电力系统防雷及接地研讨

电力系统防雷及接地研讨

广西地凯防雷工程有限公司

王东生雷电是什么雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。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,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。闪电的的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。放电过程中，由于闪道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。

闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千度不等，闪电距离近，听到的就是尖锐的爆裂声；如果距离远，听到的则是隆隆声。你在看见闪电之后可以开动秒表，听到雷声后即把它按停，然后以3来除所得的秒数，即可大致知道闪电离你有几千米。枝状闪电的通道如被风吹向两边，以致看来有几条平行的闪电时，则称为带状闪电。闪电的两枝如果看来同时到达地面，则称为叉状闪电。闪电在云中阴阳电荷之间闪烁，而使全地区的天空一片光亮时，那便称为片状闪电。未达到地面的闪电，也就是同一云层之中或两个云层之间的闪电，称为云间闪电。曲折开叉的普通闪电称为枝状闪电。雷电的感应静电感应电磁感应雷云电荷对地面的感应雷云对输电线路的感应静电感应对输电线路影响雷云电荷除了对架空避雷线感应产生异性电荷外，还会对下方的输电线路产生感应-----------------++++++++++++++++++++++++++++++++++静电感应对输电线路影响架空避雷线上的电荷，还会对下方的输电线路产生感应-----------------++++++++++++++++++++++++++++静电感俭应电荷趟的流动10确0k厦A50盒kA50汇kA50猛kA避雷接海闪雷电俗后的雷电流闹分布100搭kA50形kA50肾kA50柿kA避雷崇线接击闪雷家电后的电零位分跌布接地电照阻10Ω铁塔电槐位抬升各500榆kV至释100漫0kV10鞭0k伍A50k遗A50k膜A50叠kA避雷艇线接既闪雷毒电后的电有位分仍布接地碑电阻副10Ω铁塔电兔位抬升生500效kV至铃100每0kV100份kA50用kA避雷线美接闪雷拴电后避雷线礼电位分布避雷线蔬的分布画电感和炭分布电阻副使得设雷电率在流年过避净雷线时削会产筒生与凝输电揉线路危间的电压伤差:避雷线满长X1衬00X测100蛾(V)接地肺电阻穷10Ω电磁当感应山（雷膏电电川磁脉忠冲）I=1存00k夜AR=题1ΩU=蹦I*导R=姓10窝0k震V防雷地建筑错物设备设备I=1损00k甘AR=1皮ΩU=吹I*于R=骗10竭0k铺V电源线信号洒线计算暖机设行备地防雷地建筑输物设备I=1美00k颗AR=1途ΩU=跪I*渐R=丝式10谨0k箩V电源奇线信号嘴线计算机有设备地防雷骡地建筑衰物I=1致00k闻AR=1悦ΩU=I岩*R=邀100也kV电源线信号独线计算机笑设备地防雷裕地建筑转物设备设备R=收1Ωi=1面00k慕AU=抖10报0k屯V≥3千m≥3m设备屠接地用与防饼雷接拴地分煎开设备i=1抓00k殖AU=1农00k姓VU=狸0V22阁0V信号休线设备北接地酒与防长雷接痕地分联开的恩电位i=1低00k私AU=1魔00k说VU=0局V22吊0V设备设备楼与防萌雷接妄地分判开人披身不锁安全i=1抗00k绪AU=1优00k柄VU=防0V220彼V设备设备与骡防雷接萄地分开猫设备损帆坏设备i=扯10陶0k序AU=1比00k肢VU=凤10自0k滔V220谊V设备采串用共用锯接地方跑式i=1妇00k勒AU=1奔00k斗VU=1胡00k遣V22旬0V设备设备采固用共用块接地方冶式设备i=1聋00k酿AU=1隐00k这V220吉V连接SP佣D的等电程位防雷爆效果直击亲雷、梁静电拍感和皆电磁医感应宽都会励使雷锣电沿笋高压难输电贼线路钳引入协用户昂端高压输够电线路娘雷电引涂入配电狭柜L1L2L3接地线10叉kAR=企4Ω10k吃AU=柏40蜡kV雷电进救入变压绞器前端配电惹柜L1L2L3接地花线10已kAR=4Ω10掩kAU=4剃0kV雷电芝进入晓变压堆器前忌端配电芹柜L1L2L3接地闹线SP黎DU=哨40征kVU=4密0kVR=坦4Ω10k壮A10k援A雷电进女入变压领器前端配电柜L1L2L3接地线平１SP壁D设备接地离线２信号撤线U=糕40费kV雷电单进入依变压搞器后雷电流蛮流向分怪配建筑棵物内胖有电君源线(三芯)和服务弯牲管线,设雷迁电流I=1胀00k廊A,雷电纳流50奖%入地,进入辫电源筝线的甜雷电愈流:I线=10禽0/2皂/2/首3=8惹.3k参A雷电申流流捐向分不配KA叙It州u睛s1035010/朗350µS模拟直繁接雷击阀流波0.1开Ima纽奉x0.5鸣Ima右x0.龄9ImaxImax直接雷叶击模拟魔波KA各It歌u枯s8208/2肠0µS模拟毛感应容雷电丛流波0.挥1Ima坦x0.喜5Ima婶x0.允9Ima狠xImax雷击花过电锻压是监高达到几千厉甚至歪上万再伏，霜微秒循级的与电脉厌冲。感应雷祝击模拟陈波it20μS8μS10μS35椒0μS从能辆量守谜恒定赴律得:i82*R央*前t8=丑i102*R座*迹t10Ri10宪/3损50μS与8/业20μS的关谱系i对两评个电己流波漠进行净积分腥得:∫0∞i82(t)*R壳*消dt燃=∫0∞i102(t)*季R储*缴dt解得:草i8=撤5.赠6予i10拥,取值:i8=当6判i10Rt20μS8μS10μS350μSi电源线穿路浪涌灭保护器粉标称放半电电流泳参数值保护分级LPZ0区与LPZl区交界处LPZl与LPZ2、LPZ2与LVZ3区交界处

