現(xiàn)代防雷技術(shù)第三章 防雷保護裝置

1、.第一節(jié)、避雷針與避雷線 第三章、防雷保護裝置第三章、防雷保護裝置n電過電壓的幅值可高達數(shù)十萬伏、甚至數(shù)百萬伏，如不采取防護措施，電力設(shè)備的絕緣一般是難以耐受的，一般防直擊雷最常用的措施是裝設(shè)避雷針（線）。n當(dāng)雷云的先導(dǎo)通道開始向下伸展時，其發(fā)展方向幾乎完全不受地面物體的影響，但當(dāng)先導(dǎo)通道到達某一離地高度，空間電場已受到地面上一些高聳的導(dǎo)電物體的畸變影響，在這些物體的頂部聚集起許多異號電荷而形成局部強場區(qū)，甚至可能向上發(fā)展迎面先導(dǎo)。由于避雷針（線）一般均高于被保護對象，它們的迎面先導(dǎo)往往開始得最早、發(fā)展得最快，從而最先影響下行先導(dǎo)的發(fā)展方向，使之擊中避雷針（線），并順利泄入地下，從而使處于它們

2、.n處于它們周圍的較低物體受到屏蔽保護、免遭雷擊。在先導(dǎo)放電的起始階段，由于和地面物體相距甚遠（雷云高度達數(shù)km），地面物體的影響很小，先導(dǎo)隨機地向任意方向發(fā)展。當(dāng)先導(dǎo)放電發(fā)展到距地面高度較小的距離H時，才會在一定范圍內(nèi)受到高度為h的避雷針（線）的影響，發(fā)生對避雷針（線）的放電。在傳統(tǒng)的避雷針保護作用的模擬試驗中，一般當(dāng)h30m時，采用H20h；當(dāng)h30m時，H600m。n避雷針（線）是接地的導(dǎo)電物，它們的作用就是將雷吸引到自己身上并安全地導(dǎo)入地中。因此，避雷針（線）的名稱其實并不確切，叫做“引雷針（線）”更為合適。為了使雷電流順利下泄，必須有良好的導(dǎo)電通道；因此，避雷針（線）的基本組成部分是

3、接閃器（引發(fā)雷擊的部位）、引下線和接地體。n避雷針（線）的保護范圍是指被保護物體在此空間范圍內(nèi)不致遭受雷擊。由于雷電的路徑受很多偶然因素的影響，要保證被保護物絕對不受直接雷擊是不現(xiàn)實的，因此保護范圍是按照99.9%的保護概率.（即屏蔽失效率或繞擊率為0.1%）而定的，是根據(jù)在實驗室中進行的雷電沖擊電壓放電的模擬試驗結(jié)果而求出的，并經(jīng)多年實際運行經(jīng)驗的校核。3.1.1 避雷針的保護范圍單支避雷針的保護范圍如圖31所示，它是一個旋轉(zhuǎn)的圓錐體。設(shè)避雷針的高度為h（m），被保護物體的高度為hx（m），在hx高度上避雷針保護范圍的半徑rx由下述公式?jīng)Q定：phhrhhphhrhhxxxxxx)25 . 1

4、 (2)(2時，當(dāng)時，當(dāng) （3-1）.工程上多采用兩根或多根避雷針以擴大保護范圍。兩支等高避雷針相距不太遠時，由于兩針的聯(lián)合屏蔽作用，使兩針中間部分的保護范圍比單針時要大，避雷針外側(cè)的保護范圍與單根避雷針時相同，保護范圍如圖32所示。兩針間保護范圍的上部邊緣應(yīng)按通過兩針頂點及中間最低點O的圓弧確定。O點的高度h0按下式計算：pDhh70 （3-2）其中D為兩針間的距離（m），系數(shù)p與式（3-1）中相同。.兩針間高度為hx的水平面上的保護范圍的截面如圖32所示，其最小寬度bx為)(5 . 10 xxhhb（3-3）n為保證兩針聯(lián)合保護效果，兩針間距離與針高之比D/h不宜大于5。n當(dāng)兩支避雷針不等

5、高時，兩外側(cè)的保護范圍仍按單針方法求出。兩針之間的保護范圍可按如下方法（如圖33所示）確定：首先按單針作出高針1的保護范圍，然后由低針2的頂點作水平線與之交與3，再設(shè)3為一假想避雷針的頂點，按兩根等高避雷針的方法，求出23之間的保護范圍。123DDf2h1h.由于發(fā)電廠或變電站的面積較大，實際上都采用多支避雷針保護的方法。圖34表示三支和四支等高避雷針的保護范圍。對于三支避雷針的情況，其外側(cè)的保護范圍分別按兩根避雷針的方法確定，其內(nèi)側(cè)根據(jù)被保護物體的高度hx，分別計算各相鄰兩針之間的保護范圍，只要內(nèi)側(cè)的最小寬度都滿足bx0，那么三支針組成的三角形的中間部分都能受到三支針的聯(lián)合保護。四支及以上多

6、支避雷針的保護范圍，可先將其分成兩個或多個三角形，然后按三支等高針的方法計算。123（a）4213（b）34xb31D12D12D23D23D41D34D23xb12xb23xb24xbbx12bx3141xbxrxr.n因為避雷線對雷云與大地間電場畸變的影響比避雷針小，所以其引雷因為避雷線對雷云與大地間電場畸變的影響比避雷針小，所以其引雷作用和保護寬度比避雷針要小。但因避雷線的保護長度是與線等長的，作用和保護寬度比避雷針要小。但因避雷線的保護長度是與線等長的，故特別適于保護架空線路及大型建筑物，目前世界上大多數(shù)國家已轉(zhuǎn)故特別適于保護架空線路及大型建筑物，目前世界上大多數(shù)國家已轉(zhuǎn)而用避雷線來保

7、護而用避雷線來保護500kV大型超高壓變電站。大型超高壓變電站。n單根避雷線的保護范圍如圖單根避雷線的保護范圍如圖35所示，可按下式進行計算所示，可按下式進行計算3.1.2 避雷線的保護范圍phhrhhphhrhhxxxxxx)53. 1(2)(47. 02時，當(dāng)時，當(dāng)式中，系數(shù)p與式（31）中相同。.25hh在水平面上保護范圍的截面xhahxhxrxrxr兩根避雷線的保護范圍如圖36所示。其中外側(cè)的保護范圍按單線時確定，兩線內(nèi)側(cè)的保護范圍的橫截面可通過1、O、2的圓弧確定。O點的高度h0為pDhh40 （3-5）.第二節(jié)、放電間隙與避雷器n3.2.1 放電間隙與避雷器的分類n避雷針和避雷線雖

8、然可防止雷電對電氣設(shè)備的直擊，但被保護的電氣設(shè)備仍然有被雷擊過電壓損壞的可能。當(dāng)雷擊線路和雷擊線路附近的大地時，將在輸電線路上產(chǎn)生過電壓，這種過電壓以波的形式沿線路傳入發(fā)電廠和變電站，危及電氣設(shè)備的絕緣。為了限制入侵波過電壓的幅值，基本的過電壓保護裝置就是避雷器。避雷器實質(zhì)上是一種限壓器，并聯(lián)在被保護設(shè)備附近，當(dāng)線路上傳來的過電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器先行放電，把過電壓波中的電荷引入地中，限制了過電壓的發(fā)展，從而保護了其它電氣設(shè)備免遭過電壓的損害而發(fā)生絕緣損壞。為了達到預(yù)想的保護效果，必須使避雷器滿足以下基本要求：.n（1）具有良好的伏秒特性n避雷器與被保護設(shè)備之間應(yīng)有合理的伏秒特性的

