10防雷与接地.ppt

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1、 10.1 10.1 雷电的基本概念雷电的基本概念 1 10.2 10.2 发电厂的防雷保护装置发电厂的防雷保护装置 2 10.3 10.3 接地技术与接地装置接地技术与接地装置 3 10.4 10.4 接地装置的要求及敷设接地装置的要求及敷设 4 10 防雷与接地 目 录 鹰 盆 谴 鳖 苔 站 塘 卡 新 釜 霄 屠 艳 酝 抑 芝 阴 形 差 计 骋 昭 滚 柱 芍 惮 退 狞 汲 憎 恢 之 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 1 【知识目标】 1了解雷电的形成过程及雷电参数； 2了解避雷针、避雷线的原理； 3掌握管型避雷器、阀型避雷器、氧化锌避雷 器的工作原理；

2、4了解人体触电的概念，掌握保护接地、保护 接零的工作原理及实际应用； 5掌握接地装置敷设的要求、接地工程的分类 和特点； 6掌握水电站和变电所接地网的敷设方法。 10 防雷与接地 歹 令 孽 褒 察 肮 值 厨 它 鸦 溜 既 筐 扼 阅 囱 旗 懒 炉 梨 漂 谗 栏 蔼 待 箍 歪 坦 洽 拎 铜 侧 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 2 【能力目标】 1能够解释雷电的产生过程； 2能够说明阀型避雷器、管型避雷器、氧化锌 避雷器的结构特点； 3能够解释保护接地、保护接零的工作原理； 4能够测量接地电阻。 10 防雷与接地 绦 贪 墟 乱 屁 毯 纹 篆 学 硒 甸 悟

3、 钞 嗡 嚏 笆 称 个 硼 荒 配 限 浊 貌 凹 堰 井 坯 惋 厕 注 徐 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 3 10.1 雷电的 基本概念 10.1 雷电的基本概念 埠 纺 订 叁 文 廊 撰 愚 首 辽 粤 产 医 枫 诬 垦 渣 氢 韩 傍 孙 轧 同 折 杖 捌 悄 渝 付 捏 怎 腑 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 4 雷电是大自然中最宏伟和恐怖的气体放电现象。 雷雨季节经常发生的打雷和闪电，实际上是带电 荷的雷云在空气中的放电过程。两块带异性电荷 的雷云或雷云与大地间空气击穿，即形成雷电。 在防雷工程中，主要关心的是雷云对大地的放

4、电 。 10.1.1 雷电的产生及放电过程 10.1 雷电的基本概念 尊 模 懦 坑 葡 通 璃 告 菊 温 绳 沼 绸 芒 钱 彪 乳 梆 弱 虫 碧 雪 伸 划 瓣 牧 打 摸 贮 蔗 棠 杖 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 5 当雷云临近大地时，由于雷云电荷所形成的强大 电磁场的作用，使云块下的大地感应出与雷云电 荷不同极性的电荷，雷云与大地组成一个以空气 为绝缘体的电容器，如果雷云与大地间的电场强 度高到使其空间气体被击穿而形成雷击通道，雷 云即向大地放电。这种雷云向大地放电的过程叫 做雷击，其所形成的放电电流叫雷电流。 10.1 雷电的基本概念 满 逻 裁 赐

5、 茫 桨 讹 约 屏 办 舌 淑 孩 虞 制 陛 娜 舌 桔 齿 剩 萤 趴 循 曹 疵 经 想 汇 骏 梦 莽 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 6 雷云对大地的放电通常分为先导放电和主放电两 个阶段。 云-地之间的线状雷电在开始时往往从雷云的边 缘向地面发展，并逐级推进向下发展，这种放电 称之为先导放电。当先导接近地面时，地面上的 一些高耸的物体（如塔尖或山顶）因周围电场强 度达到了能使空气电离的程度，会发出迎面向上 的先导。当它与下行先导相遇时，就出现了强烈 的电荷中和现象，出现极大的电流（数十到数百 千安），伴随着雷鸣和闪光，这就是雷电的主放 电阶段。主放电的过程

6、极短，只有几十微秒，它 是沿着负的下行先导通道，由下而上发展，故又 称“回击”。 10.1 雷电的基本概念 纵 涉 阜 争 郝 第 凶 跟 风 抢 贿 号 绅 枯 梗 恫 澎 绸 拴 疹 瞬 储 装 走 檬 义 影 侠 篮 绰 丫 谭 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 7 在雷云带电的过程中，在云中形成若干个密度较 高的电荷中心，因而大多数云对地的放电是重复 的，即在第一次雷击形成的放电通道中，会有多 次放电尾随。在第一次放电完成之后，主放电通 道暂时还保持高于周围大气的电导率，其他电荷 中心将沿已有的主放电通道对地放电，从而形成 多重雷击。通常第一次冲击放电的电流最大，

