配电系统的防雷与接地.doc

行业资料：_配电系统的防雷与接地单位：_部门：_日期：_年_月_日第 1 页 共 14 页配电系统的防雷与接地雷电的危害，大家是有目共睹的。然而，近几年随着电网的改造，特别是城网改造和变电所自动化系统的建设，大家可能对这些设备的防雷接地保护还是认识不足，以致造成了多起雷害事故，造成自动化系统的瘫痪和一些电网设备事故，损失是比较严重的。因此，我们有必要探讨一下供、配电系统的防雷接地问题，为设计和施工人员提供一定的帮助。1电力线路的防雷与接地1.1输电线路的防雷与接地输电线路的防雷，应根据线路的电压等级、负荷性质和系统运行方式，并结合当地地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况，通过技术经济比较，采用合理的防雷方式。(1)35kV线路不宜全线架设避雷线，一般在变电所的进线段架设12km的避雷线，同时在雷电活动强烈的地段架设避雷线，或者安装线路金属氧化物避雷器。(2)110kV线路应全线架设避雷线，山区应采用双避雷线；但在年平均雷暴日数不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不架设避雷线。(3)220kV线路应全线架设避雷线，同时应采用双避雷线。对于架设避雷线的线路，应注意杆塔上避雷线对边导线的保护角，一般采用2030保护角，同时做好杆塔的接地。根据土壤电阻率的不同，杆塔的工频接地电阻，不宜大于表1所列数值。表1杆塔的接地电阻地壤电阻率(m)100及以下100以上至500500以上至1000工频接地电阻()101520对于35kV线路装设的金属氧化物避雷器的技术参数，一般应满足以下条件：持续运行电压(有效值)不小于40.8kV；额定电压(有效值)不小于51kV；直流1mA参考电压不小于73kV(范围在7374kV之间)；标准放电电流5kA等级下残压(峰值)不大于：雷电冲击134kV、操作冲击114kV、陡波冲击154kV。xxs方波电流(峰值)200A。对绝缘配置，根据线路污秽等级要求确定。与输电线路一样，配电线路的防雷也可采用避雷线或者避雷器，对于不同电压等级和不同线路采取的措施也不一样。(1)10kV裸导线线路。对于10kV裸导线线路，原则上可以采用避雷线进行防雷保护，但由于成本高，施工不方便，目前基本上都不采用避雷线，而是在一些雷电活动频繁的线段安装避雷器，同时按照要求做好杆塔的接地。(2)10kV绝缘线线路。由于近几年城网改造，北京地区城镇线路基本上都换成了交联聚乙烯架空绝缘线，但其防雷措施与原来的裸导线线路的防雷措施并没有变化，致使发生了数十起雷击绝缘线断线事故。对于架空绝缘线目前可采取以下防雷措施：安装避雷线，此种方法避雷效果最好，但可行性和难度大，成本高。提高线路绝缘子耐压水平，将10kV绝缘子换为防雷绝缘子，将大大提高防雷水平。在多雷区或者按照一定档距安装线路避雷器，减少雷击断线事故。延长闪烁路径，导致电弧容易熄灭，局部增加绝缘强度，如在导线与绝缘子相连处加强绝缘，以及采用长闪烁路径避雷器等。局部剥离绝缘导线，使之局部成为裸导线，从而电弧能在剥离部分滑动，而不是固定在某一点烧蚀，同时也可为以后施工提供一个挂地线点。(3)低压配电线路。低压线路应从变压器出口处安装低压避雷器或击穿保险器，同时做好接地，接地装置的接地电阻不应大于4。中性点直接接地的低压电力网中的中性线应在电源点接地。低压配电线路，在干线和分支线终端处应重复接地，每年重复接地装置的接地电阻应不大于10，对于较长的线路，重复接地应不少于3处。特别是为防止雷电波沿低压配电线路侵入用户，对于接户线上的绝缘子铁角应接地，接地电阻应小于30，这一点对于我们进行的一户一表改造工作尤其应引起重视。1.3电力电缆线路的防雷与接地电力电缆由于其本身结构特点和与其他电气设施连接的要求，根据不同电压等级采取不同的防雷方法。