变配电技术培训避雷器及接地装置PPT课件

4月份变配电知识讲座 主讲人 王耀萱 1 避雷器及接地装置 2 一 雷电的危害 1 雷电的产生 雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中 因此常伴有强烈的阵风和暴雨 有时还伴有冰雹和龙卷 积雨云顶部一般较高 可达20公里 云的上部常有冰晶 冰晶的凇附 水滴的破碎以及空气对流等过程 使云中产生电荷 云中电荷的分布较复杂 但总体而言 云的上部以正电荷为主 下部以负电荷为主 因此 云的上 下部之间形成一个电位差 当电位差达到一定程度后 就会产生放电 这就是我们常见的闪电现象 3 4 3 雷电的危害分类 1 一般分类 一是雷直接击在建筑物上发生热效应作用和电动力作用 二是雷电的二次作用 即雷电流产生的静电感应和电磁感应 2 根据雷电产生和危害特点的不同 可分为以下四种 直击雷直击雷是云层与地面凸出物之间的放电形成的 直击雷可在瞬间击伤击毙人畜 直击雷的巨大的雷电流通过被雷击物 在极短的时间内转换成大量的热能 造成易燃物品的燃烧或造成金属熔化飞溅而引起火灾 球形雷球形雷能从门 窗 烟囱等通道侵入室内 极其危险 雷电感应 也称感应雷雷电感应分为静电感应和电磁感应两种 静电感应是由于雷云接近地面 在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致 在雷云与其他部位放电后 凸出物顶部的电荷失去束缚 以雷电波形式 沿突出物极快地传播 电磁感应是由于雷击后 巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致 这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压 造成对人体的二次放电 从而损坏电气设备 雷电波侵入雷电波侵入是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波 其传播速度为每秒三十万公里 雷电波侵入可毁坏电气设备的绝缘 使高压窜入低压 造成严重的触电事故 属于雷电波侵入造成的雷电事故很多 在低压系统这类事故约占总雷害事故的70 5 二 防雷设备 6 防雷设备的图解 7 三 避雷线和避雷针 保护原理 其高出被保护物 将雷电吸引到自身上 并安全的将雷电引入大地 从而保护设备 8 1 避雷针 1 定义 避雷针 又名防雷针 是用来保护建筑物 高大树木等避免雷击的装置 在被保护物顶端安装一根接闪器 用符合规格导线与埋在地下的泄流地网连接起来 避雷针规格必须符合GB标准 每一个防雷类别需要的避雷针高度规格都不一样 2 组成 避雷针由接闪器 引下线和接地体组成 3 保护原理 当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变 在避雷针的顶端 形成局部电场集中的空间 以影响雷电先导放电的发展方向 引导雷电向避雷针放电 再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地 从而使被保护物体免遭雷击 4 常用避雷针 单针 保护范围的计算方法 主要有折线法和滚球法 折线法 的主要特点是设计直观 计算简便 可节省投资 但不适用于高度大于20m的建筑物 滚球法 的主要特点是可以计算避雷针或避雷带与网格组合时的保护范围 但计算相对复杂 按此方法计算出的投资成本较大 9 2 避雷线 1 定义 为了保护设备 避免雷击而安装的引雷入地的导线 也称防雷线 2 组成 与避雷针类似 3 应用 避雷线又称架空地线 架设在杆塔顶部 一根或二根 用于防雷 110 220千伏线路一般沿全线架设 我国近年来新建的220千伏以下线路 多采用一根避雷线 避雷线一般使用镀锌钢绞线架设 常用的截面是25 35 50 70平方毫米 导线的截面越大 使用的避雷线截面也越大 4 避雷线保护角 避雷线和导线间与垂直线的夹角 一般越小越好 a 500kV及以上送电线路 应全线装设双避雷线 且输电线路愈高 保护角愈小 有时小于20 在山区高雷区 甚至可以采用负保护角 b 220 330kV线路 同样应全线装设双避雷线 一般杆塔上避雷线对导线的保护角为20 30 c ll0kV线路 一般沿全线装设避雷线 在雷电特别强烈地区采用双避雷线 