9、配合，要求避雷器的伏秒特性比較平直、分散性小，避雷器伏秒特性的上限應(yīng)不高于被保護設(shè)備伏秒特性的下限。工程上常用沖擊系數(shù)來反映伏秒特性的形狀。沖擊系數(shù)是指沖擊放電電壓與工頻放電電壓之比值，其比值越小，則伏秒特性越平緩。因此，避雷器的沖擊系數(shù)越小，保護性能越好。n（2）具有較強的絕緣自恢復(fù)能力n避雷器一旦在沖擊電壓作用下放電，就會導(dǎo)致電壓的突變。當(dāng)沖擊電壓的作用結(jié)束后，工頻電壓繼續(xù)作用在避雷器上，在避雷器中繼續(xù)通過工頻短路電流（稱為工頻續(xù)流），它以電弧放電的形式出現(xiàn)。當(dāng)工頻短路電流第一次過零時，避雷器應(yīng)具有能自行截斷工頻續(xù)流、恢復(fù)絕緣強度的能力，使電力系統(tǒng)能繼續(xù)正常運行。.n按其發(fā)展歷史和保護性能

10、的改進過程避雷器從早期到現(xiàn)在按照結(jié)構(gòu)可以分為：保護間隙，管型避雷器，普通閥式避雷器，磁吹避雷器，金屬氧化物避雷器等類型。n避雷器的英文名稱是Lighting arrester，是隨著高新技術(shù)設(shè)備防雷的需要而發(fā)展起來的器件，它本身的材料、原理又與新技術(shù)的發(fā)展密切有關(guān)，品種規(guī)格很多，選擇、購用、檢驗等都需要較多的科技知識。茲分類介紹之。n(一)火花隙，也稱它為保護間隙，是最早發(fā)明的最原始的一種避雷器。最簡單而原始的形式就是二支金屬針，一支接地，另一支接在雷電過電壓波將通過的導(dǎo)線上，兩針尖的間距是由被保護的對象所需要的額定電壓來確定，因為空氣的擊穿電場強度是確定不變的，因此兩個尖端的擊穿電壓值與針尖

11、的間距有確定的關(guān)系，完全可由實驗測定出來。因此，當(dāng)過電壓波到達針尖處，若電壓超過它們的擊穿電壓，兩針尖間的空氣就被擊穿而放電，閃電電流在此處發(fā)生對地短路，閃電電流在火花隙處分流入地。.n要注意，閃電電流通過火花隙入地時，在針尖兩端間仍有一定值的電位降，它是由電弧的特性所決定，常稱此電壓為避雷器的“殘壓”，它的值應(yīng)低于被保護對象安全允許電壓。這個參量是避雷器的重要特性之一。在電力系統(tǒng)防雷中，為了加大火花隙的容量，即不致使放電的電弧熔毀它，放電的針做成較粗的角形。n由于火花隙的一端是接在工作線路上，它一直有工作電壓存在(例如220v電源的避雷器就始終存在220v工頻電壓)，火花隙放電導(dǎo)通，成為導(dǎo)體

12、，工作電壓也對地短路，有巨大電流通過。雷電過電壓波是持續(xù)時間極短的脈沖波(峰值電流持續(xù)不超過幾個ms數(shù)量級)，過電壓波消失后，工作電壓仍可以維持火花隙繼續(xù)導(dǎo)電，這個電流，稱為避雷器的“續(xù)流”，由于過電壓波產(chǎn)生的電弧溫度很高，空氣隙的電阻很小，工作電壓產(chǎn)生的續(xù)流可以很大，這將損壞電源系統(tǒng)，或者造成跳閘。.n保護間隙是最簡單的一種避雷器。它由兩個間隙組成，如圖38所示為3、6及10kV電網(wǎng)常用的角型保護間隙。為使被保護設(shè)備得到可靠保護，間隙的伏秒特性的上限應(yīng)低于被保護設(shè)備的絕緣的沖擊放電伏秒特性的下限，并有一定的安全裕度。當(dāng)雷電波侵入時，間隙先擊穿，工作母線接地，避免了被保護設(shè)備上的電壓升高。n過

13、電壓消失后，間隙中仍有工頻續(xù)流。保護間隙中的電極做成角形，是為了使工頻電弧在自身電動力和熱氣流作用下易于上升被拉長而自行熄滅。但保護間隙的滅弧能力很差，只能熄滅中性不接地系統(tǒng)不大的單相接地短路電流，一般難以使相間短路電弧熄滅，需要配以自動重合閘裝置才能保證安全供電。n除了滅弧能力差以外，保護間隙還具有以下缺點：.n（1）間隙間的電場為極不均勻電場，又裸露在大氣環(huán)境中，受氣象條件的影響很大，因此伏秒特性很陡且分散性很大，將直接影響到它的保護效果；n（2）保護間隙擊穿后是直接接地，將會有截波產(chǎn)生，不能用來保護有繞組的設(shè)備。n由于存在上述缺點，保護間隙僅用于不重要和單相接地不會導(dǎo)致嚴重后果的場合。接

14、母線12345.n(二)管型避雷器，常用英文字母GB表示。它是一種放在管狀外殼內(nèi)的火花隙，在火花放電時，管內(nèi)裝置因電弧放電的高溫而產(chǎn)生氣流，它可以把續(xù)流電弧吹熄，多用于電力輸電網(wǎng)的防雷保護上。構(gòu)造比較簡單，缺點較多。 n管型避雷器實際上是一種具有較高熄弧能力的保護間隙。如圖3-9所示，它由兩個串聯(lián)間隙組成。一個間隙S2在大氣中，稱為外間隙，其作用是隔離工作電壓避免產(chǎn)氣管被流經(jīng)管子的工頻泄漏電流所燒壞；另一個間隙S1裝在產(chǎn)氣管內(nèi)，稱為內(nèi)間隙或滅弧間隙，其電極一為棒電極2另一為環(huán)形電極3。產(chǎn)氣管由纖維、塑料或橡膠等產(chǎn)氣材料制成，在工頻短路電流（工頻續(xù)流）電弧的作用下會分解出大量氣體，其壓力可達到數(shù)

15、十以至上百個大氣壓。高壓氣體由環(huán)形電極的開口孔噴出，形成強烈的縱吹效果，使電弧在電流流通13個周期后，在過工頻零點時熄滅。.n(三)氣體放電管。它也是一種火花隙，放在體積較小的充氣的密封玻璃管內(nèi)、不致受外界的影響。從物理性能上看，與管型避雷器是相似的，主要差別是工作電壓和容量的差別，管型避雷器大都用在變電所等地方的進線端，工作電壓是工頻高壓，續(xù)流很大。而氣體放電管則用于低電壓的弱電設(shè)備防雷上，有二極管、三極管及五極管等幾種，可使幾條工作線路同時分流過電壓波，適用于高頻多路通信設(shè)備的防雷，可用在第一級，其突出優(yōu)點是耐電流的能力強，可達20kA，其沖擊擊穿電壓常在1kv左右(1kV)，極間電容較小

