变电站防雷与接地..

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一、雷电的形成
雷电产生原因的解释很多，现象也比较 复杂。几个主要名次如下： （1）雷云 （2）导电通道 （3）先导放电 （4）主放电阶段（回击放电）

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二、雷电过电压


雷电过电压又称为大气过电压或外部过 电压，它是由于变配电系统内的设备或 建筑物遭受到来自大气中的雷击或雷电 感应而引起的过电压。 雷电过电压有两种基本形式：一种是直 击雷或直接雷击；另一种雷电过电压称 为雷电感应或感应雷。
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三、雷电的危害

1、雷电的热效应和机械效应 遭受直接雷击的树木、电杆、房屋等， 因通过强大的雷电流会产生很大的热量， 但在极短的时间内又不易散发出来，所 以会使金属熔化，使树木烧焦。同时由 于物体的水分受高热而汽化膨胀，将产 生强大的机械力而爆炸，使建筑物等遭 受严重的破坏。
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2、雷电的磁效应 在雷电流通过的周围，将有强大的电磁 场产生，使附近的导体或金属结构以及 电力装置中产生很高的感应电压，可达 几十万伏，足以破坏一般电气设备的绝 缘；在金属结构回路中，接触不良或有 空隙的地方，将产生火花放电，引起爆 炸或火灾。
单跟避雷线保护范围图如下：
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双跟避雷线保护范围图如下：
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外侧的保护范围应按单线计算，两线横 截面的保护范围可以通过两线1、2点及 保护范围上部边缘最低点O的圆弧所确定， O点的高度应按下式计算。
D h0 h 4p
两不等高避雷线的保护范围可按两不等 高避雷针的保护范围的确定原则求得。

1、引言 变电所遭受雷害可能来自两个方面：雷 直击于变电所；雷击线路，沿线路向变 电所入侵的雷电波。对直击雷的保护， 一般采用避雷针或避雷线。由于线路落 雷频繁，所以沿线路入侵的雷电波是变 电所遭受雷害的主要原因。其主要防护 措施是在变电所内装设阀型避雷器以限 制入侵雷电波的幅值 。
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2、变电所的直击雷保护 为了防止雷直击于发电厂、变电所，可 以装设避雷针，应该使所有设备都处于 避雷针保护范围之内，此外，还应采取 措施，防止雷击避雷针时的反击事故。 3、变电所内阀型避雷器的保护作用 变电所内必须装设阀型避雷器以限制雷 电波入侵时的过电压，这是变电所防雷 保护的基本措施之一。
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2、变电所的防雷接地 一般是根据安全和工作接地要求敷设一 个统一的接地网，然后在避雷针和避雷 器下面增加接地体以满足防雷接地的要 求。接地网的总接地电阻可按下式估算：
R 0.44 0.5 () L S S
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第二节 雷电的形成及危害


一、雷电的形成 二、雷电过电压 三、雷电的危害

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三、防雷接地

这是针对防雷保护的需要而设置，目的 是减小雷电流通过接地装置时的地电位 升高。主要特点是雷电流的幅值大和雷 电流的等值频率高。
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1、输电线路的防雷接地 高压输电线路在每一杆塔下一般都设有 接地装置，并通过引线与避雷线相连， 其目的是使击中避雷线的雷电流通过较 低的接地电阻而进入大地。 高压线路杆塔都有混凝土基础，它也起 着接地体的作用，称为自然接地电阻。 大多数情况下单纯依靠自然接地电阻是 不能满足要求的，需要装设人工接地装 置。
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第五节 工厂供电系统的防雷


一、架空线路的防雷 二、工厂变电所的防雷 三、厂建筑物低压进线对高电位引入的 防护
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一、架空线路的防雷
工厂供电系统又不同于一般输电线路， 它是电力系统的负荷末端，又具有自己 的特点，诸如： （1）一般厂区架空线路都在35kV以下 （2）配电网络一般不长 （3）对重要负荷的工厂较易实现双电源供 电和自动重合闸装置

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三、厂建筑物低压进线对高电 位引入的防护
建筑物低压进线对高电位引入的防护方 法较多，现仅列出以下的两个方面： （1）架空线进线的处理； （2）采用电缆段进线。

