华工自动化企业供电第8章防雷与接地

1、第八章 防雷与接地本章要点 供电系统正常运行，首先保证整个系统的安全性，本章主要围绕工业和民用电力装置的防雷保护和接地装置的运行与设计问题，介绍雷电的产生和发展的物理过程、常用的防雷保护装置、架空线路和变配电所的防雷措施、接地和接零的基本概念和计算。主要掌握以下几个问题：一、过电压与防雷1、过电压的基本概念、分类；2、主要的防雷措施（1）避雷针（2）避雷器3、防雷保护 变电所、架空线路等防雷保护措施；第八章防防雷与与接地二、电气气装置接接地（1）接地基基本概念念（2）接地类类型（3）保护接接地的分分类与特特点；（重点）第一节过过电压压和防雷雷一、过电电压及雷雷电概述述1过电压压及分类类：过电压

2、：在电气气设备或或者线路路上出现现的超出出正常工工作要求求并对其其绝缘构构成威胁胁的电压压。第一节过过电压压和防雷雷2雷电电的形成成雷电放电电过程分分为：先导放电电和主放放电过程程；先导放电电过程：当电场强强度达到到25KV30KV/cm时，空气气绝缘击击穿；主放电过过程：强烈的电电荷中和和过程，强大电电流，数数十至数数百千安安；第一节过过电压压和防雷雷3雷电过过电压的的种类高空中雷雷云之间间的放电电虽然强强烈，但但对于人人和地面面物体没没有危害害，而雷雷云对大大地的放放电将会会产生很很大的破破坏作用用的大气气过电压压，主要要包括三三类：第一节过过电压压和防雷雷第一节过过电压压和防雷雷4雷电的

3、的危害雷电对于于电力装装置等的的危害，主要表表现在以以下几方方面：(1).电动力效效应：雷雷电的机机械效应应产生的的电动力力可摧毁毁设备、杆塔和和建筑，伤害人人和畜；(2).热效应：强大的的雷电流流所产生生的热量量，可烧烧断导线线和烧毁毁电力设设备；(3).电磁效应应：雷电电的电磁磁效应可可能产生生过电压压，击穿穿电气绝绝缘，甚甚至引起起火灾爆爆炸，造造成人身身伤亡；(4).闪络放电电：雷电电的闪络络放电可可能烧坏坏绝缘子子、使断断路器跳跳闸或引引起火灾灾，造成成大面积积停电。第一节过过电压压和防雷雷二、防雷雷措施第一节过过电压压和防雷雷（A）接接闪器第一节过过电压压和防雷雷1避雷针针（1）避

4、雷针针的作用用：吸引雷，并将雷雷电流通通过避雷雷针安全全引入大大地，保保护避雷雷针附近近的电力力设备和和建筑物物免受直直击雷的的危害；（2）避雷针针的组成成：第一节过过电压压和防雷雷2避雷线线架设在架架空线路路的上面面，保护护架空线线路或者者建筑物物；既架架空又接接地，又又称架空空地线。防雷的的原理与与避雷针针相同；第一节过过电压压和防雷雷3避雷带带和避雷雷网保护高层层建筑（烟囱、楼房）免受直直击雷和和感应雷雷；一般均采采用圆钢钢和扁钢钢，优先先采用圆圆钢，而而且对于于界面积积具有严严格规定定；上述的接接闪器均均应经过过引下线线与接地地装置连连接。第一节过过电压压和防雷雷（二）避避雷器（lig

5、htningarrester）用途：防防止雷电电产生的的过电压压波沿线线侵入变变配电所所或其他他的建筑筑物内，以免危危及被保保护设备备的绝缘缘。与保保护设备备并联，装在被被保护设设备的电电源侧。保护原理理：当线线路上出出现危及及设备绝绝缘的雷雷电过电电压时，避雷针针器的火火花间隙隙被击穿穿，或者者由高阻阻变为低低阻，使使过电压压对大地地放电，保护设设备的绝绝缘；第一节过过电压压和防雷雷1阀型避避雷器组成：火火花间隙隙和阀片片；原理：正常工作作电压时时，火花花间隙不不会被击击穿从而而隔断工工频电流流；但在在雷电过过电压时时，火花花间隙被被击穿放放电；阀阀片的非非线性特特性介绍绍；注意：雷电流通通

6、过阀片片时，产产生的电电压降将将会加在在被保护护的设备备上，不不能超过过设备的的绝缘允允许的耐耐压值。第一节过过电压压和防雷雷2氧化锌锌避雷器器目前最先先进的过过电压保保护设备备；组成：保护对象象：变压压器、发发电机、开关、母线等等高压设设备；第一节过过电压压和防雷雷第一节过过电压压和防雷雷3保护护间隙特点：简简单经济济、维修修方便；但是保保护性能能差，灭灭弧能力力差，容容易造成成接地或或者短路路故障，由于保保护间隙隙的灭弧弧能力差差，雷击击后可能能会切不不断工频频电流造造成短路路故障，引起线线路开关关跳闸或或熔断器器熔断，造成停停电；一一般配合合自动重重合闸装装置，提提高灵敏敏度；连接时，一