在少雷区或运行经验证明雷电活动轻微的地区 可不沿线架设避雷线 但杆塔仍应逐基础接地 5 保护范围 避雷线的保护范围通常以避雷线和外侧导线间连线与垂直线的夹角 即保护角表示 保护角一般不大于25 保护角越小 保护越可靠 6 保护范围计算 与避雷针相同 注 避雷线是铁质的 避雷针是铜质 也可以是银质的 10 四 避雷器 1 作用 通过在变电所进 出线侧并联放电间隙或非线性电阻 消减 限制入侵波过电压至避雷器的残压水平 2 保护原理 正常时 避雷器无电流流过 绝缘隔离 雷电波袭击时 避雷器立即击穿动作 将雷电流泄入大地 限制过电压 雷电波消失 避雷器迅速切断工频续流 恢复正常 11 3 分类 避雷器的分类 保护间隙 排气式避雷器 管型避雷器 阀型避雷器 氧化锌避雷器等 12 4 氧化锌避雷器 氧化锌避雷器并联间隙结构原理 ZnO阀片在大电流时伏安特性有上翘的趋势 为了进一步降低残压 在部分阀片上并联间隙 一旦残压超过容许值 间隙击穿 短接部分阀片 大大降低残压值 13 4 2氧化锌避雷器芯体 1 上金属隔板2 弹簧3 螺栓4 绝缘拉杆5 绝缘固定套板6 阀片7 螺栓8 下金属板 14 4 3氧化锌避雷器型号含义 氧化锌避雷器各参数 额定电压 允许施加的最大工频电压有效值 加此电压时 其仍能正常工作 完成规定的雷电及操作过电压动作负载 特性基本不变 不发生热崩溃 持续运行电压 允许长期连续施加在避雷器上的工频电压有效值 其一般应等于系统最高工作相电压 起始动作电压 大致在其伏安特性曲线的转折处 通常将U1mA定义为起始动作电压 残压 其放电时 在避雷器端子间出现的电压峰值 220kV及以下为5kA放电电流时的电压 330kV及以上为10kA放电电流时的电压 残压越低保护性能越好 压比 其通过波形8 20us的额定冲击放电电流时的残压与起始动作电压之比 15 4 4 1 绝缘电阻试验 1 1试验目的 测量避雷器的绝缘电阻 目的在于初步检查避雷器内部是否受潮 有并联电阻者可检查其通 断 接触和老化等情况 1 2适用范围 10kV及以上避雷器交接 大修后试验和预试 及雷雨季节前 1 3试验仪器 35kV及以下的用2500V兆欧表 35kV及以上的用5000V兆欧表 低压的用500V兆欧表测量 1 4测量接线1 5数据分析 a 35KV以上不低于2500M b 35KV及以下不低于1000M c 底座绝缘电阻不小于5M 1 6注意事项 a 试品温度一般应在10 40 之间 b 兆欧表的使用使用注意事项 16 4 4 2 直流1mA电压及0 75U1mA下的泄漏电流 2 1试验目的 检查避雷器是否受潮 劣化 断裂 以及同相各元件的 系数是否相配 2 2适用范围 10kV及以上避雷器交接 大修后试验和预试 雷雨季节前 2 3试验仪器 高压直流发生器 微安表2 4测量步骤 a 避雷器地端接地 高压直流发生器输出端通过微安表与避雷器引线端相连 如图所示 b 首先检查升压旋纽是否回零 然后合上刀闸 打开操作电源 逐步平稳升压 升压时严格监视泄漏电流 当要达到1mA时 缓慢调节升压按钮 使泄漏电流达到1mA 此时马上读取电压 然后降压至该电压的75 再读取此时的泄漏电流 c 迅速调节升压按钮回零 断开高压通按钮 断开设备电源开关 拉开电源刀闸 对被试设备和高压发生器放电 2 5结果分析 a U1mA 27 5kV的不小于65kV 110kV的不小于145kV b U1mA实测值与初始值或制造厂规定值比较 变化不应大于 5 c 0 75U1mA下的泄漏电流不应大于50 A2 6注意事项 a 记录被试设备的温度 湿度 b 测量电流的导线应使用屏蔽线 c 对不同温度下测量的普通阀型或磁吹型避雷器电导电流进行比较时 需要将它们换算到同一温度 经验指出 温度每升高10 电流增大3 5 可参照换算 避雷器泄漏电流测试接线图 17 4 4 3 测量运行电压下的交流泄露电流 4 1试验目的 及时发现设备内部绝缘受潮及阀片老化等危险缺陷 4 2适用范围 1 新投运的110kV及以上者投运3个月后测量1次 以后每半年1次 运行1年后 每年雷雨季节前1次 2 必要时 4 3试验仪器 泄漏电流测试仪4 4测量步骤 按照测试仪器接线方法 正确连接试验接线 一人接 一人检查 接线检查完毕后 进行交流泄漏电流的测试 详见下页 4 5注意事项 由于是在运行中测量避雷器的泄露电流 因此应注意保持足够安全距离 