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
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