过电压保护与接地(二)

（４）变电所的3kV～10kV配电装置(包括电 力变压器)，应在每组母线和架空进线上装 设阀式避雷器(分别采用电站和配电阀式避 雷器)，并应采用下图所示的保护接线。母 线上阀式避雷器与主变压器的电气距离不 应超过相关规定（理论教材Ｐ176）。
直径。 也可由相关实验曲线查得。
第四节 变电所的防雷保护 变电所遭受的雷害有：
直击雷 雷电波侵入 主要的保护措施： 直击雷 避雷针、避雷线 雷电波侵入 避雷器
1.变电所的直击雷过电压保护——避雷针 （1）变电所的直击雷过电压保护可采用
避雷针或避雷线。 （2）为保护其他设备而装设的避雷针，
不宜装在独立的主控制室和35kV及以下变 电所的屋顶上。但采用钢结构或钢筋混凝土 结构等有屏蔽作用的建筑物的车间变电所可 不受此限制。
35kV～110kV线路在1km～2km进线保护 段范围内的杆塔耐雷水平应该符合要求。
进线保护段上的避雷线保护角宜不超 过20°，最大不应超过30°。
在靠近隔离开关或断路器处装设一组排气式避雷器 FE，以可靠地保护断开状态的隔离开关或断路器
（２）变电所的35kV及以上电缆进线段，在电缆与 架空线的连接处应装设阀式避雷器，其接地端应 与电缆金属外皮连接。
FZ型普通阀型避雷器的每个标准间隙组的侧面 并有两个串联的半环性非线性分路电阻，间隙 上的电压分布主要由分路电阻的阻值来决定， 适用于变电站设备的保护。 FS型普通阀型避雷器间隙上没并联分路电阻， 性能较FZ型差，结构简单、体积小，适用于配 电设备保护。 例.与FZ型避雷器相比，FS型避雷器具有（B） 特点。 A 残压低 B 体积小 C 有均压电阻
(3) 应避免在雨后立即测量接地电阻。为了 保证四季中接地电阻均能符合要求，最好在 条件最差的季节进行测量,即土壤干燥时进 行。（土壤干燥系数修正见实操教材P184） (4) 测量时应将接地装置与避雷线断开。 (5) 电流极、电压极应布置在与线路或地下 金属管道垂直的方向上。
（四）冲击接地电阻 • 对防雷起作用的是冲击接地电阻Rch
3.防雷接地
为了让强大的雷电流安全导入地中，以减少雷 电流流过时引起的电位升高，电阻值为1到30欧。 例如避雷针的接地。
4.静电接地
为释放静电电荷、防止静电危险而设置的接地。 接地电阻要求小于30欧。如易燃油、天然气罐、 管道的接地。
（二）接地体
• 接地体分为自然接地体与人工接地体。接地
体包括水平接地体、垂直接地体、水平接地
三、磁吹阀型避雷器
• 磁吹避雷器主要由磁吹间隙、照射装置、高温阀 片、防爆装置、并联分路电阻、瓷套、均压环等 组成.
• 磁吹避雷器采用磁吹放电间隙。利用磁场使电弧 加快运动来加强弧柱的去游离作用，以提高间隙 的灭弧能力。间隙通常有电弧旋转式和电弧拉长 式两种。
• 磁吹避雷器适用于工频续流比较大（峰值超过 80A）场合。
网、复合（立体）接地网和引外接地体等。
（三）接地电阻
接地电阻是电流I经接地电极流入大地时接地 电极的电位U和电流I的比值。R=U/I 接地电阻更确切的定义为接地阻抗，是大地 阻抗效应的总和。 一般分为工频接地电阻和冲击接地电阻
接地电阻的大小主要由土壤电阻率、接地极尺 寸、形状、埋入深度、接地线与接地体的连接 情况决定。 由于接地线和接地体的电阻相对较小，可以认 为工频接地电阻主要是指接地体的流散电阻。
• 金属氧化物的阀片（MOV）以氧化锌为主掺以微 量的氧化铋、氧化钴、氧化锰等添加剂制成 .