16、且穩(wěn)定。n 強電防雷與弱電防雷對避雷器所要求的性能有較大差異，需要多說幾句，電力系統(tǒng)防雷與電信系統(tǒng)防雷可作為強電防雷與弱電防雷的代表，前者主要考慮高電壓大電流，所以對避雷器的容量要求較高，要耐得了大電流續(xù)流。而后者則因設(shè)備靈敏、耐壓耐流能力低，對避雷器的容量要求降低，因此，對避雷器的參數(shù)增加一些限制，前面提出的陶瓷管氣體放電管的極間電容較小而穩(wěn)定，這方面設(shè)備的防雷應(yīng)屬于電信設(shè)備防雷而不是強電防雷了。.n（四）普通閥型避雷器變電所防雷保護的重點對象是變壓器，而保護間隙和管式避雷器顯然都不能承擔(dān)保護變壓器的重任（伏秒特性難以配合、動作后出現(xiàn)大幅值截波），因而也就不能成為變電所防雷中的主要保護裝置。

17、變電所的防雷保護廣泛采用閥型避雷器，它在電力系統(tǒng)過電壓防護和絕緣配合中都起著重要的作用，它的保護特性是選擇高壓電力設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)。n閥型避雷器分為普通閥型避雷器和磁吹閥型避雷器兩種，后者通常簡稱磁吹避雷器。n1）火花間隙n閥型避雷器的火花間隙由許多如圖311所示的單個間隙串聯(lián)而成。間隙的電極由黃銅板沖壓而成，呈小圓盤狀，兩電極間以云母墊圈隔開形成間隙，間隙距離為mm，單個間隙的工頻放電電壓約為kV（有效值）。由于間隙電場近似均勻電場，同時，在.過電壓作用下云母墊圈與電極間的空氣縫隙中會發(fā)生電暈放電，為間隙提供光輻射預(yù)游離因子，因此火花間隙的放電分散性較小且伏秒特性較為平緩，沖擊系數(shù)可以下降

18、到1.1左右，與被保護設(shè)備的絕緣配合較易實現(xiàn)。 123若干個火花間隙串聯(lián)組成一個標準組合件，如圖312所示。多個標準組合件串聯(lián)在一起，就構(gòu)成了全部的火花間隙。這樣，避雷器動作后，工頻續(xù)流被分割成許多短弧，利用短間隙的自然熄弧能力（極板上的復(fù)合與散熱作用）使電弧熄滅。實踐表明，在沒有熱電子發(fā)射時，單個間隙的初始恢復(fù)強度可達250V左右，然后還將很快上升，對熄弧非常有利。間隙絕緣強度的恢復(fù)速度與工頻續(xù)流的大小有關(guān)。我國生產(chǎn)的FS和FZ型避雷器，當(dāng)工頻續(xù)流分別不大于50A和80A（峰值）時，能夠在續(xù)流第一次過零時電弧熄滅。.n（2）火花間隙的并聯(lián)電阻n多間隙串聯(lián)使用后間隙電容形成了一等值電容鏈。由于

19、各電極對地和對高壓端存在寄生電容，導(dǎo)致恢復(fù)電壓在各間隙上的分布不均，影響了其熄弧能力的充分發(fā)揮，其工頻放電電壓也將下降和顯得不穩(wěn)定。同時，瓷套表面狀況也影響了各單元間隙電壓分布的均勻性。n為了解決這個問題，除用于低壓配電系統(tǒng)的閥型避雷器外，均在火花間隙上并聯(lián)一組均壓電阻，稱為分路電阻，如圖914所示。在工頻電壓和恢復(fù)電壓作用下，火花間隙的串聯(lián)等值電容的容抗大于分路電阻，間隙電壓主要由分路電阻決定，故間隙上電壓分布均勻，從而提高了熄弧電壓和工頻放電電壓。在沖擊電壓作用下，由于其等值頻率較高，因此串聯(lián)等值電容的容抗小于分路電阻，間隙電壓的分布主要取決于電容分布。此時，寄生電容的影響使火花間隙電壓分

20、布不均勻，避雷器的沖擊放電電壓低于單個間隙放電電壓的總和，沖擊系數(shù)為1左右，甚至可能小于1，反而改善了避雷器的保護性能。為防止高壓避雷器的沖擊系數(shù)過低引起不必要的動作，有時需在避雷器的頂部采均壓環(huán)。.n3）非線性電阻閥片n電阻的作用是用來限制工頻續(xù)流，使之能在第一次過零時就熄弧。理想的電阻應(yīng)在大電流（沖擊電流）時呈現(xiàn)為小電阻以保證其上的壓降（殘壓）足夠低；而在沖擊電流過去之后，當(dāng)加在閥片上的電壓是電網(wǎng)的工頻電壓時，閥片應(yīng)呈現(xiàn)為大電阻以限制工頻續(xù)流，易于滅弧。閥片最好具有不隨沖擊電流變化的殘壓和大的通過電流的能力。n閥型避雷器的限流電阻是由多個非線性電阻盤串聯(lián)疊加而成的，這種非線性電阻盤又稱閥片

21、。閥片是碳化硅（SiC，又名金剛砂）粉末加結(jié)合劑（如水、玻璃）模壓、燒結(jié)而成的圓餅，其直徑一般為100mm，厚度為2030mm。.n（五）磁吹閥型避雷器n普通閥型避雷器依靠間隙的自然熄弧能力熄弧，故其滅弧性能不是很強；其次，閥片的通流能力有限。因而普通閥型避雷器只能用于雷電過電壓防護，而不能用作持續(xù)時間較長的內(nèi)部過電壓的保護。n為了減小閥型避雷器的切斷比和保護比之值，即為了改進閥型避雷器的保護性能。人們在普通閥式避雷器的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了一種新的帶磁吹間隙的閥式避雷器，簡稱磁吹避雷器，它的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與普通發(fā)閥型避雷器相似，主要區(qū)別在于采用了滅弧能力較強的磁a吹火花間隙和通流能力較大的高溫

22、閥片。n磁吹火花間隙是利用磁場對電弧的電動力，迫使間隙中的電弧加快運動、旋轉(zhuǎn)或拉長，使弧柱中去電離作用增強，從而大大提高其滅弧能力。磁吹間隙種類繁多，目前我國生產(chǎn)的主要是限流式間隙，又稱拉長電弧型間隙。其單個間隙的基本結(jié)構(gòu)如圖917所示，間隙由一對角狀電極織成，磁場是軸向的，由工頻續(xù)流通過與間隙相串聯(lián)的線圈時產(chǎn)生。磁吹避雷器的原理電路如圖918所示。工頻續(xù)流.通過與間隙相串聯(lián)的線圈時產(chǎn)生。磁吹避雷器的原理電路如圖918所示。工頻續(xù)流被軸向磁場拉入滅弧柵中，如圖917中虛線所示，其電弧的最終長度可達起始長度的數(shù)十倍。滅弧盒由陶瓷或云母玻璃制成，電弧在滅弧柵中受到強烈去游離而熄滅。由于電弧形成后很

23、快就被拉到遠離擊穿點的位置，故間隙絕緣強度恢復(fù)很快，熄弧能力很強，可切斷450A左右的續(xù)流。由于續(xù)流電弧很長且處于去游離很強的滅弧柵中，所以電弧電阻很大，可以起到限制續(xù)流的作用，因此被稱為限流間隙。采用限流間隙后可以適當(dāng)減少閥片數(shù)目，能使避雷器殘壓得到降低。n3.2.2 ZnO避雷器及其電氣性能、主要優(yōu)點n氧化鋅（ZnO）避雷器是二十世紀七十年代初開始出現(xiàn)的一種新型避雷器。ZnO避雷器是由氧化鋅非線性電阻片組成的。由于ZnO電阻片具有優(yōu)異的非線性伏安特性，可以取消串聯(lián)火花間隙，實現(xiàn)避雷器無間隙無續(xù)流，且造價低廉，因此ZnO避雷器已得到越來越廣泛的應(yīng)用，取代SiC避雷器是大勢所趨。.n1ZnO非