直流电源标称放电电流(kA)第一级标称放电电流*(kA)第二级标称放电电流(kA)第三级标称放电电流(kA)第四级标称放电电流(kA)8/20μs10/350/μs8/20μs8/20μs8/20μs8/20μsA级≥20≥80≥40≥20≥lO≥lOB级≥15≥60≥40≥20

直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标称放电电流≥l0kA适配的SPDC级≥12.5≥50≥20D级≥l2.5≥50≥10

注：SPD的外封装材料应为阻燃型材料。*第一级防护使用两种波形的说明见条文说明。假设营：设备Ａ贼与设备Ｂ奥和配电私柜的接地孔线是独立姜分开

设备A（机房）设备B(现场)信号线电源线电源线信号线设备A设备B电源线电源线PE-APE-BL1L2L3N配电柜PE电源线电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kAii地面雷电损堂坏设备易的路径电源线电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩSP枕D与设备护接地电源线电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1Ω雷电丹损坏叙设备翻的两煤大参顾数1.过电绍流2.过电泥压电源线电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=5kVU=0VU=5kVSP锦D与设备柜接地分拍开的防洋雷效果电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=０VU=5kV设备电源耐压:1500～2500V设备桥电源砖耐压电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=０V设备电源耐压:1500～2500VU=5kVSPD与设轮备接件地连滨接的财防雷国效果电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=5kVU=5kV信号耐压:≤100V,200VSP磁D等电俯位连演接的爱防雷竹效果电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=5kVU=5kV信号耐压:≤100V,200VSP这D等电位猎连接的师防雷效贡果电源线信号线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=5kV

信号耐压:≤100V,200VSPD连接晃信号SP岁D的防辆雷效调果电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=5kVSPDU=5kVU=5kV连接很信号SPD的防脾雷效晶果it10μS350μS设,铜导线长1m,截面积10mm2,

电感L=1μH,电阻R=1/1000Ω,

雷电流i=1kA,导线两端残压U1mi=1kAUU=didt*L+i*R=10310*10-6*1*10-6+103*10-3=100+1=100V导线的垒残压2mSPD10钞00彼Vi=1筋0kA20成00肤V30启00瓶V设备防雷工觉程设计根定律1m长导上线份流过1k笑A雷电流讨产苍生100液V残压电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩSPD2m2000V≤1500V≤100V一级SPD的防纸雷效引果电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i1=４kASPDR=1Ω≤1500Vi2=1kA多级SPD的防也雷效依果：惯前一国级分子流８书０％悉的雷贼电流180停0V电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i1=４kASPDR=1Ωi2=1kA≤1500V1200V多级SP冲D的防送雷效导果18穷00如V电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面SPDR=1Ω≤1200Vi4i4=200Ai3串联多循级SPD的防雷馆效果,安全阀脉值:≤乔150迹0V/喜200点A设备Ai=20kASPDR=1Ω16kA4kA800A160A串联汇电源SPD

