防雷保护基本措施ppt课件.ppt

雷电过电压及其防护 1 雷电过电压及其防护 防雷保护的基本措施 2 引子 为什么防雷 防雷防雷防的是什么 雷电的危害 雷电过电压 雷电过电流直击雷的防护 雷电入侵波的防护 那么 有哪些防雷措施 避雷针与避雷线避雷器接地装置消弧线圈 等等 3 本节重点 1 避雷针2 避雷线3 避雷器4 接地装置 lightningarrester 4 学习角度 考试会考什么 面试会问什么 其他问题 如从事设计工作 问题1 常用防雷措施有哪几种 问题2 说说各种防雷措施的基本原理 Or某一种防雷装置的保护范围 5 一 避雷针 防护原理避雷针是明显高出被保护物体的金属支柱 其针头采用圆钢或钢管制成 其作用是吸引雷电击于自身 并将雷电流迅速泄入大地 从而使被保护物体免遭直接雷击 避雷针需有足够截面的接地引下线和良好的接地装置 以便将雷电流安全可靠地引入大地 6 保护原理 引雷上身 闪电击中避雷针 避雷针又称雷电接闪器 7 保护原理本质概括 将落雷点引到自己身上来 从而保护了比它矮的物体不容易遭受到直接雷击 起到了防止雷击的作用 8 单支避雷针 图11 2单支避雷针的保护范围 一 避雷针 保护范围p220 9 一 避雷针 保护范围 两支等高避雷针两支不等高避雷针 本页内容只需了解 作为知识扩充 10 多支等高避雷针联合 本页内容只需了解 作为知识扩充 一 避雷针 保护范围 11 一 避雷针 思考题 避雷针是不是长的越高越好 答案 随着避雷针高度的增加 其保护范围的增加越来越有限 同时其保护范围内免受雷击的概率变得不确定 在提高避雷针高度上下功夫不如采用多针联合保护 过高的避雷针 线在经济上也是不合理的 12 二 避雷线 防雷原理避雷线 通常又称架空地线 简称地线 避雷线的防雷原理与避雷针相同 主要用于输电线路的保护 也可用来保护发电厂和变电所 近年来许多国家采用避雷线保护500kV大型超高压变电所 13 二 避雷线 保护范围p221 单根避雷线 图11 3单根避雷线的保护范围 时 时 当 式中 rx hx水平面上每侧保护范围的宽度 m hx 被保护物的高度 m h 避雷线的高度 m 14 二 避雷线 保护范围 两根避雷线 本页内容只需了解 作为知识扩充 15 二 避雷线 保护角 保护角是指避雷线和外侧导线的连线与避雷线的垂线之间的夹角 保护角愈小 避雷线就愈可靠地保护导线免遭雷击 一般 20 30 这时即认为导线已处于避雷线的保护范围之内 图11 4避雷线的保护角 16 避雷针与避雷线的应用范围 避雷针在变电所 发电厂等场合有广泛的应用 集中保护场合 避雷线适用于输电线路防雷 分布保护场合 在变电所里有时也在电气主回路上空布置多条避雷线进行雷电防护 17 18 关于避雷针 还有 传说中的上海滩 19 上海东方明珠塔发生火灾疑遭雷击 2010年04月13日凌晨2点 圆环标注处即为东方明珠塔起火部位 事发之前 上海地区发生强雷电天气 东方明珠塔顶端发射架可能遭受雷击 20 图文 空中漫步穿针引线 关于避雷线 没有补充 但关于高压线路有 2010年04月13日07 52荆楚网 楚天都市报 21 记者熊星星 以往修复超高压电力线路 工作人员需自带沉重工具爬上铁塔 然后顺着电线慢慢移动至故障点 费时费力 昨日 由湖北省超高压输变电公司承担的 直升机载人操作 试验 颠覆了这一传统 工作人员坐直升机飞到故障点 成功完成带电作业 据悉 这一技术填补了国内空白 22 现场 1分钟完成过去1小时工作 机上人员先用接触棒做好放电保护措施 之后仅用1分多钟便更换好一只间隔棒 将4股导线有间隔地聚拢 组合成一个更粗的导体 以提高输电能力 直升机带电作业法 当前仅美国 澳大利亚 以色列少数几个国家能应用在电力主网维护检修方面 国内此前一直无法突破各项技术难点 23 影响 既大大缩短修复时间 又可减少损失 高压线路穿越的往往是崇山峻岭等复杂地形 交通极为不便 光是抵达检修现场就异常艰难 检修人员没有了上下铁塔的体力消耗和高坠风险 而且暴露在强电场的时间大幅缩短 引发事故的可能性也更小 将极大减少电路检修损失 以湖北向上海输送的300万千瓦特高压线路为例 过去检修都在停电以后进行 而停电一小时就损耗300万度电 损失达150万元 24 飞行员目前只能聘请外籍人士 