防雷及过电保护ppt课件

1、 13 防雷及过电压维护防雷及过电压维护一、考试大纲要求一、考试大纲要求13.1 了解电力系统过电压的种类和了解电力系统过电压的种类和过电压程度；过电压程度；13.2 熟习交流电气安装过电压维护熟习交流电气安装过电压维护设计要求及限制措施；设计要求及限制措施；13.3 掌握建筑物防雷的分类及措施；掌握建筑物防雷的分类及措施；13.4 掌握建筑物防雷设计的计算方掌握建筑物防雷设计的计算方法和设计要求。法和设计要求。 二、本章相关规程规范1.DL/T6202.GB50057 2.GB311.1 3.GB/T16895.11(第4部分：平安防护第44章：过电压维护第446节：低压电气安装对高压接地系

2、统接地缺点的维护) 13 防雷及过电压维护防雷及过电压维护 13.1电力系统过电压的种类和过电压程度电力系统过电压的种类和过电压程度13.1.1系统运转中出现于设备绝缘上的电压系统运转中出现于设备绝缘上的电压13.1.1.1系统运转中出现于设备绝缘上的电压有系统运转中出现于设备绝缘上的电压有:1正常运转时的工频电压；正常运转时的工频电压；2暂时过电压工频过电压、谐振过电压暂时过电压工频过电压、谐振过电压;3操作过电压；操作过电压；4雷电过电压；雷电过电压；13.1.1.2相对地暂时过电压和操作过电压的标么相对地暂时过电压和操作过电压的标么值如下：值如下：1工频过电压的工频过电压的1.0p.u=

3、Um/ ；2谐振过电压和操作过电压的谐振过电压和操作过电压的1.0p.u.= Um /注：注：Um为系统最高电压；为系统最高电压；p.u.为过电压标么值。为过电压标么值。 32313.1.1.3系统最高电压的范围：1范围，3.6Um252 kV； 2范围，Um252 kV。系统的标称电压Un和系统最高任务电压Um见13-1表13-1 系统标称电压和系统最高任务电压 单位：kV有效值Un3610203566110220330500Um3.67.2122440.572.5126252363550 13.1.2电气设备在运转中接受的过电压略 13.1.3电力系统的过电压程度 13.1.3.1工频过电

4、压的允许程度110kV及以下电力系统的工频过电压普通不超越以下数值：110kV 1.3p.u. 35-66 kV p.u.3-6 kV 1.1 p.u.13.1.3.2操作过电压的允许程度目前，在选择配电安装及电气绝缘程度时，计算用操作过电压程度如下：相对地：110kV直接接地系统 3.0p.u.66kV及以下除低电阻接地系统外的非直接接地系统 4.0p.u. 35kV及以下低电阻接地系统 3.2p.u.相间：3110kV相间操作过电压取相对地过电压的1.5倍。 3313.2交流电气安装过电压维护设计要求及限制措交流电气安装过电压维护设计要求及限制措施施 13.2.1雷电过电压及其对维护设计的

5、要求雷电过电压及其对维护设计的要求13.2.1.1雷电过电压雷电过电压1设计和运转中应思索直接雷击、雷电还击设计和运转中应思索直接雷击、雷电还击和感应雷电过电压对电气安装的危害。和感应雷电过电压对电气安装的危害。2架空线路上的雷电过电压。架空线路上的雷电过电压。1距架空线路距架空线路S65m处，雷云对地放电时，线处，雷云对地放电时，线路上产生的感应过电压最大值可按式路上产生的感应过电压最大值可按式13-2-1计计算算 Ui25 13-2-1式中式中Ui雷击大地时感应过电压最大值，雷击大地时感应过电压最大值，kV；I雷电流幅值普通不超越雷电流幅值普通不超越100，kASIhchc导线平均高度，m

6、；S雷击点与线路的间隔，m。线路上的感应过电压为随机变量，其最大值可达300400 kV，普通仅对35 kV及以下线路的绝缘有一定要挟。2雷击架空线路导线产生的直击雷过电压，可按式13-2-2确定 Us100I 13-2-2式中Us雷击点过电压最大值，kV。雷直击导线构成的过电压易导致线路绝缘闪络。架设避雷线可有效地减少雷直击导线的概率。3因雷击架空线路避雷线、杆顶构成作用于线路绝缘的雷电还击过电压，与雷电参数、杆塔型式、高度和接地电阻等有关。宜适中选取杆塔接地电阻，以减少雷电还击过电压的危害。3变电所内的雷电过电压来自雷电对配电安装的直接雷击、还击和架空进线上出现的雷电侵入波。13.2.1.

