工厂供配电技术电气安全防雷和接地
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▪ 不同电荷云团之间，或云与大地之间产生强烈 的放电现象，并伴随强烈的闪光和轰鸣，这就
是雷电现象。
➢ 雷电过电压也称外部过电压或大气过电压。
➢ 雷电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。
➢ 大气过电压有两种形式：一种是直接雷击或 直击雷，另一种是感应过电压或感应雷。
保护接地可分为三种不同类型，即TN系统、IT系 统和TT系统。
1.TN系统
TN－C系统
整个系统的中性线N与保护线PE是合在一起 的，电气设备不带电金属部分与之相连 。
TN系统
TN－S系统
配电线路中性线N与保护线PE分开，电气设 备的金属外壳接在保护线PE上。
➢ 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。
8.1.2防雷保护的措施
1.防直击雷保护：用接闪器、引下线、接地体三
部分组成的避雷装置。
▪ 接闪器是用来接受直接雷击的金属物体。
第三类防雷建筑物是除第一、二类建筑物以外的爆炸、
火灾危险的场所。
8.2电气设备接地
8.2.1 接地的基本概念 和种类
1.接地的基本概念：电气设备的某部分与大地之间做良 好的电气连接，称为接地。 接地装置是由接地体和接地线两部分组成的。
埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地 体或接地极；接地体与电气设备的金属外壳之间的连 接线，称为接地线；由若干接地体在大地中相互用接 地线连接起来的一个整体，称为接地网。
图8.16 跨步电压和 接触电压示意图
2、接地的种类
接地的种类
接地
工作接地 保护接地 重复接地
8.2.2接地系统
（1）工作接地
工作接地是为保证电力系统和电气设备达到正常工 作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地、 防雷装置的接地等。
（2）保护接地
为了保障人身安全，将电力设备正常情况不带电的 外壳与接地体之间作良好的金属连接，称为保护接地。
图8.11 3～10kV配电线路的进线防雷保护
3）高压电动机的防雷措施
高压电动机对雷电波侵入的保护应采用FCD型磁吹阀型避
雷器或金属氧化物避雷器。
为了降低沿线路侵入的雷电波波头陡度，减轻其对电动 机绕组绝缘的危害，可在电动机进线前面加一段100～150m的 引入电缆，并在电缆前的电缆头处安装一组阀型避雷器，而 在电动机电源端（母线上）安装一组并联有电容器的磁吹阀 型避雷器，这样可以提高防雷效果。
➢ 接闪的金来自百度文库杆称为避雷针，主要用于保护露 天变配电设备及建筑物；
➢ 接闪的金属线称避雷线或架空地线，主要用 于保护输电线路；
➢ 接闪的金属带、金属网称避雷带、避雷网， 主要用于保护建筑物。
1）避雷针
避雷针是防止直击雷 的有效措施。一定高 度的避雷针（线）下 面，有一个安全区域， 此区域内的物体基本 上不受雷击。我们把 这个安全区域叫做避 雷针的保护范围。
注意图 的顺序
图8.13 高压电动机 的防雷保护接线
4）建筑物的防雷措施
根据发生雷电事故的可能性和后果，将建筑物 分成三类。
第一类防雷建筑物是制造、使用或储存爆炸物质，因
电火花会引起爆炸，造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物；
第二类防雷建筑物是制造、使用或储存爆炸物质，电
火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡的建 筑物；
当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半 球形散开，这一电流称为接地电流－IE。
试验表明，在距单根接地体或接地故障点20m左右的地方， 实际上散流电阻已趋近于零，电位为零的地方，称为电气上的 “地”或“大地”。电气设备的接地部分与零电位的“地” （大地）之间的电位差，就称为接地部分的对地电压，如图中 的UE。
