供配电技术(第3版)第九章

9.1.3 电气防火和防爆
1.防火防爆的措施
（1）.选择适当的电气设备及保护装置。 （2）.保持必要的防火间距及良好的通风。
2.电气火灾的处理
（1）.电气失火后应首先切断电源。 （2）.选择适当的灭火器。
9.1.4 触电及防护
1.触电的概念及其危害
人体也是导体，当人体某部位接触一定电位时，就有电流流过人体，这就 是触电。触电分直接触电和间接触电两类。直接触电是指人体与带电导体接 触的触电。间接触电是指人体与故障状况下变为带电的设备外露可接近导体 （如金属外壳、框架等）接触的触电。 触电事故可分为“电击”与 “电伤”两类。电击是指电流通过人体内部， 破坏人的心脏、呼吸与神经系统；电伤是指由电流的各种效应对人体造成 的伤害。 安全电流是指人体触电后最大的摆脱电流。我国规定为30mA（50Hz交流）， 触电时间按不超过1s计，即30mA·s。
当建筑物的高小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算：
图9-17 建筑物接收相同雷击次数的等效面积





2．建筑物的防雷分类和基本要求 （1）建筑物的防雷分类 建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按对防 雷的要求分成三类。 在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第一类防雷建筑物： ①凡制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物，因电火花而引起爆炸、 爆轰，会造成巨大破坏和人身伤亡者。 ②具有0 区或20 区爆炸危险场所的建筑物； ③具有1 区或21 区爆炸危险场所的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨 大破坏和人身伤亡者。 在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第二类防雷建筑物： ①国家级重点文物保护的建筑物； ②国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机 场（不包含停放飞机的露天场所和跑道）、国宾馆，国家级档案馆、大型城 市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物； ③国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物； ④国家特级和甲级大型体育馆； ⑤制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物，且电火花不易引起爆炸 或不致造成巨大破坏和人身伤亡者；
9.2.3 防雷保护
1.架空线路的防雷保护 (1)架设接闪线； (2)提高线路本身的绝缘水平； (3)利用三角形排列的顶线兼做防雷保护线； (4)加强对绝缘薄弱点的保护； (5)采用自动重合闸装置； (6)绝缘子铁脚接地等。 2.变配电所的防雷措施 ⑪ 防直击雷 装设接闪杆以保护整个变配电所建（构）筑物免遭直击雷。 为防止“反击”事故的发生，应注意下列规定与要求： ①独立接闪杆与被保护物之间应保持一定的空间距离So，但通常应满足 So≥5m 。 ②独立接闪杆应装设独立的接地装置，其接地体与被保护物的接地体之间也 应保持一定的地中距离SE，通常应满足 SE≥3m 。 ③独立接闪杆及其接地装置不应设在人员经常出入的地方。
2.雷电的形成
3．雷电过电压的种类
雷电可分为直击雷、感应雷和雷电波侵入3大类。 (1）直击雷过电压 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。 （2）闪电感应（感应雷）过电压 闪电感应是指闪电放电时，在附近导体上产生的雷电静电感应和雷电电磁感应， 它可能使金属部件之间产生火花放电。 ①闪电静电感应过电压 由于雷云的作用，使附近导体上感应出与雷云符号相反的电荷，雷云主放电 时，先导通道中的电荷迅速中和，导体上的感应电荷得到释放，如果没有就近泄入 地中就会产生很高的电动势，从而产生闪电静电感应过电压，如图9-2所示。 ②闪电电磁感应过电压 由于雷电流迅速变化在周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近的导体上感应出很 高的电动势，从而产生闪电电磁感应过电压。 （3）闪电电涌侵入（雷电波侵入） 闪电电涌是指闪电击于防雷装置或线路上以及由闪电静电感应和闪电电磁脉冲引 发，表现为过电压、过电流的瞬态波。 闪电电涌侵入是指雷电对架空线路、电缆线路和金属管道的作用，雷电波即闪电 电涌，可能沿着管线侵入室内，危及人身安全或损坏设备。这种闪电电涌侵入造成 的危害占雷害总数的一半以上。
2.触电的防护