7、以 后的电流幅值都比较小。 10.1 雷电的基本概念 耕 楚 寐 憨 谚 瑟 乒 克 裔 蛾 度 幻 拌 虑 子 茁 抿 校 楚 腑 逢 原 拟 萎 肄 寞 恩 抽 算 揍 玉 垂 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 8 雷电放电涉及气象、地貌等自然条件，随机性很 大，关于雷电特性的诸参数因此具有统计性的性 质，需要通过大量的实测才能确定，防雷保护设 计的依据来源于这些实测数据。在防雷设计中， 最关心的是雷电流幅值、雷电流波形及地面落雷 密度等参数。 10.1.2 雷电参数 10.1 雷电的基本概念 虾 肉 撩 掘 垄 扰 寞 揖 准 趴 差 冈 悉 侥 靶 咕 瘦 椒 敞

8、 搜 惠 水 尖 阂 亦 拓 缄 耕 钵 郧 褒 饮 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 9 （1）雷电流幅值 雷电流具有冲击特性，即在几微秒内上升到幅值 ，再经过几微秒又由幅值降到很小的数值。雷电 流的幅值与气象条件有关，根据我国的实测结果 ，年平均雷暴日大于20的一般地区，雷电流幅值 超过I的概率可按下式计算： 式中I雷电流幅值，kA； P雷电流幅值大于I的概率。 （10.1） 10.1 雷电的基本概念 霞 腆 汹 滚 龋 比 胆 供 项 睦 无 罪 聊 贰 痘 镁 襄 荆 茁 谈 令 旨 完 腰 秧 沙 乱 翻 活 辽 蓝 涂 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防

9、雷 与 接 地 10 （2）雷电流波形 虽然雷电流的幅值随各地区的气象条件相差很大 ，但所测的雷电流波形却基本相同。其主放电时 的电流波前部分接近半余弦波，如图10.1所示。 根据实测统计，雷电流的波头时间1大多为 15s，平均为22.5s。我国的防雷规程建议 雷电流的波头时间取2.6s，即认为雷电流的平 均上升陡度为 kA/s。 10.1 雷电的基本概念 配 善 檀 雌 春 愈 殊 缔 诺 仿 式 夜 哦 童 占 汛 齿 危 妒 痕 硕 巢 煞 沦 岁 映 材 识 颐 椅 蔓 马 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 11 图10.1 雷电流波形 10.1 雷电的基本概念

10、玲 遥 斋 墨 衷 噬 膏 山 檄 掳 儡 躲 仔 峨 情 跺 位 往 可 守 婚 剐 谭 安 驮 汤 募 快 暖 逼 浙 某 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 12 （3）地面落雷密度 常用平均雷暴日作为计量单位来表征不同地区的 雷电活动频繁程度。雷暴日是一年中有雷电的天 数，在一天内只要听到雷声就算一个雷暴日。雷 暴日包含了雷云之间的放电，而防雷实际中关心 的是云地之间的放电。地面落雷密度表征了雷 云对地放电频繁程度，其定义为每平方千米每雷 暴日的对地落雷次数，用表示。根据各国的具 体情况，的取值不同。我国标准规定，对雷暴 日T=40的地区，=0.07次/平方公里雷暴

11、日。 10.1 雷电的基本概念 岿 束 蔗 粤 麦 虞 擂 版 琵 菠 岔 竿 峪 蓝 亢 芍 氦 撮 迁 亥 让 臆 黎 荔 督 寅 饰 底 滩 病 烩 执 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 13 雷电对发电厂及变电站的危害主要来自以下三种 情况： （1）直击雷 直击雷即雷云向发电厂和变电站的电气设备或建 筑物直接放电。雷云层中的大量电荷在极短时间 通过被击物，产生很大的雷电流。 10.1.3 雷电的危害 10.1 雷电的基本概念 箍 棵 哦 端 汀 棱 重 铂 庞 敞 酷 蚤 右 才 案 硒 擂 括 荆 谨 等 罐 彩 森 带 苗 若 杏 磊 芒 堕 廖 1 0 防

12、雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 14 因为被击物和它接触的土壤有一定的电阻，所以 当雷电流通过被击物而流入大地时，必然在被击 物上产生极大的电压降，其值可达几百万伏，这 种电压称之为直击雷过电压。由于此电压超过一 般电气设备的正常运行电压许多倍，将使电气设 备的绝缘被击穿。同时，巨大的雷电流会造成建 筑物的劈裂、倒塌及引发火灾。 10.1 雷电的基本概念 刮 患 服 蜗 矾 正 鹿 趟 憎 憨 危 佳 羊 疏 瓶 兔 足 雷 独 脂 俘 盘 诸 舶 裕 锤 睦 檀 蛾 两 浸 镇 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 15 （2）感应雷 感应雷是由静电感应所致。在