7、2变电所的直击雷过电压维护1变电所的直击雷过电压维护可采用避雷针或避雷线。以下设备应设直击雷维护安装：1屋外配电安装；2油处置室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、装卸油台、易燃资料仓库等建筑物；3乙炔发生站、制氢站、露天氢气罐、氢所罐储存室、天然气调压站、天然气架空管道及其露天贮罐。2为维护其他设备而装设的避雷针，不宜装在独立的控制室和35kV及以下变电所的屋顶上。但有用钢构造或钢筋混凝土构造等有屏蔽作用的建筑物的车间变电所可不受此限制。3露天布置的GIS的外壳不需装设直击雷维护安装，但应接地。4变电一切爆炸危险且爆炸后能够涉及变电所内主设备或严重影响供电的建筑物如制氢站、露天氢气贮罐、氢气罐

8、储存室、易燃油泵房、露天易燃油贮罐、架空易燃油管道、装卸油台和天然气管道以及露天天然气贮罐等，运用独立避雷针维护，并应采取防止雷电感应的措施。513.2.1.21中所述设备上的直击雷维护 安装包括兼作接闪器的设备金属外壳、电缆金属 外皮、建筑物金属构件等，其接地可利用变电所的主接地网，但应在直击雷维护安装附近装设集中接地安装。6独立避雷针线宜设独立的接地安装。在非高土壤电阻率地域，其接地电阻不宜超越10。当有困难时，该接地安装可与主接地网衔接，但避雷针与主接地网的地下衔接点至35kV及以下设备与主接地网的地下衔接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及

9、其接地安装与道路或出入口等的间隔不宜小于3m，否那么应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面，也可铺设混凝土地面。 7110kV配电安装，普通将避雷针装在配电装置的架构或房项上，但在土壤电阻率大于1000m的地域，宜装设独立避雷针。否那么，应经过验算，采取降低接地电阻或加强绝缘等措施。66kV的配电安装，允许将避雷针装在配电安装的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于500m的地域，宜装设独立避雷针。35kV及以下高压配电安装架构或房顶不宜装避雷针。8在变压器门型架构上和在离变压器主接地线小于15m的配电安装的架构上，当土壤电阻率大于350m时，不允许装设避雷针、避雷线；如不大于350m，那么应根据方案

10、比较确有经济效益，经过计算采取相应的防止还击措施，并至少遵守以下规定，方可在变压器门型架构上装设避雷针、避雷线： 1装在变压器门型架构上的避雷针应与接地网衔接，并应沿不同方向引出34根放射形程度接地体，在每根程度接地体上离避雷针架构3m处装设一根垂直接地体。2直接在335kV变压器的一切绕组出线上或在离变压器电气间隔不大于5m条件下装设阀式避雷器。高压侧电压35kV变电所，在变压器门型架构上装设避雷针时，变电所接地电阻不应超越4不包括架构根底的接地电阻。9110kV配电安装，可将线路避雷线引接到出线门型架构上，土壤电阻率大于1000m的地域，应装设集中接地安装。 35kV、66 kV配电安装，

11、在土壤电阻率不大于500m的地域，允许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地安装。在土壤电阻率大于500m的地域，避雷线应架设到线路终端杆塔为止。从线路终端杆塔到配电安装的一档线路的维护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔上装设避雷针。严禁在装有避雷针、避雷线的构筑物上架设未采取维护措施的通讯线、广播线和低压线。10独立避雷线、避雷线与配电安装带电部分间的空气中间隔以及独立避雷针、避雷线的接地安装与接地网间的地中间隔。1独立避雷针与配电安装带电部分、变电所电气设备接地部分、架构接地部分之间的空气间隔，应符合式13-2-3的要求 Sa0.2Ri+0.1h 13-2-3式中Sa空气

