电力设施和建筑物的防雷

电力设施和建筑物的防雷1、电力线路的防雷保护措施2、变配电所的防雷保护措施3、配电变压器和柱上开关的防雷保护4、发电厂的防雷保护5、配电网的过电压保护6、建筑物的防雷保护及其要求电力线路的防雷保护措施1、低压架空线路的防雷保护措施这里主要指380／220V低压架空线路的防雷保护，由于该低压架空线路分布广，绝缘水平较低，同时低压线路直接引人室内。因此，必须考虑对低压架空线路的保护，以及当雷击线路时雷电波沿线路侵入室内的防雷保护问题。方法如下：防雷保护方法（1）一般用户低压线路及接户线的绝缘子铁脚宜接地。（2）对于重要的用户，低压进入室内前50m处安装一组低压避雷器;进入室内后再装设一组低压避雷器。如图（3）室内有电力设备接地装置的建筑物，在人口处宜将绝缘子铁脚与接地装置相连，可以不必另设接地装置防雷保护方法（4）人员密集的公共场所及由木杆或木横担引下的接户线，其绝缘子铁脚应接地，并要设置专用的接地装置。（5）暴雷日不超过30天的地区，以及低压线路被建筑物及树木屏蔽，或接户线距低压干线的接地点不超过50m的线路（6）在多雷区或易遭受雷击的地段，直接与架空线路相连的电能表宜设防防雷装置。其保护接线如图2所示高压架空线路的防雷保护措施（一）输电线路的雷闪过电压有两种：1、感应过电压（３种）雷击杆塔顶、绕击导线、击于避雷线档距中央2、直击雷电压（二）输电线路的防雷性能的衡量：1、耐雷水平2、雷击跳闸高压架空线路的防雷保护措施1、架设避雷线架设避雷线是高压和超高压输电线最基本的防雷保护措施。目的：防止雷直击导线；对雷电流还有分流作用，可以减小流入杆塔的雷电流，使塔顶电位下降；对导线有屏蔽作用，可以降低导线上的感应过电压。架设避雷线架设避雷线使用范围受限的原因：①装设避雷线要增加线路的投资，电压越低其费用占总投资的比例数将越大。②由于线路电压在20kv以下时,线路的绝缘不高,只要雷电流稍大一些,接地引下线在杆顶处的电位升高就足以引起接地引下线向导线放电,使导线受到很高的电位,设备受到损害。因此6~10kv配电线路上都不装设避雷线，而是利用钢筋混凝土电杠的自然接地作用和中性点不直接接地作用。架设避雷线单根避雷线的保护范围，可由下式计算：当hx大于等于h/2时rx=0.47(h-hx)p当hx小于h/2时rx=(h-1.53hx)p避雷线一般在35kV及以上电压等级的线路上装设。110kV及以上线路一般全线装设避雷线。在雷害不严重的地区，110kV及20～60kV线路通常不沿全线装设，仅是在发电厂升压站出线和变电站进出线1～2km内装设避雷线，作为进线段保护。架设避雷线用避雷线保护输电线路时，工程上常采用保护角α来表示。保护角是指外侧输电线与避雷线的连线与垂线之间的夹角。避雷线的保护角大多取20°～30°。500kV及以上的超高压线路采用架设双避雷线，保护角在15°及以下。近年来国内外兴建的500kV变电所有大多数采用避雷线保护的趋势。避雷线的布置形式一种是避雷线的一端经配电装置的构架接地，另一端经绝缘子串与厂房建筑物绝缘另一种形式是避雷线两端都接地。例如将变电所进线的架空线避雷线延伸至变电所内，通过构架接地并形成一个架空地网。关于线路终端杆的避雷线能否与变电所构架相连，也按是否发生反击的原则处理。一般情况下，110kV及以上的变电所允许相连，35kV及以下不允许。降低杆塔接地电阻避雷线应在每基杆塔处接地，对于一般高度的杆塔，降低杆塔冲击接地电阻是提高线路耐雷水平、防止反击，降低雷击跳闸率的有效措施。相关规程中规定有避雷线的线路每基杆塔（解开避雷线时）的工频接地电阻在雷季干燥时不宜超过表3-3所列数值。架设耦合地线在降低杆塔接地电阻有困难时，可以采用在导线下方架设地线的措施，其作用是增加避雷线与导线间的耦合作用以降低绝缘子串上的电压。此外，耦合地线还可增加对雷电流的分流作用。运行经验证明，耦合地线对降低线路的雷击跳闸率效果显著，约可降低50％左右。采用不平衡绝缘方式在现代高压及超高压线路中，采用同杆并架双回路的日益增多。