24、線性電阻片nZnO非線性電阻片是在以ZnO為主要材料的基礎(chǔ)上，附以微量的其它金屬氧化物，在高溫下燒結(jié)而成的，所以也叫金屬氧化物電阻片，以此制成的避雷器也稱為金屬氧化物避雷器（MOA）。n氧化鋅電阻片的微觀結(jié)構(gòu)如圖38所示，包括三部分：n(1)ZnO晶粒，粒徑為10m左右，電阻率為110cm；n(2) 包圍著ZnO晶粒的Bi2O3晶界層，厚度為左右，電阻率大于1010cm；n(3) 零散分布于晶界層中的尖晶石Zn7Sb2O12；尖晶石在晶界層內(nèi)部不是連續(xù)存在的，與電阻片的非線性性無直接關(guān)系。ZnO電阻片的非線性特性主要取決于晶界層，在低電場下其電阻率很高；當(dāng)層間電位梯度達到104105V/cm時

25、，其電阻率急劇下降到低阻狀態(tài)。晶界層的介電常數(shù)約為10002000，因此ZnO電阻片存在較大的固有電容。ZnO電阻片的等效電路如圖39所示。.n2ZnO避雷器的電氣性能n由于ZnO避雷器沒有串聯(lián)火花間隙，也就沒有滅弧電壓、沖擊放電電壓等特性參數(shù)，但也有某些獨特的電氣特性。n(1) 額定電壓n指避雷器能短期耐受的最大工頻電壓有效值。在系統(tǒng)中發(fā)生短時工頻電壓升高時（此電壓直接施加在ZnO電阻片上），避雷器應(yīng)能正?？煽康毓ぷ饕欢螘r間（完成規(guī)定的雷電及操作過電壓動作負載、特性基本不變、不會出現(xiàn)熱損壞）。n(2 ) 最大持續(xù)運行電壓n指避雷器能長期持續(xù)運行的最大工頻電壓有效值。它一般應(yīng)等于系統(tǒng)的最高運行

26、相電壓。n(3) 起始動作電壓（又稱參考電壓或轉(zhuǎn)折電壓）.n(4) 壓比n指避雷器在波形為8/20s的沖擊電流規(guī)定值（例如10kA）作用下的殘壓U10kA與起始動作電壓U1mA之比。壓比（U10kA/U1mA）越小，表明非線性越好，通過沖擊大電流時的殘壓越低，避雷器的保護性能越好。目前產(chǎn)品制造水平所能達到的壓比約為。n(5) 荷電率n指最大長期工作電壓的幅值與起始動作電壓之比。它是表示電阻片上電壓負荷程度的一個參數(shù)。設(shè)計ZnO避雷器時為它選擇一個合理的荷電率是很重要的，應(yīng)綜合考慮電阻片特性的穩(wěn)定度、漏電流的大小、溫度對伏安特性的影響、電阻片預(yù)期壽命等因素。選定的荷電率大小對電阻片的老化速度有很

27、大的影響，一般選用45%75%或更大。在中性點非有效接地系統(tǒng)中，因一相接地時健全相上的電壓會升至線電壓，所以一般選用較小的荷電率。.n3ZnO避雷器的主要優(yōu)點n與普通閥型避雷器相比，ZnO避雷器具有優(yōu)越的保護性能。n（1）無間隙n在正常工作電壓下，ZnO電阻片相當(dāng)于一絕緣體，工作電壓不會使ZnO電阻片燒壞，因此可以不用串聯(lián)火花間隙。由于實現(xiàn)了無間隙，因此其結(jié)構(gòu)簡單，體積縮小，重量輕（較SiC同類產(chǎn)品輕50%），而且避免了SiC避雷器由于瓷套外污穢、內(nèi)部氣壓變化等因素而使串聯(lián)火花間隙電壓分布不均、放電電壓不穩(wěn)的缺點。n同時，無間隙結(jié)構(gòu)也大大改善了陡波響應(yīng)特性，不存在間隙放電電壓隨雷電波陡度增大而

28、增大的問題，提高了保護的可靠性，特別適合于伏秒特性平坦的SF6組合電器和氣體絕緣變電站（GIS）的保護。.n（2）無續(xù)流n當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)過電壓時，通過避雷器的電流增大，ZnO電阻片上的殘壓受其良好的非線性特性控制；當(dāng)過電壓作用結(jié)束后，ZnO電阻片又恢復(fù)絕緣體狀態(tài)，續(xù)流僅為微安級，實際上可認為無續(xù)流。所以在雷電或內(nèi)部過電壓作用下，只需吸收過電壓的能量，而不需吸收續(xù)流能量，因而動作負載輕；再加上ZnO閥片的通流容量遠大于SiC閥片，所以ZnO避雷器具有耐受多重雷擊和重復(fù)發(fā)生的操作過電壓的能力。n（3）電氣設(shè)備所受過電壓能量可以降低n雖然在10kA雷電流下的殘壓值ZnO避雷器與SiC避雷器相同，但由于

29、后者只在串聯(lián)火花間隙放電后才有電流流過，而前者在整個過電壓過程中都有電流流過，因此降低了作用在變電站電氣設(shè)備上的過電壓幅值。例如，某500kV變電站的計算結(jié)果為：當(dāng)雷電流是150kA（2/70s）時，過電壓下降6%13%；當(dāng)雷電流是100kA時，過電壓下降6%11%。如雷電流波頭取為，過電壓可下降13%20%。.第三節(jié)、消弧線圈單相接地是配電網(wǎng)中最常見的故障形式。由于非有效接地系統(tǒng)的中性點不接地，即使發(fā)生單相金屬性永久接地或穩(wěn)定電弧接地，仍能不間斷供電，這是這種電網(wǎng)的一大優(yōu)點?？梢紤]單相電弧接地時，因風(fēng)力、電動力、熱氣流的作用，使電弧拉長，往往會引起多相短路、線路跳閘或損壞設(shè)備。若為間歇性電

30、弧接地，還會引起過電壓。因此，在中性點不接地的電網(wǎng)中，線路較長，單相接地電流大于自熄電流時，要設(shè)法盡快使電弧熄滅，其中一項有效措施就是在電網(wǎng)中性點裝設(shè)消弧線圈。.n3.3.1 補償單相接地電流n中性點不接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時，忽略三相對地泄漏電流，則流過故障點的電流為容性電流，而在補償網(wǎng)絡(luò)中則是感性電流與容性電流的相量和。n如圖3-11所示，A相導(dǎo)線D點金屬接地，三相電源電動勢大小相等，即EA=EB=EC=E，線路不換位，電網(wǎng)三相對地電容分別為C1、C2、C3，消弧線圈電感為LX。應(yīng)用疊加原理可求得D點接地時接地電流值。NKLxgxUNEAEBECDdg1C1g2C2g3C3Id.n.3