对于35kV及以下电压等级的电力电缆，基本上应采取在电缆终端头附近安装避雷器，同时终端头金属屏蔽、铠装必须接地良好。对于110kV及以上的高压电缆，当电缆线路遭受雷电冲击电压作用时，在金属护套的不接地端或交叉互连处会出现过电压，可能会使护层绝缘发生击穿，应采取以下保护方案之一：电缆金属护套一端互连接地，另一端接保护器。电缆金属护套交叉互连，保护器Y0接线。电缆金属护套交叉互连，保护器Y接线或接线。电缆金属护套一端互连接地加均压线。电缆金属护套一端互连接地加回流线。变电所设备的防雷离不开建筑物的防雷，按照最新的国家强制性标准GB5005495，对建筑物与设备的防雷接地应采用等电位连接，而不是传统上分别做独立的接地网。所谓等电位连接，就是把建筑物本身和其内外各种导电物用导体(电气上)焊接起来，以保证等电位。由于雷电流峰值非常大，流经之处都立即升至很高的电位(相对于大地而言)，因此对于附近尚处在大地电位的电气、电子设备和人产生旁侧闪烁，容易引起设备和人身事故。所以等电位连接是防雷的关键措施这一。(1)所内建筑物的防雷。建筑物本身的防雷装置是建筑物内电气设备及系统防雷的第一道屏障，建筑物本身的防雷性能直接影响到内部的电气设备的防雷，因此首先必须重视建筑物本体的防雷。现代建筑物防雷主要由顶部避雷带、网状接闪器、建筑物的梁、柱、楼板和四周墙体内的主钢筋作引下线，利用地下钢筋混凝土基础作为接地体。在建筑物设计和施工时就要考虑到作为网状接闪器、引下线和接地体的钢筋网络之间的电气连接，使之成为较理想的法拉第笼式避雷器。防雷网与建筑物钢筋混凝土相结合，已成为国内外公认的经济可靠的防雷方式，因此在设计、施工时都应预留从各层楼板、梁、柱内钢筋焊出接头，以便与室内外接地线相连。(2)室外设备的防雷。为了防止直击雷，室外可根据需要，安装一支或多支避雷针，计算其保护范围，以达到保护室外所有设备要求为原则。同时对于室外架构母线和变压器中性点应加装避雷器保护，室外做一接地网，所有设备的接地引下线都与该接地体焊接，以保证等电位。为了防止雷击产生过电压，各种设备的绝缘水平应能满足电压对该设备的绝缘要求，我们在设备定货和出厂试验时应严格把关，按照规程要求确保设备绝缘耐压水平，以防雷害击穿。这种防雷结构有很多优点：可避免绕击；能起法拉第笼的屏蔽作用，可大大削弱雷电电磁脉冲的侵入；因建筑物各层的梁、柱、楼板、墙体的钢筋和金属管线等导电体在电气上已连成一体，做到几乎处处电位相等，从而保证了设备的安全；笼式避雷装置的引下线是由为数众多的钢筋组成，大大分散了雷电流，并削弱了建筑物内信息设备所受到的脉冲电磁场冲击幅值；接地体是分布在地下四周的钢筋混凝土基础，可形成均匀分布的均压网，与大地接触面广，接地电阻低且又稳定。(3)室内设备的防雷。室内各种金属屏、柜外皮均应与底座槽钢可靠焊接或用螺栓连接，保证接触良好，同时槽钢应与电缆沟道内的电缆支架用镀锌扁钢焊接起来，形成一个整体，与室外接地网形成一个完整的大接地网。2.2计算机、通讯等自动化设备的防雷接地大楼内计算机等电子设备的第一道保护屏障，由于通讯电台必须通过信号电缆与通讯塔上天线相连，因此对于通讯电缆外皮必须做好接地(多点重复接地)，并与大楼的接地网连接起来形成等电位，同时可以加装避雷器。对于通讯电台应加串口保护器如SD25V2424，其它电子设备的通讯接口都应加装相应的串口保护器，其实就是各种小防雷器(OBO、PHOENIx都有相应接口的保护器)，这里就不再一一列举。对于大楼内的电子设备，最重要的就是将各个独立的接地网连接成一个共用接地系统，其它如分开、独立、专用等接地方案都是不妥的，在工程中也没有实际意义。对于所有大楼内的电气、电子设备，应该逐级采取防雷保护措施，首先做好大楼和电源的防雷接地，然后在机房和各设备端口安装相应的避雷器，才能真正防止雷电波的侵入和反击。