防雷保护与接地

二、雷电的分类及危害





直击雷：雷云对地面或地面凸出物的直接放电，称直击雷。当直击雷直接击 于电气设备及线路时，雷电流通过设备或线路泄入大地，在设备或线路上产 生的过电压，称直击雷过电压。 感应雷击：感应雷击是地面物体附近发生雷击时，由于静电感应和电磁感应 而引起的雷击现象。雷击于线路附近地面时，架空线路因静电感应会产生很 高的过电压，称静电感应过电压。在雷云放电过程中，迅速变化的雷电流在 其周围空间产生强大的电磁场，由于电磁感应，在附近导体上产生很高的过 电压，称电磁感应过电压。静电感应和电磁感应引起的过电压，我们称为感 应雷击。 球雷：是一种发红色或白色亮光的球体，直径多在20cm左右，最大直径可达 数米，以每秒数米的速度，在空气中瓢行或沿地面滚动。这种雷存在时间为 3~5ｓ左右。时间虽短，但能通过门、窗、烟囱进入室内。这种雷有时会无声 消失，有时碰到人或牲畜或其它物体会剧烈爆炸，造成雷击伤害。 雷电侵入波：当雷击于架空线路和或金属管道上，产生的冲击电压沿线路或 管道向两个方向迅速传播的雷电侵入波，称为雷电侵入波。雷电侵入波的电 压幅值愈高，对人身或设备造成的危害就愈大。 雷电的危害： 雷电放电过程中，可能呈现出静电效应、电磁效应、热效应及机械效应， 对建筑物或电气设备造成危害；雷电流泄入大地时，在地面产生很高的冲击 电流，对人体形成危险的冲击接触电压和跨步电压；人直接遭受雷击，将危 及生命。
述
一、雷电的形成及特点
雷电的形成： 雷电是自然界中的一种放电现象。雷电放电和一般电容器放电本质相同，所 不同只是这个电容两块极并不是人为制造的而是自然行成的。两块极板有时 是两块云块，有时一块是云块、另一块则是大地或地面上凸出的建筑物。并 且这两块极板间的距离比电容器大得多，有时可达数公里。因此，可以说雷 电是一种特殊的电容器放电现象。大气中的饱和水蒸汽，由于气候的变化， 发生上升或下降的对流，在对流过程中由于强烈的摩擦和碰撞，水蒸汽凝结 成的水滴就被分解成带有正负电荷的小水滴，大量的水滴聚积成带有不同电 荷的雷云。随着电荷的积聚，雷云的电位逐渐升高。当带有不同电荷的两块 雷云接近到一定程度，两块雷云间的电场强度达到25~30KV/cm时，其间的空 气绝缘被击穿，引起两块雷云间的击穿放电；当带电荷的云块接近地面时， 由于静电感应，使大地感应出与雷云极性相反的电荷，当带电云块对地电场 强度达到25~30kV/cm时，周围空气绝缘被击穿，雷云对大地发生击穿放电。 放电时出现强烈耀眼的弧光，就是我们平时看到的闪电，闪电通道中大量的 正负电荷瞬间中和，造成的雷电流高达数百千安，这一过程称为主放电，主 放电时间仅 30~50μS，放电波陡度高达 50KA/μS，主放电温度高达 20000℃， 使周围空气急剧加热，骤然膨胀而发生巨响，这就是我们平时听到的雷声。 闪电和雷声的组合我们称为雷电。于声音传播的速度比光的传播速度要慢得 多 , 所以我们总是先看到闪电 , 而后听到雷声。 雷电的特点是 : 电压高、电流大、频率高、时间短。
五、防雷装置的安全要求
2、对引下线的要求 (1)应首先利用建筑物钢筋混凝土中柱内钢筋作为防雷引下线。 (2)引下线应满足机械强度、热稳定性和耐腐蚀的要求。引下线材料应选用钢件镀锌或涂 漆，在腐蚀较强的场所应当加大截面。 (3)引下线一般采用镀锌圆钢或镀锌扁钢，其规格为：圆钢直径≥ 8mm，扁钢截面 ≥48mm2，厚度≥ 4mm；烟囱引下线，圆钢直径≥ 12mm，扁钢截面≥ 100mm2，厚度≥ 4mm。引下线也可采用建、构筑物的金属构件，但部件之间应成电气通路。 (4)引下线与接闪器应采用焊接，以保证电气通路。引下线与接地装置，当为一根引下线 时采用焊接，当为多根引下线时，为便于测量接地电阻，在距地面1.8m处，装设断接卡 子。 (5)引下线应沿建、构筑物明敷设，并应采取最短路径接地。当有美观要求时可暗敷，但 截面积应加大一级。 (6)当利用建、构筑物钢筋混凝土柱内钢筋作为防雷引下线时，钢筋直径为16mm 及以上 的应利用两根钢筋作为一组引下线 。