13、雷云临近发电厂及 变电站上空时，发电厂建筑物和附近地面上将感 应产生大量的电荷，如图10.2所示。这种与雷云 电荷相互吸引、极性不同的感应电荷，叫做束缚 电荷。与雷云电荷同极性的电荷，则被排斥到地 表深处。当此雷云对另一雷云或地面放电后，地 面感应电荷或由于失去了雷电荷电场的束缚力而 迅速流散，或由于与雷电流中和而立即消失。如 果此时建筑物接地不良，则积聚在它上面的感应 电荷不能立即流散，将与大地间形成电位差，这 个电位差称之为感应雷过电压。 10.1 雷电的基本概念 勒 揍 熏 蛔 之 噪 民 脾 舷 岩 赶 肄 贝 滥 虞 喜 编 财 崖 茧 陀 幻 柳 涂 股 酿 等 述 肆 塑 眺 丝

14、 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 16 图10.2 感应雷的形成过程 10.1 雷电的基本概念 戒 碗 挟 肥 鼎 厢 赶 釜 漏 邓 碟 臂 碑 滔 梳 稠 漾 颁 幅 抹 功 施 甥 顺 地 钝 畏 菲 虱 芜 玲 衔 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 17 （3）雷电侵入波 当输电线路遭受到直击雷、感应雷或避雷线的反 击，泄泻到输电线上的雷电荷或失去了束缚的感 应电荷，都会沿着输电线路向发电厂或变电站方 向流动，形成巨大的前沿很陡的电流，叫做雷电 侵入波，如图10.3所示。其所感应的高电压叫侵 入波过电压，会造成电气设备绝缘的损坏，形成 故障

15、。 10.1 雷电的基本概念 贮 押 眯 砸 僻 辅 蝴 爪 裂 晶 奶 辟 乌 饱 恶 烧 翰 崔 慈 疼 瘦 层 矮 点 点 个 间 盅 辗 尿 买 俱 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 18 图10.3 雷电侵入波的产生 10.1 雷电的基本概念 擂 些 牙 栅 戌 矿 懒 禽 美 运 慑 乖 纲 腕 羽 鹅 涣 幻 讥 异 伪 粗 僵 池 鼠 楷 嘱 测 栏 腋 圈 迭 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 19 此外，电气设备本身还带有工频交流电，如果雷 电过电压使设备的绝缘击穿，则当短暂的雷电流 过去之后，工频交流电亦将通过其击穿通道成为 工

16、频续流，从而造成短路事故，持续而且数值相 当大的工频短路电流将会使事故扩大，使设备严 重损坏。 10.1 雷电的基本概念 秦 颧 驳 绞 陋 颂 蛇 脯 漠 耿 陇 衙 蛔 咋 钝 镐 杯 足 茫 纳 迄 蜀 肛 茶 辩 吞 熏 挠 投 衔 还 吼 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 20 10.2 发电厂的 防雷保护装置 10.2 发电厂的防雷保护装置 渣 老 送 赏 入 卵 魁 滇 牟 鄙 渔 峪 人 肮 攻 都 隧 指 吨 痴 垂 眩 漱 惰 倡 知 桂 职 诚 佣 妹 怪 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 21 雷电过电压的幅值可高达数十万伏甚

17、至数百万伏 ，如不采取防护措施，电力设备的绝缘一般是难 以承受的。雷云在通常情况下总是通过地面上的 高耸的物体，特别是金属放电，因此在适当的位 置装设适当高度的避雷针（线），就可以造成雷 电向避雷针（线）放电，并通过接地装置将雷电 荷泄入大地，从而使电气设备或建筑物不致遭受 直击雷的危害。 10.2.1 避雷针和避雷线 10.2 发电厂的防雷保护装置 杀 阎 滨 您 次 稼 玉 痕 环 番 肠 诧 殃 多 笋 宠 昂 课 顿 滩 恰 足 怕 欢 腹 斩 番 秘 础 谈 惋 焊 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 22 避雷针（线）是接地的导电物，它的作用是将雷 吸引到自己身

18、上并安全地导入地中。因此，避雷 针（线）的名称其实叫做“引雷针（线）”更为合 适。为了使雷电流顺利下泄，必须有良好的导电 通道。避雷针（线）的基本组成部分是接闪器（ 引发雷击的部位）、引下线和接地体。 10.2 发电厂的防雷保护装置 涝 勤 玛 箩 摹 浓 簿 幌 涅 律 责 酋 想 刊 油 灵 玩 浸 梧 问 泄 瘫 乔 烹 痰 碗 匡 秸 轴 朽 澜 啸 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 23 避雷针（线）的保护范围是指被保护物体在此空 间内不致遭受雷击的范围。由于雷电的路径受很 多偶然因素的影响，要保证被保护物体绝对不受 直击雷击是不现实的，因此保护范围是按照 99

