工厂供电第8章 防雷与接地

1、1工厂供电工厂供电主讲人：游国栋主讲人：游国栋天津科技大学2第八章第八章 安全用电、防雷与接地安全用电、防雷与接地教学基本内容：教学基本内容：安全用电知识，过电压，防雷设备，防雷措施，接地知识，接地种类，接地电阻要求和接地装置设计。重点：重点：安全用电知识的基本知识，防雷设备和措施，接地的种类和基本知识，接地电阻的计算和接地装置的设计。难点：难点：接地电阻的计算和接地装置的设计。本章主要教学要求：了解安全用电知识、过电压和接地知识，熟悉防雷设备和措施，接地电阻要求和接地设计。3第一节第一节 电气安全电气安全第二节第二节 过电压和防雷过电压和防雷第三节第三节 电气装置的接地电气装置的接地4第一节

2、第一节 电气安全电气安全1.1电气安全的含义和重要性电气安全的含义和重要性 生产必须安全，安全促进生产。在供用电工作中，电气工作人员生产必须安全，安全促进生产。在供用电工作中，电气工作人员应贯彻执行应贯彻执行“安全第一，预防为主安全第一，预防为主”的方针，这是电气工作的性的方针，这是电气工作的性质和特点所决定了的，也符合国家和人民的利益。质和特点所决定了的，也符合国家和人民的利益。 电气安全包括人身安全和设备安全两个方面。人身安全是指电气电气安全包括人身安全和设备安全两个方面。人身安全是指电气从业人员或其他人员的安全；设备安全是指包括电气设备及其所从业人员或其他人员的安全；设备安全是指包括电气

3、设备及其所拖动的机械设备的安全。拖动的机械设备的安全。 电气设备应用广泛，如果设计不合理、安装不妥当、使用不正确、电气设备应用广泛，如果设计不合理、安装不妥当、使用不正确、维修不及时，尤其是电气人员缺乏必要的安全知识与安全技能，维修不及时，尤其是电气人员缺乏必要的安全知识与安全技能，麻痹大意，就可能引发各类事故，如触电伤亡、设备损坏、停电、麻痹大意，就可能引发各类事故，如触电伤亡、设备损坏、停电、甚至引起火灾或爆炸等严重后果。因此，必须采取切实有效的措甚至引起火灾或爆炸等严重后果。因此，必须采取切实有效的措施，杜绝事故的发生，一旦发生事故，也应懂得现场应急处理的施，杜绝事故的发生，一旦发生事故

4、，也应懂得现场应急处理的方法。方法。51.2电气安全措施电气安全措施1.建立完整的安全管理机构建立完整的安全管理机构2.健全各项安全规程，并严格执行健全各项安全规程，并严格执行3.严格遵循设计、安装规范严格遵循设计、安装规范 电气设备、线路的设计、安装，应严格遵循相关的国家标准，做到精心电气设备、线路的设计、安装，应严格遵循相关的国家标准，做到精心设计，按图施工，确保质量，绝不留下事故隐患。设计，按图施工，确保质量，绝不留下事故隐患。4.加强运行维护和检修试验工作加强运行维护和检修试验工作 应定期测量在用电气设备的绝缘电阻及接地装置的接地电阻，确保处于应定期测量在用电气设备的绝缘电阻及接地装置

5、的接地电阻，确保处于合格状态；对安全用具、避雷器、保护电器，也应定期检查、测试，确合格状态；对安全用具、避雷器、保护电器，也应定期检查、测试，确保其性能良好、工作可靠。保其性能良好、工作可靠。5.按规定正确使用电气安全用具按规定正确使用电气安全用具 电气安全用具分绝缘安全用具和防护安全用具，绝缘安全用具又分为基电气安全用具分绝缘安全用具和防护安全用具，绝缘安全用具又分为基本安全用具和辅助安全用具两类本安全用具和辅助安全用具两类.6.采用安全电压和符合安全要求的电器。为防止触电事故而采用的由特采用安全电压和符合安全要求的电器。为防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系列，称为定电源供电的电压系

6、列，称为安全电压安全电压。7.普及安全用电知识普及安全用电知识61.3电气防火和防爆电气防火和防爆 当电气设备、线路处于短路、过载、接触不良、散热不良的不正当电气设备、线路处于短路、过载、接触不良、散热不良的不正常运行状态时，其发热量增加，温度升高，容易引起火灾。在有常运行状态时，其发热量增加，温度升高，容易引起火灾。在有爆炸性混合物的场合，电火花、电弧还会引发爆炸。爆炸性混合物的场合，电火花、电弧还会引发爆炸。1.防火防爆的措施防火防爆的措施（1）选择适当的电气设备及保护装置，应根据具体环境、危险）选择适当的电气设备及保护装置，应根据具体环境、危险场所的区域等级选用相应的防爆电气设备和配线方

7、式，所选用的场所的区域等级选用相应的防爆电气设备和配线方式，所选用的防爆电气设备的级别应不低于该爆炸场所内爆炸性混合物的级别。防爆电气设备的级别应不低于该爆炸场所内爆炸性混合物的级别。（2）保持必要的防火间距及良好的通风。）保持必要的防火间距及良好的通风。2.电气火灾的特点电气火灾的特点（1）着火的电气设备可能是带电的，如不注意可能引起触电事）着火的电气设备可能是带电的，如不注意可能引起触电事故。故。（2）有些电气设备（如油浸式变压器、油断路器）本身充有大）有些电气设备（如油浸式变压器、油断路器）本身充有大量的油，可能发生喷油甚至爆炸事故，扩大火灾范围。量的油，可能发生喷油甚至爆炸事故，扩大火

8、灾范围。73.电气失火的处理电气失火的处理 电气失火后应首先切断电源，但有时为争取时间，来不及断电或因生产电气失火后应首先切断电源，但有时为争取时间，来不及断电或因生产需要等原因不允许断电时，则需带电灭火，带电灭火必须注意：需要等原因不允许断电时，则需带电灭火，带电灭火必须注意：（1）选择适当的灭火器。二氧化碳（）选择适当的灭火器。二氧化碳（CO2）、四氯化碳（）、四氯化碳（CCl4）、二）、二氟一氯一溴甲烷（氟一氯一溴甲烷（CF2ClBr，俗称，俗称“1211”）或干粉灭火器的灭火剂均不）或干粉灭火器的灭火剂均不导电，可用于带电灭火。二氧化碳（干冰）灭火器使用时要打开门窗，导电，可用于带电灭