12、中间隔，m；Ri避雷针的冲击接地电阻，；h避雷针校验点的高度，m。2独立避雷针的接地安装与变电所接地网间的地中间隔，应符合式13-2-4的要求 Se0.3R 13-2-4式中Se地中间隔，m。除上述要求外，对避雷针和避雷线，Sa不宜小于5m，Se不宜小于3m。对66kV及以下配电安装，包括组合导线、母线廊道等，应尽量降低感应过电压，当条件答应时，Sa应尽量增大。13.2.1.3范围变电所高压配电安装的雷电侵入波过电压维护1变电所应采取措施防止或减少近区雷击闪络。未沿全线架设避雷线的35110kV架空送电线路，应在变电所12km的进线段架设避雷线。35kV线路在12km进线维护段范围内的杆塔耐雷

13、程度应该符合表12-2-4的要求。进线维护段上的避雷段维护角宜不超越20O，最大不应超越30O。 2未沿全线架设避雷线的35110kV线路，其变电所的进线段应采用图13-2-1所示的维护接线。13.2.1.413.2.1.4气体绝缘全封锁组合电器气体绝缘全封锁组合电器GISGIS变电变电所的雷电侵入波过电压维护所的雷电侵入波过电压维护1 166kV66kV及以上进线无电缆段的及以上进线无电缆段的GISGIS变电所，变电所，在在GISGIS管道与架空线路的衔接处，应装设金属氧化管道与架空线路的衔接处，应装设金属氧化物避雷器物避雷器FMO1FMO1，其接地端应与管道金属外壳，其接地端应与管道金属外

14、壳衔接，如图衔接，如图13-2-513-2-5所示。如变压器或所示。如变压器或GISGIS一次回路一次回路的任何电气部分至的任何电气部分至FMO1FMO1间的最大电气间隔不超越间的最大电气间隔不超越以下参考值或虽超越，但经校验，装一组避雷器以下参考值或虽超越，但经校验，装一组避雷器即能符合维护要求，那么图即能符合维护要求，那么图13-2-513-2-5中可只装设中可只装设FMO1FMO1：66kV 50m110 kV 130m衔接GIS管道的架空线路进线维护段的长度应不小于2km。266 kV及以上进线有电缆段的GIS变电所，在电缆段与架空线路的衔接处应装设金属气化物避雷器FMO1，其接地端应

15、与电缆的金属外皮衔接。对三芯电缆，末端的金属外皮应与GIS管道金属外壳衔接接地图13-2-6a；对单芯电缆，应经金属氧化物电缆护层维护器FC接地图13-2-6b。 电缆末端至变压器或GIS一次回路的任何电气部分间的最大电气间隔不超越13.2.1.41中的参考值或虽超越，但经校验，装一组避雷器即能符合维护要求，图13-2-6中可不装设FMO2。对衔接电缆段的2km架空线路应设避雷线。3进线全长为电缆的GIS变电所内能否需装设金属氧化物避雷器，应视电缆另一端有无雷电过电压波侵入的能够，经校验确定。13.2.1.5小容量变电所雷电侵入波过电压的简易维护略13.2.1.6配电系统的雷电过电压维护131

16、0kV配电系统中的配电变压器应装设阀式避雷器维护。阀式避雷器应尽量接近变压器装设，其接地线应与变压器低压侧中性点中性点不接 地时那么为中性点的击穿保险器的接地端以及金属外壳等连在一同接地。2310kV Y,yn和Y,y(低压侧中性点接地和不接地)接线的配电变压器，宜在低压侧装设一组阀式避雷器或击穿维护器，以防止反变换波和低压侧雷电侵入波击穿高压侧绝缘。但厂区内的配电变压器可根据运转阅历确定。低压侧中性点不接地的配电变压器，应在中性点装设击穿保险器。30.435kV配电变压器，其高低压侧均应装设阀式避雷器维护。4310kV柱上断路器和负荷开关应装设阀式避雷器维护。经常断路运转而又带电的柱上断路器