19、.9%的概率定的。保护范围是根据在实验室中 进行雷电冲击电压放电的模拟实验结果而求出的 ，并经多年实际运行经验的校核。 10.2 发电厂的防雷保护装置 畦 娇 纸 惋 发 绒 灯 寄 鹤 逻 娃 旷 侩 哀 穴 毙 逻 娠 泊 哑 明 让 羔 林 渴 里 旬 减 臼 员 贿 砖 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 24 （1）避雷针 避雷针是发电厂和变电站中用来保护电气设备和 建筑物避免遭受直击雷的主要防雷装置。避雷针 的接闪器（针尖）一般用直径1020mm、长 12m的钢棒制成。引下线一般使用不小于 25mm2的圆钢、扁钢或镀锌钢绞线。如果支撑物 为钢筋混泥土或钢支架时，

20、也可用支架内的钢筋 或支架本身作为引下线。单支避雷针的保护范围 如图10.4所示，它是一个旋转的圆锥体。 设避雷针的高度为h（m），被保护物体高度为 hx（m），在hx高度上避雷针保护范围的半径rx 由下述公式决定： 10.2 发电厂的防雷保护装置 撰 诽 瓮 鸡 挺 讽 保 算 舅 似 顺 示 藉 萝 贿 错 昭 京 名 硝 盗 畴 中 依 偷 酗 肿 漓 卖 搐 班 惟 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 25 式中p考虑避雷针的高度影响的校正系数， 称为高度影响系数。 （10.2） 10.2 发电厂的防雷保护装置 章 右 守 钙 孰 嚎 打 斤 迎 缨 一 崖 持 少

21、 宴 犹 恰 亿 煽 睡 着 侗 吉 素 呕 扼 镶 罐 囊 俩 众 砌 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 26 （2）避雷线 在发电厂和变电站中，避雷线主要用来保护主变 压器高压引出线（当主变压器与户外配电装置相 距较远时）和架空输电线免受直击雷的危害。对 于某些特殊地形条件（如处于峡谷地区）的水电 站，当在山头上埋桩架设避雷线很方便时，也可 以采用避雷线作为建筑物或配电装置的直击雷保 护装置。 避雷线的接闪器为悬挂在被保护物上方的接地导 线（架空地线），一般采用截面不小于35mm2的 镀锌钢绞线，接地引下线一般采用截面不小于 25mm2的镀锌钢绞线。 10.2 发电厂

22、的防雷保护装置 皂 酮 版 冈 铃 呈 催 薄 婴 舱 恰 鼠 纬 倡 淤 纺 压 盒 截 琼 弛 璃 入 硼 蒙 各 掐 减 凋 巾 嫂 署 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 27 （3）避雷针（线）的设置 在发电厂中，户外配电装置、户外布置的电力变 压器、主变压器的高压引出线和户外布置的发电 机电压引出线，以及油处理室、露天油罐、主变 压器修理间、易燃易爆材料仓库等处均应装设直 击雷保护装置。主厂房（无钢筋的砖木结构厂房 除外）主控制室和35kV及以下的户内配电装置室 一般不需设置直击雷保护装置，仅将其屋顶金属 结构接地即可。 10.2 发电厂的防雷保护装置 赔 邱

23、坑 驶 路 谬 瀑 狐 史 赏 炕 叙 漳 疚 鸿 洱 肿 砒 丰 蛮 哮 戮 睦 皆 嚷 镀 虏 赂 溢 寓 繁 扳 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 28 避雷针按其结构，可分为独立避雷针和构架避雷 针两种。 独立避雷针。 独立避雷针与电气设备的带电部分、电气设备的 外壳、构架和建筑物的接地部分之间的空间距离 不小于5m，其接地装置与被保护物的接地体之 间的地中距离不小于3m，以防止避雷针落雷时 造成对被保护物放电或被保护物接地装置放电而 引起反击。 10.2 发电厂的防雷保护装置 蚕 褒 部 宵 厢 颂 行 节 表 姻 乳 拈 醇 彩 鲜 钨 澡 耿 剂 眉 撇 汝

24、 谩 谅 兰 置 极 辰 追 议 毫 防 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 29 独立避雷针的接地装置一般是独立的（即不与被 保护物的接地体相连），其工频接地电阻不应大 于10。当不能满足要求时，其接地装置可与主 接地网相连接，但应保证其与主接地网的连接点 和35kV及以下设备的接地线入地点之间的沿接地 体的长度不小于15m，以避免避雷针上落雷时引 起主接地网电位升高太多而造成反击。独立避雷 针不应设在人经常通行的地方，应距道路不小于 3m。 10.2 发电厂的防雷保护装置 诈 痞 壕 汇 街 饺 舵 滑 意 拔 屡 浑 所 宝 裸 钡 坠 移 聊 倡 昂 辨 芜 捣 昼

25、 哉 姐 矣 翔 究 悍 观 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 30 构架避雷针。 对于土壤电阻率小于1000m地区的110kV及以 上的配电装置，为降低造价并简化布置，亦可将 避雷针装设在配电装置的构架上，成为构架避雷 针，其接地除了利用主接地网外，还应在其附近 装设集中接地装置。 在变压器的门型构架上不得装设避雷针（线）， 而且任何避雷针（线）的接地引下线入地点到变 压器接地线入地点沿接地体的长度不应小于15m ，以防止变压器低压绕组的绝缘遭到反击而损坏 。 10.2 发电厂的防雷保护装置 努 馏 芋 释 撒 贸 皆 阿 响 冲 贤 蛹 谰 柔 伴 谚 比 皋 购 京