9、火。二氧化碳（干冰）灭火器使用时要打开门窗，离火区离火区23m喷射，勿使干冰沾着皮肤，以防冻伤。四氯化碳灭火器灭火喷射，勿使干冰沾着皮肤，以防冻伤。四氯化碳灭火器灭火要防止中毒，应打开门窗，有条件时最好戴上防毒面具，因为四氯化碳要防止中毒，应打开门窗，有条件时最好戴上防毒面具，因为四氯化碳与氧气在热作用下会起化学反应生成有毒的光气（与氧气在热作用下会起化学反应生成有毒的光气（COCl2）和氯气（）和氯气（l2）。不能使用一般的泡沫灭火器，因为其灭火剂（水溶液）具有一定）。不能使用一般的泡沫灭火器，因为其灭火剂（水溶液）具有一定的导电性，而且对电气设备具有腐蚀作用。的导电性，而且对电气设备具有腐

10、蚀作用。（2）小范围带电灭火，可使用干砂覆盖。）小范围带电灭火，可使用干砂覆盖。（3）专业灭火人员用水枪灭火时，宜采用喷雾水枪，这种水枪通过水柱）专业灭火人员用水枪灭火时，宜采用喷雾水枪，这种水枪通过水柱的泄漏电流较小，带电灭火比较安全，用普通直流水枪灭火时，为防止的泄漏电流较小，带电灭火比较安全，用普通直流水枪灭火时，为防止泄漏电流流过人体，可将水枪喷嘴接地，也可让灭火人员穿戴绝缘手套、泄漏电流流过人体，可将水枪喷嘴接地，也可让灭火人员穿戴绝缘手套、绝缘靴或穿戴均压服后进行灭火。绝缘靴或穿戴均压服后进行灭火。81.4触电及防护触电及防护 1.触电的概念及其危害触电的概念及其危害 人体也是导体

11、，当人体不同部位接触不同电位时，就有电流流过人体，人体也是导体，当人体不同部位接触不同电位时，就有电流流过人体，这就是触电。这就是触电。 触电事故可分为触电事故可分为“电击电击”与与“电伤电伤”两类。电击是指电流通过人体内部，两类。电击是指电流通过人体内部，破坏人的心脏、呼吸系统与神经系统，重则危及生命；电伤是指由电流破坏人的心脏、呼吸系统与神经系统，重则危及生命；电伤是指由电流的热效应、化学效应或机械效应对人体造成的伤害，它可伤及人体内部，的热效应、化学效应或机械效应对人体造成的伤害，它可伤及人体内部，甚至骨骼，还会在人体体表留下诸如电流印、电纹等触电伤痕。甚至骨骼，还会在人体体表留下诸如电

12、流印、电纹等触电伤痕。 触电事故引起死亡大都是由于电流刺激人体心脏，引起心室的纤维性颤触电事故引起死亡大都是由于电流刺激人体心脏，引起心室的纤维性颤动、停搏和电流引起呼吸中枢麻痹，导致呼吸停止而造成的。动、停搏和电流引起呼吸中枢麻痹，导致呼吸停止而造成的。 安全电流是指人体触电后最大的摆脱电流。我国规定为安全电流是指人体触电后最大的摆脱电流。我国规定为30mA（50Hz交交流），触电时间按不超过流），触电时间按不超过1s计，即计，即30mAs。 电流对人体的危害程度与触电时间、电流的大小和性质以及电流在人体电流对人体的危害程度与触电时间、电流的大小和性质以及电流在人体中的路径有关，触电时间越长

13、，电流越大，频率接近工作频率，电流流中的路径有关，触电时间越长，电流越大，频率接近工作频率，电流流过心脏最为危险。此外，还与人的体重、健康状况有关。过心脏最为危险。此外，还与人的体重、健康状况有关。 92.触电的防护触电的防护（1）直接触电防护这是指对直接接触正常）直接触电防护这是指对直接接触正常带电部分的防护，例如对带电体加隔离栅栏或带电部分的防护，例如对带电体加隔离栅栏或加保护罩，使用绝缘物等。加保护罩，使用绝缘物等。（2）间接触电防护这是指对故障时可带危）间接触电防护这是指对故障时可带危险电压而正常时不带电的外露可导电部分（如险电压而正常时不带电的外露可导电部分（如金属外壳、框架等）的防

14、护，例如将正常不带金属外壳、框架等）的防护，例如将正常不带电的外露可导电部分接地，并装设接地故障保电的外露可导电部分接地，并装设接地故障保护装置，故障时可自动切断电源。护装置，故障时可自动切断电源。 10第二节第二节 过电压和防雷过电压和防雷2.1过电压及雷电概述过电压及雷电概述1.过电压的种类过电压的种类 过电压是指在电气设备或线路上出现的超过正常工作要求并对其过电压是指在电气设备或线路上出现的超过正常工作要求并对其绝缘构成威胁的电压。绝缘构成威胁的电压。 过电压按产生原因可分为内部过电压和雷电过电压。过电压按产生原因可分为内部过电压和雷电过电压。（1）内部过电压）内部过电压 内部过电压是由

15、于电力系统正常操作、事故切换、发生故障或负内部过电压是由于电力系统正常操作、事故切换、发生故障或负荷骤变时引起的过电压，可分为操作过电压、弧光接地过电压及荷骤变时引起的过电压，可分为操作过电压、弧光接地过电压及谐振过电压。谐振过电压。 内部过电压的能量来自于电力系统本身，经验证明，内部过电压内部过电压的能量来自于电力系统本身，经验证明，内部过电压一般不超过系统正常运行时额定相电压的一般不超过系统正常运行时额定相电压的34倍，对电力线路和倍，对电力线路和电气设备绝缘的威胁不是很大。电气设备绝缘的威胁不是很大。 11（2）雷电过电压）雷电过电压雷电过电压亦称外部过电压或大气过电压，他是由于雷电过电