输入接线路

输出接设备信号SPD设备A设备BPE-APE-BSPDSPD信号电源电源、基信号使玻用示意等电位衫接地SPD设备a设备b设备c～220VABCIG错误哗的局丢部串宽联接倚地方竭式3mi=逮1k拉A300旦V正确舒的接纯地方窑式设备a设备b设备cSPDi=1kAi设备A设备BPE-BSPDSPD信号电源≥1m≤1m不正侦确的绣接地们方式:信号翼接地蓬线太传长正确罪的接值地汇具集方裂法i设备C1设备C2PE-BSPDSPD信号电源≤1miiiＲCRPEi1i2RC＞＞RPERPE:1坡*25蒙0m怪m2i1＞＞i2RC:2聋.5干mm2大型机彼房的接刃地方式变电站泽接地网解接地整库改理由喉：变电站烛接地网柴建设年称久，接调地装置路金属材晃料严重中腐蚀庸断裂董，接地求电阻粱升高日。目的：保证均蓬压以及温跨步电题压和接握触电势温满足设河计和运行屋要求谜。办法：按常珍规设掀计要旷求新避增接南地网闪装置泻。难点：接地贪装置扶接地壶电阻瞒满足策设计日要求盘。降低拖接地涂电阻糖方案在高出土壤划电阻屯率地取区要体降低渐接地联电阻痒，需要很大持的接地侵面积，策按接地兄网接地岸电阻公测式：变电络站的义接地腐面积犁一定,如L1绝=1携00米,L2=粥80米,接地正面积S=1跃00*寻80平方米设土壤脂接地电邻阻率ρ=生10伤00就Ω•桂mR=0庆.5*草100蝇0/√轻800浸0=5伴.6Ω假设：变电站所在罚位置制的土缎壤电组阻率ρ=1毫000鬼Ω·m，设计罪接地变电阻R=振0.豪5Ω，则需歼接地面赖积S：=ρ*ρ=1介00漫0*同10疤00（m2）100仙0m10叠00膏m变电站缴地网面术积传统方合法￭扩大面字积:根据公怕式R=肌0.斥5*参ρ得/√预S，S↑，R↓变电趣站征堪地面水积一喜定,扩大勒面积,成本高;原地网扩大地蝇网大扩地谦网扩大接院地网￭增加楚地网询的埋克设深脖度:如深埋速均压网半水平接词地体，根据欢公式R=台0.港5*拉ρ席/√度S，ρ↓，R↓效果难不明巧显;地网埋迟深1-3米均压网增加地昆网的埋品设深度￭利用自桐然接地污体:变电站疾均压接捏地网与工控制室存建筑基布础地网福相连，与属站内轰地网，项基本没祝有效果;均压恼网基础壮地网利用自层然接地股体换土扑法:将变电冲站范围栏内的高扶土壤电搅阻率土滔质换成畏低土壤裂电阻率骡土质，庸降低ρ↓，此办拳法在站育内施工申，工作臂量大,成本菌高，渐基本梳没有撑效果卧。均压词网高土缴壤电贿阻率男土质低土历壤电枯阻率先土质换成低绝土壤电辫阻率土签质传统表方法￭化学啦处理:如施放瓶降阻剂,腐蚀性隐大,地网寿升命在5年以火内,成本蔬高,效果不寇明显￭禁恳止使狠用降揉阻剂字的呼桂声越巧来越闭高采用降姐阻剂处醋理水平灯地网效朽果差：主要曾作用难降低鞠接触羞电阻海勃湾220旗kV发电教厂采弊用60列t降阻剂蓝处理水胞平地网以，接地洪电阻基搜本没变胶南110练kV变电站藏地网动各用30万元据的降眠阻剂薯，基仓本没伴效采用降招阻剂处社理接地顽地网传统方寇法长垂酷直接贤地极众：绸如：旬打深量井或托深孔任爆破租法，消有一开定效勒果，行但不偏一定重达到颜接地鸣电阻渡设计扶值，咐深孔仆爆破灯法的饺效果弓与地个质结嫂构有保关，盆成本汪较高打深井服或深孔色爆破法由于接症地网内职的土壤阶电阻率烧极高，廉接地电程阻很难始降下来首，暑如果采破用电阻汪率较低口的材料互如降阻单剂，将哈接地网猴内的所练有土壤用降阻茂剂来替刺换，并馆辅助打半多口深根井，即姿将接地相网等效创于一个半球吨接地尘体，幼如下主图所练示：半球馒接地放体示疏意图r为半席球接为地体皂的半陷径其接集地电歉阻的北公式摔：半球接毁地体设,变电烟站土掩壤电伸阻率ρ=1冲000役Ω·m，设漏计接愁地电翁阻值R=顿0.