第8章+防雷与接地-课件

第第8 8章章 防雷和接地防雷和接地 电力系统自身的安全 电流力效应、热效应（各种短路）电压绝缘破坏（过电压：操作过电压、大气过电压）使用者的安全 人员 设备8.1 雷与防雷设备雷与防雷设备一、大气电场一、大气电场二、雷电的形成二、雷电的形成雷电的波形雷电的波形三、雷电的危害形式三、雷电的危害形式直击雷直击雷感应雷：静电感应；电磁感应感应雷：静电感应；电磁感应侵入波侵入波 雷电的机械效应产生的电动力雷电的机械效应产生的电动力 强大的雷电流产生的热量强大的雷电流产生的热量 雷电的电磁效应产生过电压雷电的电磁效应产生过电压 雷电的闪络放电雷电的闪络放电四、雷电活动情况及直击雷规律四、雷电活动情况及直击雷规律（1）雷暴日、雷暴小时）雷暴日、雷暴小时少雷区、多雷区、强雷区少雷区、多雷区、强雷区（2）雷电活动规律和我国雷电活动情况）雷电活动规律和我国雷电活动情况赤道多于两极、陆地多于海洋、山区赤道多于两极、陆地多于海洋、山区多于平原、低纬度高于高纬度多于平原、低纬度高于高纬度（3）直击雷的规律）直击雷的规律建筑物的位置建筑物的位置建筑物的结构建筑物的结构建筑物的性质建筑物的性质五、五、防雷方法防雷方法（1）接闪）接闪（2）接地）接地（3）分流）分流（4）均压连接）均压连接（5）屏蔽）屏蔽（6）躲避）躲避六、六、防雷设备防雷设备大电流大电流避雷针（避雷线、避雷带、避避雷针（避雷线、避雷带、避雷网）雷网）过电压过电压避雷器避雷器两类设备的工作原理：两类设备的工作原理：1、吸引雷，并将雷电流引入大地，从而保、吸引雷，并将雷电流引入大地，从而保护附近的电力设备和建筑物免受直击雷危害护附近的电力设备和建筑物免受直击雷危害 构成：构成：接闪器接闪器引下线引下线接地极接地极2、避雷器与被保护设、避雷器与被保护设备并联，过电压将避雷备并联，过电压将避雷器击穿对地放电，从而器击穿对地放电，从而保护了设备的绝缘保护了设备的绝缘避雷针避雷针采用采用“滚球法滚球法”来确定保护范围。来确定保护范围。各类防雷建筑物的滚球半径和避雷网格尺寸各类防雷建筑物的滚球半径和避雷网格尺寸建筑物防雷建筑物防雷类别滚球半径球半径hr（m）避雷网格尺寸（避雷网格尺寸（m）第一第一类防雷建筑物防雷建筑物3055或或64第二第二类防雷建筑物防雷建筑物451010或或128第三第三类防雷建筑物防雷建筑物602020或或2416单支避雷针的保护范围单支避雷针的保护范围当避雷针高度当避雷针高度hhr时，在避雷针上取高度时，在避雷针上取高度hr的的一点代替避雷针的针尖作为圆心。余下作法与一点代替避雷针的针尖作为圆心。余下作法与避雷针高度避雷针高度hhr相同。相同。例例1某厂锅炉房烟囱高某厂锅炉房烟囱高40m，烟烟囱上安装一支高囱上安装一支高2m的避雷针，锅的避雷针，锅炉房（属第三类防雷建筑物）尺炉房（属第三类防雷建筑物）尺寸如图，试问此避雷针能否保护寸如图，试问此避雷针能否保护锅炉房。锅炉房。解解:查表得滚球半径查表得滚球半径hr=60m，而避而避雷针顶端高度雷针顶端高度h=40+2=42m，hx=8m，根据公式得避雷针保护根据公式得避雷针保护半径为：半径为：现锅炉房在现锅炉房在hx=8m高度上最远屋角距离避雷针的水平高度上最远屋角距离避雷针的水平距离为：距离为：由此可见，烟囱上的避雷针能保护锅炉房。由此可见，烟囱上的避雷针能保护锅炉房。两支避雷针的保护范围两支避雷针的保护范围各按单支避雷针保护范围计算各按单支避雷针保护范围计算保护范围外侧同单支避雷针一样计算保护范围外侧同单支避雷针一样计算在地面每侧的最小保护宽度在地面每侧的最小保护宽度b0 为为轴线上的保护高度轴线上的保护高度hx 为为（2）避雷线）避雷线单根避雷线的保护范围为：单根避雷线的保护范围为：当避雷线高度当避雷线高度h2hr时，无保护范围。时，无保护范围。