16、压亦称外部过电压或大气过电压，他是由于电力系统中的设备或建筑物遭受来自大气中的雷击或电力系统中的设备或建筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电感应而引起的过电压。雷电冲击波的电压幅值可高达雷电冲击波的电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高亿伏，其电流幅值可高达几十万安，对电力系统的危害远远超过内部过电压。达几十万安，对电力系统的危害远远超过内部过电压。其可能毁坏电气设备和线路的绝缘，烧断线路，造成其可能毁坏电气设备和线路的绝缘，烧断线路，造成大面积长时间停电。因此，必须采取有效措施加以防大面积长时间停电。因此，必须采取有效措施加以防护。护。123.雷电过电压的种类雷电过电压的种类

17、 雷电可分为雷电可分为直击雷与感应雷直击雷与感应雷两大类。两大类。（1）直击雷过电压当雷电直接击中电气设备、线路或建筑物）直击雷过电压当雷电直接击中电气设备、线路或建筑物时，强大的雷电流通过其流入大地，在被击物上产生较高的电位时，强大的雷电流通过其流入大地，在被击物上产生较高的电位降，称直击雷过电压。降，称直击雷过电压。 有时雷云很低，周围又没有带异性电荷的雷云，这样有可能在地有时雷云很低，周围又没有带异性电荷的雷云，这样有可能在地面凸出物上感应出异性电荷，在雷云与大地之间形成很大的雷电面凸出物上感应出异性电荷，在雷云与大地之间形成很大的雷电场。当雷云与大地之间在某一方位的电场强度达到场。当雷

18、云与大地之间在某一方位的电场强度达到2530kV/cm时就开始放电，这就是直击雷，见图时就开始放电，这就是直击雷，见图8-1。据观测，在地面上产生。据观测，在地面上产生雷击的雷云多为负雷云。雷击的雷云多为负雷云。图图8-1 直击直击雷示意图雷示意图 13（2）感应雷过电压当雷云在架空线路上方时，）感应雷过电压当雷云在架空线路上方时，使架空线路感应出异性电荷。雷云对其他物体放电使架空线路感应出异性电荷。雷云对其他物体放电后，架空线路上的电荷被释放，形成自由电荷流向后，架空线路上的电荷被释放，形成自由电荷流向线路两端，产生电位很高的过电压，称感应雷过电线路两端，产生电位很高的过电压，称感应雷过电压

19、，如图压，如图8-2所示。架空线路上的感应过电压可达所示。架空线路上的感应过电压可达几万甚至几十万伏，对供电系统的危害很大。几万甚至几十万伏，对供电系统的危害很大。（3）雷电侵入波由于直击雷或感应雷而产生的）雷电侵入波由于直击雷或感应雷而产生的高电压雷电波，沿架空线路或金属管道侵入变配电高电压雷电波，沿架空线路或金属管道侵入变配电所或用户，称雷电侵入波。这种雷电波侵入造成的所或用户，称雷电侵入波。这种雷电波侵入造成的危害占雷害总数的一半以上。危害占雷害总数的一半以上。图图8-2 架空线架空线路上的感应雷路上的感应雷过电压过电压 142.2防雷设备防雷设备 一个完整的防雷设备由一个完整的防雷设备

20、由接闪器或避雷器、引下线和接接闪器或避雷器、引下线和接地装置地装置三部分组成。三部分组成。 接闪器接闪器接闪器是用来接受直接雷击的金属物体。接闪的金属接闪器是用来接受直接雷击的金属物体。接闪的金属杆称为避雷针，主要用于保护露天变配电设备及建筑杆称为避雷针，主要用于保护露天变配电设备及建筑物；接闪的金属线称避雷线或架空地线，主要用于保物；接闪的金属线称避雷线或架空地线，主要用于保护输电线路；接闪的金属带、金属网称避雷带、避雷护输电线路；接闪的金属带、金属网称避雷带、避雷网，主要用于保护建筑物。他们都是利用其高出被保网，主要用于保护建筑物。他们都是利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后

21、通过引下线护物的突出地位，把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置把雷电流泄入大地，使被保护的线路、设和接地装置把雷电流泄入大地，使被保护的线路、设备、建筑物免受雷击。因此，接闪器的实质是引雷。备、建筑物免受雷击。因此，接闪器的实质是引雷。 15（1）避雷针）避雷针避雷针的功能实质是引雷作用。由于避雷针安装高度高于被保护物，避雷针的功能实质是引雷作用。由于避雷针安装高度高于被保护物，因此当雷电先导临近地面时，它能使雷电场畸变，改变雷电先导的因此当雷电先导临近地面时，它能使雷电场畸变，改变雷电先导的通道方向，吸引到避雷针本身，然后经与避雷针相连的引下线和接通道方向，吸引到避雷针本身，然后经与避雷

22、针相连的引下线和接地装置将雷电流泄放到大地中去。地装置将雷电流泄放到大地中去。避雷针能否对被保护物进行保护，被保护物是否在其有效的保护范避雷针能否对被保护物进行保护，被保护物是否在其有效的保护范围内是很重要的。避雷针的保护范围，以其能防护直击雷的空间来围内是很重要的。避雷针的保护范围，以其能防护直击雷的空间来表示，按新颁国家标准采用表示，按新颁国家标准采用“滚球法滚球法”来确定。来确定。“滚球法滚球法”，就是选择一个半径为，就是选择一个半径为hr（滚球半径），沿需要防护直（滚球半径），沿需要防护直击雷的部分滚动，如果球体只触及接闪器或接闪器和地面，而不触击雷的部分滚动，如果球体只触及接闪器或接

23、闪器和地面，而不触及需要保护的部位时，则该部位就在这个接闪器的保护范围之内。及需要保护的部位时，则该部位就在这个接闪器的保护范围之内。滚球半径是按建筑物防雷类别确定的，见表滚球半径是按建筑物防雷类别确定的，见表8-2。表表8-2 各类防雷建筑物的滚球半径和避雷网格尺寸各类防雷建筑物的滚球半径和避雷网格尺寸建筑物防雷类别建筑物防雷类别滚球半径滚球半径hr（m）避雷网格尺寸（避雷网格尺寸（m）第一类防雷建筑物第一类防雷建筑物3055或或64第二类防雷建筑物第二类防雷建筑物451010或或128第三类防雷建筑物第三类防雷建筑物602020或或241616 单支避雷针的保护范围单支避雷针的保护范围单支