17、、负荷开关或隔分开关，应在带电侧装设阀式避雷器，其接地线应与柱上断路器等的金属外壳衔接，且接地电阻不应超越10。 装设在架空线路上的电容器宜装设阀式避雷器维护。 13.2.1.7 旋转电机 的雷电过电压维护略 13.2.1.8高压架空线路的雷电过电压维护35kV及以下1普通线路的维护：1送电线路的雷电过电压维护方式，应根据线路的电压等级、负荷性质、系统运转方式，当地原有线路的运转阅历、雷电活动的强弱、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件，经过技术经济比较确定。各级电压的送、配电线路，应尽量装设自动重合闸安装。35kV及以下的厂区内的短线路，可按需求确定。2各级电压的线路，普通采用以下维护方式

18、：a)35kV及以下线路，普通不沿全线架设避雷线。b)除少雷区外，310kV钢筋混凝土杆配电线路，宜采用瓷或其他绝缘资料的横担，假设用铁横担，对供电可靠性要求高的线路宜采用高电压等级的绝缘子，并应尽量以较短的时间切除缺点，以减少雷击跳闸和断线事故。3有避雷线的线路，在普通土壤电阻率地域，其耐雷程度不宜低于表13-2-4所列数值。4有避雷线的线路，每基杆塔不连避雷线的工频接地电阻，在雷季枯燥时，不宜超越表13-2-5所列数值。表13-2-4 有避雷线线路的耐雷程度标称电压kV35耐雷程度kA普通线路2030大跨越档中央和变电所进线维护段30表13-2-5 有避雷线的线路杆塔的工频接地电阻土壤电阻

19、率m1001005005001000100020002000接地电阻1015202530注：如土壤电阻率超越2000m，接地电阻很难降低到30时，可采用68根总不超越500m的放射形接地体，或采用延续伸长接地体，接地电阻不受限制。5杆塔上避雷线对边导线的维护角，普通采用200300。杆塔上两根避雷线间的间隔不应超越导线与避雷线间垂直间隔的5倍。后略13.2.1.9雷电过电压维护安装1避雷针和避雷线：1单支避雷针的维护范围图13-2-10： a)避雷针地面上的维护半径，应按式13-2-10计算 r=1.5hP 13-2-10式中r维护半径，m；h避雷针的高度，m；P 高 度 影 响 系 数 ，

20、h 3 0 m ， P = 1 ；30m120m时，取其等于120m。b)在被维护物高度hx程度面上的维护半径应按以下方法确定：当hx0.5h时 rx=(h-hx)P=haP (13-2-11)式中rx-避雷针在hx程度面上的维护半径，m； hx被维护物的高度，m； ha避雷针的有效高度，m。当hx0.5h时 rx=(1.5h-2hx)P (13-2-12)式中rx-每侧维护范围的宽度，m。b当hxh/2时rx= (h-1.53hx) 13-2-15图13-2-10单支避雷针的维护范围h30m时，=45O4单根避雷线在hx程度面上每侧维护范围的宽度图13-2-14a)当hxh/2时， rx=0

21、.47(h-hx)P 13-2-1413.2.213.2.2暂时过电压及其对维护设计的要求暂时过电压及其对维护设计的要求13.2.2.113.2.2.1暂时过电压工频过电压、谐振过电压暂时过电压工频过电压、谐振过电压的性质的性质1 1工频过电压的性质：工频过电压的频率为工工频过电压的性质：工频过电压的频率为工频或接近工频，幅值不高，在中性点不接地或经频或接近工频，幅值不高，在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，约为工频电压的消弧线圈接地的系统，约为工频电压的 倍；倍；在中性点直接接地系统中，普通不充许超越在中性点直接接地系统中，普通不充许超越1.51.5倍。倍。工频过电压对工频过电压对110k