▪ 2）避雷线
➢ 避雷线是用来保护架空电力线路和露天配电 装置免受直击雷的装置。它由悬挂在空中的
接地导线、接地引下线和接地体等组成，因 而也称“架空地线”。它的作用和避雷针一
样，将雷电引向自身，并安全导入大地，使 其保护范围内的导线或设备免遭直击雷。
3）避雷带和避雷网
避雷带和避雷网用于在建筑物的边缘及凸出部 分上加装，通过引下线和接地装置很好地连接。 对建筑物进行保护。
第八章 电气安全（防雷与接地）
8.1过电压与防雷 8.2电气设备接地 8.3接地装置
8.1过电压与防雷接地
▪ 8.1.1雷电与过电压
▪ 雷电现象
▪ 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”。
避雷器
管形避雷器 阀形避雷器 金属氧化物避雷器
3.防雷措施
1）架空线的防雷措施 －装设避雷线
在60kV及以上的架空线路上全线装设； 35kV的架空线路上，一般只在进出变配电所的 一段线路上装设； 而10kV及以下线路上一般不装设避雷线。
2）变配电所的防雷措施
① 装设避雷针来防止直击雷。 ② 3~10kV配电线路的进线防雷保护，可以在每路进线终端， 装设FZ型或FS型阀型避雷器，以保护线路断路器及隔离开关。 如果进线是电缆引入的架空线路，则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。
图8.15 接地电流、对地电压及 接地电流电位分布曲线
接触电压 是指设备的绝缘损坏时，在身体可同时触
及的两部分之间出现的电位差。
跨步电压 是指在故障点附近行走，两脚之间出现的
电位差。跨步电压的大小与离接地点的远近及跨步的长短 有关，离接地点越近，跨步越长，跨步电压就越大。离接 地点达20m时，跨步电压通常为零。
4）避雷针（线）的接地装置
接地引下线是接闪器与接地体之间的连接线， 它将接闪器上的雷电流安全地引入接地体，使之 尽快地泄入大地。
2.感应雷和入侵雷防护
图8.6避雷器的连接
避雷器是用来防止线 路的感应雷及沿线路侵 入的过电压波对变电所 内的电气设备造成的损 害。它一般接于各段母 线与架空线的进出口处， 装在被保护设备的电源 侧，与被保护设备并联。
是雷电现象。
➢ 雷电过电压也称外部过电压或大气过电压。
➢ 雷电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。
➢ 大气过电压有两种形式：一种是直接雷击或 直击雷，另一种是感应过电压或感应雷。
保护接地可分为三种不同类型，即TN系统、IT系 统和TT系统。
1.TN系统
TN－C系统
整个系统的中性线N与保护线PE是合在一起 的，电气设备不带电金属部分与之相连 。
TN系统
TN－S系统
配电线路中性线N与保护线PE分开，电气设 备的金属外壳接在保护线PE上。
➢ 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。
8.1.2防雷保护的措施
1.防直击雷保护：用接闪器、引下线、接地体三
部分组成的避雷装置。
▪ 接闪器是用来接受直接雷击的金属物体。
第三类防雷建筑物是除第一、二类建筑物以外的爆炸、
火灾危险的场所。
8.2电气设备接地
8.2.1 接地的基本概念 和种类
1.接地的基本概念：电气设备的某部分与大地之间做良 好的电气连接，称为接地。 接地装置是由接地体和接地线两部分组成的。
埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地 体或接地极；接地体与电气设备的金属外壳之间的连 接线，称为接地线；由若干接地体在大地中相互用接 地线连接起来的一个整体，称为接地网。
图8.16 跨步电压和 接触电压示意图
2、接地的种类
接地的种类
接地
工作接地 保护接地 重复接地
8.2.2接地系统
（1）工作接地
工作接地是为保证电力系统和电气设备达到正常工 作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地、 防雷装置的接地等。
（2）保护接地
为了保障人身安全，将电力设备正常情况不带电的 外壳与接地体之间作良好的金属连接，称为保护接地。
