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洁明过滤系统 第七章 供电系统的防雷与接地 第一节 供电系统的防雷 一、雷电冲击波的基本特性 二、防雷装置 续上页 三、供电系统的防雷措施 续上页 四、建筑物的综合防雷措施 续上页 第二节 供电系统的接地 续上页 续上页 二、接地电阻及其计算 例题 续上页 续上页 三、等电位联结 续上页 续上页 * 7.1 供电系统的防雷 7.2 供电系统的接地 过电压 雷电流是一个陡度很高、幅值很大的冲击波电流。 内部过电压 外部过电压 包括操作过电压和谐振过电压等 雷电过电压 直击雷击 感应雷击 雷电波侵入 对电力系统的电气设备来说，雷电流的陡度越大，在负载电感L上产生的过电压也越大，对绝缘的破坏性也就越严重。 雷电冲击波具有波的传导特性。输电线路受到雷击后，产生的雷电冲击波会向输电线路两侧流动传播，雷电波在传导过程中到达结点后，还会发生折射和反射现象。 传播速度 雷电波沿架空线传播的速度与光速（3×108m/s）相同，而在电缆中传播的速度约为上值的1/2～1/3。 波阻抗 波阻抗表征的是沿导线传播的电压冲击波和电流冲击波之间的动态关系 ，与线路长度无关。 雷电入射波到达线路末端结点处会发生全反射，线路的开路末端电压将增大至雷电行波电压的2倍，严重威胁线路的绝缘安全，必须设置避雷器等防雷保护措施。 变电所常采用一段100～200m的进线电缆，以达到降低行波陡度的效果。 “折线法” 1.避雷针 避雷针的作用是引雷。 保护范围按“折线法”（对电气设备）或“滚球法”（对建筑物）来确定。 “滚球法” 2.避雷线 避雷线的接闪原理与避雷针相同。 3.避雷带与避雷网 雷电最可能袭击建筑物的屋顶和突出部分。因而，高层建筑一般在屋顶四周的女儿墙或屋脊、屋檐上安装金属避雷带防雷。此外，还在屋面上铺设金属线制成的避雷网。 4.避雷器 避雷器的作用是防止雷电过电压沿输电线路侵入变电所或其它建筑物，危害电气设备的绝缘。 阀电阻特性 阀式避雷器 管型避雷器和保护间隙 金属氧化物避雷器 在工频电压下，金属氧化物避雷器呈现极高电阻，能迅速有效地阻断工频续流，无需火花间隙来熄灭由工频续流引起的电弧；而当雷电过电压的作用下，其电阻变为很小，能较好地泄放雷电流。 户外变配电所中，一般采用避雷针作为直击雷的防护装置，并要求所有被保护的电气设备和建筑物均应处于避雷针的保护范围之内。 需要指出，避雷针若与附近的建筑物或电气设备距离较近时，受到雷击后，其极高的电位，会对这些附近设施放电，这种现象称为反击。为防止反击事故的发生，避雷针与被保护的建筑物和电气设施应保持一定的安全距离，工程上，安全距离应大于5m。 变配电所中一般需要通过装设阀式避雷器或氧化锌避雷器对变压器进行雷电侵入波的防护。 避雷器应尽可能靠近变压器安装。避雷器接地线应与变压器低压侧接地中性线及金属外壳连在一起接地。 避雷器的选择，必须使其伏秒特性与变压器伏秒特性合理配合，并且避雷器的残压必须小于变压器绝缘耐压所能允许的程度。 35kV变电所常见防雷保护 10kV变电所常见防雷保护 建筑物防雷工程是一个系统工程，必须将外部防雷措施和内部防雷措施作为整体综合考虑。建筑物按综合防雷措施设置的防雷系统方框图如下图所示。 由雷电侵入波或雷击电磁脉冲导致各种线路上出现的过电流和过电压称为电涌（surge）。 电涌保护器（代号SPD）的作用是在电涌冲击发生时迅速动作，将电涌电流引入大地而不在被保护的设备端口残留很大的共模电压，当电涌冲击衰减后又自动恢复初始态不影响被保护设备的运行，并准备接受下一个电涌冲击。 由于雷电冲击能量巨大，因此对信息系统的电源保护，从外部总配电室到内部对计算机系统供电，要分多级进行，才能将雷电的能量降到设备所能承受的水平。电涌保护器在TN-S系统中的分级安装见下图所示。 （一）接地与接地装置 接地是指电气设备为达到安全和功能需要为目的，将其某一部分与大地之间作良好的电气连接。 1-接地体 2-接地干线 3-接地支线 4-电气设备 5-连接扁钢 接地装置示意图 埋入地中并与土壤作良好接触的金属导体称为接地体或称接地极。 人工接地体 接地体 自然接地体 典型的接地装置如图所示。 一、接地概念 （二） 接地电流与对地电压 电气设备在发生接地故障时，电流将通过接地体以半球形向大地中散开，如图所示。 1-接地体 2-流散电场 3-接地电流的地中电位分布