22、V110kV及以下电网的电气设备没有危及以下电网的电气设备没有危险：险：对对220kV220kV电网可不思索限制措施；电网可不思索限制措施；对对330kV330kV及以上电网应采用限制措施；及以上电网应采用限制措施；产生工频过电压的主要要素：产生工频过电压的主要要素： 1 1空载长线的电容效应；空载长线的电容效应；2 2单相接地缺点；单相接地缺点；33发电机忽然甩负荷。2谐振过电压的性质：电网中的电感、电容元件，在一定电源的作用下，并遭到操作或缺点的激发，使得某一自在振荡频率与外加强迫频率相等，构成周期性或准周期性的猛烈振荡，电压振幅急剧上升，出现严重谐振过电压。各种谐振过电压可以归纳为三种类

23、型：线性谐振、铁磁谐振和参数谐振。限制谐振过电压的根本方法：尽量防止它发生，这就要在设计中做出必要的预测，适当调整电网参数，防止谐振发生；缩短谐振存在的时间，降低谐振的幅值，减弱谐振的影响。普通是采用电阻阻尼进展抑制。13.2.2.213.2.2.2暂时过电压工频过电压、谐振过电暂时过电压工频过电压、谐振过电压及维护压及维护1 1工频过电压，对范围工频过电压，对范围中的中的110kV110kV系统，工系统，工频过电压普通不超越频过电压普通不超越1.3p.u.1.3p.u.；310kV310kV和和3566kV3566kV系统，普通分别不超越系统，普通分别不超越1.1 p.u.1.1 p.u.和

24、和 p.u. p.u.。后略后略13.4.313.4.3防雷击电磁脉冲防雷击电磁脉冲13.4.3.113.4.3.1普通规定普通规定1 1防雷击电磁脉冲除遵守本章其他各节的有防雷击电磁脉冲除遵守本章其他各节的有关规定外，尚应符合本节所规定的根本要求。关规定外，尚应符合本节所规定的根本要求。2 2一个信息系统能否需求防雷击电磁脉冲，一个信息系统能否需求防雷击电磁脉冲，应在完成直接、间接损失评价和建立、维护投资应在完成直接、间接损失评价和建立、维护投资预测后仔细分析综合思索，做到平安、适用、经预测后仔细分析综合思索，做到平安、适用、经济。济。3 3在设有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉在设有信息系统

25、的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下，当该建筑物没有装设防直击雷安装冲的情况下，当该建筑物没有装设防直击雷安装和和33不处于其他建筑物或物体的维护范围内时，宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施。在要思索屏蔽的情况下，防直击雷接闪器宜采用避雷网。4在工程的设计阶段不知道信息系统的规模和详细位置的情况下，假设估计未来会有信息系统，应在设计时将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的维护接地系统等与防雷安装组成一个共用接地系统，并应在一些适宜的地方预埋等电位衔接板。13.4.3.2防雷区LPZ13.4.3.3屏蔽、接地和等电位衔接的要求13.4.3.4对电涌维护器

26、和其他的要求1当电源采用TN系统时，从建筑物内总配电盘箱开场引出的配电线路和分支路必需采用TN-S系统。2本节原那么上规定要在各防雷区界面做等电位衔接，但由于工艺要求或其他缘由被维护设备的安装位置不会正好设在界面处是设在其附近，在这种情况下，当线路能承当发生的电涌电压时，电涌维护器可安装在维护设备处，而线路的金属维护层或屏蔽层首先于界面处做一次等电位衔接。3电涌维护器必需能接受预期经过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：经过电涌时的最大钳压，有才干熄灭在雷电流经过后产生的工频续流。在建筑物进线处和其他防雷区界面处的最大电涌电压，即电涌维护器的最大钳压加上其两端引线的感应电压应与所属系统的根

27、本绝缘程度和设备允许 设备位置电源处的设备配电线路和最后分支线路的设备用电设备特殊需求维护的设备耐冲击过电压类别类类类类耐冲击电压额定值kV642.51.5的最大电涌电压协调一致。为使最大电涌电压足够低，其两端的引线应做到最短。 在不同界面上的各电涌维护器还应与其相应的能量接受才干相一致。 当无法获得设备的耐冲击电压时，200/380V三相配电系统设备可按表13-4-5选用。表13-4-5 220/380V三相系统各种设备绝缘耐冲击过电压额定值注：类需求将瞬态过电压限制到特定程度的设备； 类如家用电器、手提工具和类似负荷； 类如配电盘、断路器，包括电缆、母线、分线盒、开关、插座等的布线系统，以