梯5Ω默,需将半想球接地廉体的半卧径r扩至效：r=凳ρ/闭(2鸭πＲ)=凤10证00恶/(色2×哄3.光14愁×0肺.5这)=机31川8(文m)如用云打深香井放胜降阻煎剂，发则应绞打很喝多个30肝0多米深猜的井，舒这样做释成本很性高,也不除是理劣想的含解决香办法。31往8mr=拣31狗8m半球糠接地怜体的半径致与深令井半球涨接地先体的法半径睡与深显井如果能找将大于炕接地半这球r的土籍壤电误阻率蜂降下到来，接地刘电阻访值R就可以绳降下来翻。我们惩采用向每土壤施肆放电解质货的方法乘来降低侍土壤电祸阻率。降阻还方案DK-季AG电解地赢极，是熊在铜管础内填装业无毒化阿合物晶你体，铜管上的壁呼吸孔令吸收土着壤的水啦分，使竟化合物殊晶体变社为电解弟质溶液军，并向贞四周铁流入伤土壤葛，在罩土壤奴中形简成了口成片缓导电缘瑞率良委好的班电解祥质离子难土壤巨，电吹解质沫液可凭向砂跌质粘慰土的刮纵深聋方向淋和岩泳石表翼面的闭四周渗透免，使原暴来导电荷率极差粱的砂岩呜地质结炼构形成站了一个谊良好的电解质醉导电通怒道，从殖而大范思围地降驼低了土草壤电阻答率。电解地嗽极降阻移原理最新魂技术电解质电解质电解质电解质斜井口外引驾接地侵体电解地段极降阻堡原理DK矮-电解浙地极设N为电嫂解地湾极的原数量态，由粒公式慕：R0为原地唉网（或逆地基）井的接地润电阻；R为地网斧设计接携地电阻获；ρ为土仔壤电碌阻率叛；k为系剧数萍当逐：ρ＜200间Ω.m，k取320征0≤杆ρ＜500束Ω.m，k取4500按≤ρ＜100稠0Ω.冠m，k取4.树5ρ≥1低000挨Ω.m，k取5电解地国极的数悠量变电励站接馅地在地网轰改造的趣过程中革做了一谜组比较锈数据：非斜井打报完后，脖先放入50×取5的热镀翠锌扁钢乞，灌水测后测量剃接地电搂阻，后君放置DK-榜AG电解地型极灌水漆后测量宝接地电女阻。见白下表：钻井后油扁钢与拿电解地凶极的效匹果比较鲁表：钻井编号扁钢接地电阻（Ω）电解地极接地电阻（Ω）扁钢长度（m）电解地极（套）①9.51.52009②9.21.42009③8.21.030013④12.51.72009⑤11.31.62009⑥9.11.230013⑦11.21.62009⑧10.91.32009惠州50妻0k纽奉V博罗恭变电恰站地歪网改狗造工缝程斜井施腿工现场施工使现场施工炕现场施工香现场施工现仍场地壤唱电阻巴率的测量逐原理变电站亮与电力肝大楼二次设尝备防雷御技术雷电强入侵皇楼内角设备侍简单门地说用有路撇与场亡两条恢途径跌，其洞中路岸是指司设备龄的配吊电线假路、鼓通信六线路雕、接灿地线满路等妖，场争是指绪雷击禾电磁吵场。引下线总、附近魔雷击等魄引起的那楼内电荣磁场地线通信线配电线地网雷电入邮侵变电站吹与电力晴大楼二次粮设备杠途径电源舱线路睁：交流电俘源线路:3扩80牲V/及22控0V低压储配电伞线路直流松电源钥线路:2夸20菠V/挖11晌0V直流配苹电线路通信遵线路出：通信、沈控制、相采样、疤语音线椒路、RS华48刊5（RS愤23画2等）等数据将线、RJ4点5以态网女线、PT、CT、YX、YC等室内线侍路相互惹感应：电源线纪、通信康、控制只、采样采线路等努都在电抚缆层布设，葱线与线跌之间可灶能相互狠感应变电站魔与电力虾大楼二除次设备终雷电防羞护原理二次践设备输感应贝雷击爽防护薄基本并原理熄：接地与晨等电位窃，安装SPD，屏葬蔽，合理茄布线滋。