7、电极极接线路路，另一一电极接接地。保护对象象：室外外或者负负荷不重重的线路路；第一节过过电压压和防雷雷三防雷雷保护1架空线线路的防防雷保护护(1)架设避雷雷线：最最有效但但成本高高，只有有66KV以上的线线路才沿沿全线装装设；(2)提高线路路本身的的绝缘水水平：10KV以下的架架空线路路；采用磁横横担代替替铁横担担；绝缘子采采用高一一电压等等级；(3)三角形排排列的顶顶线兼做做防雷保保护线：并装设设放电极极间隙；(4)绝缘薄弱弱环节：高电杆杆，电缆缆头、开开关等，装设管管型避雷雷器或保保护间隙隙加以保保护；第一节过过电压压和防雷雷(5)采用自动动重合闸闸装置：雷击时时的短路路为顺时时故障；(6

8、)绝缘子铁铁脚接地地：对于于分布较较密的低低压线路路及接户户线的绝绝缘子铁铁脚宜接接地；第一节过过电压压和防雷雷2变配电电所的防防雷保护护(1)防直击雷雷装设避雷雷针保护护整个变变配电所所建筑物物；但是是为了保保证建筑筑物免受受反击事事故，需需要满足足：独立的避避雷针和和建筑物物之间距距离要满满足；独独立接地地；接地地装置不不应该设设置在人人员经常常出入的的地方。(2)进线防雷雷保护35KV的电力线线路，一一般在1-2km段内装设设避雷线线，保证证该段电电路免受受直击雷雷的危害害；为保证保保护段之之外的线线路受到到雷击时时侵入变变电所内内的过电电压有所所限制，在避雷雷线两端端处的线线路上装装设

9、避雷雷器；310kV进线，每每路进线线的终端端装设阀阀型避雷雷器，以以保护线线路断路路器和隔隔离开关关；若采采用电缆缆进线，应该在在架空线线路终端端靠近电电缆头处处装设避避雷器，其接地地端与电电缆头外外壳相连连后接地地。第一节过过电压压和防雷雷(3)配电装置置的防雷雷保护（变压器器）在配电所所每段母母线上装装设一组组阀型避避雷器，并尽量量靠近变变压器(小于5m)；并且避避雷器的的接地中中性点以以及金属属外壳连连在一起起，如图图。第二节电电气装装置的接接地1接地和和接地装装置接地电气设备备的某部部分与大大地之间间做良好好的电气气连接；接地体埋于地下下并直接接与土壤壤相接触触的金属属导体；接地线电

10、气设备备中应接接地部分分与接地地体相连连接的金金属导体体；接地装置置接地体与与接地线线总称；接地网由若干接接地体在在大地中中用接地地线相互互连接起起来的整整体；第二节电电气装装置的接接地2接地电电流和对对地电压压接地电流流电气设备备发生故故障时，电流经经过接地地装置流流入大地地并作半半球状散散开，此此电流称称为接地地电流；距离接地地体越远远，散流流电阻越越小，一一般在20m处，散流流电阻为为零；零电位电位为零零的地方方；称为为地或者者大地；对地电压压电气设备备的接地地部分与与零电位位之间的的电位差差；第二节电电气装装置的接接地第二节电电气装装置的接接地3接触电电压和跨跨步电压压接触电压压人体所

11、承承受的电电位差；跨步电压压在接地故故障点附附近，人人的双脚脚之间所所呈现的的电位差差；与跨跨步的大大小以及及距离接接地点的的远近有有关；第二节电电气装装置的接接地4工作接接地、保保护接地地、重复复接地工作接地地正常工作作或者故故障时，为了保保证电气气设备可可靠运行行而将电电力系统统某一点点接地；如：电电源的中中性点接接地保证证非故障障相对地地电压为为相电压压；防雷雷设备的的接地为为将雷电电流引入入大地；保护接地地为了保障障人身安安全、防防治间接接触电而而将设备备的外露露可导电电部分接接地；第二节电电气装装置的接接地保护接地地的主要要类型：（1）TN系统电源中性性点直接接地地，并引引出中性性线