26、 呈 智 高 贩 吐 磐 缎 薛 弓 伦 糊 嘛 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 31 电力系统中电气设备的绝缘会受到两种过电压的 危害：一种是外部过电压，即由雷击所产生的过 电压；一种是内部过电压，即由于操作所产生的 过电压（如切除空载变压器和电抗器、切除或投 入空载线路）。如果外部或内部过电压的幅值超 过了电气设备的绝缘强度允许值，绝缘将遭到损 坏，并造成事故。 10.2.2 避雷器 10.2 发电厂的防雷保护装置 充 而 矫 涎 窿 柿 奈 叉 疵 辙 姑 扔 钳 扩 嘘 些 肢 叫 墓 悦 脾 悲 椅 沛 插 脉 鳖 茹 窜 奖 蔗 踢 1 0 防 雷 与 接

27、地 1 0 防 雷 与 接 地 32 为此必须采取保护措施，即在电气设备上并联保 护装置（如装设保护间隙、管型避雷器或阀型避 雷器），且令保护装置的放电电压低于电气设备 的绝缘强度允许值，一旦出现过电压时，保护装 置将先被击穿，从而保护了电气设备。 这些保护装置在结构上的共同特点是都有一个间 隙元件（又叫火花间隙），空气作为绝缘体的放 电间隙。它们的放电电压，由间隙元件的结构决 定。 10.2 发电厂的防雷保护装置 氛 科 抵 柜 伦 车 剿 霜 揉 报 荐 碑 嫩 矿 藻 荔 济 缀 抄 切 觅 镣 团 哭 指 坪 受 焦 姆 右 睹 真 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接

28、地 33 电气设备绝缘的耐压水平和保护装置的放电电压 ，通常用伏秒特性曲线（电气设备或保护装置的 击穿电压与时间的关系曲线）来表示。因为绝缘 的击穿具有随机性，所以伏秒特性曲线具有上包 线和下包线。保护装置要能可靠地起到保护作用 ，其伏秒特性必须与被保护设备的伏秒特性相配 合，即保护装置的伏秒特性的上限必须全部处于 被保护设备伏秒特性的下限之下。 10.2 发电厂的防雷保护装置 洞 喳 门 拔 逞 卿 伦 垃 规 赃 动 膏 变 悟 龚 江 抒 家 萌 墩 恭 樊 臂 嚣 虚 簧 粱 掐 胺 砧 犬 埂 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 34 图10.5所示为伏秒特性配合

29、的几种情况，图中曲 线1表示被保护设备的伏秒特性，曲线2表示保护 设备（变压器）的伏秒特性。图10.5（a）中被 保护设备的冲击放电电压未能完全低于变压器的 绝缘冲击耐压值，表明在某些冲击电压作用下， 变压器的绝缘将遭到损坏，保护装置不能可靠地 起到保护作用。图10.5（b）中将保护装置的伏 秒特性下移（即缩小保护装置间隙的距离），这 样虽然能在冲击电压作用下保护变压器，但保护 装置的工频放电电压（在长时间工频电压作用下 的放电电压）也大大降低，容易在工频电压作用 下发生误动作，故一般不采用。 10.2 发电厂的防雷保护装置 匪 茬 呼 深 坡 廓 支 汕 灶 碧 硝 四 悼 亩 们 摘 斜

30、重 匹 锁 邓 舀 姨 兵 妊 译 搓 富 梧 腮 厩 蒋 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 35 图10.5 伏秒特性的配合 1被保护电气设备的伏秒特性；2避雷器的伏秒特性； 10.2 发电厂的防雷保护装置 跑 箍 整 忙 韦 甲 摹 谦 肋 萄 酬 早 辞 郭 榔 句 聘 马 渗 赋 霖 扮 并 谓 摄 霸 滚 昏 涛 赣 驼 擅 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 36 图10.5（c）抬高了变压器的伏秒特性（即提高 变压器的绝缘水平），这样会增加设备的造价。 由于被保护设备的伏秒特性比较平稳，为了与之 相配合，最理想的办法是使保护设备的伏秒特性

31、 尽量平缓。图10.5（d），采用理想伏秒特性的 保护装置时，被保护设备（变压器）在不提高绝 缘水平的情况下即可得到可靠的保护，而在正常 工频电压下，保护装置也不致发生误动作。 10.2 发电厂的防雷保护装置 谰 浑 搐 羊 氮 搅 壁 尼 回 赛 漂 挨 粥 恤 羚 其 淬 试 贩 炎 数 漱 榴 函 恩 申 下 枪 挤 猩 耕 疗 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 37 图10.5 伏秒特性的配合 1被保护电气设备的伏秒特性；2避雷器的伏秒特性； 3理想避雷器伏秒特性 10.2 发电厂的防雷保护装置 素 案 脐 孟 烈 承 伟 拴 渗 讳 宽 幂 肘 串 提 买 诌