24、避雷针的保护范围如图单支避雷针的保护范围如图8-3所示按下列方法确定：所示按下列方法确定：当避雷针高度当避雷针高度hhr时时a. 距地面距地面hr 处作一平行于地面的平行线；处作一平行于地面的平行线；b. 以避雷针的针尖为圆心、以避雷针的针尖为圆心、hr为半径，作弧线交平行线于为半径，作弧线交平行线于A、B两点；两点；c. 以以A、B为圆心，为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交，并与地面为半径作弧线，该弧线与针尖相交，并与地面相切。由此弧线起到地面为止的整个锥形空间就是避雷针的保护范围。相切。由此弧线起到地面为止的整个锥形空间就是避雷针的保护范围。避雷针在被保护物高度避雷针在被保护物高度

25、hx的的xx平面上的保护半径平面上的保护半径rx按下式计算按下式计算 （8-1） 式中，式中，hr为滚球半径，由表为滚球半径，由表8-2确定。确定。 当避雷针高度当避雷针高度hhr时，在避雷针上取高度时，在避雷针上取高度hr的一的一 点代替避雷针的针尖作为圆心。余下作法与避雷针点代替避雷针的针尖作为圆心。余下作法与避雷针 高度高度hhr相同。相同。)2()2(xrxrxhhhhhhr图图8-317例例8-1某厂锅炉房烟囱高某厂锅炉房烟囱高40m，烟囱上安装一支高，烟囱上安装一支高2m的的避雷针，锅炉房（属第三类防雷建筑物）尺寸如图避雷针，锅炉房（属第三类防雷建筑物）尺寸如图8-4，试问此避雷针

26、能否保护锅炉房。试问此避雷针能否保护锅炉房。解：查表解：查表8-2得滚球半径得滚球半径hr=60m，而避雷针顶端高度，而避雷针顶端高度h=40+2=42m，hx=8m，根据式（，根据式（8-1）得避雷针保护半）得避雷针保护半径为径为 （8-1）现锅炉房在现锅炉房在hx=8m 高度上最远屋角距离避雷针的水平距高度上最远屋角距离避雷针的水平距离为：离为：由此可见，烟囱上的避雷针能保护锅炉房。由此可见，烟囱上的避雷针能保护锅炉房。mrx3 .27)8602(8)42602(42xrmr7 .2310)105 . 012(22图图8-418 两支避雷针的保护范围两支避雷针的保护范围两支等高避雷针的保护

27、范围如图两支等高避雷针的保护范围如图8-5 所示。在所示。在避雷针高度避雷针高度 的情况下，当两只避雷针的情况下，当两只避雷针每支避雷针的距离每支避雷针的距离 应各按单支应各按单支避雷针保护范围计算；当避雷针保护范围计算；当 时应按时应按图图8-5的方法确定：的方法确定：a. 每支避雷针保护范围外侧同单支避雷针一每支避雷针保护范围外侧同单支避雷针一样计算。样计算。b. 两支避雷针之间两支避雷针之间C、E两点位于两针间的垂两点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度 为：为： （8-2）在在AOB轴线上，距中心线任一距离轴线上，距中心线任一距离x处，

28、在保处，在保护范围上边线上的保护高度护范围上边线上的保护高度 为：为： （8-3）该保护范围上边线是以中心线距地面该保护范围上边线是以中心线距地面 的一的一点点 为圆心，以为为圆心，以为 半径所作的圆半径所作的圆弧弧AB。 图8-5 rhh )2(2hhhDr)2(2hhhDr0b20)2()2(2Dhhbrxh222)2()(xDhhhhrrxrhO22)2()(Dhhr19c. 两针间两针间AEBC内的保护范围。内的保护范围。ACO、BCO、BEO、AEO部分的保护范围确立方法相同，以部分的保护范围确立方法相同，以ACO保护范围为保护范围为例，在任一保护高度例，在任一保护高度 和和c点所处

29、的垂直平面上以点所处的垂直平面上以 作作为假想避雷针，按单支避雷针的方法逐点确定。如图为假想避雷针，按单支避雷针的方法逐点确定。如图8-5中中1-1剖面图。剖面图。d. 确立确立 平面上保护范围。以单支避雷针的保护半径平面上保护范围。以单支避雷针的保护半径 为半径，以为半径，以AB为圆心作弧线与四边形为圆心作弧线与四边形AEBC相交。同样相交。同样以单支避雷针的以单支避雷针的 为半径，以为半径，以E、C为圆心作弧为圆心作弧线与上述弧线相接，如图线与上述弧线相接，如图8-5中的粗虚线。中的粗虚线。两支不等高避雷针的保护范围的计算，在两支不等高避雷针的保护范围的计算，在 分别小于分别小于或等于或等

30、于 的情况下，当的情况下，当 时，避雷针的时，避雷针的保护范围计算应按单支避雷针保护范围所规定的方法确保护范围计算应按单支避雷针保护范围所规定的方法确定。定。 xhrhxxxr)(0 xrr 21,hhrh)2()2(2211hhhhhhDrr20 四支等高避雷针的保护范围四支等高避雷针的保护范围矩形布置的四支等高避雷针高度矩形布置的四支等高避雷针高度hhr， 时，其保护范围应按双支等高避雷针的时，其保护范围应按双支等高避雷针的方法确定；在方法确定；在h hr且且 时，时，应按图应按图8-6所示方法并按如下步骤确定所示方法并按如下步骤确定保护范围：保护范围：a. 四支避雷针的外侧各按双支避雷针

