供配電安全技術(shù)-第4講供配電防雷技術(shù)

1、供配電安全技術(shù)第四講：供配電防雷技術(shù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院電氣安全與智能電器研究所劉建華q線路防雷標(biāo)準(zhǔn)線路防雷標(biāo)準(zhǔn)q變電站一次防雷標(biāo)準(zhǔn)變電站一次防雷標(biāo)準(zhǔn)q變電站二次防雷標(biāo)準(zhǔn)變電站二次防雷標(biāo)準(zhǔn)q線路防雷措施線路防雷措施q變電站一次防雷措施變電站一次防雷措施q變電站二次防雷措施變電站二次防雷措施雷電是大氣中的一種放電現(xiàn)象。雷電過(guò)電壓是指由于變配電系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備或建筑物遭受到來(lái)自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過(guò)電壓，又稱為大氣過(guò)電壓或外部過(guò)電壓。雷電過(guò)電壓有兩種基本形式：一種是直擊雷或直接雷擊；另一種是雷電感應(yīng)或感應(yīng)雷。r 直擊雷直擊雷是雷電直接擊中電氣設(shè)備或線路，造成強(qiáng)大的雷電流通過(guò)擊中的物

2、體泄放入地。r 感應(yīng)雷感應(yīng)雷是指附近發(fā)生雷擊時(shí)設(shè)備或線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的雷擊。1、電流高壓效應(yīng)電流高壓效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生高達(dá)數(shù)萬(wàn)伏甚至數(shù)十萬(wàn)伏的沖擊電壓，如此巨大的電壓瞬間沖擊電氣設(shè)備，足以擊穿絕緣使設(shè)備發(fā)生短路，導(dǎo)致燃燒、爆炸等直接災(zāi)害。2、電流高熱效應(yīng)電流高熱效應(yīng)會(huì)放出幾十至上千安的強(qiáng)大電流，并產(chǎn)生大量熱能，可導(dǎo)致金屬熔化，引發(fā)火災(zāi)和爆炸。3、雷電流機(jī)械效應(yīng)雷電流機(jī)械效應(yīng)主要表現(xiàn)為被雷擊物體發(fā)生爆炸、扭曲、崩潰、撕裂等現(xiàn)象導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。4、雷電流靜電感應(yīng)雷電流靜電感應(yīng)可使被擊物導(dǎo)體感生出與雷電性質(zhì)相反的大量電荷，當(dāng)雷電消失來(lái)不及流散時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生很高電壓發(fā)生放電現(xiàn)象從而導(dǎo)致火

3、災(zāi)。5、雷電流電磁感應(yīng)雷電流電磁感應(yīng)會(huì)在雷擊點(diǎn)周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，其感生出的電流可引起變電器局部過(guò)熱而導(dǎo)致火災(zāi)。6、電波的侵入和防雷裝置上的高電壓電波的侵入和防雷裝置上的高電壓對(duì)建筑物的反擊作用也會(huì)引起配電裝置或電氣線路斷路而燃燒導(dǎo)致火災(zāi)。7、雷電流能破壞電力系統(tǒng)的各個(gè)元件雷電流能破壞電力系統(tǒng)的各個(gè)元件，有可能造成發(fā)電機(jī)、電力變壓器、斷路器和其它電氣設(shè)備絕緣損壞，線路上的絕緣子也會(huì)因雷擊而發(fā)生閃絡(luò)或碎裂、導(dǎo)線燒斷和木質(zhì)電桿被雷劈裂等事故。nGB 3482-83：電子設(shè)備雷擊試驗(yàn)方法nDL/T 620-1997：交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合nDLT 596-2005 電力設(shè)備預(yù)防性試

4、驗(yàn)規(guī)程nDLT 887-2004 桿塔工頻接地電阻測(cè)量nGB 50054-95：低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范nGB 50169-92：電氣裝置安裝工程 接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范nDL 400-91：繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程技術(shù)規(guī)程nGB 50057-94：建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范nDL/T 621-1997：交流電氣裝置的接地nDL 475-92：接地裝置工頻特性參數(shù)的測(cè)量導(dǎo)則nGB/T 21431-2008：建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范n防雷裝置安全檢測(cè)技術(shù)規(guī)范線路防雷標(biāo)準(zhǔn)線路防雷標(biāo)準(zhǔn)r自動(dòng)重合閘r避雷線r耐雷水平r接地電阻r保護(hù)角r線間距r接地裝置r交叉線路的交叉點(diǎn)位置及交叉距離r大跨越檔耐雷水平，接地電