为了降低雷击时双回路同时跳闸的跳闸率，当用通常的防雷措施无法满足要求时，可考虑采用不平衡绝缘方式，也就是使两回线的绝缘子片数有差异。这样，雷击时绝缘子片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当于地线，增加了对另一回路导线的耦合作用，使其耐雷水平提高，不再发生闪络，保证线路继续送电。装设自动重合问由于线路绝缘具有自恢复性能，大多数雷击造成的冲击闪络在线路跳闸后能够自行消除，因此安装自动重合闸装置对降低线路的雷击事故率效果较好。据统计，我国，110kV及以上的高压线路重合闸成功率达75％～95％，35kV及以下的线路约为。50％～80％。因此，各级电压的线路都应尽量装设自动重合装置。加强绝缘对于输电线路的个别大跨越、高杆塔地段，落雷机会增多；塔高等值电感大，塔顶电位高，感应过电压也高；绕击的最大雷电流幅值大，绕击率高。这些都增高了线路的雷击跳闸率。为降低跳闸率，可在高杆塔上增加绝缘子串的片数，加大大跨越挡导、地线之间的距离，以加强线路绝缘。采用消弧线圈接地方式在雷电活动强烈，接地电阻又难以降低的地区，对于35kV及以下电压等级的电网可考虑采用系统中性点不接地或经消弧线圈接地方式（重庆和东北等雷电活动较强的地区由于考虑供电可靠性，110kV系统中性点曾采用过经消弧线圈接地方式）。这一样可使绝大多数雷击单项闪络接地故障被消弧线圈消除，不致于发展成为持续工频电弧。而当雷击引起两相或三相闪络故障时，第一闪络并不会造成跳闸，先闪络的导线相当于一根避雷线，增加了分流和对未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下降，从而提高了线路的耐雷水平。变配电所的防雷保护措施变电所是电力系统的枢纽，它担负着电网供电的重要任务。变电所除了可能遭受直击雷以外，还有可能遭受沿着线路向变电所传来雷电进行波，威胁变电所设备的安全。装设避雷针为了防止雷直击于变电所，一般采用避雷针或避雷线进行保护，并且避雷针（线）与被保护物之间的距离应满足以下两个基本原则：（1）应使发电厂、变电所内所有被保护设备置于避雷针（线）的保护范围以内，以遭受直接雷击。（2）当雷直击于避雷针（线）时，会在避雷针(线）上产生很高的对地电压。若被保护设备过分靠近避雷针（线），就有可能从避雷针（线）至被保护设备间发生放电，仍有可能将高电压加到被保护设备上，造成事故。这种现象叫道闪络或反击。装设避雷针对于35kV及以下变电所，因其绝缘水平低，故要求架设独立避雷针，并应满足不发生反击的要求。不允许将避雷什装设在配电构架上，以免出现反击事故。对于110kV及以上的变电所，由于电气设备的绝缘水平较高，在土壤电阻率不高的地区不易发生反击，因此一般允许将避雷针装设在配电构架上。但在土壤电阻率大于1000Ώ·m的地区，不宜装设构架避雷针。装设避雷针的构架还应就近埋设辅助集中接地装置。辅助接地装置与变电所接地网的连接点，离变压器与接地网的连接点间的地中距离不小于15m。装设阀型避雷器阀型避雷器来限制雷电侵人波过电压的数值，变电所有很多电气设备，我们不可能在每个设备旁边都装设一组避雷器。一般可将避雷器装在母线上，对有可能分段运行的母线，在每个母线分段上均应装设避雷器，并希望母线上的避雷器能保护接到母线上所有的电气设备。阀型避雷器与被保护设备之间的距离，应该越短越好。进线段保护除了直击雷防护以外，由于变电所和线路直接相连，线路分布广，长度大，遭到雷击的机会很多，所以对变电所的每一个进线段必须具有完善的保护，这是能否保证安全运行的关键。进线段保护的作用是为了限制沿线路侵人变电站侵人波过电压幅值不超过5kA，陡度不超过允许值，进线段保护的接线如图3－14所示。在靠近变电所附近1～2km。长的架空避雷线叫进线段保护。进线段保护图a为35～110kV未沿全线装设避雷线路的变电所进线段保护典型接线方式。进线段保护内避雷线的保护角一般应不超过20°，最大应不超过30°。