28、及运用于工业的设备和永久接至固定安装的固定安装的电动机等的一些其他设备； 类如电气计量仪表、一次线过流维护设备、波纹控制设备。5选择220/380V三相系统中的电涌维护器时，其最大继续运转电压UC应符合以下规定：1按图13-4-12接线的TT系统中，UC不应小于1.55UO。2按图13-4-13和图13-4-14接线的TN和TT系统中，UC不应小于1.15UO。 3按图13-4-15接线的1T系统中UC不应小于1.15UU为线间电压。注：UO是低压系统相线对中性线的标称电压，在220/380V三相系统中，UO=220V。 6在供电的电压偏向超越所规定的10%以及谐波使电压幅值加大的场所，应根据

29、详细情况对氧化锌压敏电阻SPD提高第13.4.3.4条5款所规定的UC值。7在LPZOA或LPZOB区与LPZ1区交界处，在从室外引来的线路上安装的SPD，应选用符合级分类实验的产品。应按第13.4.3.3条4款的规定确定经过SPD的10/350s雷电流幅值。当线路有屏蔽时，经过每个SPD的雷电流可按上述确定的雷电流的30%思索。SPD宜接近屏蔽线路末端安装。以上述得出的雷电流作为Ipeak来选用SPD。当按上述要求选用配电线路上的SPD时，其标称放电电流In不宜小于15kA。 当采用TN-C-S或TNS系统时，在N与PE线衔接处电涌维护器用三个，在其以后N与PE线分开处安装电涌维护器时用四个

30、，即在N与PE线间添加一个，类似于图13-4-12。当电源变压器高压侧碰外壳短路产生的过电压加于4a设备时不应动作。在高压系统采用低电阻接地和供电变压器外壳、低压系统中性点合用同一接地安装以及切断短路的时间小于或等于5s时，该过电压可按1200V思索。8在按第13.4.3.4条7款要求安装的SPD所得到的电压维护程度加上其两端引线的感应电压以及反射波效应缺乏以维护距其较远外的被维护设备的情况下，尚应在被维护设备处装设SPD，其标称放电电流In不宜小于8/20s3kA。当被维护设备沿线路距第13.4.3.4条7款要求安装的SPD不大于10m时，假设该SPD的电压维护程度加上其两端引线的感应电压小

31、于被维护设备耐压程度的80%，普通情况在被维护设备处可不装SPD。9当第13.4.3.4条7款和第13.4.3.4条8款要求安装的SPD之间设有配电盘时，假设第一级SPD的电压维护程度加上其两端引线的感应电压维护不了该配电盘内的设备应在该盘内安装第二级SPD，其标称放电电流不宜小于8/20s5kA。10在思索各设备之间的电压维护程度时，假设线路无屏蔽尚应计及线路的感应电压，应按闪电击中安装在第一类防雷建筑物上的防雷安装时所感应的电压和能量的近似计算式计算，雷电流参量应按初次以后雷击的雷电流参量选取。在思索被维护设备的耐压程度时宜按其值的80%思索。11在普通情况下，当在线路上多处安装SPD且无

32、准确数据时，电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m，限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m。12在普通情况下，仅对表13-4-5中的、类设备宜思索采取防操作过电压的措施。注：维护信息线路和设备的SPD另按国家有关规定确定。四、样题解答1在架空输电线路上，设架空避雷线.知架空避雷线的高度为20米，当运用以下图计算其维护范围时，试确定维护角及高度影响系数P，那种选择是正确的：答案：D A. =45，P=1.B. =25，P=1.C. =45，P=5.5/ D. 运用滚球法.答案：B 单根逼雷线的维护范围2 规范中，送电线路变电所绝缘子串及空气间隙的绝缘配合公式均按规范气候条件给出。该规范气候条件应包括 ：A. 气压B. 温度C. 绝对湿度D. 风速答案：A. B. C.3.某办公楼位于广州地域，其外形尺寸为长L=118米，宽W=25米，高H=90米，该地域雷电活动日为Td=87.6