• 基本特性 :在正常工作电压下，其阻值很大，
通过的漏电流很小（μA级,不超过1mA），而在
过电压的作用下，阻值会急剧变小。 • 可用于防止雷电过电压及内部过电压
氧化锌避雷器工作原理 ：p180-181
正常工频电压下，呈绝缘状态； 过电压时，呈低阻状态； 待过电压结束后，继续保持绝缘状态 例：（ C.D ）可以作为电气设备的内过电压 保护。 A、FS阀型避雷器 B、FZ阀型避雷器 C、磁吹阀型避雷器 D、金属氧化物避雷器
对三芯电缆， 末端的金属外 皮应直接接地 图a)；
对单芯电缆，应 经金属氧化物电 缆护层保护器 (FC)或保护间隙 (FG)接地图b)。
（ 3 ） 35kV 小 容 量 变 电 所 的 简 化 进 线 保 护 ① 3150kVA ～ 5000kVA 的 变 电 所 35kV 侧 ， 可 根据负荷的重要性及雷电活动的强弱等条 件适当简化保护接线，变电所进线段的避 雷线长度可减少到500m～600m，但其首端 排气式避雷器或保护间隙的接地电阻不应 超过5Ω(如下图)。
保 护 间 隙 结 构
管型避雷器结构
二、阀式避雷器
• 普通阀式避雷器，主要由多个平板型火花间隙、低 温阀片、（并联分路电阻）、瓷套、均压环等组成
• 工作原理（P180）
• 普通阀式避雷器热容量有限，不能用于内过电压 保护,只宜做外部过电压保护。
• 例：普通阀型避雷器由于阀片热容量有限，所以 只允许在( A )下动作。 A. 大气过电压 B. 操作过电压 C. 谐振过电压
工频接地电阻常用的测量方法有： • 1.利用接地电阻测试仪的测量法 • 2.电流表-电压表法 • 3.钳形接地测试仪测量法（不用辅助电极、
不用断开试极导线）
接地电阻测试仪的测量法 常用的接地电阻测试仪有：ZC-8型、ZC-29型
接接地体
接电压探针
接电流探针
测量刻度盘 倍率盘、旋钮 检流计零位调整器
Ri——避雷针的冲击接地电阻，Ω； h——避雷针校验点的高度，m。
b)独立避雷针的接地装置与发 电厂或变电所接地网间的地中距离， 应符合下式的要求：
Se≥ 0.3Ri Se≥3m 式中 Se——地中距离，m。
（４）独立避雷针(线)宜设独立的接地装置。 在非高土壤电阻率地区，其接地电阻不宜超过 10Ω。当有困难时，该接地装置可与主接地网 连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至 35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间， 沿接地体的长度不得小于15m。
避雷器工作原理：避雷器与被保护设备 并联安装，正常持续工作电压下保持绝 缘状态；过电压的作用时，避雷器动作， 雷电流通过避雷器泻入大地，作用在被 保护设备上的电压低于其冲击耐压；过 电压消失后，避雷器自动、迅速切断工 频续流，应能迅速恢复正常工作状态。
一、保护间隙、管型避雷器 保护间隙、管型避雷器（又称排气式避 雷器）都是纯气隙避雷器，其优点是结 构简单、价格低廉；主要缺点是熄弧能 力低，与被保护设备的伏秒特性不易配 合，动作后产生截波，不能保护带绕组 的设备，往往需要与其它保护措施配合 使用。
磁吹线圈的工作原理
•磁吹间隙的磁场 是由与间隙串联的 磁吹线圈产生，工 作原理如图：
• 磁吹避雷器有FCZ型和FCD型两种， • FCZ型主要用于35kV及以上电压的变电站
中，也可兼作某些内过电压的后备保护Fra Baidu bibliotek • FCD型的部分间隙带有并联电容，用于保
护旋转电机。
四、金属氧化物避雷器（压敏避雷器）
阀式避雷器的结构
1—间隙 2—阀片 3—非线性并联电阻 4—黄铜电极 5—云母片（0.5mm厚） 6— 并联电阻 7—间隙电容
• 普通阀式避雷器的阀片是用电工金刚砂 （SiC）细粒和结合剂（水玻璃等）制成 的圆盘在高温下烧制而成。
• 阀片的电阻是非线性的，其伏安特性可 表示为：
u=ciα
式中c为材料常数，与阀片 的材料和尺寸有关；α是阀片的非线性 系数，小于1(0.2左右)。
(2) 用专用导线将各极与测试仪的相应端子连 接，即E′接E、P′接P和C′接C。
(3) 将仪表放于水平位置，检查检流计的指针 是否指于中心线上(即零线)，否则可用零位调整 器将其调正指于中心线。
