第9章-防雷及过电压保护与接地.

第九章防雷及过电压保护与接地第九章防雷及过电压保护与接地8.1雷电有关知识8.2建筑物防雷8.3交流电气装置的过电压保护8.4电气装置的接地与等电位联结8.5低压电气装置的电击防护小结第九章防雷及过电压保护与接地第一节雷电有关知识主要内容一、雷云放电过程二、有关的雷电参数四、雷电作用的形式主要内容一、雷云放电过程二、有关的雷电参数四、雷电作用的形式主要内容一、雷云放电过程二、有关的雷电参数四、雷电作用的形式第九章防雷及过电压保护与接地一、雷电放电过程能产生雷电的带电云层称为雷云。负下行雷通常包括若干次重复的放电过程，而每次可以分为下列三个阶段：先导（向下先导、迎面先导）放电－－主放电－－余辉放电第九章防雷及过电压保护与接地二、有关的雷电参数1、雷暴日雷暴日是指该地区平均一年内有雷电放电的平均天数。Td15，少雷区；Td40，多雷区；Td90，强雷区3、雷电流幅值和陡度2、雷击大地密度雷击大地密度是每年每平方公里雷击大地的次数。3.1024.0dgTN第九章防雷及过电压保护与接地四、雷电作用的形式直击雷雷电感应雷电波侵入雷击电磁脉冲雷电直接击中电气设备，雷电流放电入地，产生破坏性极大的热效应和机械效应。架空线路或金属管道遭受雷击而引起的过电压波，沿线路侵入变配电所或其他建筑物。占雷害事故的50%~70%。雷电未击中电气设备，而是在该设备上产生静电感应而产生的过电压。直击雷雷电波侵入感应雷第九章防雷及过电压保护与接地雷电电磁脉冲雷电直接击在建筑物的防雷装置上或击在建筑物附近所引起的一种电磁感应效应，通过连接导体使相关联设备的电位升高而产生电流冲击或电磁辐射，使电子信息系统受到干扰。（1992年国家气象中心大楼）第九章防雷及过电压保护与接地第二节建筑物防雷主要内容一、概述二、建筑物的防雷分类四、建筑物防雷装置GB50057－2010《建筑物防雷设计规范》第九章防雷及过电压保护与接地一、概述geNkNA62(200)20010eALWLWHHHH26210eALWHLWHH＜100m时，H≥100m时，k——校正系数一般情况下：1；山顶上或旷野孤立的建筑物：2；金属屋面没有接地的砖木结构：1.7；河边、湖边、山坡下等处：1.5；Ae——与建筑物截收相同雷击次数的等效面积建筑物年预计雷击次数：第九章防雷及过电压保护与接地二、建筑物的防雷分类防雷类别各类建筑物的具体条件第一类防雷建筑物1）凡制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物，因电火花而引起爆炸、爆轰，会造成巨大破坏和人身伤亡者第二类防雷建筑物1）国家级重点文物保护的建筑物2）国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场、国宾馆，国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物3）国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物4）国家特级和甲级大型体育馆5）制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者第九章防雷及过电压保护与接地防雷类别各类建筑物的具体条件第二类防雷建筑物6）具有1区或21区爆危险场所的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者7）具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物8）工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐9）预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所10）预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物第三类防雷建筑物1）省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆2）预计雷击次数大于或等于0.01次/a且小于或等于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所3）预计雷击次数大于或等于0.05次/a且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物4）在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物爆炸危险环境分区第九章防雷及过电压保护与接地三、建筑物防雷装置建筑物防雷装置外部防雷装置组成：接闪器、引下线和接地装置作用：避免直接雷引起的电效应、热效应及机械效应。内部防雷装置组成：防雷等电位联结或采用电气绝缘作用：避免建筑物内因雷电感应和高电位反击而出现危险火花第九章防雷及过电压保护与接地避雷针：避雷针一般采用镀锌圆钢或钢管制成。它通常安装在电杆或构架、建筑物上。其保护范围，通常用“滚球法”来确定。防雷类别滚球半径（m）第一类防雷建筑物30第二类防雷建筑物45第三类防雷建筑物601、接闪器:常见的接闪器有避雷针、避雷线、避雷带和避雷网，用来防护直击雷。第九章防雷及过电压保护与接地避雷线（架空地线）避雷线一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线，架设在架空线路的上边，以保护架空线路或其他物体免遭直接雷击。避雷带和避雷网避雷带通常是沿建筑物易受雷击的部位如屋角、屋脊、屋檐和檐角等处敷设的带状导体，通常采用圆钢或扁钢。避雷网是将建筑物屋面上纵横敷设的避雷带组成网格，其网格尺寸大小与建筑物的防雷类别有关。不同防雷等级建筑物的避雷网格尺寸防雷类别避雷网网格尺寸（m）第一类防雷建筑物5×5或6×4第二类防雷建筑物10×10或12×8第三类防雷建筑物20×20或24×16第九章防雷及过电压保护与接地避雷带避雷带或避雷网主要适用于宽大的建筑物。避雷带或避雷网一般无须计算保护范围。鸟巢也是一个避雷网（法拉第笼）第九章防雷及过电压保护与接地屋面上的所有金属突出物，如卫星和共用天线接受装置、节日彩灯、航空障碍灯、金属设备和管道以及建筑金属构件等，均应与屋面上的防雷装置可靠连接。高出屋面避雷带或避雷网的非金属突出物体，如烟囱、透气管、天窗等不在保护范围内时，应在其上部增加避雷带或避雷针保护。当建筑物高度超过其滚球半径时，侧面可能会遭受闪击，特别是各表面的突出尖物、墙角和边缘。因而应在高层建筑物的上部，一般在建筑物高度的最上面20%且高于60m的部位（第三类防雷建筑物，第二类防雷建筑物为45m），安装侧面接闪器保护。第九章防雷及过电压保护与接地表防雷引下线的数量及间距建筑物防雷分类引下线间距（m）引下线数量备注人工敷设引下线利用自然引下线第一类防雷建筑物≤12——≥2不采用独立避雷针、架空避雷线（网）时第二类防雷建筑物≤18按柱跨度设置，但平均值≤18≥2第三类防雷建筑物≤25按柱跨度设置，但平均值≤25≥240m以下建筑物除外2、引下线与防雷接地装置引下线是外部防雷装置的一部分，将接闪器雷电流传导至接地装置。第九章防雷及过电压保护与接地防雷引下线应优先利用建筑物四周的钢筋混凝土柱或剪力墙中的主钢筋，还宜利用建筑物的钢柱等作引下线（自然引下线），其所有部件之间均应连成电气通路。第九章防雷及过电压保护与接地3、接地装置接地装置是外部防雷系统的组成部分，用于把雷电流引导并散入大地。一类防雷建筑物设置的独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应设置独立的人工接地装置。二类和三类防雷建筑物防雷接地宜与电气设备等接地共用同一接地装置，并优先利用钢筋混凝土中的钢筋作为接地装置。第九章防雷及过电压保护与接地避雷带避雷网引下线第九章防雷及过电压保护与接地一、屏蔽辐射脉冲电磁场效应和防止在设备线路上出现电涌（雷击电磁脉冲引发表现为过电压和过电流的瞬态波），如在装置中综合运用屏蔽、接地、等电位联结等方法；二、消除或减少由外部线路导入的电涌，如在电涌线路和信号线路中安装协调配合的电涌保护器（SPD）。1.屏蔽磁屏蔽能够减小电磁场和内部感应电涌的幅值。