低压配电线路的防雷技术.doc

行业资料：_低压配电线路的防雷技术单位：_部门：_日期：_年_月_日第 1 页 共 12 页低压配电线路的防雷技术为了防止雷电过电压在电气设备的端子之间产生火花放电，文章提出了降低雷电过电压的措施，以及能限制和断开续电流等措施。1、电力线路发生雷电过电压的频率在非常广地区的低压配电网络上发生雷电过电压受到该地区的地形、气象条件雷雨日数、雷云的移动路径、雷击电流峰值的颁高低压配电线路的架设密度和对地雷击密度等的影响。在这些因素中，对在低压配电线路上发生雷电过电压峰值的频率颁发问的清楚统计是重要的。根据观测结果，计算出低压配电线路上发生的概率值。在研究耐雷设计中，要有最基本的雷电过电压的频率分布曲线。在这项观测中，从2kv以上的雷电过电压中，担心在低压配电设备的端子板或者设备内部会发生火花放电的雷电过电压假定为10kv限值，在超过10kv以上所观测到的累计频率为10左右，而在5kv以下所观测到的累计频率为70左右。还有另一个观测结果，在一个非常狭窄的面积范围内，在同样的低压配电线路上装了电涌计数器进行了187次累计观测。将这两次观测结果的雷电过电压累积频率颁进行比较，它们各自的频率分布双对数曲线都近似于一条直线。但是两条直线不是完全一致的。这是因为在电涌计数器上设定的雷电过电压的下限值有区别。2、雷电过电压的情况分析从配电线路上一直彩的防雷措施进行的研究来看，已考虑到在低压配电线路上发生雷电过电压的因素有：直击雷（直接雷击到低压配电线路上）；感应雷（雷击到低压配电线路附近的地区时，对配电线路感应生成的感应雷）；高压侧的雷电过电压是侵入低压侧的雷电过电压的原因，由于避雷器动作使大地（接地）电位上升，从柱上变压器的高压侧过渡到低压侧的雷电过电压。实际上，除了在低压配电线路上发生雷电过电压之外，还有雷击电流直接侵入配电线路附近的建筑物上设置的避雷针，使得大地电位上升影响到配电设备的接地系统的场合应考虑这些是产生雷电过电压的合成原因。2.1从高压侧过渡到低压侧的雷电过电压压配电线路上发生雷电过电压各种情况进行一般的研究，将高压配电线路上的雷电过电压侵入低压配电线路上发生雷电过电压所产生的各种情况，进行一些试验性的研究。这些研究中，应在实际规模的高压配电线路上施加了雷电脉冲电压。由于配电用避雷器的放电使大地电位上升，通过柱上变压器的过渡电压，使低压配电线路上发生雷电过电压。2.2感应雷过电压作为对象，对有关低压配电线路上发生雷电过电压的情况的试验进行研究。为了模拟在近处有雷击时的配电线路和雷电通道，架设一条按现行配电线的1/4比例大小的模型线路，还从气球上吊下电线。这根电线有脉冲电流渡过，这时，测定在配电线路的导体上感应的电压波形。感应的电压波形，就有下列两种情况：抑制低压配电线的架空地线和共用架空地线的雷电过电压效果，在接地电阻值是小的显著的。由于高压配电线路的避雷器出现适中动作，高压配电线处于接地状态，也同时有抑制低压电线的架空地线的雷电过电压的效果。3、配电设备的耐雷特性分析了雷电过电压烧坏低压配电设备的情况。作为雷电过电压烧坏对象的低压配电设备，连接到低压配电系统的电源端子之间的距离为510mm的空气间隙，是没有用耐雷元件保护的设备。雷电过电压会击穿端子之间的空气间隙（产生火花放电）。火花放电时有大电流流过端子之间空气层，流过的时间非常短，约1s1ms左右，因为其电能量很小，这时设备端子上的火花放电处只有非常小的放电痕迹，不至于烧坏端子。上述第点的火花放电路径因为与低压配电系统的线间电压（100v或200v）有关，这时满足以后叙述的条件的场合会继续过渡为电弧放电。这个放电是工频电压下的适中电流。在上述第（2）点时为线间短路状态。如有大电流（xx3000a）流过时会烧坏低压配电设备。通常在数周波10周波左右之后，熔断器等保护装置会动作，断开短路电流。但是，在烧坏配电设备或者熔断器熔断之前的电弧放电，很多场合会自然消弧，这时，可能认为配电设备不会受到雷击损害。3.1低压配电设备用材料的vt特性从续流电弧的触发到达火花放电的性能，通过试验来调查低压配电线路上用的各种设备材料的vt特性。再断时间为13s左右的再断电压峰值为一密切协作一的范围内，低压干线和dv进线大约为50kv，变压器二次测大约为30kv，低压配电设备上约为10kv。从这些结果值来看，电度表、低压进线箱等低压配电设备很容易是受到雷电过电压损坏的设备。3.2其所长低压配电设备的电弧特性在模拟低压配电设备的电源端子的电极之间要施加工频电压，用设定可能的雷电脉冲电压重叠在任意的接通相位上的方法，对再现电弧我的试验进行调查。在单相供电系统中，侵入到模拟电极的雷电脉冲接通相位与电弧电流峰值的关系图。