当当h hr rh2hh2hr r时，保护范围最高点的高度时，保护范围最高点的高度 h h0 0=2h=2hr r-h-h注意注意：确定架空避雷线的高度时，应考虑弧确定架空避雷线的高度时，应考虑弧垂。在无法确定弧垂的情况下，等高支柱间垂。在无法确定弧垂的情况下，等高支柱间的档距小于的档距小于120m时，其避雷线中点的弧垂宜时，其避雷线中点的弧垂宜选用选用2m；档距为档距为120150m时宜选用时宜选用3m。2避雷器避雷器管式管式避雷器避雷器阀式阀式避雷器避雷器分为碳化硅阀式避雷器和金分为碳化硅阀式避雷器和金属氧化物避雷器属氧化物避雷器（1）保护间隙）保护间隙灭弧能力较小，只适用于无重要负荷的线路上。灭弧能力较小，只适用于无重要负荷的线路上。（2）阀型避雷器）阀型避雷器阀型避雷器由火花间隙和阀片组成阀型避雷器由火花间隙和阀片组成1、上接线端、上接线端2、火花间隙火花间隙3、云母片垫圈云母片垫圈4、瓷套管瓷套管 5、阀、阀片片6、下、下接线端接线端（3）氧化锌避雷器）氧化锌避雷器8.2 防雷保护防雷保护 一、一、架空线路的防雷保护架空线路的防雷保护架设避雷线。这是线路防雷的最有效措施，但成本架设避雷线。这是线路防雷的最有效措施，但成本很高，只有很高，只有6666kVkV及以上线路才沿全线装设。及以上线路才沿全线装设。提高线路本身的绝缘水平。提高线路本身的绝缘水平。利用三角形排列的顶线兼做防雷保护线。利用三角形排列的顶线兼做防雷保护线。加强对绝缘薄弱点的保护。加强对绝缘薄弱点的保护。采用自动重合闸装置。采用自动重合闸装置。绝缘子铁脚接地。绝缘子铁脚接地。二、二、变配电所的防雷保护变配电所的防雷保护1、防直击雷防直击雷独立避雷针与被保护物之间独立避雷针与被保护物之间应保持应保持一定的空间距离一定的空间距离So独立避雷针独立避雷针应装设应装设独立的接独立的接地装置，其接地体与被保护物地装置，其接地体与被保护物的接地体之间也应保持一定的的接地体之间也应保持一定的地中距离地中距离SE独立避雷针及其接地装置独立避雷针及其接地装置不不应应设在人员经常出入的地方。设在人员经常出入的地方。2、进线防雷保护、进线防雷保护35KV电力线路在变电所进线电力线路在变电所进线12km段内装设避段内装设避雷线防止直接雷击，避雷线两端处装设管形避雷器。雷线防止直接雷击，避雷线两端处装设管形避雷器。F1、F2管形避雷器；管形避雷器；F3阀形管形避雷器阀形管形避雷器310KV配电线路可在进线终端装设配电线路可在进线终端装设FZ或或FS型阀型阀形避雷器，以保护线路断路器和隔离开关。形避雷器，以保护线路断路器和隔离开关。3 3、配电装置防雷保护配电装置防雷保护T电力变压器电力变压器F阀形避雷器阀形避雷器三、三、高压电动机的防雷保护高压电动机的防雷保护 对雷电侵入波的防护，对雷电侵入波的防护，FCD型磁吹阀型避雷器或型磁吹阀型避雷器或采用具有串联间隙的金属氧化物避雷器，并尽可能靠采用具有串联间隙的金属氧化物避雷器，并尽可能靠近电动机安装。近电动机安装。对于定子绕组中性点能引出的高压电动机，就在对于定子绕组中性点能引出的高压电动机，就在中性点装设避雷器。中性点装设避雷器。四、建筑物的防雷保护四、建筑物的防雷保护（1）建筑物防雷分类及防雷要求）建筑物防雷分类及防雷要求第一类防雷建筑。应有防直接雷、感应雷和雷电侵第一类防雷建筑。应有防直接雷、感应雷和雷电侵入波措施。入波措施。第二类防雷建筑。应有防直接雷和雷电侵入波措施，第二类防雷建筑。应有防直接雷和雷电侵入波措施，有爆炸危险的也应有防感应雷措施。有爆炸危险的也应有防感应雷措施。第三类建筑物。应有防直接雷和雷电侵入波措施第三类建筑物。