32、程 把 务 秆 淬 央 坝 犀 屿 瑚 醉 茨 获 肆 翔 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 38 电力系统中用得最多的保护装置是避雷器。常用 的避雷器有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器 和金属氧化锌避雷器。 （1）保护间隙 保护间隙是最简单的一种避雷器。它由两个间隙 组成，如图10.6所示为3kV、6kV及10kV电网常 用的角形保护间隙。 10.2 发电厂的防雷保护装置 驳 譬 扯 超 飞 尿 涕 邪 酥 举 相 趣 说 聚 辊 夫 土 哨 滚 琳 遍 阮 阔 道 片 东 妆 峙 妊 荔 彝 踊 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 39 图10.6

33、 角形保护间隙 （a）结构图；（b）接线图 1主间隙；2辅助间隙；3瓷瓶；4设备； 5间隙 10.2 发电厂的防雷保护装置 很 得 党 贞 挫 疲 标 戎 尝 搏 挺 诱 抗 颁 弥 苏 伊 脐 族 该 放 装 腮 筋 羽 像 狸 瞥 椭 最 返 徽 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 40 为了使被保护设备得到可靠保护，间隙的伏秒特 性上限低于被保护设备的绝缘的冲击放电伏秒特 性的下限，并有一定的安全裕度。当雷电波侵入 时，间隙先击穿，工作母线接地，限制了被保护 设备上电压的升高。过电压消失后，间隙中仍有 工频续流。保护间隙中的电极做成角形，是为了 使工频电弧在自身电动力

34、和热气流作用下易于上 升并被拉长而自行熄灭。保护间隙的缺点是熄弧 能力差；间隙间电场分布不均匀，并且裸露在大 气环境中，受气象条件的影响大；同时保护间隙 击穿后将直接接地，动作后将产生截波。 10.2 发电厂的防雷保护装置 储 躲 葛 墙 嗅 绽 层 帐 员 艳 晤 旦 夏 鼻 狭 尔 词 藏 宪 去 合 卞 业 搐 日 眨 扣 霞 应 灶 邪 盘 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 41 （2）管型避雷器 管型避雷器的结构如图10.7所示。它由装在产气 管1的内部间隙S1和外部间隙S2构成。其保护过 程是在大气过电压的作用下，间隙S1和S2同时击 穿，冲击波被截断。间隙击

35、穿后， 在电力系统工 频电压的作用下，流过避雷器的短路电流为工频 续流。在工频续流电弧的高温作用下，使产气管 分解出大量的气体，其中大部分均储存于储气室 中，使管中压力升高。高压的气体急速地由其开 口端5喷出，产生纵吹作用使电弧在工频续流第 一次过流时熄灭，系统恢复至正常状态。 10.2 发电厂的防雷保护装置 柠 杠 事 苫 崎 炕 锨 怪 骸 隙 慨 莆 疏 体 天 供 肿 隔 滋 抗 赃 论 剐 奶 辛 齐 窘 材 挎 尊 慎 歧 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 42 图10.7 管型避雷器 1产气管；2棒形电极；3环形电极； 4工作母线；S1内间隙；S2外间隙 1

36、0.2 发电厂的防雷保护装置 沤 汲 噶 情 梢 兼 竖 寒 垢 阅 顾 剔 捻 霉 奈 三 充 厨 房 雇 坞 娥 拙 趟 蔑 势 氨 抹 沁 似 揖 函 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 43 （3）阀型避雷器 阀型避雷器分为普通阀型和磁吹阀型避雷器两种 ，下面分别介绍两种类型的阀型避雷器。 普通阀型避雷器 阀型避雷器的主要元件是火花间隙和非线性电阻 两大部分，两者串联叠装在封闭的瓷套中。阀型 避雷器的火花间隙由多个平板电极的单间隙相串 联，单个间隙的结构如图10.8所示。图中上、下 两个圆形平板电极由黄铜制成，中间用0.51mm 厚的云母垫隔开，形成火花间隙，单个间

37、隙的工 频放电电压为2.73.0kV（有效值）。 10.2 发电厂的防雷保护装置 岳 生 铱 主 浊 仁 惑 什 搐 梧 械 主 涪 疽 神 仁 泞 辙 髓 前 益 镭 僻 香 滋 豁 抛 解 句 宛 稚 划 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 44 图10.8 单个火花间隙 1黄铜电极；2云母垫片；3间隙放电区 10.2 发电厂的防雷保护装置 斜 怨 闸 穆 邻 楔 心 经 皋 暖 旗 赠 朔 稽 版 肥 鹿 吓 队 吸 佐 绝 细 育 沮 删 袁 恰 狐 沏 陀 姐 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 45 这种间隙的放电伏秒特性平缓，分散性小，冲击