监护人应提高警惕 4 6结果判断 测量运行电压下的全电流 阻性电流或功率损耗 测量值与初始值比较 有明显变化时应加强监测 当阻性电流增加1倍时 应停电检查 18 4 5避雷器计数器工作原理 图1 a 为js型动作记数器的基本结构 即所谓的双阀片式结构 当避雷器动作时 放电电流流过阀片r1 在r1上的压降经阀片r2给电容器c充电 然后c再对电磁式记数器的电感线圈l放电 使其转动1格 记1次数 改变r1及r2的阻值 可使记数器具有不同的灵敏度 一般最小动作电流为100A 8 20 s 的冲击电流 因r1上有一定的压降 将使避雷器的残压有所增加 故它主要用于40kv以上的高压避雷器 图1 b 表示js 8型动作记数器的结构 系整流式结构 避雷器动作时 高温阀片r1上的压降经全波整流给电容器c充电 然后c再对电磁式记数器的l放电 使其记数 该记数器的阀片r1的阻值较小 在10kA时的压降为1 1kV 通流容量较大 1200A方波 最小动作电流也为100A 8 20s 的冲击电流 js 8型记数器可用于6 0 330kV系统的避雷器 js 8a型记数器可用于500kv系统的避雷器 19 五 接地装置 电气接地定义 凡是电气设备或设施的任何部位 不论带电与不带电 人为地或自然地与具有零电位的大地接通的方式 都称为电气接地 接地装置也称接地一体化装置 把电气设备或其他物件和地之间构成电气连接的设备 建筑电气施工技术 接地装置由接地极 板 接地母线 户内 户外 接地引下线 接地跨接线 构架接地组成 接地装置是由埋入土中的接地体 圆钢 角钢 扁钢 钢管等 和连接用的接地线构成 20 2 分类 按其作用进行的分类 一般分为保护性接地和功能性接地两种 21 3 接地的作用 接地的作用 接地是利用大地作为接地电流回路 在设备与大地之间实现低阻抗的连接 它将设备接地处的电位固定为所允许的值 接地的目的一是为设备的操作人员提供安全保障 二是防止设备损坏和提高设备工作的稳定性 接地的作用主要是防止人身遭受电击 设备和线路遭受损坏 预防火灾和防止雷击 防止静电损害和设备或系统正常运行 22 4 接地电阻 接地电流 凡从带电体流入地下的电流即属于接地电流 接地电阻 接地电流流入地下以后 是自接地体向四周流散的 这个自接地体向四周流散的电流叫流散电流 流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫流散电阻 接地体或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总和 称为接地装置的接地电阻 接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值 接地电阻包括接地线电阻 接地体电阻 接地体与土壤间的接触电阻 以及土壤中的散流电阻 由于其中接地线电阻 接地体电阻 接触电阻相对较小 故通常近似以散流电阻作为接地电阻 23 4 1接地电阻测量 1 确认仪器端接线正确无误 2 将仪器水平放置 调整检流器至机械零位 3 将仪器的 倍率开关 置于最大倍率档 逐渐加快摇柄转速 使其达到150转 分 当检流计指针向一个方向偏转时 旋动刻度盘 使检流计指针指在 0 上 此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值 4 如刻度盘读数小于1时 仍未取得平衡 可将倍率开关置于小一档的位置 直到调节到完全平衡为止 24 4 2接地电阻测量注意事项 进行接地电阻测量时 仪器的E端钮接5m导线 P端钮接20m导线 C端钮接40m导线 导线的另一端分别接被测物接地极E 电位探棒P 和电流探棒C 且E P C 应保持直线 其间距为20m 测量大于等于1 接地电阻时 需将仪表上2个E端钮连接在一起 测量小于1 接地电阻时需将仪表上2个E端钮导线分别连接到被测连接体上 以消除测量时连接导线电阻对测量结果引入的附加误差 测量大于等于1 接地电阻时仪器的连接方式 测量小于1 接地电阻时仪器的连接方式 25 4 3接地电阻试验标准 接地网电气完整性测试 测试连接与同一接地网的各相邻设备接地线之间的电气导通情况 以直流电阻值表示 直流电阻值不应大于0 2 有效接地系统 Z 2000 I或Z 0 5 当I 4000A时 式中 I 经接地装置流入地中的短路电流 AZ 考虑季节变化