使更得线埋路与冻空间快都“棚干净填”。接地与样等电位姓：C、设留备就健近用10m摘m2铜线接音到接地改母排A、采用滚共用接及地方式蹈，两条叶主地躬线，4*盼40扁铜（赚钢）D、SP骨D就近接救到接地穿母排B、4*4济0扁铜联作接絮地母应排直流屏38骂0V其它设链备交流SPD直流SP懒D或交直袖流SP胞D测控等壤设备信号SP初DE信号千线电源线其它结设备安装SP贵D屏蔽宵：一端泡接地陶效果撑差两端叔接地请效果斯良好套金鼻属管表双层搭屏蔽衔能屏侦蔽90讽%的雷岩电。合理布估线：非屏蔽菊的室外壳可能感装应到雷吓电的线掩路与室造内线路义分开0.句5米以丈上。非屏蔽艘的强弱找电线路晴分开0.验5米以淘上。强弱鬼电线妙路各湾自套隆金属碗线槽提屏蔽屡。可能感算应到雷守电的交杆流电源握安装交慕流SP畏D,直流温电源京线应接安装危直流SPD糠(或交直家流共用SP默D)来保护具。变电量站线捉路特光别是常控制夹线路捷非常昏多，伏不可关能每串条都树安装SPD保护，知应在主世要通道去上安装SP揭D来保场护。目前主城要参考店标准为吸：GB5失005夜7《建筑物枣防雷设甩计规范》GB剥50枣34讨3《建筑物辰电子信急息系统伏防雷技艳术规范》DL5盟48《电力系桑统通信舍站防雷扬运行管池理规定》二次设郊备雷电估防护原航则及相处关标准总配电杏、楼层眯配电、早机房配削电、UP诞S输出安装卷电源河防雷西器直流考输出猾配电蚁根据钉情况他安装灵电源顷防雷申器微波馈信线、栽宣波通信矿线安装鸣高频信将号防雷浊器楼内逼五类败线、届语音隙线、2M口线等悔根据情星况安装通计信防雷隔器各机房脾设置接耀地母排强弱凶电线烈路分乓开布兽设，讯并各铺自屏结蔽，设备外题壳良好例接地通信中心微波信息中心自动化中心调度中心客服中心配电室380V48VUPS输出载波光纤网线数据线二级交换机交直流快配电线固防雷方奋案站用变备份交流完屏直流课屏通信保护测控主控后台绕监控UP简S48V整流直流浓母线中控问室主驻要通名道信序号线膛防雷疮方案交流局屏直流屏通信保护测控主控后台监其控PT、CTM光纤载波邀等GP舱SRJ4雷5网线485CA哈N485语音裙线等CTPT去调度经布线汁层等的赏主要通跌信线安寻装SPD。屏内留的23支2等通残信线脊不须困安装SP绵D接地与亏屏蔽屏蔽措掏施:机柜接全地有良跑好的屏京蔽作用,采用帐屏蔽粗电缆.C、设备娇及需接灯地的点岛就近接杏地排(槽钢)。B、主地浓线4*恢40扁铜史以上帜铜或叠钢(2条以渴上)A、共用满接地方品式变电蜂站地坚网野外电示网变压吐器防雷接讯地工程农村电林网现状整改方院案农村挽用电拘变压凭器防饶雷示修意图安全士防范工程王防雷安全胃防范疯工程爸防雷剂持点安防监本控部分朋多数为铜露天安宏装且线摘路长安防系足统各部阵分的接吗地体相壳对独立传输环线路姑容易骆产生财雷电阿感应巩过电或流、龟过电驶压接地电品阻很难失降低S≥0锋.3（Ri+腰0.祖1L悠x）端（m）有线销传输稠信号单监控别系统光纤劲传输隐信号镰监控利系统雷电臣预警雷电井监控找及预