避雷针的保护范围

一、雷电与雷电过电压
• 3、雷电过电压的种类 (1)直击雷过电压
据观测，在地面上产生雷击的雷云 多为负雷云。有时雷云很低，周围 又没有带异性电荷的雷云，这样有 可能在地面凸出物上感应出异性电 荷，在雷云与大地之间形成很大的 雷电场。当雷云与大地之间在某一 方位的电场强度达到25～30kV/cm 时就开始放电，这就是直击雷。 当雷电直接击中电气设备、线路或 建筑物时，强大的雷电流通过其流 入大地，在被击物上产生较高的电 位降，称直击雷过电压。
接地
▪ 中线的作用：
▪
在低压配电系统中，有大量单相负载存在，使 得三相负载总是不对称的，所以， N N 0 于是 U 三相负载的相电压也不相同，有的高，有的低， 这样就使得各相负载无法正常工作，严重时还 会烧毁负载。
▪ 如果是中性线的阻抗ZN接近零，就能在负载不
对称的情况下，强迫 U N N 0 ，使负载相电压 保持对称。可见在三相四线制中的中性线的作 用是非常重要的。
一、雷电与雷电过电压
• 3、雷电过电压的种类
(3)雷电侵入波 由于直击雷或感应 雷而产生的高电压雷电波，沿架 空线路或金属管道侵入变配电所 或用户，称雷电侵入波。 这种雷电波侵入造成的危害占雷 害总数的一半以上。
二、防雷设备
• 完整防雷设备的组成：
接闪器 引下线 接地装置
• 1、接闪器(避雷器)—引雷器 接闪器是用来接受直接雷击的金属物体。 (1)避雷针：用于保护露天变配电设备及建筑物； (2)避雷线或架空地线：主要用于保护输电线路； (3)避雷带或避雷网：主要用于保护建筑物。
rx h(2hr h) hx (2hr hx )
二、防雷设备
• 避雷针的保护范围
单支避雷针的保护范围示例 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），试问此避雷 针能否保护锅炉房。
二、防雷设备
• 避雷针的保护范围
单支避雷针的保护范围示例 解：查表得滚球半径hr=60m，避雷 针顶端高度h=40+2=42m，hx=8m， 则避雷针的保护半径为
保护接地的原理
在中性点不接地系统中，设备外壳不接地且意外带电，外壳 与大地间存在电压，人体触及外壳，人体将有电容电流流过， 如 图(a)所示。 如果将外壳接地，人体与接地体相当于电阻并联，流过每一 通路的电流值将与其电阻的大小成反比。人体电阻通常为600 ~ 1000 Ω，而接地电阻通常小于4Ω，因此流过人体的电流很小， 这 样就完全能保证人体的安全， 如图(b)所示。
rx 42 (2 60 42) 8 (2 60 8) 27.3m
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：
r (12 0.5 10 ) 2 10 2 23 .7 m rx
由此可见，烟囱上的避雷针能 保护锅炉房。
接地
按国际电工委员会(IEC)的规定低压电网有五种接地方式。
一、雷电与雷电过电压
• 3、雷电过电压的种类
(2)感应雷过电压 当雷云在架空线 路上方时，使架空线路感应出异 性电荷。 雷云对其他物体放电后，架空线 路上的电荷被释放，形成自由电 荷流向线路两端，产生电位很高 的过电压，称感应雷过电压。 架空线路上的感应过电压可达几 万甚至几十万伏，对供电系统的 危害很大。
一、雷电与雷电过电压 • 1、雷电形成示例
一、雷电与雷电过电压
• 雷电过电压
–雷电过电压亦称外部过电压或大气过电压，他是由于 电力系统中的设备或建筑物遭受来自大气中的雷击或雷 电感应而引起的过电压。 –雷电冲击波的电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高 达几十万安，对电力系统的危害远远超过内部过电压。 其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。因此，必须采取有效措施加以防护。
二、防雷设备
• (1-1)避雷针防雷规划
– “滚球法”，就是选择一个半径为hr（滚球半 径），沿需要防护直击雷的部分滚动，如果球 体只触及接闪器或接闪器和地面，而不触及需 要保护的部位时，则该部位就在这个接闪器的 保护范围之内。 – 滚球半径是按建筑物防雷类别确定的。
建筑物防雷类别 第一类防雷建筑物 第二类防雷建筑物 第三类防雷建筑物 滚球半径hr(m) 30 45 60 避雷网格尺寸(m) ≤5×5或≤6×4 ≤10×10或≤12×8 ≤20×20或≤24×16
3.中性点直接接地的电力系统
特点：单相接地时 （1）单相短路电流 很大，保护装置即时动作，切除故障相 (停电）；但非故障相正常运行； I （2）中性点保持0电位，非故障相对地电压仍为相电压，从而 降低线路和电气设备绝缘水平和造价； （3）大接地电流可能影响系统稳定，并产生强磁场，干扰邻 近通信线路和信号装置，增加断路器维护工作量。应适当加以 限制 。 适用范围： I （1）110kV及以上电网（雷电特别严重地区除外），旨在降 低线路和设备的绝缘水平和造价；（旨在降低绝缘水平） （2）采取TN型和TT型保护接地方式的低压配电系统。（旨在 用电安全）