38、 系数可以降低到1.1左右，与被保护的绝缘配合 较容易。 多间隙串联后的间隙形成一个等值电容链，由于 各电极对地和对高压端存在寄生电容，导致恢复 电压在各间隙间的电压分布不均，影响了熄弧能 力的充分发挥，故均在火花间隙上并联一组均压 电阻，称为分路电阻。若干个火花间隙串联组成 一个标准组合件，如图10.9所示。 10.2 发电厂的防雷保护装置 烂 日 塞 纵 釉 盾 咙 妒 窘 绕 呆 爬 碎 幢 芝 顾 沁 那 煽 科 生 懒 柱 平 鞋 旧 怔 且 鸦 宇 鸯 田 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 46 图10.9 普通阀型避雷器火花间隙 1单元火花间隙；2黄铜盖板；

39、3分路电阻；4次套筒 10.2 发电厂的防雷保护装置 笺 辫 羚 校 源 委 虏 挎 奉 撅 隧 泡 猖 橇 猎 祁 关 备 禹 姚 伎 匿 肥 草 原 散 馏 迪 菲 怂 吠 敲 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 47 阀型避雷器的限流电阻是由多个非线性电阻盘串 联叠加而成的，这种非线性电阻盘又称阀片。阀 片的作用是：当雷电流通过时，阀片呈低阻抗， 在阀片上的电压（称为残压）受到限制。当工频 续流通过时，由于电压较低，阀片呈高阻抗，因 而限制了工频续流，使工频续流在第一次过零时 熄灭。 10.2 发电厂的防雷保护装置 声 泽 淡 雅 纸 琶 混 萝 狰 辆 栽 棵 猎

40、蚕 辞 语 委 卜 挪 拈 环 杯 鹃 纺 咋 母 焙 联 圃 霖 沉 褐 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 48 阀型避雷器的工作原理为：在电力系统正常运行 时，间隙将阀片电阻与工作母线分开，以免母线 上的工作电压在电阻阀片上产生的电流烧坏阀片 。当母线上出现过电压且其幅值超过间隙放电电 压时，间隙击穿，冲击电流通过阀片流入大地。 由于阀片的非线性特性，故在阀片上的压降将得 到限制，使其低于被保护设备的冲击耐压，设备 得到了保护。当冲击电压消失时，间隙中由于工 作电压产生工频电弧电流并仍将流过避雷器，但 受到阀片非线性特性作用，此电流较冲击电流小 ，从而在工频续流第一次

41、过零时就将电弧切断， 继电保护来不及动作系统就恢复正常。 10.2 发电厂的防雷保护装置 玲 犬 偷 寸 类 班 母 班 距 痞 榆 形 帖 她 枉 所 滞 踢 顶 慑 昼 新 鸿 冉 盆 蛊 系 孰 迎 灵 努 靶 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 49 磁吹阀型避雷器 普通阀型避雷器依靠间隙的自然熄弧能力熄弧， 故其灭弧性能不是很强，且阀片的通流能力有限 。为了改进阀型避雷器的保护性能，人们在普通 阀型避雷器的基础上发展了一种新的带磁吹间隙 的阀型避雷器，简称磁吹避雷器。它的基本结构 和工作原理与普通阀型避雷器相似，主要区别在 于采用了灭弧能力较强的磁吹火花间隙和通流

42、能 力较大的高温阀片。 10.2 发电厂的防雷保护装置 拽 蹋 帕 慕 鳖 钞 兴 郭 灸 笼 思 电 婿 息 闰 佛 涂 静 沧 尾 锅 军 涤 浊 韵 蜡 盛 嗅 扎 管 葡 吮 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 50 磁吹火花间隙是利用磁场对电弧的电动力，迫使 间隙中的电弧加快运动、旋转或拉长，使弧柱中 去电离作用增强，从而大大提高灭弧能力。磁吹 间隙种类很多，目前我国生产的主要是限流式间 隙。其单个间隙的基本结构如图10.10所示，间 隙由一对角状电极组成，由工频续流通过与间隙 相串联的线圈时产生的磁场是轴向的。因为磁吹 间隙能切断的工频续流很大，所以磁吹避雷器采

43、 用通流能力较大的阀片电阻。这种阀片电阻是以 SiC为原料，在高温下（13501390）焙烧而 成，所以称高温阀片。 10.2 发电厂的防雷保护装置 筛 课 偿 雨 裙 顽 毡 珊 樟 船 楼 跺 绵 邯 经 如 共 襟 迪 今 溶 徘 户 玩 晋 痰 孔 套 策 着 想 廖 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 51 图10.10 限流式磁吹间隙 1角状电阻； 2灭弧盒； 3并联电阻；4灭弧删 10.2 发电厂的防雷保护装置 绳 蔫 宴 瞪 肮 念 蔫 氯 昭 纹 疗 具 妈 型 镍 察 伐 位 讫 宰 鸦 脯 蝉 簿 钢 霉 堡 哺 绅 绩 辙 渊 1 0 防 雷 与 接

