海南电力防雷知识讲座-地凯-王东升

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-----------------++++++++++++++++++++++++++++静电感应电荷的流动100kA50kA50kA50kA避雷接闪雷电后的雷电流分布100kA50kA50kA50kA避雷线接闪雷电后的电位分布接地电阻10Ω铁塔电位抬升500kV至1000kV100kA50kA50kA50kA避雷线接闪雷电后的电位分布接地电阻10Ω铁塔电位抬升500kV至1000kV100kA50kA避雷线接闪雷电后

避雷线电位分布避雷线的分布电感和分布电阻使得雷电在流过避雷线时会产生与输电线路间的电压差:避雷线长X100X100(V)接地电阻10Ω电磁感应（雷电电磁脉冲）I=100kAR=1ΩU=I*R=100kV防雷地建筑物设备设备I=100kAR=1ΩU=I*R=100kV电源线信号线计算机设备地防雷地建筑物设备I=100kAR=1ΩU=I*R=100kV电源线信号线计算机设备地防雷地建筑物I=100kAR=1ΩU=I*R=100kV电源线信号线计算机设备地防雷地建筑物设备设备R=1Ωi=100kAU=100kV≥3m≥3m设备接地与防雷接地分开设备i=100kAU=100kVU=0V220V信号线设备接地与防雷接地分开的电位i=100kAU=100kVU=0V220V设备设备与防雷接地分开人身不安全i=100kAU=100kVU=0V220V设备设备与防雷接地分开设备损坏设备i=100kAU=100kVU=100kV220V设备采用共用接地方式i=100kAU=100kVU=100kV220V设备设备采用共用接地方式设备i=100kAU=100kV220V连接SPD的等电位防雷效果直击雷、静电感和电磁感应都会使雷电沿高压输电线路引入用户端高压输电线路雷电引入配电柜L1L2L3接地线10kAR=4Ω10kAU=40kV雷电进入变压器前端配电柜L1L2L3接地线10kAR=4Ω10kAU=40kV雷电进入变压器前端配电柜L1L2L3接地线SPDU=40kVU=40kVR=4Ω10kA10kA雷电进入变压器前端配电柜L1L2L3接地线１SPD设备接地线２信号线U=40kV雷电进入变压器后雷电流流向分配建筑物内有电源线(三芯)和服务牲管线,设雷电流I=100kA,雷电流50%入地,进入电源线的雷电流:I线=100/2/2/3=8.3kA雷电流流向分配KAItus1035010/350µS模拟直接雷击流波0.1Imax0.5Imax0.9ImaxImax直接雷击模拟波KAItus8208/20µS模拟感应雷电流波0.1Imax0.5Imax0.9ImaxImax雷击过电压是高达几千甚至上万伏，微秒级的电脉冲。感应雷击模拟波it20μS8μS10μS350μS从能量守恒定律得:i82

*R*t8=i102

*R*t10Ri10/350μS与8/20μS的关系i对两个电流波进行积分得:∫0∞i82(t)

*R*dt=∫0∞i102(t)

*R*dt解得:i8=5.6i10,取值:i8=6i10Rt20μS8μS10μS350μSi电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值假设：设备Ａ与设备Ｂ和配电柜的接地线是独立分开

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地面雷电损坏设备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=1ΩSPD与设备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雷电损坏设备的两大参数