3结束语配电系统的防雷与接地应从工程设计阶段就认真加以考虑，根据各地的实际情况，采取切实可行的防雷方案，选用质量可靠的电气设备和可靠性高的防雷设备，同时真正按照等电位的原则，做好符合要求的共用接地网，综合考虑防雷与接地，只有这样我们的线路和设备才能避免遭受雷击的危害。第 7 页 共 14 页配电线路带电作业及安全防护610kV配电网络是直接面向用户的电力基础设施。在20世纪60年代至80年代初期，国内曾推广配电网的带电作业，但由于作业方式、安全防护用具、操作步骤及后备安全防护等方面存在诸多问题，导致部分地区停止了该项作业。目前，为提高配电网运行的可靠性、经济性，各供电单位对配电网的带电作业给予了高度重视，不少单位设立或重组了作业队伍，配电网的带电作业将面临一个新的发展时期。为保证带电作业人员及设备的安全，有必要对配电网带电作业的安全作业方式、人体防护用具及操作要求等进行深入的分析和研究。1配电线路带电作业方式配电线路带电作业可按绝缘方式或所采用的绝缘工具来分类。1.1按绝缘方式分类1.1.1间接作业法是以绝缘工具为主绝缘、绝缘穿戴用具为辅助绝缘的作业方法。这种作业法是指作业人员与带电体保持足够的安全距离，通过绝缘工具进行作业的方法。且人体各部分通过绝缘防护用具(绝缘手套、绝缘衣、绝缘靴)与带电体和接地体保持距离，人体并不是处于地电位，因此，该作业方式不应误称为地电位作业法。1.1.2直接作业法是指作业人员借助高空作业车的绝缘臂或绝缘梯直接接近带电体，人体各部分穿戴绝缘防护用具直接作业的方法。该作业方法在名称上不应称为等电位作业法，因为当戴绝缘手套作业时，人体与带电体并不是等电位的。在配电线路带电作业中，无论是采用直接作业法还是间接作业法，若按作业人员的人体电位来划分，均属于中间电位作业法。1.2按所采用的绝缘工具分类在配电线路的带电作业中，按所采用的主绝缘工具来划分，经常采用的作业方法如下：1.2.1杆上绝缘工具作业法作业人员通过登杆器具(脚扣等)登杆至适当位置，系上安全带，保持与系统电压相适应的安全距离，再应用端部装配有不同工具附件的绝缘杆进行作业。采用该作业方法时，一是以绝缘工具、绝缘手套、绝缘靴组成带电体与地之间的纵向绝缘防护，其中绝缘工具起主绝缘作用，绝缘靴、绝缘手套起辅助绝缘作用；二是以绝缘遮蔽罩，绝缘服组成带电体与人之间或不同相带电体之间的横向绝缘防护，避免因人体动作幅度过大造成相间短路或相对地短路。该作业方法的特点是不受交通和地形条件的限制，在高空绝缘斗臂车无法到达的杆位均可进行作业。但机动性、便利性及空中作业范围不及绝缘斗臂车作业。现场监护管理人员主要应监护人体与带电体的安全距离、绝缘工具的最小有效长度，作业前应严格检查所用工具的电气绝缘强度和机械强度。1.2.2绝缘平台作业方法绝缘平台通常以绝缘人字梯、独脚梯、绝缘车斗等构成。作业人员既可通过绝缘工具用间接法进行作业，也可通过绝缘手套用直接法作业，绝缘平台起着相对地之间的主绝缘作用。无论是间接法还是直接作业法，一般情况下，在被检修相上开展作业之前，均应采用绝缘遮蔽和隔离用具对相邻相带电体进行遮蔽或隔离。同时，作业人员应穿戴全套绝缘防护用具。当通过绝缘手套直接作业时，橡胶绝缘手套外应套上防磨破或刺穿的防护手套。1.2.3绝缘斗臂车作业方法采用绝缘斗臂车进行带电作业，具有升空便利、机动性强、作业范围大、机械强度高，电气绝缘性能好等优点。带电作业绝缘斗臂车自30年代在欧美国家开始研制，到50年代已在送、配电线路带电作业中得到广泛应用。绝缘斗臂车的绝缘臂采用玻璃纤维增强型环氧树脂材料制成，绕制成圆柱型或矩形截面结构，具有重量轻、机械强度高、绝缘性能好，憎水性强等优点，在带电作业时为人体提供相对地的绝缘防护。绝缘斗有的为单层斗，有的为双层斗。外层斗一般采用环氧玻璃钢制作，内层斗采用聚四氟乙烯材料制作。