31、.2 減緩弧隙恢復(fù)電壓上升速度n調(diào)節(jié)LX，可使Id變得很小，在其自然過零時很容易自熄弧，但熄弧后，若弧隙恢復(fù)電壓上升速度快于去游離使介質(zhì)絕緣強度恢復(fù)的速度，則電弧立即重燃。因此，此時Id雖小，也無法最終熄滅電弧。n接地電弧熄滅，相當(dāng)于圖3-11中開關(guān)K斷開。設(shè)Id在瞬時過零時熄弧。此時，不論為容性或感性，電源電壓UA為最大值um。因而，K斷開后，電網(wǎng)零序回路有自由震蕩電壓。00( )cos()tmu tU et （313） 熄弧后，原故障相（A相）電源電壓uA（t）0( )cos()AmutUt （314）.在電網(wǎng)中裝設(shè)消弧線圈，可限制間歇電弧過電壓；可消除因雷擊等原因引起的瞬時性接地故障；對

32、外力或其他原因造成永久性接地故障，也因流過故障點電流很小，絕緣子熱破壞和電弧擴散引起相間短路的概率大為減小，明顯地提高了配電網(wǎng)的供電可靠性。另外，消弧線圈尚有抑制電壓互感器飽和引起的諧振過電壓、減小對通信線路的干擾、減小人身觸電死亡率等優(yōu)點。n自動跟蹤補償消弧裝置n在使用傳統(tǒng)的消弧線圈進行補償時存在以下一些缺點和不足：n（1）因消弧線圈的抽頭需停電調(diào)整，而調(diào)整的依據(jù)是對電網(wǎng)每條線路電容電流的測量和計算，而配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運行方式變化頻繁，要準確弄清每段時間每條線路的電容電流幾乎是不可能的。因而補償電流也就難以準確控制。不能準確地控制補償電流，也就不能把故障殘流準確地控制在10A以下，如故障殘

33、流大于10A，就會影響可靠的熄弧，進而影響對弧光接地過電壓的抑制。.2）如脫諧度調(diào)整得過小，或工作在欠補償狀態(tài)，即ILIC時，如拉線路，就可能發(fā)生消弧線圈與網(wǎng)絡(luò)對地電容產(chǎn)生線性諧振，產(chǎn)生危險的諧振過電壓。（3）現(xiàn)在大多數(shù)變電站實行無人值守，傳統(tǒng)的消弧線圈在調(diào)整時非常困難。 自動跟蹤補償消弧裝置既保留了老式消弧線圈的優(yōu)點，又克服了老式消弧線圈的不足。它的最大優(yōu)勢就是實時在線對電網(wǎng)電容電流進行測量，自動調(diào)整補償電流，使之永遠處于最佳補償狀態(tài)。有的在中性點串有線性或非線性電阻，能有效地阻尼諧振過電壓，使自動跟蹤消弧補償裝置不但能工作在過補償、欠補償狀態(tài)，還能工作在全補償狀態(tài)。自動跟蹤補償消弧裝置從型

34、式上分有調(diào)氣隙式、調(diào)抽頭式、直流偏磁式和調(diào)容式，這些型式的自動跟蹤補償消弧裝置各有其優(yōu)缺點，在電網(wǎng)中已大量運行，發(fā)揮了其應(yīng)有的作用，因而配電網(wǎng)選用自動跟蹤補償消弧裝置接地是比較好的接地形式，它能有效地限制弧光接地過電壓，消除電磁式電壓互感器所引起的鐵磁諧振過電壓，促使接地點的電弧熄滅，降低線路的建弧率，大大提高配電網(wǎng)的供電可靠性。.n 自動跟蹤消弧裝置原理和型式自動跟蹤消弧裝置原理和型式n目前自動跟蹤補償消弧裝置已大量的在配電網(wǎng)中運行，自動跟蹤補償消弧裝置與人工調(diào)諧消弧線圈相比，具有顯著的優(yōu)越性。首先是可以避免人工調(diào)諧消弧線圈等諸多麻煩，而且不會使電網(wǎng)在調(diào)諧時暫時失去補償；其次，由于自動跟蹤補

35、償消弧裝置能保證補償精度，不僅可以提高補償?shù)膭幼鞒晒β?，同時能夠限制弧光接地過電壓和鐵磁諧振過電壓，有利于電網(wǎng)的安全運行。n自動跟蹤補償消弧裝置目前廠家較多，型式也較多，但從結(jié)構(gòu)和原理上可大致分為以下幾種型式。n（一） 調(diào)抽頭式n這種方式主要由接地變壓器、可調(diào)電抗器、阻尼控制柜和微機控制器組成，對有中性點引出的電網(wǎng)（如35kV電網(wǎng)），可省去接地變壓器。n調(diào)抽頭的方式主要是利用有載開關(guān)來切換可調(diào)電抗器的抽頭，進行測量調(diào)感的。其工作原理有兩種方式：.n1）. 位移電壓法（串聯(lián)諧振法）n補償電網(wǎng)正常運行時中性點位移電壓C22AnK EUvdn電網(wǎng)運行方式不變，電網(wǎng)的不對稱度KC也不變，KC與脫諧度無

36、關(guān)。n設(shè)在抽頭T1時位移電壓為Un1、在抽頭T2時位移電壓為Un2，則有22222211dvdvUUnnn2）. 變頻測量法n為了提高測量精度，一些廠家開發(fā)出了基于變頻式測量原理的測控系統(tǒng)，即在消弧線圈加裝二次繞組，從二次繞組注入變頻電壓信號，以改變消弧線圈在測量信號下的電抗值和電網(wǎng)對地的容抗值，當(dāng)達到一定的頻率fd時，消弧線圈兩端的電壓達到最大值，消弧線圈的感抗和電網(wǎng)的對地容抗相等，系統(tǒng)在頻率fd時發(fā)生串聯(lián)諧振，此時.XL=2fdL=XC=cfd21 n因為此時fd、L為已知，因而可以計算出C值，進而可以計算出電網(wǎng)在工頻狀態(tài)下的電容電流Ic值。n基于變頻式測量原理的消弧裝置由于頻率的變化可以

37、做到在一定的頻帶范圍內(nèi)無級可調(diào)，因而可以精確地找出諧振點以達到精確測量的目的，但基于這種測量原理的消弧裝置有一個最大的缺陷，那就是不能多臺自動并聯(lián)，因為如果在某臺消弧裝置測量時，如電網(wǎng)中還有另外的消弧裝置在運行，消弧線圈的感抗會隨頻率正比變化，而電網(wǎng)對地電容的容抗則隨測量頻率反比變化，因而不能準確測出電網(wǎng)中已運行的消弧裝置的感抗值，所以不能自動并聯(lián)。.（二）. 直流偏磁式這種方法主要是在消弧線圈的鐵芯加上直流偏磁繞組調(diào)整鐵芯的磁飽和從而改變補償電流，采用這種方式主要是結(jié)構(gòu)簡單，占地小，但其本身是一個諧波源，不能并聯(lián)運行，可控硅容易損壞，在電網(wǎng)中運行的較少。直流偏磁式的結(jié)構(gòu)如圖326所示。.n（

