防雷、接地和电气安全(56页实用PPT)_(NXPowerLite)

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(9-1)
式中，为建筑物年预计雷击次数；为与建筑物接受雷击次数相同的等效 面积（km2），按GB50057-1994之附录一规定的方法确定；为年平均雷暴日 数；为校正系数，一般取1，位于旷野孤立的建筑物取2。
§9.1 过电压、防雷及其设计
9.1.2 防雷设计
1． 防雷装置 防雷装置是接闪器、避雷器、引下线和接地装置等的总和。如图9-4和图9-5 所示为不同的防雷装置的设置组合。
这就是直击雷的余辉放电阶段，时间一般为0.03～0.15s，电流较小，约 为几百安。雷电先导在主放电阶段与地面上雷击对象之间的最小空间距离， 称为闪击距离。雷电的闪击距离与雷电流的幅值和陡度有关。确定直击雷 防护范围的“滚球半径”大小，就与闪击距离有关。
§9.1 过电压、防雷及其设计 (2) 雷电的有关概念
§9.1 过电压、防雷及其设计
图 9-1 架空线路上的感应过电压 a) 雷云在线路上方时 b) 雷云对地或其他放电时 c) 雷云对架空线路放电时
§9.1 过电压、防雷及其设计
3）雷电侵入波 是感应雷的另一种表现，是由于直击雷或感应雷在电力线路的附近、地面 或杆塔顶点，从而在导线上感应产生的冲击电压波，它沿着导线以光速向 两侧流动，故又称为过电压行波。行波沿着电力线路侵入变配电所或其他 建筑物，并在变压器内部引起行波反射，产生很高的过电压。据统计，雷 电侵入波造成的雷害事故，要占所有雷害事故的50%～70%。
2． 雷电形成及有关概念
（1）雷电形成
雷电是带有电荷的“雷云”之间、“雷云”对大地或物体之间产生急剧放电 的一种自然现象。关于雷云普遍的看法是：在闷热的天气里，地面的水汽蒸 发上升，在高空低温影响下，水蒸汽凝成冰晶。冰晶受到上升气流的冲击而 破碎分裂，气流挟带一部分带正电的小冰晶上升，形成“正雷云”，而另一 部分较大的带负电的冰晶则下降，形成“负雷云”。由于高空气流的流动， 正雷云和负雷云均在空中飘浮不定。据观测，在地面上产生雷击的雷云多为 负雷云。
§9.1 过电压、防雷及其设计
（2） 雷电过电压 雷电过电压又称大气过电压或外部过电压，是指雷云放电现象在电力网中引 起的过电压。雷电过电压一般分为直击雷、间接雷击和雷电侵入波三种类型。
1） 直击雷 是遭受直击雷击时产生的过电压。经验表明，直击雷击时 雷电流可高达几百千安，雷电电压可达几百万伏。遭受直击雷击时均难免 灾难性结果。因此必须采取防御措施。
（1） 内部过电压
内部过电压（又称操作过电压），指供配电系统内部由于开关操作、参数 不利组合、单相接地等原因，使电力系统的工作状态突然改变，从而在其 过渡过程中引起的过电压。
内部过电压又可分为操作过电压和谐振过电压。操作过电压是由于系统内 部开关操作导致的负荷骤变，或由于短路等原因出现断续性电弧而引起的 过电压。谐振过电压是由于系统中参数不利组合导致谐振而引起的过电压。
§9.1 过电压、防雷及其设计
当空中的雷云靠近大地时，雷云与大地之间形成一个很大的雷电场。由于 静电感应作用，使地面出现与雷云的电荷极性相反的电荷。当雷云与大地之 间在某一方位的电场强度达到25～30kV/cm时，雷云就开始向这一方位放电， 形成一个导电的空气通道，称为雷电先导。
当其下行到离地面100～300m时，就引起一个上行的迎雷先导。当上下行 先导相互接近时，正、负电荷强烈吸引、中和而产生强大的雷电流，并伴 有雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电阶段，这阶段的时间极短。主放电阶 段结束后，雷云中的剩余电荷会继续沿主放电通道向大地放电，形成断续 的隆隆雷声。
2）年平均雷暴日数 凡有雷电活动的日子，包括见到闪电和听到雷声，由 当地气象台统计的，多年雷暴日的年平均值称为年平均雷暴日数。年平均 雷暴日数不超过15天的地区称为少雷区，多于40天的地区称为多雷区。
3）年预计雷击次数 这是表征建筑物可能遭受雷击的一个频率参数。根 据国标GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》规定，应按下式计算：
2） 间接雷击，又简称感应雷，是雷电对设备、线路或其它物体的静电感 应或电磁感应所引起的过电压。图9-1所示为架空线路上由于静电感应而积 聚大量异性的束缚电荷，在雷云的电荷向其它地方放电后，线路上的束缚 电荷被释放形成自由电荷，向线路两端运行，形成很高的过电压。经验表 明，高压线路上感应雷可高达几十万伏，低压线路上感应雷也可达几万伏， 对供电系统的危害很大。
防雷、接地和电气安全
§9.1 过电压、防雷及其设计 §9.2 电气装置接地 §9.3 静电及其防护 §9.4 电气安全与触电急救 小结
§9.1 过电压、防雷及其设计
9.1.1 过电压及雷电的有关概念
1．雷电与过电压
防雷就是防御过电压，过电压是指电气设备或线路上出现超过正常工作要电过电压两大类。
要保护建筑物等不受雷击损害，应有防御直击雷、感应雷和雷电侵入波 的不同措施和防雷设备。
直击雷的防御主要须设法把直击雷迅速流散到大地中去。一般采用避雷针、 避雷线、避雷网等避雷装置。
1）雷电流幅值和陡度 雷电流是一个幅值很大、陡度很高的冲击波电流，如图9-2所示。成半
余弦波形的雷电波可分为波头和波尾两部分，一般在主放电阶段1～4μ s内 即可达到雷电流幅值。雷电流从0上升到幅值的波形部分，称为波头；雷电 流从下降到1/2的波形部分，称为波尾。
图 9-2 雷电流波形示意图
§9.1 过电压、防雷及其设计 雷电流的陡度即雷电流波升高的速度，用表示。因雷电流开始时数值很快 地增加，陡度也很快达到极大值，当雷电流陡度达到最大值时，陡度降为 零。
雷电流幅值大小的变化范围很大，需要积累大量的资料。图9-3给出了我国 的雷电流幅值概率曲线。从图9-3可知：≥20kA出现的概率是65%，≥120kA 出现的概率只有7%。一般变配电所防雷设计中的耐雷水平是取雷电流最大幅 值为=100kA。
图 9-3 雷电流幅 值概率曲线
§9.1 过电压、防雷及其设计