绝缘斗应具有高强度电气绝缘，与绝缘臂一起组成相对地之间的纵向绝缘，使整车的泄漏电流小于500礎。同时在工作时，若绝缘斗同时触及两相导线，应不发生沿面闪络。绝缘斗臂车的作业斗定位，有的是通过绝缘臂上部斗中的作业人员直接操作，有的是通过下部驾驶台上的人员控制，有的作业车上下部都可以进行液压控制。作业斗具有水平方向和垂直方向旋转功能，可平行电线或电杆作水平或垂直移动。采用高空绝缘斗臂车进行配电网的带电作业是一种便利、灵活、应用范围广泛、劳动强度较低的作业方法。2配电网带电作业的特点在超高压输电线路的带电作业中，空间电场强度高、作业距离大，作业人员穿屏蔽服进入高电位并采用等电位方法进行抢修和维护是一种安全、便利的作业方法。但在配电线路的带电作业中，由于配电网络的电压低，三相导线之间的空间距离小，而且配电设施密集，使作业范围窄小，在人体活动范围内很容易触及不同电位的电力设施。因此，作业人员身穿屏蔽服、直接接触带电体的等电位作业方式在配电网的带电作业中不宜采用。尽管不少单位在应用这种方式进行作业时并没有出现事故，但严格地说确实存在着安全隐患。其原因是：(1)可能造成相间短路。当带电体没遮盖或遮盖不全时，身穿屏蔽服的作业人员在相间作业(如修补导线)时，若动作幅度大，就可能同时接触两相带电体，屏蔽服的金属网会导致相间短路，较大的相间短路电流将通过屏蔽服，不仅造成设备短路，而且会因短路电流超过屏蔽服通流容量(型屏蔽服为5A、型为30A)，直接造成人员伤亡事故；(2)可能造成相对地短路。在线路杆塔上进行更换绝缘子、横担等作业时，若作业人员穿戴全套屏蔽服，采用等电位作业方式，身体的不同部位有可能同时接触带电体和接地体，形成单相接地。尽管610kV系统是采用中性点不接地方式，但若线路较长或接有一定长度的电缆，三相电容电流也会超过屏蔽服的通流容量，造成人员伤亡事故。所以，在配电线路的带电作业，不宜穿屏蔽服进行等电位作业，而应穿戴全套绝缘防护用具，采用主、辅绝缘相结合、多层后备绝缘防护的安全作业方式。3配电线路带电作业安全防护用具3.1绝缘遮蔽罩绝缘遮蔽罩由绝缘材料制成，是用于遮蔽带电导体或非带电导体的保护罩。在带电作业用具中，遮蔽罩不起主绝缘作用，它只适用于带电作业人员短暂碰撞带电体时，起绝缘遮蔽或隔离的保护作用。根据制作遮蔽罩所用的材料不同，遮蔽罩可以分为硬质遮蔽罩、软质遮蔽罩，形状可以是定型的，也可以是平展型的。而且根据遮蔽罩的不同用途，有导线防护罩、耐张装置防护罩、针式绝缘子防护罩、棒型绝缘子防护罩，横担防护罩、电杆防护罩、套管防护罩、跌落式开关防护罩、隔板、绝缘布、特殊防护罩等。绝缘遮蔽罩应由吸湿性小的人工合成的绝缘材料制成。使用在带电作业时，应有足够的安全可靠性，因此在使用前必须进行严格的电气、机械及其它试验检验。遮蔽罩的工频试验电压如表1所示。3.2绝缘服作业人员身穿整套绝缘服在配电线路上作业时，一般采用两种作业方法，一是身穿全套绝缘服通过绝缘手套直接接触带电体，这一方法在国外已被广泛采用。绝缘服作为人体与带电体间的绝缘防护，可以解决配电线路净空距离过小问题，但是考虑到绝缘护具本身耐受电压的安全裕度不大及使用中可能产生磨损，因此，在直接作业中仅作为辅助绝缘而不作为主绝缘；二是通过绝缘工具进行间接作业，绝缘工具作为主绝缘，绝缘服和绝缘手套作为人身安全的后备防护用具。整套绝缘防护用具包括绝缘衣、裤、靴、帽、手套、肩套、袖套、胸套、背套等，其材质主要有橡胶制品、树脂E.V.A制品、塑料制品等。国外有两种绝缘服应用于配电网带电作业，一种是由袖套、胸套、背套组成的组合式绝缘服；一种是由上衣、裤子组成的整套式绝缘服。一般来说，绝缘服不仅应有高电气绝缘强度，而且应有较好的防潮性和柔软性，使作业人员在穿戴绝缘服后仍可便利地工作。日本的带电作业用绝缘服的电气技术要求如表2所示。3.3绝缘手套带电作业用绝缘手套