38、三） 調(diào)容式n這種方法主要是在消弧線圈的二次繞組帶有若干組低壓電容器，用電容電流來抵消電感電流，起到改變補償電流的作用。在補償時的一定時間段內(nèi)可投小電容器，把殘流放大，然后通過零序電流進行選線，也就是所謂的殘流增量法，采用這種方式的有旭輝公司，在國內(nèi)也在有一定的市場量。調(diào)容式自動消弧裝置是在調(diào)抽頭的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，去掉繞組上的分接頭、在消弧線圈上加一個二次繞組，二次繞組引出，并接若干組電容器，電容器通過開關(guān)或可控硅投切，在運行時利用電容電流抵消一部分消弧線圈一次側(cè)的電感電流，通過改變投入電容器的組合，來達到改變電感電流大小，調(diào)節(jié)補償電流之目的。這種消弧裝置實際上仍是有階梯的。只不過通過若干組

39、電容器的不同組合，可調(diào)整的級數(shù)多一些，細一些而已。另外，由于是在消弧線圈二次側(cè)進行低壓調(diào)節(jié)，電容器采用低壓電容器，從價格上要比采用高壓分切開關(guān)要低，同時可在消弧線圈補償時調(diào)整，這樣可以實行殘流增量法進行選線。目前，這種型號的消弧裝置在電網(wǎng)中運行的也不少。.n四） 調(diào)氣隙式n首先采用這種形式的是珠海金洪公司，他們在國內(nèi)首開自動跟蹤消弧裝置的先河，但由于他們?nèi)鄙匐娋W(wǎng)運行經(jīng)驗，設(shè)計的產(chǎn)品存在著許多致命的缺陷，比如過熱、噪聲等問題不能解決，產(chǎn)品推向市場后大多不能運行，現(xiàn)在該公司已不再生產(chǎn)。信陽電業(yè)局利安公司也是采用這種形式，但在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工作原理上進行了大量的改進和完善，成功地解決了過熱問題、噪聲問題

40、，產(chǎn)品具有狀態(tài)識別功能、自動并聯(lián)功能，抗干擾能力強，殘流小、噪聲低，計算機實時在線控制，具有遠傳功能，自動化程度高，在全國電網(wǎng)大量的應(yīng)用，取得了很好的效果。特別是后來又開發(fā)研制了ZFX-60智能復(fù)合型小電流接地選線裝置，解決了自動跟蹤消弧裝置與小電流接地選線的矛盾。.n自動跟蹤補償消弧裝置對電網(wǎng)的作用n自動跟蹤補償消弧裝置之所以在近年來在我國電力系統(tǒng)中得到飛速的發(fā)展，正因為它特別適合在電網(wǎng)中運行，具有不可替代的作用。歸結(jié)起來自動跟蹤補償消弧裝置在配電網(wǎng)中有如下作用：n（1）它能對電網(wǎng)電容電流自動測量、對運行方式自動跟蹤，自動調(diào)整補償電流，克服了老式消弧線圈在調(diào)諧上存在的不足，如老式消弧線圈的抽

41、頭需停電調(diào)整，而調(diào)整的依據(jù)是對電網(wǎng)每條線路電容電流的測量和計算，而配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運行方式變化頻繁，要準確弄清每段時間每條線路的電容電流幾乎是不可能的，因而補償電流也就難以準確控制。不能準確地控制補償電流，也就不能把故障殘流準確地控制在10A以下，如故障殘流大于10A，就會影響可靠的熄弧，進而影響對弧光接地過電壓的抑制 .（2）自動補償電網(wǎng)單相接地電流促使接地電弧熄滅，自動跟蹤補償消弧裝置使補償后的殘流Id控制在一定的范圍之內(nèi)，使之小于熄弧臨界值10A，便于接地電弧的熄滅，有效降低了電網(wǎng)的故障建弧率，使配電網(wǎng)的供電可靠性得到大幅度的提高。實踐證明當(dāng)配電網(wǎng)電容電流發(fā)展到一定程度后，一旦發(fā)生單相

42、接地，接地電弧就不能可靠熄滅，要么發(fā)展為間歇性的電弧接地產(chǎn)生弧光接地過電壓，要么發(fā)展為穩(wěn)定燃燒的電弧，由電弧的光、熱作用破壞電弧周圍空氣的絕緣，最后發(fā)展為相間短路，甚至發(fā)生“火燒連營”事故。當(dāng)電網(wǎng)采用自動跟蹤補償消弧裝置接地后，由于裝置能夠準確地測出接地電流值，并把補償電流值調(diào)整到最佳的補償狀態(tài)，把接地故障點的接地殘流控制到熄弧臨界值以下，使接地電弧能夠可靠熄滅，因而能夠消除大多數(shù)的瞬時性接地故障，降低配電網(wǎng)的故障建弧率；即使對永久性接地故障，也因故障點電流小，絕緣子熱破壞和電弧擴散，引起的相間短路的概率大為減小，明顯地提高了供電可靠性。.（3）它能有效地限制弧光接地過電壓，消除鐵磁諧振過電壓

43、。配電網(wǎng)中弧光接地過電壓可達3.5U，持續(xù)時間較長，因而會對電氣設(shè)備造成相當(dāng)大的危害?；」饨拥剡^電壓的產(chǎn)生原因是接地電弧不能可靠熄滅，形成間歇性的對地電弧，造成電網(wǎng)中電磁能的強烈振蕩造成的。要限制弧光接地過電壓最主要的方法就是促使電弧可靠熄滅，限制電弧重燃，而當(dāng)電網(wǎng)加裝自動跟蹤補償消弧裝置后，當(dāng)接地故障發(fā)生時，裝置一方面向接地點提供補償電流，減緩弧道恢復(fù)電壓上升速度，促使接地電弧盡快熄滅，避免重燃；另一方面，串接在電抗器與地之間的阻尼電阻會有效地抑制弧光接地電壓。某自動跟蹤補償消弧裝置在現(xiàn)場所做的弧光接地試驗中，能把弧光接地過電壓的幅值限制在1.8U以內(nèi)，可見自動跟蹤補償消弧裝置如配置控制得當(dāng)

44、可具有小電阻接地和消弧線圈接地的綜合優(yōu)點。 .（4）防雷害，防污閃，降低線路故障跳閘率。電容電流超過10A的電網(wǎng)中安裝自動跟蹤補償消弧裝置進行補償是有效降低線路建弧率提高供電可靠性的非常有效的措施。因為雷電過電壓雖然幅值很高，但作用時間很短，絕緣子發(fā)生的熱破壞大都是由于雷電流過后的工頻續(xù)流引起的。而工頻續(xù)流，實際就是電網(wǎng)的電容電流，而某些型號的自動跟蹤補償消弧裝置能把補償后的殘流控制在5A以下，這就為雷電流過后的可靠熄弧創(chuàng)造了條件。如廣東某鋁箔廠四路電源頻繁發(fā)生雷害事故問題，在2000年加裝了ZXB系列自動跟蹤補償消弧裝置后得到了徹底的解決。自動跟蹤補償消弧裝置具有殘流小、降低弧隙恢復(fù)電壓上升

45、速度的功能，促使接地電弧最快熄滅，因而能使大多瞬時性接地故障自動消除，不會發(fā)展成永久性接地故障，更不會發(fā)展為相間短路。如雷擊引起的單相接地故障，在雷電流流過后，工頻續(xù)流即為補償后的殘流，能很快熄滅。由于自動跟蹤補償消弧裝置能較好地限制弧光接地過電壓和鐵磁諧振過電壓，同時補償了單相接地電流，因而也減少了絕緣子的污閃放電機率。 .n5）、自動跟蹤消弧裝置響應(yīng)速度n目前，接地故障的處理方法，基本可以將消弧線圈分為兩種形式，一種是隨調(diào)式消弧裝置，它是靠電網(wǎng)中性點位移電壓來啟動消弧裝置，一般是在電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障時啟動消弧裝置，來對配電網(wǎng)電容電流進行測量并調(diào)整補償電流，使其達到預(yù)定的補償狀態(tài)，而這個過