雷电过电压的接通相位对供电电源电压影响是大的。三相3线式供电系统，在三个线间电压之中至少有一个线间电压常常在其低压配电设备固有的最低电弧电压以上的场合，在任何相位时，雷电过电压的侵入会发生电弧续流的情况。4、防雷措施配电线路的防雷措施，到目前为止，还没有进行一般性的研究。但是，在有关的配电线路的耐雷设计指南，因为在柱上变压器安装地点，低压配电线路的中性线进行了b种接地，由于有了这个合适的接地，就能防止危险的雷电过电压。作为低压配电线路的防雷措施，低压配电设备要有高的绝缘强度，在个别配电设备年安装耐雷元件，除此之外，进行多重接地系统也能抑制雷电过电压。如配电线路的架空地线的接地线，避雷器接地线柱上变压器的b种接地线的单独连接或者共用连接在一起的场合由于直击雷或者感应雷而产生的架空地线接地电流和避雷器放电电流使接地电位上升，因为雷电过电压会侵入那样的低压配电线路，必须要有抑制雷电过电压的防雷措施。架空共用地线的感应雷的效果，架空地线同样也能抑制由于相互的电磁感应在配电线路上发生的感应雷电过电压，就能说明架空共用地线可抑制低压配电线路的感应雷电过电压。当设计多重接地系统时，接地间隔、单独接地阻抗和合成接地阻抗等应该有所规定。如果考虑了这些规定值而设计好的接地系统，高压配电线路的耐雷效果是更高的，同时抑制在低压配电线路上发生的雷电过电压也是有贡献的。据上述方法已抑制的雷电过电压是在架空共用地线（接地用）与照明线路和电线路（电压相）之间发生的雷电过电压的对地电压成分关于线间电压成分是不成问题的。为用连接到这根接地相和各个电压相的进入线供电，不仅有雷电过电压的对地电压成分，而且其线间电压成分可能威胁低压配电系统和室内配线等点处还有必须抑制线间电位差的雷电过电压。压配电线路的防雷措施时，有必要充分考虑到目前为止已知道的发生雷击损害的机理、抑制低压配电线路的雷电过电压和限制续流电弧等，以及低压配电线路的主要防雷措施。配电设备的损坏进行完全防护是一项非常困难的技术。但是，配电设备的供电可靠性，防雷措施要求的配电设备的性能增强，以及诊断设备才华的技术进步等方面均有提高。要继续面向今后的电气化生活和高度信息化的越来越多的发展，低压配电线路不用说在有关配电网络的整体可行性而且费用很低的耐雷设计和防雷措施等方面，有必要进行综合性的研究。第 6 页 共 12 页低压配电网用电设备保护接零安全常识防止用电设备（以下简称电器）金属外壳因故障带电，造成接触电器的人员发生触电事故，可采用的方法之一是将电器的金属外壳与大地或电力系统的零线做电气连接，分别叫保护接地或保护接零。笔者发现许多用户，甚至连一些初、中级电工对保护接地与保护接零的选用、保护接零与保护接地的特点、保护接零应注意的问题等不是很清楚，有的还存在误区，导致在施工、维修时存在大量安全隐患。为确保用电安全，就接地电网用电设备防触电，采取保护接零应注意的安全问题介绍如下。一、防电器外壳带电采用保护接零的优点防电器外壳带电，若采用保护接地，在接地电阻RG符合要求不大于4欧姆的条件下，如果电器外壳带上220V的电压，则保护接地回路，短路电流I=U/（R0+RG）=220/（4+4）=27.5（A），其中R0是变压器中性点的接地电阻叫工作接地电阻。为了保证保护设备可靠的动作，接地短路电流不小于自动开关整定电流的1.25倍或为容丝熔断电流的3倍，因此，上式中的短路电流仅能保证断开整定电流不超过27.5/1.25、即22A的自动开关，或27.5/3、即9.2A的熔断器，如果保护设备的额定电流值大于上述值，保护设备就不能迅速、可靠的动作。此时，电器设备外壳上将长期存在对地电压，对操作电器的人员是非常危险的。而采用保护接零，电器外壳绝缘击穿时的短路电流远大于27.5（A），只要合理选择保护装置的动作电流，当绝缘击穿造成单相短路，短路电流通常很大，足以使保护装置迅速切断电源，消除触电的危险。可见在接地电网中，为防止用电设备外壳带电伤人，采用保护接零比采用保护接地效果好的多。二、保护接地与保护接零的选用按照我国低压用户电气安装规程中的规定，由低压公用电网或农村集体电网供电的电气设备应采用保护接地，不得采用保护接零。这是因为公用电网和农村集体电网，低压线路的维护水平较低，供电线路长，零线断线的可能性存在，若采用保护接零，万一零线断线，一台用电设备外壳带电，此低压系统的所有用电设备都带电，是非常危险的。所以规程要求采用保护接地。三、保护接零注意事项1、电源中性点接地良好、零线运行可靠采用保护接零，系统的工作接地必须可靠，即电源中性点必须有良好的接地，其接地电阻应在4以下。除单相回路的工作零线外，三相四线制线路的零线上不能安装容断器和开关。