电力系统防雷及接地研讨

电力系统防雷及接地研讨

广西地凯防雷工程有限公司

王东生雷电是什么雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷,云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。闪电的的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。放电过程中，由于闪道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。

闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千度不等，闪电距离近，听到的就是尖锐的爆裂声；如果距离远，听到的则是隆隆声。你在看见闪电之后可以开动秒表，听到雷声后即把它按停，然后以3来除所得的秒数，即可大致知道闪电离你有几千米。枝状闪电的通道如被风吹向两边，以致看来有几条平行的闪电时，则称为带状闪电。闪电的两枝如果看来同时到达地面，则称为叉状闪电。闪电在云中阴阳电荷之间闪烁，而使全地区的天空一片光亮时，那便称为片状闪电。未达到地面的闪电，也就是同一云层之中或两个云层之间的闪电，称为云间闪电。曲折开叉的普通闪电称为枝状闪电。雷电的感应静电感应电磁感应雷云电荷对地面的感应雷云对输电线路的感应静电感应对输电线路影响雷云电荷除了对架空避雷线感应产生异性电荷外，还会对下方的输电线路产生感应-----------------++++++++++++++++++++++++++++++++++静电感应对输电线路影响架空避雷线上的电荷，还会对下方的输电线路产生感应-----------------++++++++++++++++++++++++++++静电三感应三电荷三的流三动10三0k三A50三kA50三kA50三kA避雷三接闪三雷电三后的雷电三流分三布10三0k三A50三kA50三kA50三kA避雷三线接三闪雷三电后的电三位分三布接地三电阻三10Ω铁塔三电位三抬升三50三0k三V至三10三00三kV10三0k三A50三kA50三kA50三kA避雷三线接三闪雷三电后的电三位分三布接地三电阻三10Ω铁塔三电位三抬升三50三0k三V至三10三00三kV10三0k三A50三kA避雷三线接三闪雷三电后避雷三线电三位分布避雷三线的三分布三电感三和分三布电阻三使得三雷电三在流三过避三雷线时三会产三生与三输电三线路三间的电三压差三:避雷三线长三X1三00三X1三00三(V三)接地三电阻三10Ω电磁三感应三（雷三电电三磁脉三冲）I=三10三0k三AR=三1ΩU=三I*三R=三10三0k三V防雷三地建筑三物设备设备I=三10三0k三AR=三1ΩU=三I*三R=三10三0k三V电源三线信号三线计算三机设三备地防雷三地建筑三物设备I=三10三0k三AR=三1ΩU=三I*三R=三10三0k三V电源三线信号三线计算三机设三备地防雷三地建筑三物I=三10三0k三AR=三1ΩU=三I*三R=三10三0k三V电源三线信号三线计算三机设三备地防雷三地建筑三物设备设备R=三1Ωi=三10三0k三AU=三10三0k三V≥3三m≥3三m设备三接地三与防三雷接三地分三开设备i=三10三0k三AU=三10三0k三VU=三0V22三0V信号三线设备三接地三与防三雷接三地分三开的三电位i=三10三0k三AU=三10三0k三VU=三0V22三0V设备设备三与防三雷接三地分三开人三身不三安全i=三10三0k三AU=三10三0k三VU=三0V22三0V设备设备三与防三雷接三地分三开设三备损三坏设备i=三10三0k三AU=三10三0k三VU=三10三0k三V22三0V设备三采用三共用三接地三方式i=三10三0k三AU=三10三0k三VU=三10三0k三V22三0V设备设备三采用三共用三接地三方式设备i=三10三0k三AU=三10三0k三V22三0V连接SP三D的等三电位三防雷三效果直击三雷、三静电三感和三电磁三感应三都会三使雷三电沿三高压三输电三线路三引入三用户三端高压三输电三线路三雷电三引入配电三柜L1L2L3接地三线10三kAR=三4Ω10三kAU=三40三kV雷电三进入三变压三器前三端配电三柜L1L2L3接地三线10三kAR=三4Ω10三kAU=三40三kV雷电三进入三变压三器前三端配电三柜L1L2L3接地三线SP三DU=三40三kVU=三40三kVR=三4Ω10三kA10三kA雷电三进入三变压三器前三端配电三柜L1L2L3接地三线１SP三D设备接地三线２信号三线U=三40三kV雷电三进入三变压三器后雷电三流流三向分三配建筑三物内三有电三源线(三芯)和服三务牲三管线,设雷三电流I=三10三0k三A,雷电三流50三%入地,进入三电源三线的三雷电三流:I线=1三00三/2三/2三/3三=8三.3三kA雷电三流流三向分三配KA三It三u三s1035三010三/3三50µS模拟三直接三雷击三流波0.三1Ima三x0.三5Ima三x0.三9Ima三xIma三x直接三雷击三模拟三波KA三It三u三s8208/三20µS模拟三感应三雷电三流波0.三1Ima三x0.三5Ima三x0.三9Ima三xIma三x雷击三过电三压是三高达三几千三甚至三上万三伏，三微秒三级的三电脉三冲。感应三雷击三模拟三波it20μS8μS10μS35三0μS从能三量守三恒定三律得:i82*三R三*三t8=三i102*三R三*三t10Ri10三/3三50μS与8/三20μS的关三系i对两三个电三流波三进行三积分三得:∫0∞i82(t三)*三R三*三dt三=三∫0∞i102(t三)*三R三*三dt解得:三i8=三5.三6三i10三,取值:i8=三6三i10Rt20μS8μS10μS350μSi电源三线路三浪涌三保护三器标三称放三电电三流参三数值保护分级LPZ0区与LPZl区交界处LPZl与LPZ2、LPZ2与LVZ3区交界处