另外,进线段保护内应有较高的耐雷水平，以减少在本段中发生反击的机会。对于全线有避雷线的线路，我们也将变电所附近1～2km长的一段线路叫进线段保护，此段线路的耐雷水平及避雷线的保护角也应符合上述规定。全线有避雷线的变电所进线段保护接线如图(b)所示。配电变压器和柱上开关的防雷保护配电变压器的防雷保护措施柱上断路器或负荷开关的防雷保护配电变压器的防雷保护措施我国3～10kV配电变压器绝大多数为Y，yn0接线，其防雷保护措施有以下几点：1、为防止雷电侵人波损害变压器，高压侧一般应装设阀型避雷器；为提高保护效果，保护装置应装在高压熔断器的内侧。2、避雷器的接地引下线应与变压器中性点及金属外壳接在一起后共同接地，其工频接地电阻应满足最低值要求。3、避雷器接地线到变压器外壳的连接线应尽量短。因接地连接线有电感，当雷电流通过时，其电感与长度成正比，压降与避雷器的残压叠加后共同作用到变压器的绝缘上。配电变压器的防雷保护措施4、变压器低压侧也应装设一组氧化锌或阀型避雷器，它不仅可以防止以低压侧产生的过电压，而且还可以防止逆变换波和低压侧的雷电侵人波击穿高压侧绝缘。柱上断路器或负荷开关的防雷保护对于6～10kV柱上断路器，负荷开关或隔离开关的防雷保护问题，实践中也应予充分重视。对于经常开路运行的柱上断路器，它相当于线路的终端。当开关的某一侧线路闪雷时，由于雷电波的反射叠加作用。会经常闭合的断路器；经常开路的断路器常闭路运行的柱上断路器、负荷开关或隔离开关，可只在电源侧安装避雷器，且应将接地线与开关外壳相连，以使外壳与避雷器放电时的电位相等，防止对外壳放电其保护接线如右图发电厂的防雷保护1.发电厂过电压保护的特点和基本要求2.发电厂内建筑物的直击雷保护3.发电厂配电装置的防雷保护4.发电机过电压保护的设备和电气接线发电厂过电压保护的特点和基本要求对旋转电机的防雷保护应同时考虑它的主绝缘、匝间绝缘（指多匝电机）和中性点绝缘的保护。1.必须采用专用的避雷器和电容器作为基本的保护元件。2.另一方面还需要采取完善的进线保护，以限制流过避雷器的雷电流不致超过额定值，从而才能基本保证旋转电机的绝缘能与避雷器的特性相配合。3.中小容量的旋转电机除了主绝缘以外，往往还有匝间及层间绝缘，因此必须采用电容器保护，以便将侵人波的陡度降低至5～6kV／uS以下，保证匝间绝缘不致被击穿。发电厂过电压保护的特点和基本要求露天的配电装置必须完全处在避雷针或避雷线的直击雷保护范围之内。以防止雷电波侵人发电厂，危害配电装置的安全。厂区内整个防雷接地装置除了满足防雷的要求以外，还须考虑人身的安全，使接触电压和跨步电压合乎保安要求。发电厂内设备和建筑物较多，高矮不等，用途也不一样。如露天的油箱和油务设备的建筑物、输煤或卸煤设备、煤粉分离器的建筑物、制氢设备、氢气罐储存室和易燃材料的仓库、变压器修理间、烟囱和冷却塔等，都必须装设直击雷保护装置，主要采用避雷针（或避雷线）来保护。对上述设备和建筑物考虑直击雷保护时，如果建筑物为金属屋顶或屋顶上的设备为金属结构，则只要将金属部分可靠接地即可。否则就需单独用避雷针来保护。如发电厂的厂房，已处于烟囱或冷却塔的遮蔽范围之内，就可以不再装设直击雷保护装置了。发电厂内建筑物的直击雷保护发电厂内必须加装直击雷保护的建筑物（配电装置同变电所）如下：（1）雷击后有爆炸危险性的建筑物，例如：制氢站、储存氢气筒的仓库和乙炔发生站等。（2）雷击后可能引起火灾的建筑物，例如：露天的油箱和油务设备的有关建筑物以及煤粉装置、制氢设备和易燃材料的仓库等.（3）雷击后可能起严重破坏的高耸建筑物，例如：烟囱、冷却塔和变压器修理间等。发电厂内建筑物的直击雷保护对发电厂内的各种建筑物采取防雷措施时，如果是金属结构或金属屋顶，或者设备具有金属外壳，只需将金属部分接地即可，否则就应用避雷针或避雷线保护。对于砖或钢筋混凝土的烟囱，应在其顶部装设避雷针，并敷设可靠的接地引下线对于储存爆炸性或易燃性材料的仓库，仅用避雷针保护，有时还不能完