电工上岗证9：防雷和防静电.ppt

防雷和防静电 周昕2020年3月26日 过电压概述 过电压超过正常工作电压 危及设备绝缘的电压过电压一般由雷击 操作不当 设计缺陷及事故造成 过电压的分类 内部过电压由电力系统能量转换 传递引起 与电力系统内部构造 各项参数 运行状态 停送电操作 以及是否发生故障等因素有关外部过电压雷电造成 也称大气过电压 雷电过电压 由带电荷的云引起的放电现象一般对地放电要重复2 3次第一次主放电电流最大 第一次放电结束后 经过0 03 0 05s后出现第二次放电 主放电结束后 有余辉放电 电流小 发光微弱 但时间较长 雷电过电压分类 直接雷过电压雷电反击过电压感应雷过电压雷电侵入波 直接雷过电压 当天空中的雷云飘近地面时 就在附近地面特别是凸出的树木 野外的电力设施或建筑物上感应出异性电荷 电场强度达到一定值时 雷云就会通过这些物体与大地之间放电 发生雷击 这种直接击在建筑物 电力设施或其他物体上的雷电叫直击雷 直击雷使被击物体产生很高的电位 引起过电压和过电流 不仅会击毙人畜 烧毁或劈倒树木 破坏建筑物 电力设施 而且还会引起火灾和爆炸 雷电反击过电压 雷云对架空线杆顶部放电 雷电顺塔杆 接地线 接地装置释放雷电流 因为塔杆 接地线 接地装置存在电阻 产生电压降 使塔杆出现高电位 作用于绝缘子 若电位高会击穿绝缘子 对导线放电 感应雷过电压 当建筑上空有雷云时 在建筑物上便会感应出相反电荷 在雷云放电后 云与大地电场消失了 但聚集在屋顶上的电荷不能立即释放 此时屋顶对地面便有相当高的感应电压 造成屋内电线 金属管道和大型金属设备放电 引起建筑物内的易爆危险品爆炸或易燃物品燃烧 这里的感应电荷主要是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的 所以称为感应雷或感应过电压 雷电侵入波 设备线路遭雷击后 大量电荷在导线中前进 当遇到分闸状态的线路开关或变压器线圈尾端中性点时 会产生波的全反射 这个反射和侵入波叠加 过电压将增高一倍 极易造成电器设备击穿 雷电的危害 电作用的破坏热的破坏机械作用的破坏 直接雷过电压保护 防止雷电直接击中电力设备 采用避雷针 避雷线 避雷网和避雷带 防止雷电直接击中电力线路 采用架空避雷线 架空地线 保护范围与垂线夹角25 避雷装置由接闪器 引下线和接地装置组成接地电阻一般不超过10 与其他设备共用接地线 不应超过1 避雷针 避雷针属于接闪器 它是用镀锌圆钢或焊接钢管制成 头部呈尖形 为保证足够的雷电流流通量避雷针的下端经引下线与接地装置焊接 形成可靠连接 避雷针通常安装在构架 支柱或建筑物上 避雷针 引雷 由于避雷针安装高度高于被保护物 又与大地相连 因此 当雷电先导临近地面时 避雷针能使雷电场发生畸变 改变雷电先导的通道方向 将之引向避雷针的本体 一旦雷电经避雷针放电 强大的雷电流就经避雷针 引下线泄放至大地而避免了被保护物遭受雷击 从这一意义上说 避雷针实质上是 引雷针 而不是 避雷针 避雷针保护范围 在避雷针下方有一个安全区域 处在这个安全区域内的被保护物遭受直接雷击的概率非常小 该区域就称为避雷针的保护范围 避雷针的保护范围以往常用 折线法 计算 单支避雷针保护范围 单支避雷针保护范围是一个折线圆锥形 顶端与垂线夹角45 避雷针在地面保护半径是1 5h在被保护物高度hx的水平面上 其保护半径rx为当hx h 2时 rx h hx P当hx h 2时 rx 1 5h 2hx PP是运行经验修正系数当h 30m时 P 1当30 h 120m时 P 5 5 h 多支避雷针 两支等高避雷针的保护范围 两针间距离与针高之比D h不宜大于5多支避雷针目的为增加保护范围 雷电感应的防护 主要针对有爆炸危险的建筑物 