1.过电流2.过电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=5kVSPD与设备接地分开的防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设备电源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与设备接地连接的防雷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,200VSPD等电位连接的防雷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,200VSPD等电位连接的防雷效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连接信号SPD的防雷效果电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩU=5kVU=5kVSPDU=5kVU=5kV连接信号SPD的防雷效果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导线的残压2mSPD1000Vi=10kA2000V3000V设备防雷工程设计定律1m长导线流过1kA雷电流产生100V残压电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i=5kASPDR=1ΩSPD2m2000V≤1500V≤100V一级SPD的防雷效果电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i1=４kASPDR=1Ω≤1500Vi2=1kA多级SPD的防雷效果：前一级分流８０％的雷电流1800V电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面i1=４kASPDR=1Ωi2=1kA≤1500V1200V多级SPD的防雷效果1800V电源线设备A设备BPE-APE-Bi=5kA地面SPDR=1Ω≤1200Vi4i4=200Ai3串联多级SPD的防雷效果,安全阀值:≤1500V/200A设备Ai=20kASPDR=1Ω16kA4kA800A160A串联电源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、信号使用示意等电位接地SPD设备a设备b设备c～220VABCIG错误的局部串联接地方式3mi=1kA300V正确的接地方式设备a设备b设备cSPDi=1kAi设备A设备BPE-BSPDSPD信号电源≥1m≤1m不正确的接地方式:信号接地线太长正确的接地汇集方法i设备C1设备C2PE-BSPDSPD信号电源≤1miiiＲCRPEi1i2RC＞＞RPERPE:1*250mm2i1＞＞i2

RC:2.5mm2大型机房的接地方式

变电站接地网接地整改理由：变电站接地网建设年久，接地装置金属材料严重腐蚀断裂，接地电阻升高。目的：保证均压以及跨步电压和接触电势满足设计和运行要求。办法：按常规设计要求新增接地网装置。难点：接地装置接地电阻满足设计要求。降低接地电阻方案在高土壤电阻率地区要降低接地电阻，需要很大的接地面积，按接地网接地电阻公式：

变电站的接地面积一定,如L1=100米,L2=80米,接地面积

S=100*80平方米设土壤接地电阻率ρ=1000Ω•mR=0.5*1000/√8000=5.6Ω

假设：变电站所在位置的土壤电阻率ρ=1000Ω·m，设计接地电阻R=0.5Ω，则需接地面积S：

=ρ*ρ=1000*1000（m2）1000m1000m变电站地网面积

传统方法￭扩大面积:根据公式R=0.5*ρ/√S，S↑，R↓变电站征地面积一定,扩大面积,成本高;原地网扩大地网大扩地网扩大接地网￭增加地网的埋设深度:如深埋均压网水平接地体，根据公式R=0.5*ρ/√S，ρ↓，R↓效果不明显;地网埋深1-3米均压网增加地网的埋设深度

￭利用自然接地体:变电站均压接地网与控制室建筑基础地网相连，属站内地网，基本没有效果;均压网基础地网利用自然接地体

换土法:将变电站范围内的高土壤电阻率土质换成低土壤电阻率土质，降低ρ↓，此办法在站内施工，工作量大,成本高，基本没有效果。均压网高土壤电阻率土质低土壤电阻率土质换成低土壤电阻率土质

传统方法

￭化学处理:如施放降阻剂,腐蚀性大,地网寿命在5年以内,成本高,效果不明显￭禁止使用降阻剂的呼声越来越高采用降阻剂处理水平地网效果差：主要作用降低接触电阻海勃湾220kV发电厂采用60t降阻剂处理水平地网，接地电阻基本没变胶南110kV变电站地网动用30万元的降阻剂，基本没效采用降阻剂处理接地地网

传统方法长垂直接地极：如：打深井或深孔爆破法，有一定效果，但不一定达到接地电阻设计值，深孔爆破法的效果与地质结构有关，成本较高打深井或深孔爆破法

由于接地网内的土壤电阻率极高，接地电阻很难降下来，如果采用电阻率较低的材料如降阻剂，将接地网内的所有土壤用降阻剂来替换，并辅助打多口深井，即将接地网等效于一个半球接地体，如下图所示：

半球接地体示意图r为半球接地体的半径其接地电阻的公式：半球接地体设,变电站土壤电阻率ρ=1000Ω·m，设计接地电阻值R=0.5Ω,需将半球接地体的半径r扩至：r=ρ/(2πＲ)=1000/(2×3.14×0.5)=318(m)如用打深井放降阻剂，则应打很多个300多米深的井，这样做成本很高,也不是理想的解决办法。