应有防直接雷和雷电侵入波措施（2）重点部位的防雷措施）重点部位的防雷措施雷电类型雷电类型8.3 8.3 电气安全保护电气安全保护电气装置为达到安全和功能的目的，采用接地电气装置为达到安全和功能的目的，采用接地系统与大地做电气连接，称为接大地系统与大地做电气连接，称为接大地电气装置与某一基准电位点做电气连接，成为电气装置与某一基准电位点做电气连接，成为基准接地基准接地一、接地一、接地（1）功能性接地）功能性接地 工作接地工作接地（2）保护性接地）保护性接地 保护接地，过电压接地，防静电接地保护接地，过电压接地，防静电接地（3）功能性与保护性合一的接地）功能性与保护性合一的接地 屏蔽接地屏蔽接地1、接地类型、接地类型2 2、低压配电系统接地型式、低压配电系统接地型式（1 1）TN系统系统电源有一点直接接地，用电设备的外露电源有一点直接接地，用电设备的外露导电部分通过保护线（导电部分通过保护线（PE线或线或PEN线）线）与该接地点连接与该接地点连接TN系统系统（2 2）TT系统系统电源有一点直接接地，用电设备的外露导电部分电源有一点直接接地，用电设备的外露导电部分接至电气上与电源接地点无关的接地极系统。接至电气上与电源接地点无关的接地极系统。（3 3）IT系统系统电源与地绝缘或通过阻抗连接，用电设备的电源与地绝缘或通过阻抗连接，用电设备的外露导电部分则接地的系统外露导电部分则接地的系统（1 1）接地和接地装置接地和接地装置1、接地体；、接地体；2、接地干线；、接地干线；3、接地支线；、接地支线；4、设备、设备3 3、接地装置接地装置自然接地体、人工接地体自然接地体、人工接地体（2）接地电流和对地电压接地电流和对地电压 接地电流：接地故障接地电流：接地故障时流经接地装置流入时流经接地装置流入大地并作半球形散开大地并作半球形散开的电流。的电流。对地电压：电气设备接对地电压：电气设备接地部分与零电位的地部分与零电位的“大大地地”之间的电位差。之间的电位差。（3）重复接地重复接地 将零线上的一处或多处通过接地装置与大将零线上的一处或多处通过接地装置与大地再次连接，称重复接地。地再次连接，称重复接地。4、接地电阻、接地电阻（1 1）接地电阻的要求）接地电阻的要求接地接地设施名称施名称接地接地电阻阻值（欧（欧姆）姆）3-35KV配配电所高低所高低压宜公用接地系宜公用接地系统43-35KV线路的路的电杆、金属杆塔的接地系杆、金属杆塔的接地系统30低低压配配电线路的路的PE线或或PEN线的每一重复接地系的每一重复接地系统10计算机系算机系统交流工作接地交流工作接地4计算机系算机系统安全保安全保护接地接地4混合接地混合接地最小值，一般为最小值，一般为1符合防雷符合防雷规范范（2 2）接地电阻的计算接地电阻的计算工频接地电阻工频接地电流流经接地装置工频接地电阻工频接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻，称工频接地电阻。所呈现的接地电阻，称工频接地电阻。冲击接地电阻雷电流经接地装置泄放入地冲击接地电阻雷电流经接地装置泄放入地时所呈现的接地电阻，称冲击接地电阻。时所呈现的接地电阻，称冲击接地电阻。至接地极最至接地极最远端端的的长度度土壤土壤电阻率阻率(欧姆米欧姆米)20002011.523401.251.92.9601.62.6802.3接地电阻的计算接地电阻的计算 (略略)（3 3）接地电阻的测量）接地电阻的测量 接地电阻测量仪，俗称接地摇表接地电阻测量仪，俗称接地摇表具体测量步骤如下：具体测量步骤如下：A A、拆开接地干线与接地体的连接点。、拆开接地干线与接地体的连接点。B B、将两支测量接地棒分别插入离接地体、将两支测量接地棒分别插入离接地体20m与与40m远的地中，深度约远的地中，深度约400mm。C C、E接被测接地体接被测接地体；P接接20米远处的接地米远处的接地棒棒；C接接40米远处的接地棒米远处的接地棒。