在中性点接地的三相四线制供电系统中应注意：
工作零线和保护零线不能混淆！
FU ～220V 火线L 工作零线N
保护零线E 设备没有 接零保护 正确的 接零保护
错误的 接零保护
电力系统中性 点运行方式
电力系统中性点运行方式及其特点和适用范围。 1.中性点不接地的电力系统
特点：单相接地时 （1）三相线电压仍对称，电气设备可继续运行2h，供维修人员 查排故障，提高了供配电系统可靠性； （2）非故障相对地电压升至线电压，提高对线路和电气设备绝 缘强度要求，增加制造成本； （3）接地电流IE在一定范围内，可引起断续电弧，从而导致线 路过电压（RLC串联谐振），威胁绝缘薄弱设备。故应限制IE。 适用范围：旨在提高供电可靠性。 （1）电压＜500V电气装置（IT系统，220V照明装置除外）； （2）3~63kV电网。但通常必须满足： 3~10kV电网IE＜30A，与发电机有电气连系者IE＜5A。 35~63kV电网IE ＜10A。
二、防雷设备
• (1-1)避雷针防雷规划
– 建筑物防雷类别 – 第一类防雷建筑：凡在存放爆炸物品或正常情况下能形成 爆炸性混合物，因电火花而会发生爆炸，致使房屋毁坏和 造成人身伤亡者，应有防直接雷、感应雷和雷电侵入波措 施。 – 第二类防雷建筑：制造、使用或储存爆炸物质的建筑物， 但电火花不易引起爆炸或不致引起巨大破坏或人身事故， 或国家级重要建筑物，应有防直接雷和雷电侵入波措施， 有爆炸危险的也应有防感应雷措施。 – 第三类防雷建筑：不属第一、二类建筑物但需实施防雷保 护者，如住宅、办公楼、高度在15m以上的烟囱、水塔等 孤立高耸的建筑物属于第三类建筑物，应有防直接雷和雷 电侵入波措施。
避雷针的保护范围
一、雷电与雷电过电压
• 1、雷电的形成
–雷电是大气中的放电现象。有关雷电形成过程的学说 较多，随着高电压技术及快速摄影技术的发展，雷电现 象的科学研究取得了很大进步。目前倾向于下面的说法 –在闷热、潮湿、无风的天气里，接近地面的湿气受热 上升，遇到冷空气凝成冰晶。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”，随着电荷的积累，雷云电位逐渐升高。 –由于高空气流的流动，正、负雷云均在空中飘浮不定， 当带不同电荷的雷云相互接近到一定程度时，就会产生 强烈的放电，放电时瞬间出现耀眼的闪光和震耳的轰鸣， 这种现象就叫雷电。
Z
Id
Rr
Z
Id
Rr Rb Ir
Id
(a)
Id (b)
保护接零的原理
当设备正常工作时，外露部分不带电，人体触及外壳相当于触 及零线，无危险，如图所示。采用保护接零时，应注意不宜将保 护接地和保护接零混用，而且中性点工作接地必须可靠。
A B C O
ID
在电源中性线做了工作接地的系统中，为确保保护接零的可 靠，还需相隔一定距离将中性线或接地线重新接地， 称为重复接 地。
保护接地和保护接零
电力系统和电气装置的中性点，电气设备的外露导电 部分通过导体与大地相连称为接地。接地的目的：一是 保证人身安全，使人可能接触到的设备外露导电部分的 电位基本降低到接近地电位，当人触及这些部位时，即 使这些部位带电，因其电位与地电位基本接近，可以减 少电击危险。二是保证电力系统正常、稳定运行。由接 了地的变压器和发电机中性点引出的中性线称地线。电 器设备的某部分直接与地线相连接叫作保护接零。保护 接零也能起到与接地相似的安全保护作用。
• 避雷针的保护范围
单支避雷针的保护范围小结
当避雷针高度h≤hr时 – ①距地面hr 处作一平行于地面的平行线； – ②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； – ③以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与 针尖相交，并与地面相切。由此弧线起到地面 为止的整个锥形空间就是避雷针的保护范围。 – 避雷针在被保护物高度hx的xx′平面上的保护半 径rx按下式计算
• 避雷针的保护范围
– 单支避雷针的保护范围-3
以A、B两点为圆心，以hr为半径画弧线，与地、避雷针 形成弧线，弧线包围的部分即为避雷针的保护范围诶
二、防雷设备
• 避雷针的保护范围
– 单支避雷针的保护范围-4
在hx平面上的保 护半径
rx h(2hr h) hx (2hr hx )
二、防雷设备
二、防雷设备
• 避雷针的保护范围
– 单支避雷针的保护范围
二、防雷设备
• 避雷针的保护范围
– 单支避雷针的保护范围-1
做一条距离地面hr，平行于地面的直线。
二、防雷设备
ห้องสมุดไป่ตู้
• 避雷针的保护范围
– 单支避雷针的保护范围-2
以避雷针的顶端为圆心，以hr为半径画弧线，与平行线 相交与A、B两点。