配电系统防雷保护

配电系统防雷保护

摘要：近年来，随着我国社会经济的发展和现代化水平的提高，特别是城市建设高层建筑物的日益增多和信息技术的快速发展，雷电灾害造成的经济损失和人员伤亡事故日益严重，它已经成为我国最严重的自然灾害之一。因此我们应对防雷工作有足够的认识和重视，构建稳定可靠的防雷系统对保证建筑物及配电系统的安全尤为重要。

关键词：雷电的形成与危害过电压低压配电系统电力线路防雷设备防雷保护

雷电对于电力设施、电气设备等具有很强的破坏力。变配电所是供电系统的枢纽, 在我国的工业及日常用电等方面占有重要的地位。

一、雷电的形成及电性质破坏作用

雷电是带有电荷的雷云之间或雷云对大地(或物体) 之间产生急剧放电的一种自然现象。

雷电的特点是: 时间短、电流强、频率高、感应或冲击电压大。

雷电出现的地方可能对电气设备、建筑物造成破坏, 对人畜造成伤害, 甚至可能造成爆炸、火灾事故。雷击时, 雷电流很大, 其幅值可达数十到数百kA;雷电的放电时间很短, 通常只有50～ 100Ls; 放电陡度甚高, 每Ls 达50kA; 雷电压极高, 感应雷一般可达300～

400kV , 直击雷电压更高。

雷电有很大的破坏力, 它会造成设备或设施的损坏, 造成大面积停电或生命财产的损失。电性质的破坏作用表现如下: 在数十万至数百万伏的冲击电压可能毁坏发电机、电力变压器、断路器、绝缘子等电器设备的绝缘, 烧断电线或劈裂电杆,造成大面积停电; 绝缘损坏可能引起短路、导致火灾或爆炸事故; 还会造成高压窜入低压, 引起严重触电事故; 巨大的雷电流流入地下时, 会在雷击点及其连接的金属部分产生很高的接触电压或跨步电压, 造成触电。

二、过电压的分类

过电压是指在电气线路或电气设备上出现的超过正常工作要求的电压。在电力系统中, 按过电压产生的不同原因, 可分为内部过电压和雷电过电压两大类。

1.内部过电压

内部过电压是由于电力系统本身的开关操作发生故障或其它原因, 使系统的工作状态突然改变, 从而在系统内部出现电磁能振荡而引起的过电压。

内部过电压又分为操作过电压和谐振过电压等形式。操作过电压是由于系统中的开关操作、负荷骤变故障而出现断续性电弧引起的过电压。谐振过电压是由于系统中的电路参数(R、L、C) 在不利组合时发生谐振而引起的过电压, 包括电力变压器铁心饱和而引起的铁磁谐振过电压。内部过电压一般不会超过系统正常运行时相对地(即单相) 额定电压的3～ 4 倍, 因此对电力线路和电气设备的威胁不是很大。

2.雷电过电压

雷电过电压又称大气过电压或外部过电压, 它是由于电力系统内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。雷电过电压极高, 对供电系统危害极大, 必须加以防护。

⑴雷电过电压的基本形式

①直接雷击

它是雷电直接击中电气设备、线路或建筑物, 其过电压引起强大的雷电流通过这些物体放电入地, 从而产生破坏性极大的热效应和机械效应, 相伴的还有电磁波效应和闪络放电。

另外, 雷电流通过导体时, 在拐角处及平行导体间也会产生很大的作用力, 这也有很大的破坏作用。这种雷电压称为直击雷。

线路或设备直接受到雷击, 其产生的过电压对电气设备危害最大。架空线路遭到雷击, 不仅危害线路本身, 而且雷电还会沿导线传播到发、变、配电所, 从而危害正常运行, 严重时还会引起火灾、房屋倒塌或损坏电气设备。