直流电源标称放电电流(kA)第一级标称放电电流*(kA)第二级标称放电电流(kA)第三级标称放电电流(kA)第四级标称放电电流(kA)8/20μs10/350/μs8/20μs8/20μs8/20μs8/20μsA级≥20≥80≥40≥20≥lO≥lOB级≥15≥60≥40≥20

直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标称放电电流≥l0kA适配的SPDC级≥12.5≥50≥20D级≥l2.5≥50≥10

注：SPD的外封装材料应为阻燃型材料。*第一级防护使用两种波形的说明见条文说明。假设三：设备三Ａ与设备三Ｂ和配电三柜的接地三线是独立三分开

设备A（机房）设备B(现场)信号线电源线电源线信号线设备A设备B电源线电源线PE-APE-BL1L2L3N配电柜PE电源线电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kAii地面雷电三损坏三设备三的路三径电源线电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩSP三D与设三备接三地电源线电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1Ω雷电三损坏三设备三的两三大参三数1.过电三流2.过电三压电源线电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=5kVU=0VU=5kVSP三D与设三备接三地分三开的三防雷三效果电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=０VU=5kV设备电源耐压:1500～2500V设备三电源三耐压电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=０V设备电源耐压:1500～2500VU=5kVSP三D与设三备接三地连三接的三防雷三效果电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=5kVU=5kV信号耐压:≤100V,200VSP三D等电三位连三接的三防雷三效果电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=5kVU=5kV信号耐压:≤100V,200VSP三D等电三位连三接的三防雷三效果电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=5kV

信号耐压:≤100V,200VSPD连接三信号SP三D的防三雷效三果电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=5kVSPDU=5kVU=5kV连接三信号SP三D的防三雷效三果it10μS350μS设,铜导线长1m,截面积10mm2,

电感L=1μH,电阻R=1/1000Ω,

雷电流i=1kA,导线两端残压U1mi=1kAUU=didt*L+i*R=10310*10-6*1*10-6+103*10-3=100+1=100V导线三的残三压2mSP三D10三00三Vi=三10三kA20三00三V30三00三V设备防雷三工程三设计三定律1m长导三线三流过1k三A雷电三流三产生10三0V残压电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩSPD2m2000V≤1500V≤100V一级SP三D的防三雷效三果电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i1=４kASPDR=1Ω≤1500Vi2=1kA多级SP三D的防三雷效三果：三前一三级分三流８三０％三的雷三电流18三00三V电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i1=４kASPDR=1Ωi2=1kA≤1500V1200V多级SP三D的防三雷效三果18三00三V电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面SPDR=1Ω≤1200Vi4i4=200Ai3串联三多级SP三D的防三雷效三果,安全三阀值:三≤1三50三0V三/2三00三A设备Ai=20kASPDR=1Ω16kA4kA800A160A串联三电源SP三D

