第8章 电气设备的防雷与接地

防雷装置
（1）避雷装置： （避雷针、避雷线、避雷带 避雷针、避雷线、 或网） 或网）
* 避雷针的作用实质上是引雷作用，是将雷电引到自己 身上来，避免了在它所保护范围其它物体遭受雷击。 * 避雷线主要用来保护架空线路。 * 避雷带和避雷网主要用来保护高层建筑物免遭直击雷 和感应雷。
（2）避雷器
避雷器(总称：防雷器，同类设备如浪涌保护器SPD)用 来防止雷电产生过电压波沿线路侵入变电所或其它设 备内，从而使被保护设备的绝缘免受过电压的破坏。
⒉ 电气火灾的特点
⑴ 着火的电气设备可能是带电的，如不注意可能 引起触电事故。 ⑵ 有些电气设备（如油浸式变压器、油断路器） 本身充有大量的油，可能发生喷油甚至爆炸事故， 扩大火灾范围。
⒊ 电气失火的处理
⑴ 选择适当的灭火器。 ⑵ 小范围带电灭火，可使用干砂覆盖。 ⑶ 专业灭火人员用水枪灭火时，宜采用喷雾水枪。
架空线的防雷措施
对于低压（380/220V）架空线路的保护：
1. 在多类雷地区，当变压器采用Y，yn0或Y，y0接线时， 宜在低压侧装设阀式避雷器或保护间隙。当变压器低 压侧中性点不接地时，应在其中性点装设击穿保险器。 2. 对于重要用户，宜在低压线路进入室内前50m处安装 低压避雷器，进入室内后再装低压避雷器。 3. 对于一般用户，可在低压进线第一支持物处装设低压 避雷器或击穿保险器。
变配电所的防雷措施
1. 装设避雷针：装设避雷针来防止直接雷。 2. 装设避雷器：这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波 沿高压线路侵入变电所。
3~10kV 变压器的防雷保护
3~10kV 配电装置防止雷电波侵入的保 护接线
高压电动机的防雷措施
高压电动机对雷电波侵入的保护，不能采用普通型的阀 式避雷器，应采用FCD型磁吹阀式避雷器（F1）或氧化锌避 雷器（F2）。
雷点流分布与活动强度
雷电流是一种雷电流，有波头和波尾组成。 用雷电日来表征雷电活动强度 雷电选择性的原因： （1）地理条件 （2）地质结构 （3）边界效应 （4）地面设施 如：山岳地区 如：土壤电阻率低 如：山坡与稻田接壤处 如：大树下
建筑物雷击区
大气过电压的基本形式
直接雷击或直击雷：雷电直接对建筑物或其它 物体放电，其过电压引起强大的雷电流点的电位梯度造成 人畜跨步电压和接触电压危害，还会造成击毁 杆塔和建筑物，烧断导线，烧毁设备，引起火 灾。 感应过电压或感应雷（雷电的二次作用）：雷 电的静电感应或电磁感应所引起的过电压。会 造成击穿电气绝缘，甚至引起火灾，对弱电设 备如电脑等的危害最大。
例9-1 某厂锅炉房烟囱高40m， 烟囱上安装一支高2m的避雷针， 锅炉房（属第三类防雷建筑物） 尺寸如图，试问此避雷针能否 保护锅炉房。 解 查表9-2得滚球半径 hr=60m，而避雷针顶端高度 h=40+2=42m，hx=8m，根 据公式得避雷针保护半径为：
现锅炉房在hx=8m 高度上最远屋角距离避雷针的水平距离为：
四、触电及防护
⒈ 触电的概念及其危害 影响电流对人体的触电危害程度的因素： （1）触电时间： （2）电流的大小：工频50HZ下的感知电流，摆脱电流和 致命电流 （3）电流性质：25HZ～300HZ交流电＞直流电 ＞ 1千HZ以上高频电流 （4）通电途径：左手－胸＞ 手－手 手－脚 ＞ 脚－脚 （5）人体情况：人体重，敏感性
雷电现象及危害
雷电是带电荷的雷云间或雷云对大地（或物体）之间 产生急剧放电的一种自然现象。 大气过电压的根本原因，是雷云放电引起的。大气中 的饱和水蒸汽在上、下气流的强烈摩擦和碰撞下，形成带 正、负不同电荷的雷云。当带电的云块临近大地时，雷云 与大地之间形成一个很大的雷电场。由于静电感应，大地 感应出与雷云极性相反的电荷。当电场强度达到25～ 30kV/cm时，就会使周围空气的绝缘击穿，云层对大地发 生先导放电。当先导放电的通路到达大地时，大地电荷与 雷云电荷中和，出现极大电流。此即谓主放电阶段，其时 间极短，电流极大，是全部雷电流的主要部分。（俄国辛 普逊理论）
8.1 电气安全
一、电气安全的含义和重要性
电气安全包括人身安全 设备安全 人身安全和设备安全 人身安全 设备安全两个方面。 电气设备设计不合理、安装不妥当、使用不正确、 维修不及时，尤其是电气人员缺乏必要的安全知识 与安全技能，麻痹大意，就可能引发各类事故，如 触电伤亡、设备损坏、停电、甚至引起火灾或爆炸 等严重后果。
“安全第一，预防为主”的方针
二、电气安全措施
⒈ 建立完整的安全管理机构 ⒉ 健全各项安全规程，并严格执行 ⒊ 严格遵循设计、安装规范 ⒋ 加强运行维护和检修试验工作 ⒌ 按规定正确使用电气安全用具 ⒍ 采用安全电压和符合安全要求的电器 ⒎普及安全用电知识
三、电气防火和防爆
⒈ 防火防爆的措施 ⑴ 选择适当的电气设备及保护装置，应根 据具体环境、危险场所的区域等级选用相 应的防爆电气设备和配线方式，所选用的 防爆电气设备的级别应不低于该爆炸场所 内爆炸性混合物的级别。 ⑵ 保持必要的防火间距及良好的通风。
防雷装置
避雷针一般采用针长为1～2m、直径不小于20mm的镀 锌圆钢或采用针长为1～2m、内径不小于25mm的镀锌钢管 制成。它通常安装在电杆或构架、建筑物上。 避雷线一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线，架设 在架空线的上面，以保护架空线或其它物体免遭直击雷。