采用金属屏蔽电缆线路屏蔽采用密闭的金属电缆管道、设备采用金属壳体、钢筋成格栅形的混凝土电缆管道等。四、防雷击电磁脉冲第九章防雷及过电压保护与接地建筑物屏蔽各交叉点做连接金属门框架每根钢筋做连接金属窗框架每根钢筋做连接第九章防雷及过电压保护与接地2、电涌保护器（SPD：SurgeProtectionDevice）应用场所：《JGJ16-2008民用建筑电气设计规范》第11.9.4条：为避免建筑物电子信息系统设备因雷击电磁脉冲而引起损坏，宜在低压配电系统及信息系统信号传输线路中采用电涌保护器（SPD）进行保护。4极浪涌保护器低压配电系统中的SPD通常安装在电源进线、次级配电、终端配电柜以及楼层配电箱中，也可安装在计算机中心、电信机房、电梯控制室及装有电子医疗设备场所的配电箱中。图1TN-C-S系统中SPD的装设第九章防雷及过电压保护与接地第三节交流电气装置的过电压保护主要内容一、过电压的基本概念二、防雷设备三、防雷措施第九章防雷及过电压保护与接地一、过电压的基本概念在线路或电气设备上出现的超过正常工作电压要求的电压。1、按产生原因的不同可分为：内部过电压雷电过电压由系统本身的开关操作、负荷剧变、故障等引起。一般不超过正常运行时相对地额定电压的3~4倍，危害不大。电力设备遭受大气中的雷击或雷电感应而引起。电压幅值可达1亿伏，电流幅值可达几十万安培，危害极大。第九章防雷及过电压保护与接地2、避雷器:防护雷电波侵入装设位置：避雷器应与被保护设备并联，安装在被保护设备的电源侧。类型：阀式避雷器、排气式避雷器、保护间隙、金属氧化物和浪涌保护器等。二、过电压的保护设备1、防雷接闪器第九章防雷及过电压保护与接地②、排气式避雷器（管型避雷器）：用于架空线路。FS-0.38kV阀式避雷器HY5WS-10kV氧化锌避雷器火花间隙：铜片冲制而成，正常情况下电流不能通过，高压作用下被击穿放电。阀电阻片：碳化硅，非线性的电阻特性；加速电弧熄灭。①、阀式避雷器（FS、FZ型）：用于变配电所。第九章防雷及过电压保护与接地④、金属氧化物避雷器：原理同阀式避雷器，电阻片为金属氧化物，性能更优异。③、角型避雷器（保护间隙）：由两个金属电极构成的一种简单的防雷保护装置。构造简单，维护方便，但其自行灭弧能力较差，用于室外不重要的架空线路。第九章防雷及过电压保护与接地三、变电所的雷击过电压保护1）直击雷过电压防护；避雷针、避雷线2）雷电侵入波过电压防护；避雷器3）变电所的进线段保护变电所的进线段保护是保证2km外线路导线上出现雷电侵入波过电压时，不引起变电所电气设备绝缘损坏。35～110kV变电所的进线段保护接线6～10kV配电装置雷电侵入波的保护接线第九章防雷及过电压保护与接地4）配电系统的雷电过电压保护10/0.4kV配电变压器应装设阀式避雷器保护。阀式避雷器应尽量靠近变压器装设，其接地线应与变压器低压侧中性点以及金属外壳等连在一起接地，构成防雷等电位联结。第九章防雷及过电压保护与接地四、低压配电装置的雷击过电压保护过电压保护措施：等电位联结，保护接地，电涌保护器五、架空线路的雷击过电压保护1、66kV以上线路全线架设避雷线；2、提高线路本身的绝缘水平；3、利用△排列的顶线兼作防雷保护线；4、装设自动重合闸装置；5、个别绝缘薄弱地点加装避雷器。第九章防雷及过电压保护与接地第四节电气装置的接地与等电位联结主要内容一、接地的有关概念二、低压配电系统的接地故障保护和等电位联结第九章防雷及过电压保护与接地一、接地的有关概念１、接地与接地装置地：能供给或接受大量电荷可用来作为良好的参考电位的物体，一般指大地，工程上取为零电位。接地：将电气设备的某部分与地之间作良好的电气连接。接地极：埋入土壤或特定的导电介质（例如混凝土或焦炭）中、与大地有电接触的可导电部分。人工接地极：为了接地而专门装设的接地极自然接地极：兼作接地极用的直接与大地接触的可导电部分，如金属管道、基础钢筋等。接地线：连接接地极与设备、装置接地部分的金属导体。接地装置：系统、装置或设备的接地所包含的所有电气连接件和器件，包括接地极或接地网、接地导体、总接地端子或总接地母线等。第九章防雷及过电压保护与接地出于电气安全之外的目的，将系统、装置或设备的一点或多点接地。如电力系统的中