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第六节 建筑配电系统的防雷



一、建筑物的防雷分级 二、年平均雷暴日数和年预计雷击次数 三、民用建筑防直击雷的措施和装置 四、防止雷电波侵入的措施 五、高层建筑的防雷
变电站防雷与接地
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主要内容



第一节 接地概述 第二节 雷电的形成及危害 第三节 防雷装置 第四节 输电线路和变电所防雷 第五节 工厂供电系统的防雷 第六节 建筑配电系统的防雷
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第一节 接地概述


一、工作接地 二、保护接地 三、防雷接地
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一、工作接地


电力系统的中性点是指星形连接的变压 器或发电机的中性点。工作接地指电力 系统中性点接地方式，也就是常说的电 力系统中性点运行方式。 我国电力系统中普遍采用的中性点运行 方式：中性点直接接地、中性点不接地、 中性点经消弧线圈接地等三种。

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对35kV线路可以采用以下的防雷保护措施： （1）架空线路应增加绝缘子个数，采用较高等 级的绝缘子，或顶相用针式而下面两相改用悬 式绝缘子，提高反击电压水平。 （2）部分架空线装设避雷线。 （3）改进杆塔结构，譬如当应力运行时，可以 采用瓷横担等。 （4）减少接地电阻，以及采用拉线减少杆塔电 感。 （5）采用电缆供电。 而对6－10kV架空线，不须装设避雷线，防雷 方式可利用钢筋混凝土的自然接地，必要时可 采用双电源供电和自动重合闸。
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保护接地和保护接零的适用范围如下： （1）额定电压为1000V及以上的高压配电 装置中的设备，在一切情况下均应采用 保护接地。 （2）额定电压为1000V以下的低压配电装 置中的设备，在中性点不接地电网中， 应采用保护接地；在中性点直接接地的 电网中，应采用保护接零。在没有中性 线的情况下，亦可采用保护接地。
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两针外侧的保护范围可按单针计算方法 确定，两针间的保护范围应按通过两针 顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧 来确定，O点的高度按下式计算 D h0 h 7p 截面中高度为hx的水平面上保护范围的 一侧宽度可按下式计算 ：
bx 1.5(h0 hx )
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（3）两支不等高避雷针 其保护范围按下法确定，两针内侧的保 护范围先按单针作出高针1的保护范围， 然后经过较低针2的顶点作水平线与之交 于点3，再设点3为一假想针的顶点，作 出两等高针2和3的保护范围。两针外侧 的保护范围仍按单针计算。
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4、变电所进线段的保护 变电所进线段保护的作用在于限制流经 避雷器的雷电流和限制入侵波的陡度。 5、三相绕组变压器的防雷保护 当变压器高压侧有雷电波入侵时，通过 绕组间的静电和电磁耦合，在其低压侧 也将出现过电压。为了限制这种过电压， 只要在任一相低压绕组直接出口处对地 加装一个避雷器即可，中压绕组虽也有 开路的可能，但其绝缘水平较高，一般 不装。
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3、中性点经消弧线圈接地电力系统 当中性点不接地系统单相接地电流较大 时，可采用中性点经消弧线圈接地。根 据消弧线圈的电感电流对接地电容电流 补偿程度，有三种补偿方式：（1）全补 偿；（2）欠补偿；（3）过补偿。
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二、保护接地

1、人体的触电 2、保护接地的作用 作用如下图所示：
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3．对接地装置接地电阻值的要求 单相接地时，接地网电压规定不得超过 2000V，其接地装置的接地电阻为
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第三节 防雷装置


一、避雷针 二、避雷线（又称架空地线） 三、避雷器
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一、避雷针

1、用途 为了防止设备免受直接雷击，通常采用 装设避雷针或避雷线的措施，避雷针高 于被保护物，其作用是将雷电吸引到避 雷针本身上来并安全地将雷电流引入大 地，从而保护了设备。
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2、避雷针的保护范围 （1）单支避雷针
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二、避雷线（又称架空地线）