避雷带和避雷网宜采用圆钢和 扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径应 不小于8mm，扁钢截面应不小于 48mm2，其厚度应不小于4mm。 避雷器一般接于导线与地之 间，与被保护设备并联，装在被 保护设备的电源侧。
避雷针保护范围
避雷针保护范围的大小与其高度有关，采用“滚球法”来 确定保护范围。以单支避雷针的保护范围计算为例。 单支避雷针的保护范围按下列方法确定（见下图）： （1）当避雷针高度h≤hr（滚球半径）时 a. 距地面hr 处作一平行于地面的平行线； b. 以避雷针的针尖为圆心、hr为半径，作弧线交平行线于A、 B两点；
8.3 保护接地和保护接零
1. 接地和接地装置
电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。 接地装置是由接地体和接地线两部分组成： （1）埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体或接 地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼 作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、建筑物的基础 等，称为自然接地体。 （2）接地体与电气设备的金属外壳之间的连接线，称为接地线。 接地线在设备正常运行时是不载流的，但在故障情况下通过接 地故障电流。接地线又分为接地干线和接地支线。由若干接地 体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。
避雷针
避雷针由接闪器、引下线、接地体三部分组成：
接闪器：避雷针的最高部分，专用来接受雷云放电，称 为“受雷尖端”。 接地引下线：它是接闪器与接地体之间的连接线，它将 接闪器上的雷电流安全地引入接地体，使之尽快地泄入大地。 引下线一般采用直径为8mm的镀锌圆钢或截面不小于25mm2 的镀锌钢绞线。 接地体：是避雷针的地下部分，其作用是将雷电流直接 泄入大地。接地体埋设深度不应小于0.6m，垂直接地体的长 度不应小于2.5m，垂直接地体之间的距离一般不小于5m。 接地体一般采用直径为19mm镀锌圆钢。
建筑物的防雷措施
对第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物中有爆炸危 险的场所，应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的 措施，指定专人看护，发现问题及时处理，并定期检查防 雷装置。第二类防雷建筑物除有爆炸危险者外及第三类防 雷建筑物，应有防直击雷和防雷波侵入的措施。 对建筑物屋顶的易受雷击的部位，应装设避雷针或避 雷带（网）进行直击雷防护。屋顶上装设的避雷带、网， 一般应经2根引下线与接地装置相连。 为防直击雷或感应雷沿低压架空线侵入建筑物，使人 和设备免遭损失，一般应将入户处或进户线电杆的绝缘子 铁脚接地，其接地电阻应不大于30欧姆，入户处的接地应 和电气设备保护接地装置相连。
第8章 电气设备的防雷与接地
内容提要
供配电系统进行正常运行， 供配电系统进行正常运行，首先必须要保证其安全 防雷和接地是电气安全的主要措施。 性，防雷和接地是电气安全的主要措施。故掌握电气安 全、防雷和接地的设计方法非常重要。 防雷和接地的设计方法非常重要。 电气安全 电气设备的防雷 电气设备的接地
建筑物的防雷措施
根据发生雷电事故的可能性和后果，建筑物分成三类。 第一、二类建筑物是制造、使用或储存爆炸物质，因电 火花而会（或不宜）引起爆炸，造成（或不致造成）巨大破 坏和人身伤亡；以及在正常情况下（或在不正常情况下）能 （或才能）形成爆炸性混合物，因火花而引起爆炸的建筑物。 第三类建筑物是除第一、二类建筑物以外的爆炸、火灾 危险的场所，按雷击的可能性及其对国民经济的影响，确定 需要防雷的建筑物。如年预计雷击次数N≥0.06的一般工业建 筑物，或年预计雷击次数0.3≥N≥0.06的一般性民用建筑物， 并结合当地的雷击情况，确定需要防雷的建筑物。历史上雷 害事故较多地区的较重要的建筑物。15～20m以上的孤立的 高耸的建筑物(如烟囱、水塔)。
由此可见，烟囱上的避雷针能保护锅炉房。
架空线的防雷措施
架设避雷线是防雷的有效措施，但造价高，只在66kV及 以上架空线上才装设。35kV架空线一般只在进出变电所的一 段线路上装设。而10kV及以下线路上一般不装设避雷线。 提高线路本身的绝缘水平。可以采用高一级电压的绝缘子， 以提高线路的防雷水平。 尽量装设自动重合闸装置。线路发生雷击闪络之所以跳闸， 是因为闪络造成了稳定的电弧而形成短路。当线路断开后， 电弧即行熄灭，而把线路再接通时，一般电弧不会重燃，因 此重合闸后，线路恢复正常状态，能缩短停电时间。 装设避雷器和保护间隙。这是用来保护线路上个别绝缘薄 弱地点，包括特别高的杆塔，带拉线的杆塔、跨越杆塔、分 支杆塔、转角杆塔以及木杆线路中的金属杆塔等处。
四、触电及防护
⒉ 安全电流与安全电压 ⑴人体允许电流：我国按照50HZ交流电，触电时间不超 过1秒时的人体允许电流，一般为30mA·S ⑵安全电压： 干燥无粉尘的环境：65V 潮湿有粉尘的环境：36V 有蒸汽、游离物等极危险环境：12V