图8.11 3～10kV配电线路的进线防雷保护
3）高压电动机的防雷措施
高压电动机对雷电波侵入的保护应采用FCD型磁吹阀型避
雷器或金属氧化物避雷器。
为了降低沿线路侵入的雷电波波头陡度，减轻其对电动 机绕组绝缘的危害，可在电动机进线前面加一段100～150m的 引入电缆，并在电缆前的电缆头处安装一组阀型避雷器，而 在电动机电源端（母线上）安装一组并联有电容器的磁吹阀 型避雷器，这样可以提高防雷效果。
➢ 接闪的金来自百度文库杆称为避雷针，主要用于保护露 天变配电设备及建筑物；
➢ 接闪的金属线称避雷线或架空地线，主要用 于保护输电线路；
➢ 接闪的金属带、金属网称避雷带、避雷网， 主要用于保护建筑物。
1）避雷针
避雷针是防止直击雷 的有效措施。一定高 度的避雷针（线）下 面，有一个安全区域， 此区域内的物体基本 上不受雷击。我们把 这个安全区域叫做避 雷针的保护范围。
注意图 的顺序
图8.13 高压电动机 的防雷保护接线
4）建筑物的防雷措施
根据发生雷电事故的可能性和后果，将建筑物 分成三类。
第一类防雷建筑物是制造、使用或储存爆炸物质，因
电火花会引起爆炸，造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物；
第二类防雷建筑物是制造、使用或储存爆炸物质，电
火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡的建 筑物；
当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半 球形散开，这一电流称为接地电流－IE。
试验表明，在距单根接地体或接地故障点20m左右的地方， 实际上散流电阻已趋近于零，电位为零的地方，称为电气上的 “地”或“大地”。电气设备的接地部分与零电位的“地” （大地）之间的电位差，就称为接地部分的对地电压，如图中 的UE。
▪ 2）避雷线
➢ 避雷线是用来保护架空电力线路和露天配电 装置免受直击雷的装置。它由悬挂在空中的
接地导线、接地引下线和接地体等组成，因 而也称“架空地线”。它的作用和避雷针一
样，将雷电引向自身，并安全导入大地，使 其保护范围内的导线或设备免遭直击雷。
3）避雷带和避雷网
避雷带和避雷网用于在建筑物的边缘及凸出部 分上加装，通过引下线和接地装置很好地连接。 对建筑物进行保护。
第八章 电气安全（防雷与接地）
8.1过电压与防雷 8.2电气设备接地 8.3接地装置
8.1过电压与防雷接地
▪ 8.1.1雷电与过电压
▪ 雷电现象
▪ 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”。
避雷器
管形避雷器 阀形避雷器 金属氧化物避雷器
3.防雷措施
1）架空线的防雷措施 －装设避雷线
在60kV及以上的架空线路上全线装设； 35kV的架空线路上，一般只在进出变配电所的 一段线路上装设； 而10kV及以下线路上一般不装设避雷线。
2）变配电所的防雷措施
① 装设避雷针来防止直击雷。 ② 3~10kV配电线路的进线防雷保护，可以在每路进线终端， 装设FZ型或FS型阀型避雷器，以保护线路断路器及隔离开关。 如果进线是电缆引入的架空线路，则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。
图8.15 接地电流、对地电压及 接地电流电位分布曲线
接触电压 是指设备的绝缘损坏时，在身体可同时触
及的两部分之间出现的电位差。
跨步电压 是指在故障点附近行走，两脚之间出现的
电位差。跨步电压的大小与离接地点的远近及跨步的长短 有关，离接地点越近，跨步越长，跨步电压就越大。离接 地点达20m时，跨步电压通常为零。
4）避雷针（线）的接地装置
接地引下线是接闪器与接地体之间的连接线， 它将接闪器上的雷电流安全地引入接地体，使之 尽快地泄入大地。
2.感应雷和入侵雷防护
图8.6避雷器的连接
避雷器是用来防止线 路的感应雷及沿线路侵 入的过电压波对变电所 内的电气设备造成的损 害。它一般接于各段母 线与架空线的进出口处， 装在被保护设备的电源 侧，与被保护设备并联。