(1)直接触电防护 ①将带电导体绝缘。带电导体应全部用绝缘层覆盖，其绝缘层应能长期承受 在运行中遇到的机械、化学、电气及热的各种不利影响； ②采用遮栏或外护物。设置防止人、畜意外触及带电导体的防护设施；在可 能触及带电导体的开孔处，设置“禁止触及”的标志； ③采用阻挡物。当裸带电导体采用遮栏或外护物防护有困难时，在电气专用 房间或区域宜采用栏杆或网状屏障等阻挡物防护； ④将人可能无意识同时触及的不同电位的可导电部分置于伸臂范围之外。
9.2.2 防雷装置
1.接闪器
接闪器是用于拦截闪击的接闪杆（接闪杆）、接闪导线（接闪带、线、接闪网）以及 金属屋面和金属构件等组成的这部分外部防雷装置。
（1）接闪杆 接闪杆的功能实质是引雷作用。当雷电先导临近地面时，它能使雷电场畸变，改 变雷云放电的通道，吸引到接闪杆本身，然后经与接闪杆相连的引下线和接地装置将 雷电流泄放到大地中去，使被保护物免受直接雷击。 接闪杆的保护范围，以其能防护直击雷的空间来表示，按国家标准GB500572010《建筑物防雷设计规范》采用“滚球法”来确定。 滚球半径是按建筑物防雷类别确定的，见表9-2。 单支接闪杆的保护范围，应按下列方法确定： 1）当接闪杆高度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.以接闪杆杆尖为圆心、hr为半径，作弧线交平行线于A、B两点。 c.以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与杆尖相交，并与地面相切。 由此弧线到地面为止的整个锥形空间就是其保护范围。 接闪杆在被保护物高度hx的xx′平面上的保护半径rx按下式计算：
2）当接闪杆高度h>hr时 在接闪杆上取高度hr的代替接闪杆的针尖作为圆心，余下与（1）相同。
单支接闪杆的保护范围，应按下列方法确定：
例9-1 某厂锅炉房烟囱高40m，烟囱上安装一支高2m的接闪杆，锅炉 房（属第三类 防雷建筑物）尺寸如图9-4，试问此接闪杆能否保护锅炉 房。 解 查表得滚球半径hr=60m，而接闪杆顶端高度 h=40+2=42m， hx=8m， 根据公式得接闪杆保护半径为
式中，h为接闪线的高度；hx为保护物的高度
(4)接闪带和接闪网
接闪的金属带、金属网称接闪带、接闪网，主要用于保护建筑物。 接闪带和接闪网的保护范围应是其所处的整幢高层建筑。
2、避雷器
避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其他建筑物 内，以免危及被保护设备的绝缘。 避雷器的类型有阀型避雷器、管型避雷器、金属氧化物避雷器、保护间 隙。 （1）阀 型避雷器阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，装在密封的瓷套管内。在 正常工作电压下，火花间隙不会被击穿从而隔断工频电流，但在雷电过电 压时，火花间隙被击穿放电。阀片是用碳化硅制成的，具有非线性特征。 在正常工作电压下，阀片电阻值较高，起到绝缘作用，而在雷电过电压下 电阻值较小。 （2）氧化锌避雷器 氧化锌避雷器是目前最先进的过电压保护设备。氧化锌非线性电阻片具有 极高的电阻而呈绝缘状态，有十分优良的非线性特性。在正常工作电压 下，仅有几百微安的电流通过，因而无需采用串联的放电间隙，使其结构 先进合理。 （3）保护间隙 与被保护物绝缘并联的空气火花间隙叫保护间隙（又叫空气间隙）。按结 构形式可分为棒形、球形和角形三种。保护间隙灭弧能力较小，雷击后， 保护间隙很可能切不断工频续流而造成接地短路故障，引起线路开关跳闸 或熔断器熔断，造成停电，所以其只适用于无重要负荷的线路上。
3.高压电动机的防雷保护
应采用能较好的专用于保护旋转电机的FCD型磁吹阀型避雷器或采用具有串 联间隙的金属氧化物避雷器，并尽可能靠近电动机安装。 对于定子绕组中性点能引出的高压电动机，在中性点装设避雷器。 对于定子绕组中性点不能引出的高压电动机，可采用图9-17所示接线，在电 动机前面加一段 100～150m的引入电缆，并在电缆前的电缆头处安装一组管 型或阀型避雷器F1；。在电动机电源端安装一组并联有电容器（0.25～0.5μF） 的FCD型磁吹阀型避雷器。
(2)间接触电防护
①将故障状况下变为带电的设备外露可接近导体接地或接零； ②设置等电位联接。建筑物内的总等电位联接和局部等电位联接应符合 相关规定； ③装设剩余电流保护电器（俗称漏电保护器或漏电开关），故障时自动 切断电源； ④采用特低电压（ELV）供电。特低电压是指相间电压或相对地电压不 超过交流方均根值50V的电压。亦可采用SELV（安全特低电压）系统和 PELV（保护特低电压）系统供电。
第九章 电气安全、防雷和接地
内容： 供配电系统进行正常运行，首先必须 要保证其安全性，防雷和接地是电气安全的主 要措施。掌握电气安全、防雷和接地的知识和 理论非常重要。 重点：防雷设备和防雷保护、接地和接地装置
§9.1 电气安全 §9.2 过电压和防雷 §9.3 接地 小结 思考题与习题
Байду номын сангаас
9.1 电气安全
锅炉房在hx=8m 高度上最远屋角距离接闪杆的水平距离为：
可见，烟囱上的接闪杆能保护锅炉房。
(3)接闪线
接闪的金属线称接闪线或架空地线，主要用于保护输电线路。 单根接闪线的保护范围为： a.当接闪线高度h≥2hr时，无保护范围。 b.当hr<h<2hr时，保护范围最高点的高度h0按下式计算: h0=2hr-h 接闪线在hx高度的xx'平面上的保护宽度为bx下式计算
4.建筑物的防雷措施