当钢筋直径为10mm及以下时，应利用四根钢筋作 为一组引下线。钢筋接线头处采用绑扎或焊接其上部与接闪器焊接，下部在室外地坪 0.8~1m处焊接出一根φ12m 镀锌圆钢或40×4mm镀锌扁铁, 此圆钢或扁铁伸向室外距外墙 皮距离大于1m。 (7) 当专设引下线时，引下线数量不少于两根，间距不大于 18m。利用建筑物柱内钢筋作 为引下线时，根数没有规定，其间距为：一级防雷建筑不大于18m，二级防雷建筑不大 于20m，三级防雷建筑不大于25m。但建筑物外廊各个角的柱筋应被利用。 (8)引下线在地面以上1.7m至地面下0.3m处一段应加竹管、硬塑料管、角钢或钢管保护， 当采用钢管防护：是装设避雷针、避雷线、避雷网、避雷带。 静电感应过电压防护：将建筑物内的金属设备、金属管路及结构的钢盘等给予 接地。 电磁感应过电压防护：对于平行管道的间距不到100mm时，每隔20~30m用金属 导体跨接一次；交叉管道、管道与金属设备或金属结构间距小于100mm用金属 导体跨接。 雷电波侵入防护： 1）变配电所高压3~10kv电源进线，在进线处装设避雷器。 2）低压线路防止雷电波侵入的措施是对于重要用户，采用直埋电缆供电， 在进户处将电缆金属外皮接地，或由架空线路转经50m以上的直埋电缆供电， 在电缆和架空转接处装一组低压避雷器，并将电缆金属外皮和绝缘子的铁脚一 并接地。对于一般用户，当采用架空线进户时，将进户线横担、绝缘子的铁脚 一并接地。接地电阻不应超过30Ω。若要保护直入式电度表，在进户处增装一 组低压避雷器。 3）架空管道防雷电波侵入的主要措施是，在管道进口及邻近处100m内， 采取1~4处接地。该接地装置可与电气设备接地装置共用。
六、常见的防雷装置
1、避雷针 接闪器：是避雷针的最高部分，用来接受雷电放电的。一般都是长1.5—2M 由圆钢或铁管制成，表面需镀锌防腐。 引下线：是用于将接闪器上接受的雷电流安全迅速引入接地装置，使之尽快 泄入大地。引下线一般35mm2镀锌钢绞线或扁钢制成。 接地装置：它是避雷针的最下部分，埋入地下。由于它和大地中的土壤紧密 接触，可使雷电流很好地泄入大地。接地装置一般都是用角钢、扁钢或圆钢、 钢管等打入地中，其接地电阻一般不能超过10Ω。 2、避雷线：避雷线也叫架空地线，它是悬挂在高空的接地导线，一般为35— 70mm2的镀锌钢绞线，顺着每根支柱引下接地线并与接地装置相连接。引下 线应有足够的截面，接地装置的接地电阻应保持在10Ω以下。避雷线和避雷 针一样，将雷电引向自身，并安全地将雷电流导入大地。 3、避雷器：主要作用是防止雷电波侵入变配电装置、电器线路的保护装置。有 阀型避雷器和氧化锌避雷器等。 为了降低雷电通过接闪器放电时的感应过电压的影响，不论是避雷针或 避雷线与被保护物之间必须有一定的安全距离，一般情况下不允许小于5m。
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概述 雷电的形成及特点 雷电的分类及危害 防雷措施 防雷装置的组成 防雷装置的安全要求 常见的防雷装置 避雷器的作用 避雷器的种类、结构及工作原理 避雷器运行与维护 避雷器安装要求 阀型避雷器的安装、运行与维护 10kv线路及配电装置的防雷保护
防雷保护
概
每年的夏季为雷雨季 节，对于我们电力工作人 员来说，是最为繁忙不安 的季节，每年因雷电的强 大电流引起的机械力、热 效应和电磁效应，对电网 和电气设备造成了极大的 破坏。 雷电日是计算雷电产 生的频度，一天内，只要 听到雷声就是一个雷电日。 我国把年平均雷暴日不超 过15日的地区叫做少雷区， 超过40个日为多雷区。
四、防雷装置的组成