5、阻、保護(hù)角及線間距變電站一次防雷標(biāo)準(zhǔn)變電站一次防雷標(biāo)準(zhǔn)r對(duì)特定設(shè)施裝設(shè)避雷針或避雷線r避雷針裝設(shè)的位置及引下線位置r接地及接地電阻r獨(dú)立避雷針、避雷線與配電裝置帶電部分間的空氣中距離以及獨(dú)立避雷針、避雷線的接地裝置與接地網(wǎng)間的地中距離 r架空進(jìn)線保護(hù)段范圍內(nèi)的桿塔耐雷水平 r避雷器的配置r金屬氧化物避雷器至主變壓器等電器的距離變電站二次防雷標(biāo)準(zhǔn)變電站二次防雷標(biāo)準(zhǔn)r建筑物和線路的屏蔽 r等電位連接 r電涌保護(hù)器（SPD）的要求r電源SPD的布置 r電信和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)SPD的布置線路防雷措施線路防雷措施 通常情況下，為了解決線路防雷基本任務(wù)，將雷擊事故減少到可以接受的程度，以保證供電的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，

6、一般設(shè)有四道防線：r第一道防線是保護(hù)導(dǎo)線不受或少受雷直擊。第一道防線是保護(hù)導(dǎo)線不受或少受雷直擊。為此可采用避雷線，個(gè)別情況下可用獨(dú)立避雷針或改用電纜。r第二道防線是雷擊塔頂或避雷線時(shí)不使或少使絕緣發(fā)生閃絡(luò)。第二道防線是雷擊塔頂或避雷線時(shí)不使或少使絕緣發(fā)生閃絡(luò)。為此，需改善桿塔的接地電阻，特殊情況下可以加藕合地線、或適當(dāng)加強(qiáng)絕緣、或在個(gè)別桿塔上用避雷器。r第三道防線是當(dāng)絕緣發(fā)生沖擊閃絡(luò)時(shí)，盡量減小由沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)第三道防線是當(dāng)絕緣發(fā)生沖擊閃絡(luò)時(shí)，盡量減小由沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定電力電弧的概率，從而減少雷擊跳閘率次數(shù)。變?yōu)榉€(wěn)定電力電弧的概率，從而減少雷擊跳閘率次數(shù)。為此應(yīng)減少絕緣上的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度，或電網(wǎng)中

7、性點(diǎn)采用不直接接地的方式。r第四道防線為即使發(fā)生跳閘也不中斷電力的供應(yīng)。第四道防線為即使發(fā)生跳閘也不中斷電力的供應(yīng)。為此，可采用自動(dòng)重合閘裝置，或用雙回路以及環(huán)網(wǎng)供電。 并不是所有線路都要具備以上四道防線，而是要因地制宜，合理采用，把雷害引起的停電事故次數(shù)減少到可以接受的程度。線路防雷措施線路防雷措施針對(duì)這四道防線，傳統(tǒng)的防雷措施有：1）架設(shè)避雷線或加裝旁路地線并減小保護(hù)角。2）降低桿塔接地電阻。 3）架設(shè)耦合地線。 4）加裝氧化鋅避雷器。 5）提高線路的絕緣水平。 6）加裝單針負(fù)角保護(hù)，預(yù)防桿塔部位繞擊雷的發(fā)生。7）裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。 8) 采用中性點(diǎn)非有效接地方式。變電站一次防雷措施變電

8、站一次防雷措施r變電站遭受雷害可能來(lái)自兩個(gè)方面：變電站遭受雷害可能來(lái)自兩個(gè)方面：1）雷直擊于變電所2）雷擊線路，沿線路向變電所入侵的雷電波r變電所的直擊雷保護(hù)變電所的直擊雷保護(hù) 為了防止雷直擊于發(fā)電廠、變電所，可以裝設(shè)避雷針，應(yīng)該使所有設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)，此外，還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)的反擊事故。r變電所內(nèi)閥型避雷器的保護(hù)作用變電所內(nèi)閥型避雷器的保護(hù)作用 變電所內(nèi)必須裝設(shè)閥型避雷器以限制雷電波入侵時(shí)的過(guò)電壓，這是變電所防雷保護(hù)的基本措施之一。變電站一次防雷措施變電站一次防雷措施r變電所進(jìn)線段的保護(hù)變電所進(jìn)線段的保護(hù) 變電所進(jìn)線段保護(hù)的作用在于限制流經(jīng)避雷器的雷電流和限制入侵波的

9、陡度。r三相繞組變壓器的防雷保護(hù)三相繞組變壓器的防雷保護(hù) 當(dāng)變壓器高壓側(cè)有雷電波入侵時(shí)，通過(guò)繞組間的靜電和電磁耦合，在其低壓側(cè)也將出現(xiàn)過(guò)電壓。為了限制這種過(guò)電壓，只要在任一相低壓繞組直接出口處對(duì)地加裝一個(gè)避雷器即可，中壓繞組雖也有開(kāi)路的可能，但其絕緣水平較高，一般不裝。 變電站二次防雷措施變電站二次防雷措施 變電站二次防雷措施以防感應(yīng)雷為主，其主要防護(hù)方法有：r屏蔽：用金屬材料構(gòu)造一個(gè)閉合空間，且接地，如計(jì)算機(jī)外殼u 靜電屏蔽u 磁場(chǎng)屏蔽u 電磁場(chǎng)屏蔽u 信號(hào)傳輸線的屏蔽r均壓 ：保護(hù)區(qū)內(nèi)的金屬裝置作等電位連接u 建筑物的電位均衡連接u 建筑物頂上的各種金屬設(shè)備的等電位連接u 電氣裝置的均壓連