输入接线路

输出接设备信号SP三D设备A设备BPE-APE-BSPDSPD信号电源电源三、信三号使三用示三意等电三位接三地SPD设备a设备b设备c～220VABCIG错误三的局三部串三联接三地方三式3mi=三1k三A30三0V正确三的接三地方三式设备a设备b设备cSPDi=1kAi设备A设备BPE-BSPDSPD信号电源≥1m≤1m不正三确的三接地三方式:信号三接地三线太三长正确三的接三地汇三集方三法i设备C1设备C2PE-BSPDSPD信号电源≤1miiiＲCRPEi1i2RC＞＞RPERPE:三1*三25三0三mm2i1＞＞i2RC:2三.5三mm2大型三机房三的接三地方三式变电三站接三地网三接地三整改理由三：变电三站接三地网三建设三年久三，接三地装三置金三属材三料严重三腐蚀三断裂三，接地三电阻三升高三。目的三：保证三均压三以及三跨步三电压三和接三触电三势满三足设三计和运三行要三求三。办法三：按常三规设三计要三求新三增接三地网三装置三。难点三：接地三装置三接地三电阻三满足三设计三要求三。降低三接地三电阻三方案在高三土壤三电阻三率地三区要三降低三接地三电阻三，需要很三大的三接地三面积三，按三接地三网接三地电三阻公三式：变电三站的三接地三面积三一定,如L1三=1三00米,L2三=8三0米,接地三面积S=三10三0*三80平方三米设土三壤接三地电三阻率ρ=三10三00三Ω•三mR=三0.三5*三10三00三/√三80三00三=5三.6三Ω假设三：变电三站所在三位置三的土三壤电三阻率ρ=三10三00三Ω·m，设计三接地三电阻R=三0.三5Ω，则三需接三地面三积S：=ρ*三ρ=1三00三0*三10三00（m2）10三00三m10三00三m变电三站地三网面三积传统三方法￭扩大三面积:根据三公式R=三0.三5*三ρ三/√三S，S↑，R↓变电三站征三地面三积一三定,扩大三面积,成本三高;原地三网扩大三地网大扩三地网扩大三接地三网￭增加三地网三的埋三设深三度:如深三埋均三压网三水平三接地三体，根据三公式R=三0.三5*三ρ三/√三S，ρ↓，R↓效果三不明三显;地网三埋深1-三3米均压三网增加三地网三的埋三设深三度￭利用三自然三接地三体:变电三站均三压接三地网三与控三制室三建筑三基础三地网三相连三，属三站内三地网三，基三本没三有效三果;均压三网基础三地网利用三自然三接地三体换土三法:将变三电站三范围三内的三高土三壤电三阻率三土质三换成三低土三壤电三阻率三土质三，降三低ρ↓，此三办法三在站三内施三工，工作三量大,成本三高，三基本三没有三效果三。均压三网高土三壤电三阻率三土质低土三壤电三阻率三土质换成三低土三壤电三阻率三土质传统三方法￭化学三处理:如施三放降三阻剂,腐蚀三性大,地网三寿命三在5年以三内,成本三高,效果三不明三显￭禁三止使三用降三阻剂三的呼三声越三来越三高采用三降阻三剂处三理水三平地三网效三果差三：主要三作用三降低三接触三电阻海勃三湾22三0k三V发电三厂采三用60三t降阻三剂处三理水三平地三网，三接地三电阻三基本三没变胶南11三0k三V变电三站地三网动三用30万元三的降三阻剂三，基三本没三效采用三降阻三剂处三理接三地地三网传统三方法长垂三直接三地极三：三如：三打深三井或三深孔三爆破三法，三有一三定效三果，三但不三一定三达到三接地三电阻三设计三值，三深孔三爆破三法的三效果三与地三质结三构有三关，三成本三较高打深三井或三深孔三爆破三法由于三接地三网内三的土三壤电三阻率三极高三，接三地电三阻很三难降三下来三，三如果三采用三电阻三率较三低的三材料三如降三阻剂三，将三接地三网内三的所三有土三壤用降三阻剂三来替三换，三并辅三助打三多口三深井三，即三将接三地网三等效三于一三个半球三接地三体，三如下三图所三示：半球三接地三体示三意图r为半三球接三地体三的半三径其接三地电三阻的三公式三：半球三接地三体设,变电三站土三壤电三阻率ρ=三10三00三Ω·三m，设三计接三地电三阻值R=三0.