12、(N)、保护线线(PE)或者保护护中性线线（PEN）；如图：TN-CN与PE合为PEN；由于PEN中有电流流流过，可对接接PEN线的设备备产生电电磁干扰扰，故此此方式不不适合对对电磁干干扰要求求较高的的场合；此外如如果PEN断线，可可使接PEN线的设备备外露可可导电部部分造成成人身触触电危险险，此方方式不适适合对安安全要求求较高的的场合；TN-SN与PE分开；所所有设备备外壳与与PE相连接；由于PE中没有电电流流动动，故不不会对接接PE线的设备备造成电电磁干扰扰；且PE断线不会会造成设设备外壳壳带电，故该方方式适合合于对安安全和电电磁干扰扰要求比比较高的的场合；TN-C-S前部分N与PE合并，

13、后后一部分分N与PE分开；此此方式比比较灵活活，对安安全以及及电磁干干扰要求求比较高高的场合合，采用用TN-S系统，其其他场合合采用TN-C系统，兼兼有二者者的优点点。第二节电电气装装置的接接地第二节电电气装装置的接接地TN系统中的的设备外外壳经低低压配电电系统中中公共PE线或者PEN线接地保护接零零；故障分析析：TN系统中发发生单相相碰壳接接地故障障时，形形成单相相短路回回路，因因该回路路内部无无任何接接地电阻阻，短路路电流很很大，足足以保证证在最短短时间内内使得熔熔丝熔断断、保护护装置或或者自动动开关跳跳闸，从从而切断断电源保保障设备备及人身身安全。（2）TT系统电源中性性点直接接接地，引

14、引出N线；设备外露露可导电电部分均均经过各自自的接地地装置单单独接地地。故障分析析：发生单相相接地故故障时，短路回回路电阻阻很小（8欧，产产生较大大的短路路电流：对于小小容量的的电气设设备，其其保护熔熔丝或者者自动开开关能够够自动断断开；对于大容容量的电电气设备备，由于于所选用用的熔丝丝或者自自动开关关的额定定电流较较大，不不一定能能够断开开，需要要通过加加装漏电电保护开开关进行行弥补；第二节电电气装装置的接接地第二节电电气装装置的接接地（3）IT系统电源中性性点不接地或或者经过过大电阻阻（1K）接地，不引出出中性线线，属于于三相三三线制系系统；设设备的外外露部分分经过各各自的接接地装置置单独

15、接接地；故障分析析：当设备发发生单相相接地故故障时，就会通通过接地地装置、大地、两非故故障相对对地电容容以及电电源的中中性点接接地装置置（采用用中性点点经阻抗抗接地时时）形成成单相接接地故障障电流，此时若若人体接接触外壳壳，人体体电阻与与接地电电阻并联联，由于于：，通过过人体的的电流远远小于流流经接地地电阻中中的电流流，可以以减小触触电的危危害程度度。第二节电电气装装置的接接地注意：在在同一低低压配电电系统中中，保护护接地和和保护接接零不能能混用；否则当当采用保保护接地地的设备备发生单单相接地地故障时时，危险险电压将将会通过过大地串串至零线线以及采采用保护护接零的的设备外外壳上。第二节电电气装

16、装置的接接地重复接地地：将零线上上的一处处或多处处通过接接地装置置与大地地连接；在架空空线路终终端以及及沿线1KM处、电缆缆或者架架空线引引入建筑筑物处都都需要重重复接地地；否则则当零线线万一断断线而同同时断点点后某设设备发生生单相碰碰壳，断断点之后后接零设设备外壳壳都将感感应出较较高的接接触电压压。第二节电电气装装置的接接地5应实行行接地或或者接零零的设备备凡是因为为绝缘损损坏而可可能带有有危险高高压的电电气设备备以及电电气装置置的金属属外壳和和框架均均应可靠靠接地或或者接零零。（1）电动机机、变压压器、变变阻器、电力电电容器、开关设设备的金金属外壳壳；（2）配电屏屏、控制制屏的金金属框架架

17、、邻近近带电的的金属遮遮拦；（3）电缆的的金属保保护管和和金属保保护皮，电缆的的终端头头和中间间接头的的金属保保护皮以以及母线线的外罩罩；（4）照明灯灯具、电电扇以及及电热设设备的金金属外壳壳；（5）避雷针针、避雷雷器、保保护间隙隙和耦合合电容器器的底座座，装有有避雷线线的电力力线路金金属杆塔塔。（6）互感器器的二次次线圈；本章小结结本章首先先介绍了了电气安安全、过过电压和和接地的的有关知知识，重重点讲述述了防雷雷设备和和防雷措措施、接接地种类类与要求求，所有有内容的的实质都都是安全全问题。过电压分分为内部部过电压压和外部部过电压压。内部部过电压压可分为为操作过过电压、弧光接接地过电电压以及及谐振过过电压；外部过过电压即即雷击过过电压包包括：直直击雷过过电压、感应雷雷过电压压和雷电电侵入波波。一套完整整的防雷雷设备由由避雷针针或者避避雷器、引下线线和接地地体3部分