10、接r分流：采用避雷器來(lái)限制雷電過(guò)電壓波，將雷電流分流入地。r接地：接地是使雷電流通過(guò)低阻抗接地系統(tǒng)向大地泄放u 共用接地u 獨(dú)立接地：特殊要求要設(shè)置獨(dú)立接地時(shí)，兩地極間用接地保護(hù)器連接 雷電給人類帶來(lái)了巨大的災(zāi)難，人們?cè)谂c雷電作斗爭(zhēng)過(guò)程中，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，不斷研究、開(kāi)發(fā)新的防雷方法和設(shè)備。 目前依靠各種防雷措施的綜合運(yùn)行、開(kāi)發(fā)，并采用雷電定位對(duì)雷擊進(jìn)行探測(cè)和定位、雷電預(yù)警開(kāi)發(fā)、雷電預(yù)警運(yùn)行這三大手段，大幅降低了雷電對(duì)人類活動(dòng)的影響。r雷電定位雷電定位 雷電定位是雷擊發(fā)生后對(duì)雷擊位置的大致確定，目前主要為查找電力線路因雷擊故障提供位置數(shù)據(jù)。r雷電預(yù)警雷電預(yù)警 雷電預(yù)警是雷擊發(fā)生前，預(yù)報(bào)某地雷擊很

11、可能發(fā)生。r采用差絕緣方式采用差絕緣方式 所謂差絕緣，是指同一基桿塔上三相絕緣有差異，下面兩相較之最上面一相各增加一片絕緣子，當(dāng)雷擊桿塔或上導(dǎo)線時(shí)，由于上導(dǎo)線絕緣相對(duì)較“弱”而先擊穿，雷電流經(jīng)桿塔人地，避免了兩相閃絡(luò)。r采用不平衡絕緣方式采用不平衡絕緣方式 不平衡絕緣的原則是使雙回路的絕緣子串片數(shù)有差異，這樣，雷擊時(shí)絕緣子串片數(shù)少的回路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于地線，增加了對(duì)另一回路導(dǎo)線的耦合作用，提高了線路的耐雷水平使之不發(fā)生閃絡(luò)，保障了另一回路的連續(xù)供電。r采用絕緣子防雷保護(hù)間隙技術(shù)采用絕緣子防雷保護(hù)間隙技術(shù) 并聯(lián)間隙防雷可以用低投入解決小概率雷擊故障，是對(duì)傳統(tǒng)防雷保護(hù)方式的有效補(bǔ)充。這一

12、方式的核心思想是允許線路有一定的雷擊跳閘率，雖有雷擊閃絡(luò)，但重合閘能夠成功。以傳統(tǒng)方式為基礎(chǔ)，以間隙防雷為補(bǔ)充，將會(huì)大大豐富我們的防雷手段。 此外還有一些新的防雷設(shè)備如半導(dǎo)體少長(zhǎng)針消雷裝置、可控放電避雷針、雷電放散裝置等。r消雷裝置消雷裝置 消雷裝置是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種防雷新技術(shù)，其設(shè)計(jì)思想是企圖中和雷云電荷，把雷電荷消滅掉或限制放電電流。但這種技術(shù)目前在學(xué)術(shù)界存在很大爭(zhēng)議。r可控放電避雷針可控放電避雷針 可控放電避雷針是近年來(lái)輸電線路防雷的新技術(shù)。它通過(guò)引發(fā)上行雷閃放電，達(dá)到中和雷電荷、保護(hù)各類被保護(hù)對(duì)象的目的。r雷電放散裝置雷電放散裝置 是一種帶有很多極細(xì)的不銹鋼針，它的原理是利用尖端放電原理，將雷電荷放散，降低頂端電位，使其延緩形成或不能形成雷擊所需電壓，從而消除或減少雷電危害。美國(guó)目前已廣泛應(yīng)用，部分代替避雷針或避雷帶 由于雷電這一自然現(xiàn)象的復(fù)雜性，人們對(duì)雷電的形成和發(fā)展機(jī)理還處于探索階段，常借助理論分析理論分析和模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)的手段來(lái)解決實(shí)際的工程問(wèn)題。 雷擊模擬試驗(yàn)雷擊模擬試驗(yàn)指在實(shí)驗(yàn)室中利用人工方法，“造出”類似于自然界雷擊所