电引入大地，结果设备还是得“干掉”！更惨的是，有时候接地电阻一旦过大，设备反而成为了雷电的“导体”，结果就成了悲剧。
所以说，接地施工的难度不在于埋几个铜棒，而是要做足功课，把每一环节都考虑得清清楚楚。
这就像做饭，调味料不加好，最后的菜只能是“死味”，谁吃谁尴尬。
还记得我有个朋友，他家去年安装了防雷系统，本来想着这些装置能为他们家保驾护航，谁知道安装后第一场大雷雨就把防雷装置给“打爆”了。
结果整个系统瘫痪，电器全都坏了，损失不小。
追根溯源，原来是安装时没有严格按照规范要求，设备没有做严格的测试，设备不合格，问题也就随之而来了。
电网及电力系统的接地
绿色接地技术旨在减少接地系统对环境的影响，包括减少材料消耗、降低污染和提高能源效率等方面 。例如，采用可回收材料制作接地极、优化接地系统设计以减少能源消耗等。这些绿色技术的应用将 有助于实现可持续发展和环境保护的目标。
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新型接地材料具有更高的导电性能、耐腐蚀性和环保性，能够提高接地系统的稳定性和 寿命，降低维护成本。目前，科研人员正在研究的新型接地材料包括碳纤维复合材料、
钛合金等。这些新型材料的出现将为电网及电力系统的接地技术带来革命性的变化。
智能化接地系统的研究和应用
总结词
智能化接地系统的研究和应用是未来电网及电力系统接地的另一个重要趋势。
04
电网及电力系统接地的应 用实例
高压输电线路的接地设计
总结词
高压输电线路的接地设计是保障电力系统安全稳定运行的重 要措施。
详细描述
在高压输电线路中，接地设计的主要目的是保护线路设备和 人身安全，防止雷击、过电压等对线路造成损害。接地设计 包括杆塔接地、避雷线接地等方面，需要根据线路的实际情 况进行合理的设计和选择。
通过接地可以迅速导走雷电过 电压或操作过电压，避免对人
身造成伤害。
保障设备安全
接地能够防止设备受到过电压 的损坏，提高设备的稳定性和 可靠性。
提高系统稳定性
良好的接地系统能够提高电力 系统的稳定性，减少系统振荡 和故障。
维护系统正常运行
接地系统能够维护电力系统的 正常运行，避免因不合理的接
地导致系统故障。
接地系统的优化设计
接地系统的联合设计
对于大型电力系统，应采用联合接地方式，将雷电保护、防雷接 地和工作接地等整合在一起，实现优化设计。
电力系统接地
电力系统接地概述:1.接地类型(1) 功能性接地: 为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的接地，又称工作接地。
小电流接地：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地；大电流接地：中性点直接接地、中性点经电阻接地。
(2) 保护性接地: 为了保证电网故障时人身和设备的安全而进行的接地。
安全保护接地：为防止人体受到间接电击，而将电气设备的外露可导电部分进行的接地。
过电压保护接地：为防止过电压对电气设备和人身安全的危害而进行的接地，如防雷接地。
防静电接地：为了消除静电对电气设备和人身安全的危害而进行的接地。
（3）保护接零: 在中性点直接接地的低压电网中，把电气设备的外壳与接地中线（也称零线）直接连接，以实现对人身安全的保护。
(4) 功能性与保护性合一的接地(如屏蔽接地) 。
二、接地的有关概念⏹接地与接地装置接地是指电气设备为达到安全和功能需要为目的，将其某一部分与大地之间作良好的电气连接。
⏹（二） 不对称短路引起的工频电压升高 当系统中发生单相或两相接地故障时．非故障相的电压将会升高。
由于单相接地故障概 率较大，因此系统是以单相接地工频电压升高的数值来确定阀式避雷器的灭弧电压的。
单相接地故障时，故障点三相电流和电压是不对称的，设线路A 相接地，故障点f 处的特征条件为...fAfB fC UI I ⎫=⎪⎪⎪=⎬⎪⎪=⎪⎭(4-9-7) 校对称分量关系可作出图4-9-11所示的复合序网图。