D D、以大约、以大约120120r/minr/min的转速摇动手柄，边的转速摇动手柄，边摇动手柄边调节细调拔盘，直至表针居摇动手柄边调节细调拔盘，直至表针居中稳定后为止中稳定后为止E E、读数、读数高阻区降低接地电阻的措施高阻区降低接地电阻的措施（1）换土）换土（2）利用接地电阻阻抗剂）利用接地电阻阻抗剂（3）深埋接地极）深埋接地极（4）深井接地）深井接地加装均压带的环路式接地网变配电所和车间的接地装置变配电所和车间的接地装置二、等电位联接二、等电位联接1 1、总等电位连接、总等电位连接2 2、局部等电位连接、局部等电位连接MEB总等电位连接；LEB局部等电位连接3 3、等电位连接导线的选择、等电位连接导线的选择总等电位连接主母线的截面规定不应小于装置中最大总等电位连接主母线的截面规定不应小于装置中最大PE线截面的一半，但不小于线截面的一半，但不小于6mm2。采用铜导线，其截面采用铜导线，其截面可不超过可不超过25mm2。连接两个外露可导电部分的局部等电位线，其截面不应连接两个外露可导电部分的局部等电位线，其截面不应小于接至该两个外露可导电部分的较小小于接至该两个外露可导电部分的较小PE线的截面。线的截面。连接装置外露可导电部分与装置外可导电部分的局部等连接装置外露可导电部分与装置外可导电部分的局部等电位连接线，其截面不应小于相应电位连接线，其截面不应小于相应PE线截面的一半。线截面的一半。8.4 8.4 用电安全用电安全一、触电及防护一、触电及防护1 1、电流对人体的伤害、电流对人体的伤害“电击电击”是电流通过人体内部，破坏人的心脏、是电流通过人体内部，破坏人的心脏、神经系统、肺部的正常工作造成的伤害。神经系统、肺部的正常工作造成的伤害。心室纤维性颤动（心室纤颤）心室纤维性颤动（心室纤颤）“电伤电伤”是电流的热效应、化学效应或机械效是电流的热效应、化学效应或机械效应对人体造成的局部伤害，包括电弧烧伤、烫应对人体造成的局部伤害，包括电弧烧伤、烫伤、电烙印、皮肤金属化、电气机械性伤害等。伤、电烙印、皮肤金属化、电气机械性伤害等。2 2、触电方式、触电方式（1 1）单相触电单相触电（2 2）两相触电（相间触电）两相触电（相间触电）（3 3）跨步电压触电）跨步电压触电（4 4）接触电压触电）接触电压触电3、人体通过电流能力、人体通过电流能力 电流对人体的危害程度与触电时间、电流的大小电流对人体的危害程度与触电时间、电流的大小和性质以及电流在人体中的路径有关。此外，还和性质以及电流在人体中的路径有关。此外，还与人的体重、健康状况有关。与人的体重、健康状况有关。人体的安全电压人体的安全电压正常情况下正常情况下 50V潮湿环境下潮湿环境下 25V水下水下 12V行业规定行业规定 36V 4、触电防护触电防护直接触电防护直接触电防护 直接接触电是指人体与正常工作中的裸露带直接接触电是指人体与正常工作中的裸露带电部分直接接触而遭受的电击。电部分直接接触而遭受的电击。间接触电防护间接触电防护 因绝缘损坏，致使原来不带电压的电气装置因绝缘损坏，致使原来不带电压的电气装置外露导电部分或装置外导电部分将呈现故障电压。外露导电部分或装置外导电部分将呈现故障电压。人体与之接触而招致的电击称之为间接接触电击。人体与之接触而招致的电击称之为间接接触电击。（1）将裸露带电部分包以适合的绝缘。）将裸露带电部分包以适合的绝缘。（2）设置遮栏或外护物以防止人体与裸露带电部）设置遮栏或外护物以防止人体与裸露带电部分接触。分接触。（3）设置阻挡物以防止人体无意识地触及裸露带）设置阻挡物以防止人体无意识地触及裸露带电部分（针对专业人员）。电部分（针对专业人员）。（4）将裸露带电部分置于人的伸臂范围）将裸露带电部分置于人的伸臂范围(1.25米米)以外。以外。（5）装设漏电保护器作为后备保护，其额定动作）装设漏电保护器作为后备保护，其额定动作电流不应超过电流不应超过30mA。直接触电防护措施直接触电防护措施 （1）0类设备类设备 具有可导电的外壳，只有一层基本绝缘，且无具有可导电的外壳，只有一层基本绝缘，且无PE线线连接端子（例如不接连接端子（例如不接PE线的金属外壳台灯）。线的金属外壳台灯）。