31、的四支避雷针的外侧各按双支避雷针的方法确定。方法确定。b. B，E避雷针连线上的保护范围（见避雷针连线上的保护范围（见图图8-6的的1-1剖面图），外侧部分按单支剖面图），外侧部分按单支避雷针的方法确定。两针间的保护范围避雷针的方法确定。两针间的保护范围按以下方法确定：以按以下方法确定：以B、E两避雷针针两避雷针针尖为圆心，尖为圆心，hr为半径作弧相交于为半径作弧相交于O点，点，以以O点为圆心，点为圆心，hr为半径作圆弧，与针为半径作圆弧，与针尖相连的这段圆弧即为针尖保护范围。尖相连的这段圆弧即为针尖保护范围。保护范围最低点的高度保护范围最低点的高度h0为为 （8-4） )2(23hhhDr)

32、2(23hhhDrrrhhDhh2320)2(图图8-6 21 c. 图图8-6的的2-2 剖面图的保护范围按以下方法确定：以剖面图的保护范围按以下方法确定：以P点的垂直点的垂直线上距地面高度线上距地面高度 为的为的O点为圆心，点为圆心，hr为半径作圆弧与为半径作圆弧与B、C和和A、E双支避雷针所作出在该剖面图的外侧保护范围延长圆弧相交于双支避雷针所作出在该剖面图的外侧保护范围延长圆弧相交于F、H点。点。F、H点的位置及高度可按下式确定：点的位置及高度可按下式确定： （8-5） （8-6）d. 图图8-6的的3-3剖面保护范围的方法与步骤剖面保护范围的方法与步骤C相同。相同。 e. 确定四支等

33、高避雷针中间在确定四支等高避雷针中间在h0至至h高度的高度的 平面上保护范围截面的平面上保护范围截面的方法：以方法：以P点为圆心，点为圆心， 为半径作圆或圆弧，与各双支为半径作圆或圆弧，与各双支避雷针在外侧所作的保护范围截面组成该保护范围截面。见图避雷针在外侧所作的保护范围截面组成该保护范围截面。见图8-6中中虚线。虚线。对于比较大的保护范围，采用单支避雷针，由于保护范围并不随避雷对于比较大的保护范围，采用单支避雷针，由于保护范围并不随避雷针的高度成正比增大，所以将大大增大避雷针的高度，以至安装困难，针的高度成正比增大，所以将大大增大避雷针的高度，以至安装困难，投资增大，在这种情况下，采用双支

34、避雷针或多支避雷针比较经济。投资增大，在这种情况下，采用双支避雷针或多支避雷针比较经济。0hhr2022)()(xbhhhrxr21220)2()(xDhhhhrxryy200)()(2hhhhhyyr22（2）避雷线单根避雷线的保护范围为：图8-7 单根避雷线的保护范围a)当2hrhhr时 b)当hhr时当避雷线高度h2hr时，无保护范围。图图8-7 单根避雷线的保护范围单根避雷线的保护范围 23当避雷线的高度当避雷线的高度h2hr时，保护范围如图时，保护范围如图8-7所示所示, 保护范围应按下法保护范围应按下法确定：确定：距地面距地面hr处作一平行于地面的平行线。处作一平行于地面的平行线。

35、以避雷线为圆心，以避雷线为圆心，hr为半径作弧线交于平行线的为半径作弧线交于平行线的A、B两点。两点。以以A、B为圆心，为圆心，hr为半径作弧线，这两条弧线相交或相切，并与为半径作弧线，这两条弧线相交或相切，并与地面相切。这两条弧线与地面围成的空间就是避雷线的保护范围。地面相切。这两条弧线与地面围成的空间就是避雷线的保护范围。当当hrh2hr时，保护范围最高点的高度时，保护范围最高点的高度h0按下式计算按下式计算 h0=2hr-h （8-7）避雷线在避雷线在hx高度的高度的xx平面上的保护宽度平面上的保护宽度bx按下式计算按下式计算 （8-8）式中，式中，h为避雷线的高度；为避雷线的高度；hx

36、为保护物的高度。为保护物的高度。注意注意 确定架空避雷线的高度时，应考虑弧垂。在无法确定弧垂的情确定架空避雷线的高度时，应考虑弧垂。在无法确定弧垂的情况下，等高支柱间的档距小于况下，等高支柱间的档距小于120m时，其避雷线中点的弧垂宜选用时，其避雷线中点的弧垂宜选用2m；档距为；档距为120150m时宜选用时宜选用3m。关于两根等高避雷线的保护范围，可参看有关国标或相关设计手册。关于两根等高避雷线的保护范围，可参看有关国标或相关设计手册。)2()2(xrxrxhhhhhhb24（3）避雷带和避雷网的保护范围）避雷带和避雷网的保护范围避雷带和避雷网的保护范围应是其所处的整幢高层建筑，避雷带和避雷

37、网的保护范围应是其所处的整幢高层建筑，为了达到保护的目的，避雷网的网格尺寸有具体的要求为了达到保护的目的，避雷网的网格尺寸有具体的要求见表见表8-2。252.避雷器避雷器避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其他建筑物内，以免危及被保护设备的变配电所或其他建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。绝缘。避雷器的类型有阀型避雷器、排气式避雷器、金属避雷器的类型有阀型避雷器、排气式避雷器、金属氧化物避雷器、保护间隙。这里介绍阀型避雷器、氧化物避雷器、保护间隙。这里介绍阀型避雷器、氧化锌避雷器和保护间隙。氧化锌避雷器和保护间隙。（1）阀型避雷器）

38、阀型避雷器阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，装在密封的瓷阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，装在密封的瓷套管内。火花间隙是用铜片冲制而成，每对为一个套管内。火花间隙是用铜片冲制而成，每对为一个间隙，中间用云母片（垫圈式）隔开，其厚度约为间隙，中间用云母片（垫圈式）隔开，其厚度约为0.51mm。在正常工作电压下，火花间隙不会被击。在正常工作电压下，火花间隙不会被击穿从而隔断工频电流，但在雷电过电压时，火花间穿从而隔断工频电流，但在雷电过电压时，火花间隙被击穿放电。阀片是用碳化硅制成的，具有非线隙被击穿放电。阀片是用碳化硅制成的，具有非线性特征。在正常工作电压下，阀片电阻值较高，起性特征。在正常工作电压

