《城市轨道交通变电所运行与维护》 课件 项目4 任务1 防雷装置的认知与维护

项目4防雷接地与杂散电流防护装置的认知与维护任务1防雷装置的认知与维护【任务描述】认识直击雷和感应雷防护装置，两人为一组实施避雷器的认识与维护。01过电压分类过电压分类过电压是指电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压现象。按照过电压产生的原因不同，可分为外部过电压和内部过电压两大类。1.内部过电压电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压称为内部过电压。如停送电操作、系统短路跳闸等都可能引起内部过电压。2.外部过电压外部过电压又称雷电过电压或大气过电压，是由大气中的雷云对地面放电而引起的，主要有直击雷过电压和感应雷过电压两种。直击雷过电压是指雷电直接对电气设备或线路放电，可引起电气设备或线路损毁。感应雷过电压是指雷电虽然没有直接击中电气设备或线路，但是由于大气中的雷云电荷作用，在电力系统的架空线路上感应出异种电荷。通常采用安装避雷针或避雷线防止直击雷；安装避雷器防止感应雷。雷电过电压保护必须要设置防雷装置。02防雷装置的认识（一）直击雷防护装置直击雷防护装置一般由接闪器、引下线和接地装置组成。直击雷防护装置1.接闪器接闪器就是专门用来接受雷闪的金属物体。接闪的金属杆避雷针，接闪的金属线称为避雷线或架空地线，接闪的金属带、金属网称为避雷带或避雷网。所有的接闪器都必须经过引下线与接地装置相连。避雷针、避雷线、避雷网和避雷带都是接闪器，它们都是利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地，以此保护被保护物免受雷击。直击雷防护装置1.接闪器（1）避雷针避雷针一般用镀锌圆钢焊接钢管制成，头部呈尖形，由针头（接闪器）、引流体（接地引下线）和接地体三部分组成。它通常安装在构架、支柱或建筑物上，其下端经引下线与接地装置焊接。其工作原理如下：由于避雷针安装高度高于被保护物，又和大地直接相连，当雷电先导接近地面时，避雷针能使雷电场发生畸变，改变雷电先导的通道方向，将雷电放电的通路吸引到避雷针本身，并经引下线和接地装置将强大的雷电流安全地泄放到大地中去，使被保护物体免受直接雷击。所以，避雷针实际上是“引雷针”，可将周围的雷电引来并提前放电，将雷电流通过自身的接地导体传向地面，避免被保护对象直接遭雷击。直击雷防护装置1.接闪器（2）避雷线避雷线一般架设在架空线路的上方，用引下线与接地装置连接，用以保护架空线路或其他物体（包括建筑物）免受直接雷击。由于避雷线既架空又接地，所以又叫做架空地线。避雷线的原理和功能与避雷针基本相同，主要用于保护架空线路。直击雷防护装置1.接闪器（3）避雷带和避雷网避雷带和避雷网普遍用来保护较高的建筑物免受雷击。避雷带一般沿屋顶周围装设，高出屋面100～150mm，支持卡间距离为1～1.5m。避雷网除沿屋顶周围装设外，需要时在屋顶上面还可用圆钢或扁钢纵横连接成网。避雷带和避雷网必须经引下线与接地装置可靠地连接。直击雷防护装置2.引下线引下线是连接防雷装置与接地装置的一段导线，其作用是将雷电流引入接地装置。一般可用圆钢或扁钢制成。直击雷防护装置3.接地装置接地装置是指将雷电流通过引下线引入大地的散流装置。接地装置由接地体和接地线组成。接地线是连接引下线和接地体的导线。接地体包含自然接地体和人工接地体。自然接地体包括埋入建筑物的钢结构和钢筋、行车的钢轨、埋地的金属管道、水管等，但可燃液体和可燃气体管道除外。在装设接地装置时，首先充分利用自然接地体，不能满足规范要求时才考虑装设人工接地体作为补充。（二）感应雷防护装置感应雷常用的防护装置是避雷器。避雷器并联在被保护设备或设施上。正常时避雷器阻值很大，装置与地绝缘，当出现雷击过电压时，阻值变小，装置与地由绝缘变成导通，并击穿放电，将雷电流引入大地，起到保护作用。过电压终止后，避雷器迅速恢复为高阻状态。避雷器主要用来保护电力设备和电力线路，也用作防止高电压侵入室内的安全措施。感应雷防护装置避雷器是一过电压保护设备，用来防止雷电所产生的大气过电压沿架空线路侵入变电所或其他建筑物内，避雷器也可以限制内部过电压。避雷器一般与被保护设备并联，且位于电源侧，其放电电压低于被保护设备的绝缘耐压值。当过电压沿线路侵入时，将首先使避雷器击穿并对地放电，从而使被保护设备免受雷击。感应雷防护装置1.保护间隙保护间隙又称为放电间隙，是由两个金属电极构成的一种简单的防雷保护装置。