各序分量的电压平衡关系为...111..222..fA fA A fA fA fA fA E UIZ UIZ UIZ ∑∑∑⎫-=⎪⎪-=⎬⎪⎪-=⎭(4-9-8)图4-9-11 单相接地电力图根据单相接地故障时的边界条件，...12fA fA fA II I ==，...120fA fA fA U U U++=以及...12f A f A f A U U U==，并将式(4-9-8)代入，可得非故障相故障处的对地电压：.2220120[()(1)]A f BE a a Z a Z U X X X ∑∑∑∑∑-+-=++ (4-9-9).220120[()(1)]A f CE a a Z a Z U Z Z Z ∑∑∑∑∑-+-=++ (4-9-10)对于较大电源容量的系统，12Z Z ∑∑=，若忽略将序阻抗小的电阻分量，则式(4-9-9)、 (4-9-10)可改写为22..1010()(1)2A fCa a X a X UE X X ∑∑∑∑-+-=+22..1010()(1)2A fBa a X a X UE X X ∑∑∑∑-+-=+ (4-9-11)由式(4-9-11)可求出f B U 、f CU 的模值为012fBfCA UUX ∑∑==+ ⎪⎝⎭(1)A K E = (4-9-12)式中 (1)K 为单相接地系数．也称相电压升高倍数。
雷电过电压及防护
雷电过电压及防护雷电放电涉及气象、地形地质等许多自然因素，有很大的随机性，因而表征雷电特性的各种参数也就带有统计的性质。
许多国家地区都选择典型地区地点建立雷电观测站，并在输电线路和变电站中附设观测装置，进行长期而系统的雷电观测，将观测的数据进行系统的分析，得到相应的雷电参数，为研究和防雷提供依据，从而进行保护。
一、雷电参数雷暴日：每年中有雷电的天数。
雷暴小时：每年中有雷电的小时数。
年平均雷暴日不超过15 的地区为少雷区；超过40 的为多雷区；超过90 的地区及根据运行经验雷害特别严重的地区为强雷区地面落雷密度γ：每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数。
电力行业标准DL/T620-1997建议取γ= 0.07次／平方公里. 雷电日。
雷电通道波阻抗：雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，对电流波呈现一定的阻抗，该阻抗叫做雷电通道波阻抗（规程建议取300 ~ 400Ω）雷电流的极性：国内外实测结果表明，负极性雷占绝大多数，约占75 ~ 90 %。
雷电流幅值雷电流：雷击具有一定参数的物体时，若被击物阻抗为零，流过被击物的电流规程规定，雷电流是指雷击于的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。
雷电流波头：1 ~ 5 μs 范围内变化，多为2.5 ~ 2.6 μs，规程规定取2.6 μs；雷电流波长：20 ~ 100 μs ，多数为50 μs 左右。
为简化计算，视为无限长；雷电流陡度：陡度α与幅值I 有线性的关系，即幅值愈大，陡度也愈大。
一般认为陡度超过50 kA/μs 的雷电流出现的概率已经很小（约为0.04）波形：二、防雷的基本措施1、避雷针和避雷线避雷针（线）的保护原理当雷云的先导向下发展，高出地面的避雷针（线）顶端形成局部电场强度集中的空间，以至有可能影响下行先导的发展方向，使其仅对避雷针（线）放电，从而使得避雷针（线）附近的物体免遭雷击。
对避雷针（线）的要求（1）为了使雷电流顺利地泄入大地，故要求避雷针（线）应有良好的接地装置。
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③ 多只避雷针的保护范围
（a） （b） 图11—5 三支和四支等高避雷针的保护范围
两针两针地 分别验算
（a）三针保护范围；（b）四针保护范围
三针三针地 分别验算
二、避雷线及保护范围
① 单根避雷线的保护范围
h 当hx≥ 时： 2
ha h hx h h/2
25º
rx
rx 0.47(h hx ) p
④ 地面落雷密度（γ）
每一雷暴日、每平方公里地面遭受的平均雷击 次数称为地面落雷密度。 2.过电压的种类 ① 内部过电压 分为操作、弧光接地和谐振过电压，对电力线路和 电气设备绝缘的威胁不是很大。 ② 雷电过电压（亦称外部过电压或大气过电压） 雷击或雷电感应引起的过电压，可能毁坏电气设备 和线路的绝缘，烧断线路，造成大面积长时间停电。