检修团队包括4个人 一名工程师和三名操作人员 工程师随飞机实时用电脑进行安全评估 拥有绝对指挥权 他会根据当天的风力 地形用电脑测算出严密的飞行轨迹 甚至连当天的空气湿度也要包含在内 若偏离设计轨道 飞机在导线间的间隔距离出现误差 则随时可能出现相间短路 机毁人亡 由于目前全世界仅两种机型能飞入高压导线内作业 所以对飞行员要求也极为苛刻 其飞行时间需在2000小时以上 否则无法平稳驾驭飞机在导线间穿行 国内目前暂无此类飞行员 还只能聘请外籍人士 操作人员身上穿着的专业屏蔽服 每套1000多元 一般穿过十余次后 就无法再用 这套衣服 可保证操作人员在500千伏的强电场间自如工作 而一般人 即使在10千伏级别的电场中呆上一段时间 也会出现不适 此外 若真出现意外 屏蔽服还可在一定程度上防止烧伤 25 其实蛮酷的 干电这一行 每份工作都有它的乐趣 只要你用心去爱 每个人都是最棒的 26 三 避雷器 保护原理简介避雷器是专门用以限制线路传来的雷电过电压或操作过电压的一种防雷装置 避雷器实质上是一种过电压限制器 与被保护的电气设备并联连接 当过电压出现并超过避雷器的放电电压时 避雷器先放电 从而限制了过电压的发展 使电气设备免遭过电压损坏 27 三 避雷器 常用类型 避雷器的常用类型有 保护间隙排气式避雷器 常称管型避雷器 阀式避雷器金属氧化物避雷器 常称氧化锌避雷器 28 三 避雷器 保护原理 保护间隙原理 当雷电冲击波沿线路侵入时 保护间隙首先放电 将雷电流泄漏入地 保护了电气设备 29 管型避雷器实质上是一种具有较高熄弧能力的保护间隙 三 避雷器 保护原理 30 三 避雷器 保护原理p222 阀式避雷器由装在密封瓷套中的多组火花间隙和多组非线性电阻阀片串联组成 有很好的伏安特性 31 三 避雷器 保护原理 氧化锌避雷器结构非常简单 仅由相应数量的氧化锌阀片密封在瓷套内组成 32 三峡电站使用的氧化锌避雷器 33 避雷器试验中 电检班 氧化锌避雷器安装中 34 避雷器的应用范围 保护间隙和管式避雷器主要用于配电系统 线路和发电厂 变电站进线段保护 以限制入侵的雷电过电压 阀式避雷器和氧化锌避雷器用于发电厂和变电站的保护 在220kV及以下系统主要用于限制雷电过电压 在超高压系统中还用来限制内部过电压或作为内部过电压的后备保护 35 三 避雷器 课后作业题 请比较氧化锌避雷器 简称MOA 与传统的碳化硅避雷器的优缺点 顺便提醒下 之前的作业可以陆续交上来 le 36 四 接地装置 埋入地中的金属接地体称为接地装置 其作用是降低接地电阻 由接地体和接地线组成工作接地 0 5 5欧 保护接地 高压设备1 10欧 低压设备10 100欧 防雷接地 如果防雷系统与其他系统共用接地那么不大于1欧姆如果只是防雷系统电阻值不大于4欧姆电阻越大雷电流分流就慢 容易造成事故 37 本节小结 避雷针 避雷线 避雷器 接地装置 常用防雷措施 一 避雷针作用是吸引雷电击于自身 并将雷电流迅速泄入大地 从而使被保护物体免遭直接雷击 保护原理和保护对象 二 避雷线 又称架空地线 简称地线 主用于输电线路的保护 也可用来保护发电厂和变电所 避雷器实质上是一种过电压限制器 保护间隙 排气式避雷器 阀式避雷器 金属氧化物避雷器 本节完 38 下集预告 一 架空输电线路雷电防护 39 下集预告 二 发电厂 变电站雷电防护 雷电直击变电所 雷电冲击波沿线路入侵 40 下集预告 三 关于各种接地 41 电力系统防雷保护 电力系统的防雷保护包括了线路 变电所 发电厂等各个环节 42 11 3架空线路的雷电防护 43 11 3 1架空输电线路雷击类型 直击雷过电压雷电直接击中杆塔 雷电直接击中避雷线 雷电直接击中导线 感应雷过电压雷击线路附近大地导线上感应产生过电压 P224图11 7 44 雷电直击变电所 雷电冲击波沿线路入侵 各种雷击类型 45 输电线路遭受雷击后引发的后果 导线 避雷线 导线 杆塔 导线 大地闪络 侵入波沿线路侵入变电所 配电所 发电厂 南方电网超高压公司南宁局开展带电作业 更换南玉二线 173 174两基杆塔的右相整串雷击闪络绝缘子工作 46 雷暴引起感应雷击及过电压 47 雷电的破坏作用 雷击灾害 配电柜和电路板遭受感应雷击 雷击灾害半径 48 输电线路防雷四道防线 防止雷电直接击中导线 