46、程需要零點幾秒到幾秒，在這個時間段內(nèi)，如雷擊后工頻續(xù)流有可能發(fā)展成為相間短路或者產(chǎn)生弧光接地過電壓而造成事故，一般直流偏磁式和變壓器式消弧裝置都是屬于這種型式，對防雷來講主要表現(xiàn)在消弧裝置的響應(yīng)速度跟不上；另一種是預(yù)調(diào)式，即在消弧裝置投運后，或在配電網(wǎng)運行方式變化后立即完成對電網(wǎng)電容電流的測量和補償電流輸出調(diào)整，然后在預(yù)定的狀態(tài)下，一旦單相接地故障發(fā)生，補償電流立即輸出，響應(yīng)時間為“零”，因為雷擊線路閃絡(luò)時，雷電流的持續(xù)時間很短，僅有數(shù)十微秒，造成雷擊破壞的一般多為工頻續(xù)流，即配電網(wǎng)的電容電流，而預(yù)調(diào)式由于響應(yīng)速度快，對接地故障處理及時，因此具有很好的防雷功能。.n3.3.3.3. ZXB系列

47、自動跟蹤補償消弧裝置n在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，允許帶故障運行2小時，這對保證供電的可靠性和減少用戶停電是不利的。但是，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，特別是城市電網(wǎng)電纜的增多，電容電流越來越大，以致單相接地時不能可靠地熄弧而引起線路跳閘，或者造成電弧間歇性熄滅與重燃，形成弧光接地過電壓或激發(fā)鐵磁諧振，危及電氣設(shè)備絕緣。因此，對635kV配電網(wǎng)單相接地電流進行限制是非常必要的，老式消弧線圈在調(diào)諧上也無法滿足要求，若采用電阻接地又可能使供電可靠性得不到保證。為此，河南省信陽市電業(yè)局和武漢高壓研究所有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員從1993年到1996年進行了長達三年研究，充分利用電業(yè)局的現(xiàn)場條件和實踐知識，結(jié)合武漢高壓研究所的科研

48、開發(fā)能力，終于在1996年繼珠海金洪和邯鄲衡山之后，開發(fā)出了ZXB系列自動跟蹤補償消弧裝置。 .n（一）、裝置結(jié)構(gòu)nZXB610kV系列裝置由接地變壓器、可調(diào)電抗器、控制阻尼柜和計算機控制系統(tǒng)四部分組成。ZXB35kV系列裝置由可調(diào)電抗器、控制阻尼柜和計算機控制系統(tǒng)三部分組成。n（1）接地變壓器n它主要用于引出中性點，一次繞組采用Z形連接，使零序磁通相互抵消，減少零序阻抗，以便于補償電流的輸出。n（2）可調(diào)電抗器n采用調(diào)鐵芯氣隙的方法，使補償電流連續(xù)可調(diào)。而且對鐵芯進行特殊處理，繞組進行了加固，所以電抗器在處理單相接地故障時，沒有振動，噪聲也比老式消弧線圈小。.n（3）控制阻尼柜n它分上、下兩

49、部分，上部是用不銹鋼繞制的阻尼電阻，用于阻尼諧振過電壓和限制弧光接地過電壓，下部為計算機控制部分的出口終端。n（4）計算機控制系統(tǒng)n采用INTEL87C51微處理作為系統(tǒng)的主要處理器（CPU）、外部擴展32KRAM和32KROM，繼電器中功率放大輸出，鍵盤接口，微型打印機接口等外圍電路以及遠動接口。本套裝置可對電網(wǎng)的電容電流進行自動跟蹤測量和自動調(diào)整補償電流。在正常運行時面板顯示中性點電壓、電容電流、殘流，故障結(jié)束后自動打印故障參數(shù)。n接地變壓器、可調(diào)電抗器和控制阻尼柜可以戶內(nèi)安裝也可以在戶外安裝。.第四節(jié)、防雷接地裝置n3.4.1 接地和接地裝置的基本概念n接地問題最早是18世紀富蘭克林為避

50、雷針防雷而提出來的，可稱之為防雷接地，當(dāng)然希望接地電阻愈小愈好，測量接地電阻并沒有考慮用什么樣的電流。n 19世紀末20世紀初電力輸送網(wǎng)建立起來，使用工頻交流電，就出現(xiàn)使用電器者的觸電事故，“接觸電壓”致人死亡和“跨步電壓”致人死亡，都要求電力系統(tǒng)妥善解決電力系統(tǒng)的接地問題；這種接地比較復(fù)雜，由于輸電網(wǎng)是三相供電，有幾種接地方式方法，這類接地統(tǒng)稱為安全接地，接地裝置有些比較龐大，在地下用鋼材組成接地網(wǎng)，以盡可能降低接地電阻，測量接地電阻使用的電流當(dāng)然是電力系統(tǒng)的工頻電流，這樣測量所得的電阻值稱之為工頻接地電阻，使用的儀器是搖表式的，a搖表產(chǎn)生工頻交流電。與安全接地幾乎.n同時出現(xiàn)的是電學(xué)測量儀

51、器的發(fā)展，需要把精密測量儀的外殼接地，以減少外界干擾。40年代以后電子儀器迅速發(fā)展，機殼接地防止干擾的問題非常突出，實驗室需要設(shè)置自己獨立的接地裝置，這種接地并不通過大電流目的是為了防干擾，稱這種接地為防干擾接地或叫信號接地，郵電通信事業(yè)發(fā)展之時，防干擾是一個重要技術(shù)需要，它所需要的接地是屬于這一類接地的，測這種接地用直流就可以，直流電有一個極化電壓引起的誤差，所以就使用搖表鍘接地電阻。n 80年代迅速發(fā)展起來的計算機，需要良好的接地，以防止干擾，在設(shè)置計算機系統(tǒng)時，必須相應(yīng)的設(shè)置自己專用的接地裝置；它也屬于信號接地，也有的稱它為邏輯地。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，靜電的危害與之懼來，在石油化工行業(yè)

52、，也頻繁發(fā)生靜電引發(fā)的大火，為了泄放各種絕緣物及工作人員身上的靜電，又出現(xiàn)第4種接地，這就是防靜電接地。.n3.4.2 接地電阻n 接地電阻是由兩部分組成，第一部分是金屬接地電極，它在沖擊電流下既有電阻，也有電感，所以對于沖擊電流所表現(xiàn)出來的，既有電阻，又有感抗，感抗與沖擊電流的波形有關(guān)，它實際上表現(xiàn)為阻抗，而不是純電阻。其電阻部分是服從歐姆定律的，與閃電的強度無關(guān)。n第二部分是閃電電流進入大地時表現(xiàn)出來的電阻，與電流的分布情況、土壤的成分狀況和閃電的強度有關(guān)，很復(fù)雜，這部分電阻稱之為流散電阻或散流電阻，這部分電阻值是占主要的，它不服從狹義的歐姆定律，或者說它是與電流的大小緊密相關(guān)的非線性電阻