第二节 防雷装置
防直击雷 过电压
防雷装置：避雷针、避雷线、避雷带或网和避雷器
防感应雷过电压、 侵入的雷电过电压
一、避雷针及保护范围
功能：引雷作用。一般用于保护发电厂和变电站的户 外设备和建筑物。
构成：接闪器、引下线
和接地体三部分。
接地体
独立避雷针
构架避雷针
其实，避 雷针也！
消雷器
保护范围的确定：折线法，滚球法。
降低雷击事故率
（7）装避雷器 在薄弱处 装排气式 避雷器 （8）加强绝缘 提高线路 本身的绝 缘水平
第四节 发电厂及变电站的防雷保护 发电厂、变电所遭受雷害的两个方面： （1）雷直击于发电厂、变电所
（2）雷击输电线后产生的雷电波侵入发电厂、
变电所
1.变配电所的防雷保护 （1） 防直击雷 ① 独立避雷针与被保护物之 间应保持一定的空间距离So。
常用：标准冲击波、斜 角平顶波、等值余弦波 等，其参数规定---自学
③ 雷暴日（Td）与雷暴小时（Th） 雷暴日：每年中有雷电的日数
雷暴小时：每年中有雷电的小时数 少雷区：全年平均雷暴日不超过15日的地区 多雷区：全年平均雷暴日超过40日的地区 强雷区：全年平均雷暴日超过90日的地区 湛江地区属于强雷区。
本书应用此法
目前 流行方 法
1.避雷针保护范围 ① 单支避雷针的保护范围
ha
45º
h
当hx≥
h 时： 2
h/2
hx
1.5h rx
hx水平面上保护 范围的截面
rx (h hx ) p （m）
h 当hx＜ 2 时：
图11—3 单支避雷针的保护范围
rx (1.5h 2hx ) p (m)
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第一节 雷电放电及雷电过电压 一、雷电放电的发展过程 雷云对地放电的过程可分为三个阶段：先导放电、 主放电和余辉放电。
图11—1 雷电放电的发展过程
雷电现象
雷云对地放电的过程可分为三个阶段：先导放电、 主放电和余辉放电。 放电通道先不 确定，后具有 定向性
沿电场强度 较强的方向
避雷针（线、 带、网）利用 了此特性
易产生 过电压
2. 排气式避雷器
1—产气管 2—棒型电极 3—环形电极 4—工作母线 S1—内间隙 S2—外间隙 使产气管在正常情 况下不承受电压
图11—10 排气式避雷器原理结构
排气式避雷器与保护间隙相比，有一定的灭弧能力。 排气式避雷器的灭弧能力的大小与工频续流有关。 续流过大产气多会使管子爆炸；续流过小产气不足则不 能可靠熄弧。
式中 P ——高度影响系数。 当h≤30 m 时, p = 1； 5 .5 当30 m＜h≤120m时，p = 。 h
超过120m时， 存在绕击
② 两支等高避雷针
D/h不宜大于5
与单支的相 同
图11—4 两支等高避雷针的联合保护范围
D h0 h 7p
bx 1.5(h0 hx )
式中 h0——两针保护范围上部边缘最低点的高度，m；D——两避 雷针间的距离，m。 2bx——在高度hx的水平面上，保护范围的最 小宽度，m。
+ + + + +++ + + ++ 导线 hC S
x
x
（a） （b） 图11—16 感应(静电感应）雷过电压形成示意图 （a）主放电前； （b）主放电后
hC—导线高度； S—雷击点与导线间的距离
3.雷电过电压的种类 (1)直击雷过电压 (2)感应雷过电压 (3)雷电侵入波
沿线路入侵 用避雷器防雷 保护
由各自的特点决定， 详后
1. 保护间隙
1 接母线 3 2 5
符号
防止主间隙 被外物短路 而装设的 1—主间隙 2—辅助间隙 3—瓷瓶 4—被保护设备
4
有利于电 弧被拉长 而熄弧
保护间隙的特点是：结构简单、价廉，但保护效果差，与 被保护设备的绝缘特性不易配合，动作后产生截波，电弧 不易熄灭，常用于3~10kV电网中。
提高线路耐 雷水平，防 止反击 在导线 的下方
（3）架设耦合地线
作用： 增加避雷线与导线间的耦合以降低绝缘子串上 的电压； 增加对雷电流的分流作用。
（4）采用不平衡绝缘方式
适用于双回 路同杆架设 的场合
牺牲一回， 保全另一回
绝缘子片数 不同