(4) 测量开始，先将倍率开关S置于最大倍率， 慢慢转动发电机的手柄，同时旋动“测量标 度盘”使检流计的指针指于中心线。然后逐 渐加快手柄的转速，使其达到120r/min以上， 调整“测量标度盘”使指针指于中心线上。 (5) 如“测量标度盘”的读数小于1时，应将 “倍率开关”置于较小倍数，再重新调整 “测量标度盘”，以得到正确读数。 (6) 用“测量标度盘”的读数乘以倍率标度 的倍数，即为所测的接地电阻值。
发电机摇柄
检流计指针
测量接线图（两种情况） 连片断开
连片相连
2.测量小接地电阻时的接线 长线（40m）
1.一般情况下测量接线 短线(20m)
垂
直
插 入 土
试验导线一(20m，红) 1.5 mm2 以上软铜线
中
（绝缘无破损）
探 针
ZC—8(29)型测试仪测量简单接地体接地电阻 操作程序
(1) 使被接地极E′、电位探测针P′和电流探 测针C′，依直线彼此相距20m插入地中，且电位 探测针P′插于接地极E′和电流探测针C′之间 。
对地绝缘降低，还可以使对地绝缘闪络或击穿时容易 查出，以及有利于实现继电保护措施等。例如将三相 系统的中性点接地。接地电阻为0.5到10欧。
一般低压电力设备为小于4欧。并列运行发电机、变 压器电力设备总容量不超过100kVA时，不超过10欧。
2.保护接地
为了人身安全将高压电气设备的金属外壳（包 括电缆外皮）接地。高压设备接地保护要求的 接地电阻为1到10欧。
独立避雷针不应设在人经常通行的地方， 避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离 不宜小于3m，否则应采取均压措施，或铺设砾 石或沥青地面，也可铺设混凝土地面。
2.变电所的进线段保护——避雷器 （1）变电所应采取措施防止或减少近区雷 击 闪 络 。 未 沿 全 线 架 设 避 雷 线 的 35kV ～ 110kV 架 空 送 电 线 路 ， 应 在 变 电 所 1km ～ 2km的进线段架设避雷线。
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第五章 过电压保护(二) 刘光明
• 第三节 过电压保护设备（P178） • 为电气设备免遭过电压损坏，可以采用
避雷器进行保护。 • 避雷器类型：
• 保护间隙、管型避雷器
• 阀型避雷器 普通阀型避雷器（FZ、FS 型）、磁吹阀型避雷器（FCZ、FCD型）
• 氧化锌避雷器。
ZC—8(29)型测试仪测量中的注意事项
(1) 当检流计的灵敏度过高时，可将电位探测 针插入土壤的深度浅一些；当检流计灵敏度不 够时，可沿电位探测针和电流探测针注水，使 其所接触的土壤湿润。
(2) 当用0～1/10/100Ω规格的测试仪(具有4 个端钮)测量小于1Ω的接地电阻时，应将C2、 P2间连片打开，分别用导线联接到被测接地体 上，且P2接在靠近接地体一端,以消除测量时 连接导线电阻的附加误差。
雷电活动特殊强烈地区的控制室和配电 装置室宜设直击雷保护装置。
（3）独立避雷针、避雷线与配电装置带电 部分间的空气中距离以及独立避雷针、避 雷线的接地装置与接地网间的地中距离。
a)独立避雷针与配电装置带电部分、发电厂 和变电所电气设备接地部分、架构接地部 分之间的空气中距离，应符合下式的要求：
Sa≥0.2Ri＋0.1h Sa≥5m 式中：Sa——空气中距离，m；
②小于3150kVA供 非重要负荷的 变 电 所 35kV 侧 ， 根据雷电活动 的强弱，可采 用图(a)的保护 接线；
容量为1000kVA 及以下的变电 所，可采用图 (b)的保护接线。
③小于
3150kVA供
非重要负
荷的35kV
分支变电
所，根据
雷电活动
的强弱，
可采用下
图的保护
接线。
(a)分支线较短时的保护接线； (b)分支线较长时的保护接线
与工频电阻相比有两点区别：一是由于 雷电流相当于高频，接地体的电感效应将使 伸长接地体在雷电流作用下呈现较大的阻抗； 二是由于雷电流幅值很大，接地体的电位很 高，其周围土壤中的电场强度将大大超过土 壤的耐压强度，在接地体周围的土壤中会产 生强烈的火花放电。
• 经验公式为
• β 、m是与接地体形状有关的系数； • I为通过每根接地体的雷电流幅值； • ρ 为土壤电阻率； • l为棒或带的长度，或圆环接地体的圆环
• 2.优点 • 与碳化硅避雷器相比，氧化锌避雷器具有
以下一些优点： ①结构简单，并具有优异的保护特性。 ②耐重复动作能力强。 ③通流容量大。 ④造价较低，技术经济效益显著。
六、 防雷接地和线路接地装置 • （一）接地分类
• 可分为如下四种： • 工作接地、保护接地、 防雷接地、静电接地 1.工作接地 其作用为稳定电网对地电位，从而可以使