39、下，阀片电阻值较高，起到绝缘作用，而在雷电过电压下电阻值较小。当火到绝缘作用，而在雷电过电压下电阻值较小。当火花间隙击穿后，阀片能使雷电流泄放到大地中去。花间隙击穿后，阀片能使雷电流泄放到大地中去。而当雷电压消失后，阀片又呈现较大电阻，使火花而当雷电压消失后，阀片又呈现较大电阻，使火花间隙恢复绝缘，切断工频续流，保证线路恢复正常间隙恢复绝缘，切断工频续流，保证线路恢复正常运行。必须注意：雷电流流过阀片时要形成电压降运行。必须注意：雷电流流过阀片时要形成电压降（称为残压），加在被保护电力设备上，残压不能（称为残压），加在被保护电力设备上，残压不能超过设备绝缘允许的耐压值，否则会使设备绝缘击超过设

40、备绝缘允许的耐压值，否则会使设备绝缘击穿。穿。图图8-8a和和b分别为分别为FS4-10型和型和FS-0.38型阀型避雷器型阀型避雷器外形结构图。外形结构图。 图图8-8 高低压阀型避雷器外形结构高低压阀型避雷器外形结构1上接线端上接线端 2火花间隙火花间隙 3云母片垫圈云母片垫圈4瓷套管瓷套管 5阀片阀片 6下接线端下接线端 26（2）氧化锌避雷器）氧化锌避雷器氧化锌避雷器是目前最先进的过电压保护氧化锌避雷器是目前最先进的过电压保护设备。在结构上由基本元件、绝缘底座构设备。在结构上由基本元件、绝缘底座构成，基本元件内部由氧化锌电阻片串联而成，基本元件内部由氧化锌电阻片串联而成。电阻片的形状有

41、圆饼形状，也有环状。成。电阻片的形状有圆饼形状，也有环状。其工作原理与阀型避雷器基本相似，由于其工作原理与阀型避雷器基本相似，由于氧化锌非线性电阻片具有极高的电阻而呈氧化锌非线性电阻片具有极高的电阻而呈绝缘状态，有十分优良的非线性特性。在绝缘状态，有十分优良的非线性特性。在正常工作电压下，仅有几百微安的电流通正常工作电压下，仅有几百微安的电流通过，因而无需采用串联的放电间隙，使其过，因而无需采用串联的放电间隙，使其结构先进合理。结构先进合理。 氧化锌避雷器主要有普通型（基本型）、氧化锌避雷器主要有普通型（基本型）、有机外套氧化锌避雷器、整体式合成绝缘有机外套氧化锌避雷器、整体式合成绝缘氧化锌避

42、雷器、压敏电阻氧化锌避雷器四氧化锌避雷器、压敏电阻氧化锌避雷器四种类型。图种类型。图8-9a、b、c给出了基本型给出了基本型（Y5W-10/27型）、有机外套型型）、有机外套型（HY5WS(2) 型）、整体式合成绝缘型）、整体式合成绝缘（ZHY5W型）氧化锌避雷器的外形图。型）氧化锌避雷器的外形图。图图8-9 三种氧化锌避雷器外形结构三种氧化锌避雷器外形结构a）Y5W-10/27型；型；b）HY5WS（2）型；）型；c）ZHY5W型型 27有机外套氧化锌避雷器有无间隙和有间隙两种，由于这种避雷器具有机外套氧化锌避雷器有无间隙和有间隙两种，由于这种避雷器具有保护特性好、通流能力强，且体积小、重量

43、轻、不易破损、密封有保护特性好、通流能力强，且体积小、重量轻、不易破损、密封性好、耐污能力强等优点，前者广泛应用于变压器、电机、开关、性好、耐污能力强等优点，前者广泛应用于变压器、电机、开关、母线等电力设备的防雷，后者主要用于母线等电力设备的防雷，后者主要用于 610kV中性点非直接接地中性点非直接接地配电系统的变压器、电缆头等交流配电设备的防雷。配电系统的变压器、电缆头等交流配电设备的防雷。整体式合成绝缘氧化锌避雷器是整体模压式无间隙避雷器，该型产整体式合成绝缘氧化锌避雷器是整体模压式无间隙避雷器，该型产品采用少量的硅橡胶作为合成绝缘材料，采用整体模压成型技术。品采用少量的硅橡胶作为合成绝缘

44、材料，采用整体模压成型技术。其主要特点是，防爆防污、耐磨抗振能力强、体积小、重量轻，还其主要特点是，防爆防污、耐磨抗振能力强、体积小、重量轻，还可以采用悬挂绝缘子的方式，省去了绝缘子。因此主要用于可以采用悬挂绝缘子的方式，省去了绝缘子。因此主要用于310kV电力系统电气设备的防雷。电力系统电气设备的防雷。MYD系列氧化锌压敏电阻避雷器是一种新型半导体陶瓷产品，其特系列氧化锌压敏电阻避雷器是一种新型半导体陶瓷产品，其特点是通流容量大、非线性系数高、残压低，漏电流小、无续流、响点是通流容量大、非线性系数高、残压低，漏电流小、无续流、响应时间快。可应用于几伏到几万伏交直流电压的电器设备的防雷、应时间

45、快。可应用于几伏到几万伏交直流电压的电器设备的防雷、操作过电压，对各种过电压具有良好的抑制作用。操作过电压，对各种过电压具有良好的抑制作用。 28（3）保护间隙）保护间隙与被保护物绝缘并联的空气火花间隙叫保与被保护物绝缘并联的空气火花间隙叫保护间隙（又叫空气间隙）。按结构形式可护间隙（又叫空气间隙）。按结构形式可分为棒形、球形和角形三种。目前分为棒形、球形和角形三种。目前335kV线路广泛应用的是角形间隙。角形间线路广泛应用的是角形间隙。角形间隙由两根隙由两根1012mm的镀锌圆钢弯成羊角的镀锌圆钢弯成羊角形电极并固定在瓷瓶上，见图形电极并固定在瓷瓶上，见图8-10a。正常情况下，间隙对地是绝