（5）采用消弧线圈接地方式
有助于单相 接地故障的 灭弧
（6）装设自动重合闸
330kV: 全线架设双避雷线， α在20度左右。 220kV：宜全线架设双避雷线， α在20度左右。 110kV： 一般全线架设避雷线， α在30度左右。 35kV及以下： 一般不沿全线架设避雷线，只在变电所 的进线段架设避雷线，α取20到30度之
间。
（2）降低杆塔接地电阻 详见P313表11-1。
应校验避雷 器安装地点可能 出现的最大短路 电流与最小短路 电流
避雷器在冲击电 压作用后流经间 隙的工频电弧
排气式避雷器的主要缺点：不易与电气设备的绝 缘配合、放电分散性大、动作后产生截波，对变压器 匝间绝缘不利。此外运行维护较麻烦。目前，只用于 线路交叉档和大跨越档处，或变电站的进线段处。
3. 阀型避雷器
防反 击
② 独立避雷针应装设独立的 接地装置，其接地体与被保 护物的接地体之间也应保持 一定的地中距离SE。
③ 独立避雷针及其接地装置 不应设在人员经常出入的地 方。
（2）进线防雷保护
35kV电力线路在变电所进线1~2km段内装设避雷 线防止直接雷击。
避雷线两端处装设管形避雷器。
F1、F2—管形避雷器；F3—阀形管形避雷器
当hx＜
h 时： 2
h
rx rx
图11—6 单根避雷线的保护范围
rx (h 1.53hx ) p
② 两根平行等高避雷线的保护范围
1
h ha hx h/2 h D R0 D/4p
O
2
h0 h
与单根的 相同
rx
D h0 h 4P
图11—7 两平行避雷线的保护范围
式中 h0——两避雷线间保护范围上部边缘最低点高度，m； D——两避雷线间距离，m；ｈ——避雷线的高度，ｍ。
图11—15 ZnO、SiC和理想避雷器伏安特性的比较
与有串联间隙的SiC避雷器相比，无间隙ZnO避雷 器具有下述优点：
（1）保护性能优越。 （2）无续流，动作负载轻，耐重复动作能力强。 （3）通流容量大。 （4）耐污性能好。 （5）适于大批量生产，造价低廉。 由于氧化锌避雷器有上述优点，因而发展潜力很大， 是避雷器发展的主要方向，正在逐步取代传统的带间隙的 碳化硅避雷器。
雷云对地放电的过程可分为三个阶段：先导放电、 主放电和余辉放电。
放电电流很大
雷电破坏性大
电气设备要进 行防雷保护
图11—1 雷电放电的发展过程
雷电放电 具有重复 性
二、雷电参数及雷电过电压 1.雷电参数
雷电流 的幅值
① 雷电流幅值
② 雷电流波头和 波长 波头 波长
图11—2 雷电冲击电压全波
波头大致在1~4μѕ的范围内，平均为2.6μѕ左右。 雷电流的波长大致在20μѕ~100μѕ的范围内，平均约 为50μѕ。在防雷保护计算中，雷电流的波形可以采用 2.6/50μѕ。 雷电的波形及其参数对研究防雷措施具有重要 作用。
3.雷电过电压的种类 (1)直击雷过电压 (2)感应雷过电压 (3)雷电侵入波
雷直接击于 设备或线路造 成 用避雷针（线、带、 网）防雷保护
3.雷电过电压的种类 (1)直击雷过电压 (2)感应雷过电压 (3)雷电侵入波
由电磁感应和 静电感应引起
用避雷器防雷 保护
雷云
雷云
E Ex + + + + + + + + + + + + + ++ + ++ + + 导线 hC S
第十一章 电力系统雷电过电压及接地
第一节 雷电放电及雷电过电压
第二节 防雷装置 第三节 输电线路的防雷保护 第四节 发电厂及变电所的防雷保护 第五节 电力系统接地
教学要求
1. 了解雷电放电的发展过程、雷电参数及雷电过电压。 2. 熟悉避雷针、避雷线保护范围计算；熟悉常用避雷 器的结构及其特点。 3. 熟悉输电线路的防雷保护措施。 4. 熟悉发电厂及变压器的防雷保护措施。 5. 了解电气装置中必须接地部分、对接地装置接地 电阻值的要求、接触电压和跨步电压。
氧化锌避雷器
均压 环
氧化锌避雷器
氧化锌ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ雷器
氧化锌阀片
第三节 输电线路的防雷保护 衡量输电线路防雷性能的两个指标： 耐雷水平：雷击线路绝缘不发生闪络的最大 雷电流幅值 雷击跳闸率：每100km线路每年由雷击引起的 跳闸次数