53、。n 接地電阻主要決定于散流電阻，是非線性的，與閃電電流的峰值和波形有關(guān)，不是純電阻，準確的說是一個阻抗，近似地可視作紹電阻，所以防雷規(guī)范中只給出接地電阻值。當(dāng)仔細考察時，可以看出：我們所認為的沖擊接地電阻值，是指沖擊電流經(jīng)接地.n電阻值，是指沖擊電流經(jīng)接地電極入地后，沖擊電流產(chǎn)生的沖擊電位降的峰值與沖擊電流的峰值之比。實際上這兩個峰值不是同一瞬間到達的，有一個時間差，這是由于金屬電極具有電感造成的。平常都含糊地不考慮了。使用一定波形的沖擊電流進行測量時，因其含有高頻成份，對不同的電極形狀和長度會表現(xiàn)出不同的感抗值，這樣測出的接地電阻值比工頻接地電阻值和閃電入地實際所經(jīng)歷的沖擊接地電阻都大許多

54、，因為電入地要產(chǎn)生火花效應(yīng)而流散電阻因火花效應(yīng)而降低(這種降低與土壤電阻率有關(guān))，閃電電流強度越大，火花效應(yīng)越強，接地電阻就降低越多。而普通儀表使用的沖擊電流不足以對大地土壤產(chǎn)生火花效應(yīng)，故測出的數(shù)值偏大，乘上一定的修正系數(shù)才是可信的沖擊接地電阻值。而這種修正系數(shù)的制定是非常困難的。n 從這些情況看，實際上測量一個具體的接地裝置的沖擊接地電阻的真正值是幾乎不可能的，用模擬雷電電壓測量，則要把龐大的沖擊高電壓設(shè)備搬上去，困難很大，而它與實際上的閃電仍有差異，從理論研究上考慮，則是有可能的，那就是使用特殊設(shè)計的高壓脈沖記憶示波器來記錄閃電入地瞬間的電流及電壓波。.n電阻值，是指沖擊電流經(jīng)接地電極入

55、地后，沖擊電流產(chǎn)生的沖擊電位降的峰值與沖擊電流的峰值之比。實際上這兩個峰值不是同一瞬間到達的，有一個時間差，這是由于金屬電極具有電感造成的。平常都含糊地不考慮了。使用一定波形的沖擊電流進行測量時，因其含有高頻成份，對不同的電極形狀和長度會表現(xiàn)出不同的感抗值，這樣測出的接地電阻值比工頻接地電阻值和閃電入地實際所經(jīng)歷的沖擊接地電阻都大許多，因為電入地要產(chǎn)生火花效應(yīng)而流散電阻因火花效應(yīng)而降低(這種降低與土壤電阻率有關(guān))，閃電電流強度越大，火花效應(yīng)越強，接地電阻就降低越多。而普通儀表使用的沖擊電流不足以對大地土壤產(chǎn)生火花效應(yīng)，故測出的數(shù)值偏大，乘上一定的修正系數(shù)才是可信的沖擊接地電阻值。而這種修正系數(shù)

56、的制定是非常困難的。n 從這些情況看，實際上測量一個具體的接地裝置的沖擊接地電阻的真正值是幾乎不可能的，用模擬雷電電壓測量，則要把龐大的沖擊高電壓設(shè)備搬上去，困難很大，而它與實際上的閃電仍有差異，從理論研究上考慮，則是有可能的，那就是使用特殊設(shè)計的高壓脈沖記憶示波器來記錄閃電入地瞬間的電流及電壓波。.n沖擊接地電阻n 沖擊電流或雷電流通過接地體流向大地時,接地體呈現(xiàn)的電阻叫沖擊接地電阻,沖擊接地電阻與工頻接地電阻不同,其主要原因是沖擊電流的幅值可能 很大,會引起土壤放電,而且沖擊電流的等效頻率又比工頻高得多.當(dāng)沖擊電流進入接地體時,會引起一系列復(fù)雜的過渡過程,每有一瞬間接地體呈現(xiàn)的有效電阻值都

57、有可能有所不同,而且接地體上 最大電壓出現(xiàn)的時刻不一定就是電流最大的時刻。為了使沖擊接地電阻Rch有一明確的定義，通常令mmchIUR （3-36）.n在某些情況下，為了數(shù)字處理，有時也把在雷流波頭時刻（）接地體呈現(xiàn)的電阻作為沖擊接地電阻，而對于某一特定t值的沖擊接地電阻將加以說明。n對于單一的集中接地體，由于尺寸不大（相對于沖擊波的波頭長度來說），談不上有什么顯著的波過程，即在討論其沖擊接地電阻時，不需要考慮它的電感與電容，可以認為其沖擊接地電阻與沖擊波的頻率武官。此時使得沖擊接地電阻與工頻接地電阻不同的主要 因素是：強大的沖擊電流流入土壤后會形成很強的電場，使土壤 發(fā)生強烈的局部放電現(xiàn)象。

58、一般土壤由于是不均勻媒質(zhì)，所以其耐壓強度只有左右，在時使土壤放電的電流密度為)/(85. 010100105 . 8223cmAJ.n沖擊電位分布n 在獨立避雷針附近和一些高層建筑物的進出口處，為了驗算沖擊跨步電勢對人體的電擊傷害，需要計算地面沖擊電位分布。但由于受到接地體形狀、地層電阻率和介電系數(shù)的分布以及雷電流波形和集膚效應(yīng)等復(fù)雜因素的影響，要用解析的方法直接計算地面沖擊電位分布是比較困難的。因此，常用試驗的方法是將測量的沖擊電位分布和工頻電位分布加以比較，以便得出沖擊電勢的估算式。n 試驗證明：在接地體附近沖擊電位的梯度比工頻電位的梯度大，這是因為沖擊電流通過接時，接地體附近的阻抗區(qū)除有

59、工頻電流相似的電阻分量外，由于磁場和集膚效應(yīng)的作用，還包括了較為顯著的與頻率有關(guān)的電阻和電感分量，故電位梯度較大；離開接地體愈遠，由于電流通過的地層截面增大，后一分量所占的比例顯著減小，因而地面沖擊電位分布和工頻電位分布相似。這種相似性提供了用測量工頻接地電阻的方法來測量沖擊接地電阻的可能性。.n3.4.6 架空線路桿塔接地n（一）、架空線路桿塔的意義n架空線路桿塔接地對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要，降低桿塔接地電阻是提高線路耐雷水平，減少線路雷擊跳閘率的主要措施。由于桿塔接地電阻高而產(chǎn)生的雷擊閃絡(luò)事故相當(dāng)多，典型的有500kV天平、回輸電線路。由于大部分位于山區(qū)、地質(zhì)條件較差，許多桿塔的接

60、地電阻不合格，有不少桿塔的接地電阻在100以上，造成線路耐雷水平低，經(jīng)常發(fā)生雷電繞擊、反擊，使線路跳閘，影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。經(jīng)對線路桿塔接地進行了降阻高燥，使線路雷擊跳閘率得到了有效的控制。又如，信陽110kV信李線，由于部分桿塔的接地電阻不合格，在1992年和1993年多次發(fā)生雷擊跳閘事故。特別是110kV平寶線，因線路的部分桿塔要經(jīng)過雷電流活動強烈的震雷山，桿塔的接地電阻又不合格，高的達100以上，因而在1995年前，每年都要發(fā)生雷擊跳閘，有的一年發(fā)生多次跳閘，1996年對接地電阻不合格的桿塔接地進行了改造.n（二）、架空線路桿塔接地的標準要求n對架空線路桿塔的接地電阻和型式在電力行