其他建筑一般不需要考虑雷电感应的防护一般在屋顶加装6 12m的金属网格 并接地 接地电阻小于5 10 雷电侵入波防护 合理配置避雷器 使雷电侵入波通过阀型避雷器对地放电 泄放能量主要措施 变电所进线段保护 变电所母线装设阀型避雷器 与架空线直接连接的电力电缆终端处装设阀型避雷器等 变电所进线段保护 为防止进所架空线遭直接雷击 并对远方输入的雷电侵入波 通过避雷器或电缆线路串联电抗器等 将其过电压幅度限制在对电器设备没有危害的范围之内 避雷器 高压电力系统一般采用保护间隙 管型避雷器 阀型避雷器 磁吹避雷器作防雷保护 间隙保护 保护间隙是最简单的防雷设备 保护间隙一般用镀锌圆钢制成 由主间隙和辅助间隙两部分组成 主间隙做成角形的 水平安装 以便灭弧 为了防止主间隙被外来的物体短路而引起误动作 在主间隙的下方串联有辅助间隙 因为保护间隙灭弧能力弱 一般要求与自动重合闸装置配合使用 以提高供电的可靠性 阀型避雷器 阀式避雷器主要分为普通阀式避雷器 磁吹阀式避雷器和金属氧化物避雷器三大类 普通阀式避雷器有FS和FZ两种系列 磁吹阀式避雷器有FCD和FCZ两种系列 阀式避雷器型号中的符号含义如下 F 阀式避雷器 S 配 变 电作用 Z 电站用 Y 线路用 D 旋转电机用 C 具有磁吹放电间隙 阀式避雷器的结构 阀式避雷器主要由平板火花间隙与金刚砂阀性电阻盘串联而成 装在密封的瓷管内 外壳有接线螺栓供安装用 避雷器中的金刚砂阀性电阻盘具有非线性特性 在正常电压时其阻值很大 过电压时其阻值随之变小 避雷器结构1 火花间隙 2 弹簧 3 接线端子 4 接地端子 5 阀片 6 安装卡子 7 磁套 阀式避雷器工作原理 阀式避雷器在正常的工频电压作用下火花间隙不被击穿 但在雷电波过电压下 避雷器的火花间隙被击穿 金刚砂阀性电阻盘的阻值随之变得很小 雷电波巨大的雷电流顺利地通过电阻流入大地中 电阻阀片对尾随雷电流而来的工频电压呈现了很大的电阻 从而工频电流被火花间隙阻断 尾随的工频电流称之为工频续流 线路恢复正常运行 由此可见 电阻阀片和火花间隙的密切配合使避雷器很像一个阀门 对于雷电流 阀门 打开 对于工频电流 阀门 则关闭 故称之为阀式避雷器 阀式避雷器型号 FZ系列阀式避雷器的结构此系列避雷器阀片直径较大 且火花间隙并联了具有非线性的碳化硅均压电阻 内部电场分布均匀 通流容量较大 残压比FS系列低 一般用于保护35kV及以上大 中型工厂中总降压变电所的电气设备 FS系列阀式避雷器此系列避雷器阀片直径较小 通流容量较低 一般用于保护变配电设备和线路 FZ与FS系列阀式避雷器在过电压结束后 都有工频续流 磁吹阀式避雷器 磁吹阀式避雷器 FCD型 的内部附有磁吹装置来加速火花间隙中电弧的熄灭 可切断450A续流 专门用来保护重要的或绝缘较为薄弱的设备 如高压电动机等 金属氧化物避雷器 金属氧化物避雷器 亦称压敏避雷器 是20世纪70年代开始出现的一种新型避雷器 与传统的阀式避雷器相比 金属氧化物避雷器没有火花间隙 且用氧化锌 ZnO 代替金刚砂 SiC 在结构上采用压敏电阻制成的阀片叠装而成该阀片具有优异的非线性伏安特性 工频电压下 它呈现极大的电阻 有效地抑制工频电流 而在雷电波过电压下 它又呈现极小的电阻 能很好地泄放雷电流 金属氧化物避雷器 金属氧化物避雷器 不需要火花间隙 也不需要灭弧装置金属氧化物避雷器具有保护特性好 通流能力强 残压低 体积小 无续流 安装方便等优点 对大气过电压和内部过电压都能提供保护 目前金属氧化物避雷器已广泛地用于高 低压电气设备的保护 电离防雷装置 电离防雷是一种新型防雷技术由顶部的电离装置 地下的地电流收集装置及中间的连接线组成达到消雷和抑制雷击发生 防雷装置的安全要求 有足够的机械强度和载流能力能防止