46、缘的。当线路正常情况下，间隙对地是绝缘的。当线路遭到雷击时，就会在线路上产生一个正常遭到雷击时，就会在线路上产生一个正常绝缘所不能承受的高电压，使角形间隙被绝缘所不能承受的高电压，使角形间隙被击穿，将大量雷电流泄入大地。角形间隙击穿，将大量雷电流泄入大地。角形间隙击穿时会产生电弧，因空气受热上升，电击穿时会产生电弧，因空气受热上升，电弧转移到间隙上方，拉长而熄灭，使线路弧转移到间隙上方，拉长而熄灭，使线路绝缘子或其他电气设备绝缘子或其他电气设备的绝缘不致发生闪络，从而起到保护作用。的绝缘不致发生闪络，从而起到保护作用。因主间隙暴露在空气中，容易被外物（如因主间隙暴露在空气中，容易被外物（如鸟、

47、鼠、虫、树枝）短接，所以对本身没鸟、鼠、虫、树枝）短接，所以对本身没有辅助间隙的保护间隙，一般在其接地引有辅助间隙的保护间隙，一般在其接地引线中串联一个辅助间隙，这样，即使主间线中串联一个辅助间隙，这样，即使主间隙被外物短接，也不致造成接地或短路，隙被外物短接，也不致造成接地或短路，见图见图8-11b。 图图8-10 角形保护间隙结构与接线角形保护间隙结构与接线 图图8-11 顶线兼作避雷保护线顶线兼作避雷保护线 29保护间隙灭弧能力较小，雷击后，保护保护间隙灭弧能力较小，雷击后，保护间隙很可能切不断工频续流而造成接地间隙很可能切不断工频续流而造成接地短路故障，引起线路开关跳闸或熔断器短路故障

48、，引起线路开关跳闸或熔断器熔断，造成停电，所以其只适用于无重熔断，造成停电，所以其只适用于无重要负荷的线路上。在装有保护间隙的线要负荷的线路上。在装有保护间隙的线路上一般要求装设自动重合闸装置或自路上一般要求装设自动重合闸装置或自复式熔断器以提高供电可靠性。复式熔断器以提高供电可靠性。302.3防雷保护防雷保护 架空线路的防雷保护架空线路的防雷保护架设避雷线。这是线路防雷的最有效措施，但成本架设避雷线。这是线路防雷的最有效措施，但成本很高，只有很高，只有66kV及以上线路才沿全线装设。及以上线路才沿全线装设。提高线路本身的绝缘水平。在线路上采用瓷横担代提高线路本身的绝缘水平。在线路上采用瓷横担

49、代替铁横担，改用高一绝缘等级的瓷瓶都可以提高线路替铁横担，改用高一绝缘等级的瓷瓶都可以提高线路的防雷水平，这是的防雷水平，这是10kV及以下架空线路的基本防雷措及以下架空线路的基本防雷措施。施。利用三角形排列的顶线兼做防雷保护线。由于利用三角形排列的顶线兼做防雷保护线。由于310kV线路其中性点通常是不接地的，因此如在三角形线路其中性点通常是不接地的，因此如在三角形排列的顶线绝缘子上装设保护间隙，如图排列的顶线绝缘子上装设保护间隙，如图8-12所示，所示，则在雷击时顶线承受雷击，保护间隙被击穿，通过引则在雷击时顶线承受雷击，保护间隙被击穿，通过引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，一下

50、线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，一般不会引起线路断路器跳闸。般不会引起线路断路器跳闸。 31加强对绝缘薄弱点的保护。线路上个别特别高的电加强对绝缘薄弱点的保护。线路上个别特别高的电杆、跨越杆、分支杆、电缆头、开关等处，就全线路杆、跨越杆、分支杆、电缆头、开关等处，就全线路来说是绝缘薄弱点，雷击时最容易发生短路。在这些来说是绝缘薄弱点，雷击时最容易发生短路。在这些薄弱点，需装设管型避雷器或保护间隙加以保护。薄弱点，需装设管型避雷器或保护间隙加以保护。采用自动重合闸装置。遭受雷击时，线路发生相间采用自动重合闸装置。遭受雷击时，线路发生相间短路是难免的，在断路器跳闸后，电弧自行熄灭，经短路

51、是难免的，在断路器跳闸后，电弧自行熄灭，经过过0.5s或稍长一点时间后又自动合上，电弧一般不会复或稍长一点时间后又自动合上，电弧一般不会复燃，可恢复供电，停电时间很短，对一般用户影响不燃，可恢复供电，停电时间很短，对一般用户影响不大。大。绝缘子铁脚接地。对于分布广密的用户低压线路及绝缘子铁脚接地。对于分布广密的用户低压线路及接户线的绝缘子铁脚宜接地，当其上落雷时，就能通接户线的绝缘子铁脚宜接地，当其上落雷时，就能通过绝缘子铁脚放电，把雷电流泄入大地而起到保护作过绝缘子铁脚放电，把雷电流泄入大地而起到保护作用。用。322. 变配电所的防雷保护变配电所的防雷保护 防直击雷防直击雷 装设避雷针以保护

52、整个变配电所建（构）筑物免遭直装设避雷针以保护整个变配电所建（构）筑物免遭直击雷。击雷。 避雷针可以单独立杆，也可利用户外配电装置的构架。避雷针可以单独立杆，也可利用户外配电装置的构架。当雷击避雷针时，强大的雷电流通过引下线和接地装当雷击避雷针时，强大的雷电流通过引下线和接地装置泄入大地，避雷针及引下线上的高电位可能对附近置泄入大地，避雷针及引下线上的高电位可能对附近的建筑物和变配电设备发生的建筑物和变配电设备发生“反击闪络反击闪络”。 为防止为防止“反击反击”事故的发生，应注意下列规定与要求：事故的发生，应注意下列规定与要求：独立避雷针与被保护物之间应保持一定的空间距离独立避雷针与被保护物之