②间接雷击

它是雷电未直接击中电力系统中的任何部分而由雷电对设备、线路或其它物体的静电感应所产生的过电压, 即雷电流产生的电磁效应和静电效应。主要在雷电流的电场剧烈变化或静电电荷在金属上和电气线路上产生很高的电压, 危及设备和运行人员的安全。这种雷电过电压称为感应过电压或感应雷。

当建筑物、构筑物或架空线路上有雷云时, 在建筑物、构筑物或架空线路上便会感应出与雷云所带电荷性质相反的电荷。雷云在其它地方放电后, 云与大地之间的电场消失了, 但聚集在建筑物、构筑物的顶部或线路上的电荷不能立刻散去, 而向地面流散或向线路两端流动, 此时建筑物、构筑物的顶部或线路对地面便有很高的电位, 形成感应过电压。它往往造成屋内电线、金属管道和大型金属设备放电, 引起火灾、爆炸, 危及人身安全或对供电系统造成危害。

过电压保护的目的是为了防止电气设备绝缘遭受过电压的破坏。在过电压作用下如不采取措施, 电气设备的绝缘将会被击穿而造成设备损坏和停电等事故。对于大气电压, 要设法防止它侵入电气设备, 并采取相应措施将它尽可能降低到不致造成损坏的程度。对于内部过电压, 则要了解它产生的原因及其特性, 然后针对性的采取相应措施, 以防止其危害。三、低压配电系统防雷

A 第一级电源防雷

B 退耦器

C 第二级电源防雷（三相防雷）

D 第二级电源防雷（单

相防雷）E 第三级电源防雷 F 被保护设备

1.注意事项：

SPD（防雷器）的安装：注意安装位置、连接导线、失效保护装置以及级间安装距离等。防雷熔断丝或空气开关的选择、导线的选择和连接，导线应该尽可能短，截面积应尽可能大。

地线问题：应该采用综合接地网，如果因为设备独特的要求采用独立接地情形下，应在两个地网之间连接地电位均衡器级间安装距离应符合规定。

2.第一级电源防雷

适用于电源线从 LPZ0 区进入 LPZ1 区之电源线的防雷保护和等电位连接。

⑴三相电源适用的防雷器型号：

①FLT 35/3+1、FLT 35/3+1 CTRL-0.9/I。

②POWERSET BC/3+1/FM、POWERSET BC/3+1-100/FM、V65-BC 一、二级电源防雷模块(B+C),适用于低压配电系统入户端的防雷保护。

⑵单相电源适用的防雷器型号：

①POWERSET BC/3/FM一、二级(B+C)电源防雷模块(遥信触点附加功能）。

⑶退耦器：适用于两级电源防雷器安装的线路距离不足15米时，使两级防雷器能够最大限度发挥作用。

要求:退耦器的电流值应大于等于线路中空气开关的电流值。

适用的退耦器型号：①LT-35 退耦器

代用方式：①将第一级防雷器到第二级防雷器或者第二级防雷器到第三级防雷器之间的电源线延长至10米以上，并卷绕在一起②用3-4米线，缠绕9-12圈即可代用退耦器。

3.第二级电源防雷（三相防雷）

适用于电源线从 LPZ1 区进入 LPZ2 区之电源线的防雷保护和等电位连接参照IEC防雷分区。

要求:<1> 8/20us电流大于 20KA <2>保护距离要求。

适用的防雷器型号：⑴VAL-MS 230IT/3+1系列防雷模块/零地保护模式NPE组合（遥信触点附加功能）。

相关产品:VAL-MS 230IT/3+1、VAL-MS 230IT/3+1-FM、VAL-MS 320/3+1、VAL-MS 320/3+1-FM

4.第二级电源防雷（单相防雷）

适用于电源线从 LPZ1 区进入 LPZ2 区之电源线的防雷参照IEC防雷分区

要求：8/20us电流大于 20KA

适用的防雷器型号：VAL-MS 230IT/1+1、VAL-MS 230IT/1+1-FM、VAL-MS 320/1+1、VAL-MS 320/1+1-FM