1．建筑物年预计雷击次数 建筑物年预计雷击次数N应按下式计算 N = k ×Ng ×Ae (9-7) 式中：k为校正系数，在一般情况下取1，位于河边、湖边、山坡下或山地中 土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物及特 别潮湿的建筑物取1.5，金属屋面没有接地的砖木结构建筑物取1.7，位于山 顶上或旷野的孤立建筑物取2；Ng为建筑物所处地区雷击大地的年平均密度 (次/ )；Ae为与建筑物接收相同雷击次数的等效面积（ ）。 雷击大地的年平均密度应按当地气象台、站资料确定。若无资料，可按下式 计算： Ng = 0.1×T d (9-8) 式中：Td 为年平均雷暴日( d / a )，根据当地气象台、站资料确定。 与建筑物接收相同雷击次数的等效面积Ae应为其实际平面面积向外扩大后的 面积，如图9-16中周边虚线所包围的面积，L、W、H分别为建筑物的长、宽、 高(m)，D为其每边的扩大宽度和四角圆弧的半径(m)。
⑫ 进线防雷保护
35kV电力线路的进线防雷保护，在进线1～2km段内装设接闪线，使该段线路免遭直接雷击。
3~10kV配电线路的进线防雷保护，架空线路在每路进线终端，装设FZ型或FS型 阀型避雷器；进线是电缆引入的架空线路，在架空线路终端靠近电缆头处装设避 雷器，其接地端与电缆头外壳相连后接地。
⑬ 配电装置防雷保护 为防止雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，在变配电所每段母线上装设一组 阀型避雷器， 并应尽量靠近变压器，距离一般不应大于5m 。避雷器的接地线 应与变压器低压侧接地中性点及金属外壳连在一起接地，如图9-15所示。
9.1.1 电气安全的含义和重要性
电气安全包括人身安全和设备安全。
9.1.2 电气安全措施
1.建立完整的安全管理机构； 2.健全各项安全规程并严格执行； 3.严格遵循设计及安装规范； 4.加强运行维护和检修试验工作； 5.按规定正确使用电气安全工具； 6.采用安全电压和符合安全要求的电器； 7.普及安全用电知识等。

9.1.5 触电急救
触电急救要做到抢救迅速，救护得法。 具体要遵循： 迅速脱离电源、就地进行抢救、姿势正确、 坚持不懈的原则。
9.2 过电压和防雷
9.2.1 过电压及雷电概述
1.过电压的种类
过电压指在电气设备或线路上出现的超过正常工作要求并对其绝 缘构成威胁的电压。 过电压按产生原因可分为内部过电压和外部过电压。 (1) 内部过电压 内部过电压是由于电力系统正常操作、事故切换、发生故障或负荷骤变 时引起的过电压， 可分 为操作过电压、弧光接地过电压及谐振过电压。 内部过电压一般不超过系统正常运行时额定相电压的3～4倍。 (2)雷电过电压 雷电过电压亦称外部过电压或大气过电压，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。