一是防止零线回路断开时，出现相电压而引起触电事故；二是防止零线回路断开时，因三相负载不平衡引起相电压不对称，损坏电器。2、工作零线必须重复接地。为了防止工作零线回路断开，除中性点有良好的接地外，还必须将工作零线重复接地。按照工业与民用电力装置的接地设计规范（GBJ6583）规定。中性点直接接地的电网中，在架空线路的干线和分支线的终端及沿线一公里处零线应重复接地，每一重复接地装置的接地电阻不应大于10欧，工作接地电阻允许为10欧的场合，每一重复接地装置的接地电阻不应大于30欧，但重复接地不得小于3处。否则零线万一发生断线，在零线回路上的接零设备中，只要有一台外壳带电，则全部设备的外壳都呈现大约等于相电压的对地电压，这是十分危险的。另外，重复接地是保护接零系统中不可缺少的安全技术措施，其作用有以下四点：一是降低漏电设备的对地电压；二是减轻了零干线断线的危险；三是当线路、设备发生对地短路时，由于重复接地与工作接地并联，降低了接地电阻，增加短路电流，加速保护装置动作速度，缩短事故持续时间；四是因重复接地对雷电流的分流作用，改善了架空线路的防雷性能，有利于限制雷电过电压。3、零线截面不得小于相线截面的二分之一除单相负荷外，正常时零线中没有电流或只有很小的不平衡电流，所以截面可以比相线小。但从零线保护的安全和可靠出发，为使故障时有足够的短路电流促使保护装置迅速动作和降低故障时的零线对地电压，零线阻抗应尽量小。为此零线应有足够的面积。一般在满足线路单相负荷要求的前提下，零线截面不得小于相线截面的二分之一。电器保护零线还应有足够的机械强度，采用铜线时不得小于1.5平方毫米；采用铝线时不得小于2.5平方毫米；裸线明敷时，还应分别加大到4平方毫米和6平方毫米。4、设备的保护零线与工作零线连接要可靠设备的保护零线与工作零线，连接必须牢靠，保证接触良好。保护零线应该接在设备的专用接地螺丝上；必要时可加弹簧垫圈或焊接。接零线最好不使用铝线。设备的保护零线与工作零线的连接部位，应接在不易受到机械损伤的地方。设备的保护零线必须通过易受到机械损伤的地方时应对保护零线妥善保护。同时，要经常检查保护零线，发现隐患及时排除。5、单相负荷线路保护零线不得借用工作零线在接三眼插座时，不准将插座上接电源零线的孔同保护零线的孔串联，否则，如果接零线路松落或折段，将会使设备金属外壳带电或当零线与火线接反时使外壳带电。三眼插座的正确接法是：将插座上接电源中线，即工作零线的孔同保护零线的孔用两根导线并联接到公用工作零线上。也就是有单相负荷的线路，保护零线不得借用工作零线。另外，所有电器的保护零线不得串联，而应当直接连于公用工作零线。6、同一低压电网中不允许保护接地与保护接零混用在同一低压电网中（指同一台变压器或同一发电机供电的电网）不允许将一部分用电设备采用保护接地，另一部分用电设备采用保护接零。否则，当接地设备发生碰壳故障时，使零线电位升高，其接触电压可达到相电压的数值，这就增大了触电的危险性。7、必须按照安全要求选择和整定保护设备（熔断器或断路器）的额定电流采用保护接零的低压电网，必须按照安全要求选择和整定保护设备的额定电流。保护接零实质上就是当用电设备发生漏电时，借零线形成单相回路，使漏电流加大为短路电流迫使线路上的保护装置迅速动作而切断电源。因此，保护接零必须有可靠的短路保护或过电流保护装置相配合。各种保护装置必须按照安全要求选择和整定，以提高保护接零的可靠性。保护装置动作后必须必须查清故障点和故障原因，特别应注意保护零线及其连接处在故障短路是时是否受到损坏。8、用电设备采用保护接零防触电并非万无一失用电设备采用保护接零，只能消除电器的外壳与电源的火线连接的严重故障，不能排除电器外壳的漏电故障，所以电器外壳在采用保护接零的同时，还应采取其他保护措施消除电器外壳的漏电故障，目前常用的方法是安装电流型漏电保护器。9、要根据用电环境选择配电类型目前采用保护接零的低压配电方式有三种类型，即TNS系统、TNCS系统和TNC系统。其中，TNS系统是有专用保护零线（PE线），即保护零线与工作零线（N线）完全分开的系统，也就是通常所说的三相五线制供电系统，爆炸危险性较大或安全要求较高的场所采用这种系统。随着经济的发展，在我国经济发达地区的居民用电也开始采用这种供电方式。TNCS系统是干线部分保护零线与工作零线前部共用（构成PEN线），后部分分开的系统。低压进线的车间以及民用楼房普遍采用该系统。TNS系统是干线部分保护零线与工作零线完全共用的系统，适用于无爆炸危险和安全较好的场所，现在已很少用。第 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