供配电系统论文

供配电系统论文《浅析防雷接地及电气安全》

学校：焦作大学

学号：*********

院系：机电工程

班级：电气四班

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目录

一、雷电的基本知识 (2)

1.雷电的分类 (2)

2、雷电对电气系统的危害 (2)

二、防雷装置和措施 (3)

1避雷器 (3)

2、接地装置 (3)

三、电气设备的接地与接零 (5)

1安全电压 (5)

参考文献 (5)

摘要

在任何给定时刻，世界上都有1800场雷电在发生，每秒大约有100次雷击。在美国，雷电每年会造成大约150人死亡和250人受伤。全世界每年有4000

多人惨遭雷击。在雷电发生频率呈现平均水平的平坦地形上，每座300英尺高的建筑物平均每年会被击中一次。每座1200英尺的建筑物，比如广播或者电视塔，每年会被击中20次，每次雷击通常会产生6亿伏的高压。

每个从云层到地面的闪电实际上包含了在60毫秒间隔内发生的3到5次独立的雷击，第一次雷击的峰值电流大约为2万安培，后续雷击的峰值电流减半。最后一次雷击之后，可能会有大约150安培的连续电流，持续时间达100毫秒。

经测量，这些雷击的上升时间大约为200纳秒或者更快。通过2万安培和200纳秒，不难计算得到dI/dt的值是每秒10^11安培。可见雷电是不可阻止的其危害也是无穷大的，所以我们要不但提高防雷技术，提高防雷意识并曾加防雷措施。

一、雷电的基本知识

1.雷电的分类

雷电分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪四种。其中直击雷和球形雷都会对人和建筑造成危害，而电磁脉冲主要影响电子设备，主要是受感应作用所致；

云闪由于是在两块云之间或一块云的两边发生，所以对人类危害最小。

直击雷就是在云体上聚集很多电荷，大量电荷要找到一个通道来泄放，有的时候是一个建筑物，有的时候是一个铁塔，有的时候是空旷地方的一个人，所以这些人或物体都变成电荷泄放的一个通道，就把人或者建筑物给击伤了。直击雷是威力最大的雷电，而球形雷的威力比直击雷小。

2、雷电对电气系统的危害

雷电对电力系统的伤害分为：直击，绕击，反击，感应，侵入等几类。雷成的过电压具有波峰陡，波幅大的特点，对系统中绝缘最薄弱的设备（如变压器等）威胁最大，户外架空线及开关闸刀互感器的绝缘瓷瓶都会受到威胁，甚至室内的电气设备也会受到雷电波的侵害。除了设备的直接损失，线路跳闸，局部停电，所造成的间接损失更大。

二、防雷装置和措施

1避雷器

避雷器并联在被保护设备或设施上，正常时装置与地绝缘，当出现雷击过电压时，装置与地由绝缘变成导通，并击穿放电，将雷电流或过电压引入大地，起到保护作用。过电压终止后，避雷器迅速恢复不通状态，恢复正常工作。避雷器主要用来保护电力设备和电力线路，也用作防止高电压侵入室内的安全措施。避雷器有保护间隙、管型避雷器和阀型避雷器和氧化锌避雷器

2、接地装置

现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地都是合在一起的，组成综合接地系统，接地电阻通常要求小于4Ω（鉴于目前高层建筑智能化设施日益增加，设计时接地电阻不宜大于1Ω）。因为高层建筑的钢筋混凝土基础埋地深，与大地的接触面积大，其接地电阻比一般人工接地所得到电阻低得多，容易满足上述要求。考虑到大部分高层建筑的基础均做了防水处理，致使接地电阻增大，应尽量在建筑物周边做圈式接地，周圈式接地可避开防水处理层，同时由于接地体埋在基础的外边，也具有均衡电位的效果，提高了安全性。某酒店及办公为一体的高层综合大楼就是遇到这种情况，加上大地土壤电阻率偏高，基础完工测试接地电阻无法满足设计要求，后采用上述方法处理，效果显著。在大地土壤电阻率高的地区，当一般做法的联合接地体的接地电阻值难以满足要求时，可以采用向外延伸接地体、改良土壤（换土、采用降阻剂）、深埋电极以及外引等方式。

3. 接闪器

接闪器有避雷针、避雷带（网）、消雷器等几种，采用何种方式应根据建筑物的造型及避雷效果而定。目前一般高层建筑较多采用避雷针、明装避雷带和暗装避雷网相结合的方式，接闪器的布置应符合下面要求。

建筑物30m以上部分，每两层在外围用扁钢做暗敷水平避雷带（可兼做均压环及金属预埋件）；楼顶可利用梁、板内钢筋相互焊接成尺寸不大于10*10m 暗装避雷网。此外，高层建筑的屋顶的金属旗杆、广告牌、钢爬梯、风冒、透气管、水管、设备等必须与就近的避雷带、避雷网焊接。利用不锈钢栏杆楼梯的上人屋面女儿墙，可在其下暗敷扁钢与支架和引下线焊接牢靠，栏杆间和支

架也应焊接。

塔楼顶采用避雷针时，为了降低避雷针的高度，增强防雷效果，可采用半导体少长针消雷装置（一般用于35m以上的建筑）及避雷针。

3. 引下线及均压环

高层建筑柱主筋和梁板钢筋可直接利用作为引下线和均压环，但应注意意引下线、接地装置、均压环和接闪器间必须牢固可靠地连接。当建筑物高度超过30m时，每三层沿建筑物四周设置均压环，30m以上外墙栏杆、金属门窗等较大金属物通过预埋件与均压环或引下线相连；建筑物内的各种竖向金属管道每三层要与均压环连接一次，平行或交叉的管道间也应跨接。

高层建筑室外玻璃幕墙、大型复合金属板及不锈钢金属面材的应用增强了建筑的艺术效果，但同时也对防雷提出了要求。由于幕墙的面板是装在金属龙骨架由支座固定在主体结构预埋件上，支座是与预埋件焊接的，所以只需将该处的圏梁或柱与支座预埋件、引下线可靠连接即可满足要求。

4、防范措施

由于高层建筑在结构上已形成等位体，雷击对电气设备的损害主要是感应雷造成的。感应雷通过以下途径入侵：

(1)雷电的地电位反击电压通过接地体入侵；

(2)由通信信号线路入侵。

(3)由交流供电电源线路入侵。

为防止雷电波侵入，在建筑物内供电线路的各部位逐级安装电涌保护器，以消除雷击过电压；进入建筑物的各种线路及金属管道应全线埋地引入，在入户端将电缆的金属外皮、钢皮及金属管道应与接地装置连接；进出建筑物的各种金属管道及电气设备的接地装置，应在进出处与防雷接地装置连接。

室外安装有空调主机及其支架的高层住宅，应在窗洞口下方30cm~50cm处预先埋设密封性良好的金属分线盒，盒内敷设镀锌扁铁。扁铁的一端与主体内均压环或钢筋引下线焊接，另一端与带铜接线端子的10mm2以上的多股导线相连接，待使用时，将盒子内的导线引出连接到空调室外机及其支架。

固定在建筑物上的彩灯、航空障碍灯及其它用电设备的线路则采用置于接闪器保护内、线路外穿钢管及配电箱装设过电压保护器等措施保护。