防雷装置由接闪器、引下线及接地装置三部分组成。 1.接闪器 直接承受雷击的部件，称为接闪器。是最高部分，用来接受雷电放电的。避 雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器及一般建、构筑物的金属屋面或混 凝土屋面，均可作为接闪器。 2.引下线 连接接闪器和接地装置的金属导体，称为引下线。是用于将接闪器上接受的 雷电流安全迅速引入接地装置，使之尽快泄入大地。引下线一般用圆钢或扁 钢制作。 3.接地装置 接地装置包括接地体和接地线。它是最下部分，埋入地下。由于它和大地中 的土壤紧密接触，可使雷电流很好地泄入大地。防雷接地装置与一般电气设 备接地装置大体相同，所不同的只是所用材料规格比一般接地装置要大。
五、防雷装置的安全要求
1、对接闪器的要求 1)接闪器应按照被保护设备外形，作成不同的形状。避雷针为针状、避雷线为悬索状、避雷 带为带状、避雷网为网状。 2)接闪器应采用钢件镀锌或涂漆，在腐蚀性较强的环境，应适当加大截面。 3)接闪器应满足机械强度、热稳定度、耐腐蚀的要求。 4)接闪器的材料与规格： (1)避雷针一般选用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管，其直径为：当针长1m以下时，圆钢直径 ≥12mm，钢管直径≥ 20mm；当针长为1~2m时，圆钢直径≥ 16mm，钢管直径≥ 25mm；烟囱 顶上的避雷针，圆钢直径≥ 20mm，钢管直径≥ 40mm 。 (2)避雷带、避雷网一般采用镀锌圆钢或镀锌扁钢，其规格为：圆钢直径≥ 8mm，扁钢截面≥ 48mm2，厚度≥ 4mm。烟囱上的避雷环规格为：圆钢直径≥ 12mm，扁钢截面≥ 100(25×4)mm2。避雷网的网格一般为6×6mm或10×10mm。 (3)避雷带、避雷网的架设高度，距屋面或女儿墙为100~150mm，固定点间间距为1~1.5m， 过结构伸缩缝处留100~200mm余量。 (4)避雷线一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线。 (5)突出建筑物和构筑物屋顶的金属管路和共用电视天线设施，均应与避雷带、避雷网作电气 连接。 (6)当整个建筑物全部为钢筋混凝土结构时，应将建筑物内各种竖向管道每三层与建筑物外墙 内圆钢均压环连接，均压环应与防雷专用引下线连接。 (7)建筑物高度超过30m以上部分应采取防侧击雷和等电位措施。
五、防雷装置的安全要求
3、对接地装置的要求 (1)对防雷接地装置的要求与一般电气设备接地装置要求相同。所不同的只是所用 材料的最小尺寸应大于一般接地装置的最大尺寸。圆钢直径应不小于10mm；扁 钢截面应不小于100mm2，厚度应不小于4mm；角钢厚度应不小于4mm；钢管壁 厚应不小于3.5mm。 (2)接地体应采用镀锌件，焊接处应涂防锈漆。 (3)垂直接地体的长度一般为2.5。为减少相邻接地体的屏蔽效应，垂直接地体间的 距离和水平接地体之间的距离一般为5m。 (4)接地体埋设深度不宜小于0.6m。 (5)为防止跨步电压伤人，防雷接地装置与建筑物、构筑物出入口、人行道的距离 应不小于3m，当条件不具备时，应将水平接地体局部埋深不小于1m，或将水平 接地极与地面间铺以50~80mm厚沥青绝缘层，或采用“帽檐式”等形式的均压带。 (6)雷接地装置的接地电阻，根据防雷分类的不同而不同，应符合规程要求。工业 一、二类建筑物、构筑物，其冲击接地电阻应不大于10Ω。工业三类及民用一、 二类建筑物、构筑物，其冲击接地电阻应不大于30Ω。 (7)沿建筑物外面四周敷设成闭合环状的水平接地体，可埋设在建筑物散水及灰土 基础以外的基础槽边。 (8)独支避雷针应设置专用接地装置。其它防雷接地装置可与一般接地装置共用， 接地电阻值应按两者中最小的确定。 (9)防雷装置的接地电阻值，应在雷雨季节前进行测量。
六、常见的防雷装置
4、保护间隙 保护间隙是最简单、 最经济的防雷设施，维护 相当方便，但保护性能差， 灭弧能力小，容易造成接 地短路故障。从而引起线 路开关跳闸及熔断器熔丝 熔断，造成供电中断。所 以凡装保护间隙的线路， 一般要装自动重合闸或重 合熔断器。 为防止保护间隙被外 物短路接地，在其接地引 下线处要串联一个辅助的 间隙。这样即使主间隙被 短路，也不会造成短路接 地事故内。