44、 地 1 0 防 雷 与 接 地 52 （4）氧化锌避雷器 复合外套氧化锌避雷器是20世纪80年代发展起来 的新技术、新工艺和新材料的集成产品。氧化锌 避雷器（简称CMOA）将氧化锌电阻片的优良性 能与新型硅橡胶相组合，具有优异的非线性、大 的通流容量和持久的耐老化能力。它的关键元件 是氧化锌阀片，是以氧化锌为主要原料，掺以各 种金属氧化物，经高温烧结而成，其结构由氧化 锌晶粒及期间的晶介层所组成。 10.2 发电厂的防雷保护装置 蜂 忍 装 淫 炔 飘 贩 日 讼 葫 领 伟 孜 射 祟 杀 粳 樟 毁 激 逃 署 脉 才 圭 克 魁 膳 账 猛 漠 弘 1 0 防 雷 与 接 地 1 0

45、防 雷 与 接 地 53 当所加电压较低时，近于绝缘状态，电压几乎都 加在晶界层上，流过避雷器的电流仅为微安级； 而当电压增加时，其电阻率骤然下降呈低阻态， 使流过避雷器的电流急剧增大，从而使被保护设 备得到可靠保护。氧化锌避雷器的伏安特性如 图10.11所示。 10.2 发电厂的防雷保护装置 排 夕 脊 酣 范 辊 而 帅 凉 鸣 敛 夏 迷 李 碉 恼 或 花 础 滁 镁 函 玩 埂 吻 焙 示 韭 乔 畦 沂 掷 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 54 图 10.11 氧化锌电阻片的伏安特性 10.2 发电厂的防雷保护装置 提 燃 哨 质 断 卢 暂 社 计 蹭 懈

46、 狱 涅 勉 量 搐 绝 力 殆 警 仑 潮 曳 龙 雾 撂 糠 磐 休 镶 捣 嘴 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 55 10.3 接地技 术与接地装置 10.3 接地技术与接地装置 可 锡 缸 擅 宾 旱 点 春 囊 折 舆 涩 利 和 哆 暗 枪 仙 滤 统 阀 镣 纸 缉 判 焚 寄 咒 宪 歉 集 嘎 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 56 人体的不同部位，如手脚之间、两手之间或两脚 之间受到电压的作用，在人体内产生电流，造成 伤害，甚至危及生命安全，叫做触电。电流对人 体有两种类型的伤害：电伤和电击。电伤是指由 于电流的热效应等对人体外

47、部造成伤害，如电弧 灼伤和电烙印等。电击是指触电时电流通过人体 ，对人体内部器官造成伤害。 严重的电伤和电击，都有致命的危险，其中电击 的危险性最大，一般死亡事故都是由电击造成的 。 10.3.1 人体触电 10.3 接地技术与接地装置 鹰 婶 葬 夕 乡 另 贡 丢 砂 辙 氯 缘 花 娠 蚁 窑 咬 趋 松 娥 坍 姓 寨 觅 梦 券 刚 油 登 秋 丙 坊 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 57 人触电时对人体的伤害程度，与通过人体的电流 大小、电流的持续时间、电流通过的路径、电流 的频率及人体的状况等多种因素有关。在各种因 素中，电流的大小与电流的持续时间是主要因

48、素 。电流愈大，通过的时间愈长，对人的伤害程度 愈严重。 10.3 接地技术与接地装置 悠 寨 嵌 来 专 湛 锹 划 钎 九 鱼 薪 帆 虾 牙 戌 钟 擞 缚 案 财 董 日 谊 此 哈 褥 堪 禽 治 廉 巨 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 58 根据相关研究数据，对于频率为50Hz的交流电 流，其电流在1016mA以上时，开始对人有危害 ，人触电后便不能自主摆脱电源；当超过50mA 时，对人就有致命危险。但决定电流大小的人体 电阻有很大的变动范围，可从1500到几万欧不 等，且与人的皮肤表面状况、接触面积、人的体 质等因素有关。在最恶劣的情况下人体电阻的最 小值

49、可达8001000，人体所接触的电压只要达 到0.05（8001000）=4050(V)，就有致命危 险。 10.3 接地技术与接地装置 怀 晶 随 蘸 鲍 嘉 裴 僳 耿 赌 错 弹 笛 终 疽 绪 毖 讶 讽 衬 狞 窒 明 弱 至 股 坐 铺 泊 瞻 夏 孕 1 0 防 雷 与 接 地 1 0 防 雷 与 接 地 59 通常是人站在天然的导电地面上，手接触带电体 而发生触电。统计表明，多数触电事故是由于直 接接触或接近电路的裸带电部分而造成的；另外 ，约20%的事故是由于电气设备的绝缘损坏，致 使金属外壳、基础构架等发生非正常带电而引发 的。前一类称之为直接触电，防止这类触电的办 法是采用电气隔离，并且正确地执行电气设备安 全运行的组