三5Ω三,需将三半球三接地三体的三半径r扩至三：r=三ρ/三(2三πＲ)=三10三00三/(三2×三3.三14三×0三.5三)=三31三8(三m)如用三打深三井放三降阻三剂，三则应三打很三多个30三0多米三深的三井，三这样三做成三本很三高,也不三是理三想的三解决三办法。31三8mr=三31三8m半球三接地三体的半径三与深三井半球三接地三体的三半径三与深三井如果三能将三大于三接地三半球r的土三壤电三阻率三降下三来，接地三电阻三值R就可三以降三下来三。我三们采三用向三土壤三施放电解三质的三方法三来降三低土三壤电三阻率三。降阻三方案DK三-A三G电解三地极三，是三在铜三管内三填装三无毒三化合三物晶三体，三铜管上三的呼三吸孔三吸收三土壤三的水三分，三使化三合物三晶体三变为三电解三质溶三液，并向三四周三流入三土壤三，在三土壤三中形三成了三成片三导电三率良三好的三电解三质离子三土壤三，电三解质三液可三向砂三质粘三土的三纵深三方向三和岩三石表三面的三四周渗三透，三使原三来导三电率三极差三的砂三岩地三质结三构形三成了三一个三良好三的电解三质导三电通三道，三从而三大范三围地三降低三了土三壤电三阻率三。电解三地极三降阻三原理最新三技术电解三质电解三质电解三质电解三质斜井三口外引三接地三体电解三地极三降阻三原理DK三-电解三地极设N为电三解地三极的三数量三，由三公式三：R0为原三地网三（或三地基三）的三接地三电阻三；R为地三网设三计接三地电三阻；ρ为土三壤电三阻率三；k为系三数三当三：ρ＜20三0Ω三.m，k取320三0≤三ρ＜50三0Ω三.m，k取450三0≤三ρ＜10三00三Ω.三m，k取4.三5ρ≥三10三00三Ω.三m，k取5电解三地极三的数三量变电三站接三地在地三网改三造的三过程三中做三了一三组比三较数三据：三斜井三打完三后，三先放三入50三×5的热三镀锌三扁钢三，灌三水后三测量三接地三电阻三，后三放置DK三-A三G电解三地极三灌水三后测三量接三地电三阻。三见下三表：钻井三后扁三钢与三电解三地极三的效三果比三较表三：钻井编号扁钢接地电阻（Ω）电解地极接地电阻（Ω）扁钢长度（m）电解地极（套）①9.51.52009②9.21.42009③8.21.030013④12.51.72009⑤11.31.62009⑥9.11.230013⑦11.21.62009⑧10.91.32009惠州50三0k三V博罗三变电三站地三网改三造工三程斜井三施工三现场施工三现场施工三现场施工三现场施工三现场地壤三电阻三率的测量三原理变电三站与三电力三大楼二次三设备三防雷三技术雷电三入侵三楼内三设备三简单三地说三有路三与场三两条三途径三，其三中路三是指三设备三的配三电线三路、三通信三线路三、接三地线三路等三，场三是指三雷击三电磁三场。引下三线、三附近三雷击三等引三起的三楼内三电磁三场地线通信三线配电三线地网雷电三入侵变电三站与三电力三大楼二次三设备三途径电源三线路三：交流三电源三线路:3三80三V/三22三0V低压三配电三线路直流三电源三线路:2三20三V/三11三0V直流三配电三线路通信三线路三：通信三、控三制、三采样三、语三音线三路、RS三48三5（RS三23三2等）等数三据线三、RJ三45以态三网线三、PT、CT、YX、YC等室内三线路三相互三感应三：电源三线、三通信三、控三制、三采样三线路三等都三在电三缆层布设三，线三与线三之间三可能三相互三感应变电三站与三电力三大楼三二次三设备三雷电三防护三原理二次三设备三感应三雷击三防护三基本三原理三：接地三与等三电位三，安三装SP三D，屏三蔽，合理三布线三。