（2）类设备类设备 和和0类设备相同，但配置有连接类设备相同，但配置有连接PE线的端子。在工程线的端子。在工程设计中对此类设备需用设计中对此类设备需用PE线与它作接地连接，并在电源线线与它作接地连接，并在电源线路装设保护电器，使其在规定时间内切断故障电路。路装设保护电器，使其在规定时间内切断故障电路。（3）类设备类设备 双重绝缘或设置相当于双重绝缘的加强绝缘双重绝缘或设置相当于双重绝缘的加强绝缘（4）类设备类设备 50V以下的安全电压以下的安全电压间接触电防护措施间接触电防护措施 二二、电气防火和防爆、电气防火和防爆1 1、爆炸性气体环境危险区域的划分、爆炸性气体环境危险区域的划分 0 0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。1 1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。2 2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境或区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。2 2、防爆电器设备分为二类、防爆电器设备分为二类 类：煤矿井下用电气设备类：煤矿井下用电气设备 类：除矿井以外的场合使用的电气设备类：除矿井以外的场合使用的电气设备 最小点燃电流比最小点燃电流比minimum ignition current ratio;MICRminimum ignition current ratio;MICR:在规定试验条件下，气体、蒸气爆炸性混合物的最小点在规定试验条件下，气体、蒸气爆炸性混合物的最小点燃电流与甲烷爆炸性混合物的最小点燃电流之比。燃电流与甲烷爆炸性混合物的最小点燃电流之比。最大试验安全间隙最大试验安全间隙maximum experimental safe gap(MESG)maximum experimental safe gap(MESG)在标准规定试验条件下，壳内所有浓度的被试验气体在标准规定试验条件下，壳内所有浓度的被试验气体或蒸汽与空气的混合物点燃后，通过或蒸汽与空气的混合物点燃后，通过2525毫米长的接合面均毫米长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔面部分之间的不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔面部分之间的最大间隙。最大间隙。3 3、类电气设备，按其适用于爆炸性气体混合物最大试类电气设备，按其适用于爆炸性气体混合物最大试验安全间隙或最小点燃电流比，分为验安全间隙或最小点燃电流比，分为AA，BB，C C 三三类；并按其最高表面温度分为类；并按其最高表面温度分为T1-T6T1-T6六组。六组。组别组别引燃温度引燃温度t()T1450tT2300t450T3200t300 T4135t200T5100t135T6850.8B0.5MESG0.90.45MICR0.8C0.50.454 4、电气火灾、电气火灾（1 1）防范）防范A A、选用合格的电气设备，线路敷设要合理设计。、选用合格的电气设备，线路敷设要合理设计。B B、选用正确的过流保护器及漏电保护器。、选用正确的过流保护器及漏电保护器。C C、认真做好定期检查工作。、认真做好定期检查工作。（2 2）初期火灾）初期火灾 A A、首先要切断电源、首先要切断电源 B B、选、选择适当的灭火器（二氧化碳择适当的灭火器（二氧化碳、干粉）。、干粉）。C C、小范围带电灭火，可使用干砂覆盖。、小范围带电灭火，可使用干砂覆盖。D D、专业灭火人员用水枪灭火时，宜采用喷雾水枪。、专业灭火人员用水枪灭火时，宜采用喷雾水枪。三、触电急救三、触电急救脱离电源，拨打急救电话脱离电源，拨打急救电话 心肺复苏法心肺复苏法