1、用途 避雷线主要用于保护线路，也可用以保 护发电厂、变电所。 2、保护范围 单根避雷线的保护范围按下式计算：
h 当hx 时，rx 0.47(h hx ) p 2 h 当hx 时，rx＝（h-1.53hx）p 2
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管型避雷器实质上是一种具有较高熄弧 能力的保护间隙 ，原理结构见图 ：
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2．阀型避雷器 阀型避雷器分普通型和磁吹型两类，基 本元件为间隙和非线性电阻，间隙和非 线性电阻元件（又称阀片）相串联。如 图所示：
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3．氧化锌避雷器 氧化锌避雷器，其阀片以氧化锌为主要 材料，附以少量精选过的金属氧化物， 在高温下烧结而成。氧化锌具有很理想 的非线性伏安特性。如图所示：

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二、工厂变电所的防雷
装设避雷针或避雷线对直击雷进行防护， 是非常可靠的。由于线路落雷次数多， 所以沿线路侵入雷电波所形成的雷害事 故相对比较频繁，这一方面主要依靠设 置阀式避雷器来保护。对直击雷和线路 侵入冲击波的防护应考虑： （1）对直击雷的防护 ； （2）对线路侵入冲击波的防护； （3）变电所防雷的进线段保护。
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第四节 输电线路和变电所防雷


一、输电线路的防雷 二、变电所防雷保护
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一、输电线路的防雷



1、架设避雷线 2、降低杆塔接地电阻 3、架设耦合地线 4、采用不平衡绝缘方式 5、装设自动重合闸 6、采用消弧线圈接地方式 7、装设管型避雷器 8、加强绝缘
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二、变电所防雷保护
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按下式计算 ：
h 当hx 时，rx (h hx ) p 2 h 当hx 时，rx (1.5h 2hx ) p 2
P计算如下：
5.5 30 h 120m时，p h
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h 30m时，p 1

（2）双支等高避雷针
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一、建筑物的防雷分级
建筑物根据其重要性、使用性质、发生 雷击事故的可能性和后果，按防雷要求 分为三类： 1、一类防雷建筑物 如制造、使用或贮存炸药、火药、起爆 药、火工品等大量爆炸物质的建筑物等

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2、二类防雷建筑物 如国家级重点文物保护的建筑物，国家 级的会堂、办公建筑物、大型博览展览 建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级 档案馆等。 3、三类防雷建筑物 省级重点文物保护的建筑物及省级档案 馆 ，省级办公建筑物及其他总要或人员 密集的公共建筑物等。
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4．跨步电压 当人在分布电压区域内跨开一步，两脚 间（相距0.8m）所承受的电压称为跨步 电压。 在大接地短路电流系统中，
U tou 250 0.25 t
250 Us t
在小接地短路电流系统中，
Utou 50 0.25
U s 50 0.2
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5．保护接零 在中性点直接接地的三相四线制 380/220V电力网中，保证维护安全的方 法是采用保护接零，即将用电设备的金 属外壳与电源（发电机或变压器）的接 地中性线作金属性连接，并要求供电给 用电设备的线路，在用电设备一相碰壳 时，能够在最短的时限内可靠地断开。
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1、中性点直接接地电力系统 主要优点是：单相接地时，其中性点电 位不变，非故障相对地电压接近于相电 压（可能略有增大），因此降低了电力 网绝缘的投资，而且电压越高，其经济 效益也越大。
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2、中性点不接地电力系统 主要优点是运行可靠性高。单相接地时， 不能构成短路回路，接地相电流不大， 电力网线电压的大小和相位关系仍维持 不变，但非接地相的对地电压升为线电 压。
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三、避雷器

避雷器的作用是限制过电压以保护电气 设备。避雷器的类型主要有保护间隙、 管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷 器等几种。保护间隙和管型避雷器主要 用于限制大气过电压，一般用于配电系 统、线路和变电所进线段的保护。阀型 避雷器用于变电所和发电厂的保护。
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1、保护间隙与管型避雷器 保护间隙由两个电极（即主间隙和辅助 间隙）组成，常用的角型间隙及其与保 护设备相并联的接线如图所示
2000 RE IE
当接地装置仅用于高压设备时，规定接 地电压不得超过250V，即
250 RE IE
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当接地装置为高低压设备共用时，考虑 到人与低压设备接触的机会更多，规定 接地电压不得超过120V，即
120 RE IE
1000V以下中性点直接接地系统的接地电 阻一般不宜大于4；当变压器容量不超过 100kV· A时，中性点接地装置的接地电阻 可不大于10。 1000V以下中性点不接地系统的接地电阻 一般不应大于10。