使三得线三路与三空间三都“三干净三”。接地三与等三电位三：C、设三备就三近用10三mm2铜线三接到三接地三母排A、采三用共三用接三地方三式，两条三主地三线，4*三40扁铜三（钢三）D、SP三D就近三接到三接地三母排B、4*三40扁铜三作接三地母三排直流三屏38三0V其它三设备交流SP三D直流SP三D或交三直流SP三D测控三等设三备信号SP三DE信号三线电源三线其它三设备安装SP三D屏蔽三：一端三接地三效果三差两端三接地三效果三良好套金三属管三双层三屏蔽三能屏三蔽90三%的雷三电。合理三布线三：非屏三蔽的三室外三可能三感应三到雷三电的三线路三与室三内线三路分三开0.三5米以三上。非屏三蔽的三强弱三电线三路分三开0.三5米以三上。强弱三电线三路各三自套三金属三线槽三屏蔽三。可能三感应三到雷三电的三交流三电源三安装三交流SP三D,直流三电源三线应三安装三直流SP三D(或交三直流三共用SP三D)来保三护。变电三站线三路特三别是三控制三线路三非常三多，三不可三能每三条都三安装SP三D保护三，应三在主三要通三道上三安装SP三D来保三护。目前三主要三参考三标准三为：GB三50三05三7《建筑三物防三雷设三计规三范》GB三50三34三3《建筑三物电三子信三息系三统防三雷技三术规三范》DL三54三8《电力三系统三通信三站防三雷运三行管三理规三定》二次三设备三雷电三防护三原则三及相三关标三准总配三电、三楼层三配电三、机三房配三电、UP三S输出安装三电源三防雷三器直流三输出三配电三根据三情况三安装三电源三防雷三器微波三馈线三、栽三波通三信线三安装三高频三信号三防雷三器楼内三五类三线、三语音三线、2M口线三等根三据情三况安装三通信三防雷三器各机三房设三置接三地母三排强弱三电线三路分三开布三设，三并各三自屏三蔽，设备三外壳三良好三接地通信中心微波信息中心自动化中心调度中心客服中心配电室380V48VUPS输出载波光纤网线数据线二级交换机交直三流配三电线三防雷三方案站用三变备份交流三屏直流三屏通信保护测控主控后台三监控UP三S48三V整流直流三母线中控三室主三要通三道信三号线三防雷三方案交流三屏直流三屏通信保护测控主控后台三监控PT、CTM光纤载波三等GP三SRJ三45网线48三5CA三N48三5语音三线等CTPT去调三度经布三线层三等的三主要三通信三线安三装SP三D。屏三内的23三2等通三信线三不须三安装SP三D接地三与屏三蔽屏蔽三措施:机柜三接地三有良三好的三屏蔽三作用,采用三屏蔽三电缆.C、设三备及三需接三地的三点就三近接三地排(槽钢)。B、主三地线4*三40扁铜三以上三铜或三钢(2条以三上)A、共三用接三地方三式变电三站地三网野外三电网三变压三器防雷三接地三工程农村三电网三现状整改三方案农村三用电三变压三器防三雷示三意图安全三防范工程三防雷安全三防范三工程三防雷三持点安防三监控三部分三多数三为露三天安三装且三线路三长安防三系统三各部三分的三接地三体相三对独三立传输三线路三容易三产生三雷电三感应三过电三流、三过电三压接地三电阻三很难三降低S≥三0.三3（Ri+三0.三1L三x）三（m）有线三传输三信号三监控三系统光纤三传输三信号三监控三系统雷电三预警雷电三监控三及预三