其中一个电极固定在绝缘子上，与带电导线相接，另一个电极通过辅助间隙接地装置相接，两个电极之间保持规定的间隙距离。常用的角形保护间隙由主间隙和辅助间隙两部分组成。主间隙做成角形的，水平安装，以便灭弧。辅助间隙是为了防止主间隙被外来的物体短路引起误动作而设置的。主间隙的两个电极成角形，可以使工频续流电弧在自身动力和热气流作用下易于上升而自动熄灭。保护间隙的优点是结构简单，其主要缺点是灭弧能力弱，一般用于10kV以下的配电网中。感应雷防护装置2.管型避雷器管型避雷器又叫排气式避雷器，它由产气管、内部间隙和外部间隙三部分组成。它的核心部件也是保护间隙，但能在放电后自行灭弧。工作原理如下：当雷电引起过电压时，外部间隙和内部间隙都被击穿，将雷电流泄入大地。随之而来的工频续流也在管内产生电弧，使产气管内产生高压气体并从环形管口喷出，强烈吹弧，在电流第一次过零时，即可灭弧。这时外部间隙的空气恢复了绝缘，使避雷器与电力系统隔离，恢复正常运行。管型避雷器具有残压小的突出优点，简单经济，但动作时有气体排出，所以一般用于户外线路。感应雷防护装置3.阀式避雷器阀式避雷器由火花间隙和阀片串联组成，装在密封的瓷套管内。正常情况下，火花间隙可阻止线路上的工频电流通过，在雷电过电压作用下，火花间隙被击穿放电。由碳化硅（SiC）电阻构成的阀片具有非线性特性：正常电压时，阀片电阻很大，过电压时，阀片电阻很小。因此，当线路上出现过电压时，火花间隙被击穿，阀片能使雷电流顺畅地向大地泄放。当过电压消失后，线路上恢复工频电压时，阀片则呈现很大的电阻，使火花间隙绝缘迅速恢复而切断工频续流，从而使线路恢复正常运行。因此，阀片和火花间隙的密切配合使阀式避雷器像一个阀门，对于雷电流，“阀门”打开，对于工频电流，“阀门”关闭。阀式避雷器将单个放电间隙分成许多短的串联间隙，同时增加了非线性电阻，提高了保护性能。阀式避雷器按结构不同分为普通阀式避雷器和磁吹阀式避雷器两大类。感应雷防护装置管型避雷器（a）阀片非线性特性图（b）阀式避雷器原理图（c）阀式避雷器整体结构图4-7阀式避雷器4．金属氧化物避雷器（英文感应雷防护装置4.金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器（英文缩写MOA）金属氧化物避雷器没有火花间隙，阀片用氧化锌（ZnO）代替了碳化硅（SiC）。它的核心部件是氧化锌阀片，由压敏电阻片构成，具有优良的阀特性，在工频电压下，呈现极大的电阻，能迅速有效地阻断工频续流；在过电压下，电阻很小，能很好地泄放雷电流。金属氧化物避雷器还有体积小、重量轻、结构简单、残压低、响应快等优点，被广泛用于高低压电气设备的保护。03高压架空输电线路的防雷保护高压架空输电线路的防雷保护根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范GB_T50064-2014》，高压架空输电线路的防雷保护应满足以下要求：1）少雷区除外的其他地区的220kV～750kV线路应沿全线架设双地线；110kV线路可沿全线架设地线，在山区和强雷区，宜架设双地线；在少雷区可不沿全线架设地线，但应装设自动重合闸装置；35kV及以下线路，不宜全线架设地线。2）除少雷区外，6kV和10kV钢筋混凝土杆配电线路，宜采用瓷或其他绝缘材料的横担，并应以较短的时间切除故障，以减少雷击跳闸和断线事故。04变电所的防雷保护1.变电所直击雷过电压保护1）变电所的直击雷过电压保护可采用避雷针或避雷线。在屋外配电装置（包括组合导线和母线廊道）、多雷区的牵引站等设施应设直击雷保护装置。2）变电所控制室和配电装置室的直击雷过电压保护要求：强雷区的变电所控制室和配电装置室宜有直击雷保护；35kV及以下变电所的屋顶上装设直击雷保护装置时，应将屋顶金属部分接地；峡谷地区的变电所宜用避雷线保护；已在相邻建筑物保护范围内的建筑物或设备，可不装设直击雷保护装置；屋顶上的设备金属外壳、电缆金属外皮和建筑物金属构件均应接地。3）露天布置的GIS的外壳可不装设直击雷保护装置，外壳应接地。变电所直击雷过电压保护2.变电所高压配电装置的雷电侵入波过电压保护1）未沿全线架设地线的35kV~110kV架空输电线路，应在变电所1km~2km的进线段架设地线。2）变电所的35kV及以上电缆进线段，电缆与架空线的连接处应装设金属氧化物避雷器（MOA），其接地端应与电缆金属外皮连接。3）有效接地系统中的中性点不接地的变压器，中性点采用分级绝缘且未装设保护间隙时，应在中性点装设中性点MOA。中性点采用全绝缘，变电所为单进线且为单台变压器运行时，也应在中性点装设MOA。05配电系统的雷电过电压保护配电系统的雷电过电压保护1）