解决 架设避雷线防止雷电击中杆塔或避雷线后反击引起绝缘闪络 解决 降低杆塔接地电阻防止雷击后的绝缘闪络发展为稳定燃烧的工频电弧 解决 增大绝缘子片数 中性点经消弧线圈接地防止因雷击导致的线路供电中断 解决 自动重合闸 环网供电 49 衡量输电线路防雷水平的指标 耐雷水平 雷击线路不至使绝缘发生闪络的最小雷电流幅值 注意耐雷水平指的是雷电流而不是雷电压 雷击跳闸率 标准条件下 雷暴日数 40 线路长度 100km 每年雷击引起的跳闸次数 见p227表11 2 50 雷击情况分析 绕击 在悬挂有避雷线的情况下 雷电还有可能绕过避雷线击中导线 这种情况称作绕击 图中 称为保护角 越小则绕击概率越低 保护越完善 在必要的情况下甚至需要负的保护角 注意参考 避雷线保护范围 部分的内容 51 雷击情况分析 反击 杆塔可以用塔身电感L和接地电阻R串联的等效电路模型来代表 当雷击中杆塔时 雷电流在L R上产生压降 当这个压降足够高时将使绝缘子与杆塔之间发生闪络 因而 降低杆塔接地电阻具有极其重要的意义 当雷击中避雷线时也可能造成反击 52 雷击情况分析 感应雷过电压1 雷云发出的下行先导 其中有大量负电荷 下行先导负电荷在导线上感应出束缚电荷 极性为正 53 雷击情况分析 感应雷过电压2 感应雷过电压主要威胁到35kV及以下输电线路 导线上束缚电荷失去束缚开始向两侧自由流动 其电流在导线波阻抗上形成过电压 主放电发生后下行先导中负电荷全部被中和 54 输电线路避雷器 对于雷击频繁的线路常使用线路避雷器加强保护 55 避雷线有关问题 避雷线损耗 两端接地的避雷线相当于在输电导线上加装了一个 短路环 而这个 短路环 与输电线路存在电磁耦合 并通过这个电磁耦合消耗一部分输电线路输送的电能 56 避雷线有关问题 采用架空绝缘地线 通过在避雷线和杆塔之间加装一片绝缘子就可以解决上述损耗问题 一片绝缘子的闪络电压相对来说很低 故不影响避雷线的防雷保护效果 57 避雷线有关问题 光纤复合架空地线 OPGW 常规避雷线为钢芯铝绞线 在钢芯铝绞线中央安装一根或数根光纤就构成了光纤复合架空地线 OPGW OPGW既可以完成避雷线所需完成的任务 其中的光纤又可以组建一个电力系统通信网 58 11 4发电厂 变电站雷电过电压及其防护 59 变电站雷击来源 雷电直击变电所 雷电冲击波沿线路入侵 60 变电所直击雷防护 避雷针 在变电所内安装数根避雷针联合保护 避雷线 在变电所内主接线上方安装数根避雷线联合保护 图11 9雷击独立避雷针1 母线2 变压器 p228 61 变电所直击雷防护 独立避雷针 为防止雷击避雷针后引起的反击 独立避雷针与变电所构架的空气距离s1和接地体距离s2不应小于规程的要求 35kV及以下等级变电所必须安装独立避雷针 62 变电所直击雷防护 构架避雷针 对于110kV及以上电压等级系统 由于外绝缘水平相对较高不易发生反击 可以考虑将避雷针安装在构架上 63 变电所侵入波防护 对雷电侵入波的防护通过以下两种方法进行 避雷器 吸收雷电侵入波的能量限制电压升高进线段 将靠近变电所1km 2km的输电线路划为进线段 对进线段加强防雷保护 采用小的避雷线保护角 降低杆塔接地电阻 必要时安装线路避雷器 以保证进线段 几乎 不发生雷击 当进线段以外线路发生雷击后 侵入波在进入变电站之前通过进线段后其波前陡度和幅值会进一步降低这两种方法往往结合进行 64 变电所侵入波防护 避雷器与待保护变压器间距离的影响 具体可查阅规程 65 变电所侵入波防护 进线段 进线段 将靠近变电所1km 2km的输电线路划为进线段 对进线段加强防雷保护 采用小的避雷线保护角 降低杆塔接地电阻 必要时安装线路避雷器 以保证进线段 几乎 不发生雷击 当进线段以外线路发生雷击后 侵入波在进入变电站之前通过进线段后其波前陡度和幅值会进一步降低 66 变电所侵入波防护 进线段 对于全线不架设避雷线的线路 35kV及以下 必须在进线段架设避雷线 对于全线架设避雷线的线路 110kV及以下 在进线段需要加强防雷保护 以上措施是保证进线段发生雷击的可能性降至最低 对于进线段以外线路发生的雷击 其侵入波通过进线段时会因冲击电晕降低其陡度和幅值 因避雷线的耦合进一步降低幅值 这些都有助于减轻变电所内避雷器的负担 67 GIS防雷