53、间应保持一定的空间距离So，如图，如图8-12，此距离与建筑物的防雷等级有关，但，此距离与建筑物的防雷等级有关，但通常应满足通常应满足So5m 。独立避雷针应装设独立的接地装置，其接地体与被独立避雷针应装设独立的接地装置，其接地体与被保护物的接地体之间也应保持一定的地中距离保护物的接地体之间也应保持一定的地中距离SE，如，如图图8-12，通常应满足，通常应满足 SE3m 。33图图8-12 独立避雷针及其接地装置不独立避雷针及其接地装置不应设在人员经常出入的地方。应设在人员经常出入的地方。其与建筑物的出入口及人行道其与建筑物的出入口及人行道的距离不应小于的距离不应小于3m，以限制跨，以限制跨步

54、电压。否则应采取下列措施步电压。否则应采取下列措施之一：水平接地体局部埋深不之一：水平接地体局部埋深不小于小于1m ；水平接地体局部包；水平接地体局部包以绝缘物，如涂厚以绝缘物，如涂厚5080mm的沥青层；采用沥青碎石路面，的沥青层；采用沥青碎石路面，或在接地装置上面敷设或在接地装置上面敷设5080mm厚的沥青层，其宽度要厚的沥青层，其宽度要超过接地装置超过接地装置2m；采用；采用“帽檐帽檐式式”均压带（见均压带（见8.3节）。节）。34 进线防雷保护进线防雷保护 35kV电力线路一般不采用全线装设避雷线来防直击雷，但为防止变电所附电力线路一般不采用全线装设避雷线来防直击雷，但为防止变电所附近

55、线路上受到雷击时雷电压沿线路侵入变电所内损坏设备，需在进线近线路上受到雷击时雷电压沿线路侵入变电所内损坏设备，需在进线12km段内装设避雷线，使该段线路免遭直接雷击。为使避雷线保护段以外的段内装设避雷线，使该段线路免遭直接雷击。为使避雷线保护段以外的线路受雷击时侵入变电所内的过电压有所限制，一般可在避雷线两端处的线线路受雷击时侵入变电所内的过电压有所限制，一般可在避雷线两端处的线路上装设管型避雷器。进线段防雷保护接线方式见图路上装设管型避雷器。进线段防雷保护接线方式见图8-13所示。当保护段以所示。当保护段以外线路受雷击时，雷电波到阀型避雷器外线路受雷击时，雷电波到阀型避雷器F1处，即对地放电

56、，降低了雷电过处，即对地放电，降低了雷电过电压值。管型避雷器电压值。管型避雷器F2的作用是防止雷电侵入波在断开的断路器处产生过的作用是防止雷电侵入波在断开的断路器处产生过电压击坏断路器。电压击坏断路器。 310kV配电线路的进线防雷保护，可以在每路进线终端，装设配电线路的进线防雷保护，可以在每路进线终端，装设FZ型或型或FS型阀型避雷器，以保护线路断路器及隔离开关，见图型阀型避雷器，以保护线路断路器及隔离开关，见图8-14。如果进线是电缆。如果进线是电缆引入的架空线路，则在架空线路终端靠近电缆头处装设避雷器，其接地端与引入的架空线路，则在架空线路终端靠近电缆头处装设避雷器，其接地端与电缆头外壳

57、相连后接地。电缆头外壳相连后接地。图图8-13 35 配电装置防雷保护配电装置防雷保护 图图8-15电力变压器的防雷保护及其接地系统电力变压器的防雷保护及其接地系统T-电力变压器电力变压器 F-阀型避雷器图阀型避雷器图8-14 310kV变配电所进线防雷保护接变配电所进线防雷保护接线线F1、F2-管型避雷器管型避雷器 F3-阀型避雷器阀型避雷器为防止雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，对所内设备造成危害，为防止雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，对所内设备造成危害，特别是价值最高但绝缘相对薄弱的电力变压器，在变配电所每段母特别是价值最高但绝缘相对薄弱的电力变压器，在变配电所每段母线上装设一组阀型避雷器

58、，并应尽量靠近变压器，距离一般不应大线上装设一组阀型避雷器，并应尽量靠近变压器，距离一般不应大于于5m 。如图。如图8-13、14中的。避雷器的接地线应与变压器低压侧接地中的。避雷器的接地线应与变压器低压侧接地中性点及金属外壳连在一起接地，如图中性点及金属外壳连在一起接地，如图8-15所示。所示。 图图8-14 310kV变配电所变配电所进线防雷保护接线进线防雷保护接线图图8-15电力变压器的防雷保护及其接地系统电力变压器的防雷保护及其接地系统T-电力变压器电力变压器 F-阀型避雷器阀型避雷器 363. 高压电动机的防雷保护高压电动机的防雷保护高压电动机的绝缘水平比变压器低，如果其经变压器高压

59、电动机的绝缘水平比变压器低，如果其经变压器再与架空线路相接时，一般不要求采取特殊的防雷措再与架空线路相接时，一般不要求采取特殊的防雷措施。但如果是直接和架空线路连接时（常称直配线电施。但如果是直接和架空线路连接时（常称直配线电机），其防雷问题尤为重要。机），其防雷问题尤为重要。高压电动机由于长期运行，受环境影响腐蚀、老化，高压电动机由于长期运行，受环境影响腐蚀、老化，其耐压水平会进一步降低，因此对雷电侵入波的防护，其耐压水平会进一步降低，因此对雷电侵入波的防护，不能采用普通的不能采用普通的FS型和型和FZ型阀型避雷器，而应采用性型阀型避雷器，而应采用性能较好的专用于保护旋转电机的能较好的专用于

60、保护旋转电机的FCD型磁吹阀型避雷型磁吹阀型避雷器或采用具有串联间隙的金属氧化物避雷器，并尽可器或采用具有串联间隙的金属氧化物避雷器，并尽可能靠近电动机安装。能靠近电动机安装。37对于定子绕组中性点能引出的高压电动机，就在中性点装设避雷器。对于定子绕组中性点能引出的高压电动机，就在中性点装设避雷器。对于定子绕组中性点不能引出的高压电动机，为降低侵入电机的雷对于定子绕组中性点不能引出的高压电动机，为降低侵入电机的雷电波陡度，减轻危害，可采用图电波陡度，减轻危害，可采用图8-17所示接线，在电动机前面加一所示接线，在电动机前面加一段段100150m的引入电缆，并在电缆前的电缆头处安装一组管型或的引