318mr=318m半球接地体的半径与深井半球接地体的半径与深井

如果能将大于接地半球r的土壤电阻率降下来，接地电阻值R就可以降下来。我们采用向土壤施放电解质的方法来降低土壤电阻率。

降阻方案

DK-AG电解地极，是在铜管内填装无毒化合物晶体，铜管上的呼吸孔吸收土壤的水分，使化合物晶体变为电解质溶液，并向四周流入土壤，在土壤中形成了成片导电率良好的电解质离子土壤，电解质液可向砂质粘土的纵深方向和岩石表面的四周渗透，使原来导电率极差的砂岩地质结构形成了一个良好的电解质导电通道，从而大范围地降低了土壤电阻率。电解地极降阻原理最新技术电解质电解质电解质电解质斜井口外引接地体电解地极降阻原理DK-电解地极

设N为电解地极的数量，由公式：

R0为原地网（或地基）的接地电阻；

R为地网设计接地电阻；ρ为土壤电阻率；

k为系数当：ρ＜200Ω.m，k取3200≤ρ＜500Ω.m，k取4500≤ρ＜1000Ω.m，k取4.5ρ≥1000Ω.m，k取5电解地极的数量变电站接地

在地网改造的过程中做了一组比较数据：斜井打完后，先放入50×5的热镀锌扁钢，灌水后测量接地电阻，后放置DK-AG电解地极灌水后测量接地电阻。见下表：钻井后扁钢与电解地极的效果比较表：惠州500kV博罗变电站地网改造工程斜井施工现场施工现场施工现场施工现场施工现场地壤电阻率的测量原理

变电站与电力大楼二次设备防雷技术

雷电入侵楼内设备简单地说有路与场两条途径，其中路是指设备的配电线路、通信线路、接地线路等，场是指雷击电磁场。引下线、附近雷击等引起的楼内电磁场地线通信线配电线地网雷电入侵变电站与电力大楼二次设备途径电源线路：交流电源线路:380V/220V低压配电线路直流电源线路:220V/110V直流配电线路通信线路：通信、控制、采样、语音线路、RS485（RS232等）等数据线、RJ45以态网线、PT、CT、YX、YC等室内线路相互感应：电源线、通信、控制、采样线路等都在电缆层布设，线与线之间可能相互感应变电站与电力大楼二次设备雷电防护原理二次设备感应雷击防护基本原理：接地与等电位，安装SPD，屏蔽，合理布线。使得线路与空间都“干净”。接地与等电位：C、设备就近用10mm2铜线接到接地母排A、采用共用接地方式，两条主地线，4*40扁铜（钢）D、SPD就近接到接地母排B、4*40扁铜作接地母排直流屏380V其它设备交流SPD直流SPD或交直流SPD测控等设备信号SPDE信号线电源线其它设备安装SPD屏蔽：一端接地效果差两端接地效果良好套金属管双层屏蔽能屏蔽90%的雷电。合理布线：非屏蔽的室外可能感应到雷电的线路与室内线路分开0.5米以上。非屏蔽的强弱电线路分开0.5米以上。强弱电线路各自套金属线槽屏蔽。

可能感应到雷电的交流电源安装交流SPD,直流电源线应安装直流SPD(或交直流共用SPD)来保护。变电站线路特别是控制线路非常多，不可能每条都安装SPD保护，应在主要通道上安装SPD来保护。目前主要参考标准为：

GB50057《建筑物防雷设计规范》GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》DL548《电力系统通信站防雷运行管理规定》二次设备雷电防护原则及相关标准总配电、楼层配电、机房配电、UPS输出安装电源防雷器直流输出配电根据情况安装电源防雷器微波馈线、栽波通信线安装高频信号防雷器楼内五类线、语音线、2M口线等根据情况安装通信防雷器各机房设置接地母排强弱电线路分开布设，并各自屏蔽，设备外壳良好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配电线防雷方案站用变备份交流屏直流屏通信保护测控主控后台监控UPS48V整流直流母线中控室主要通道信号线防雷方案交流屏直流屏通信保护测控主控后台监控PT、CTM光纤载波等GPSRJ45网线485CAN485语音线等CTPT去调度经布线层等的主要通信线安装SPD。屏内的232等通信线不须安装SPD接地与屏蔽屏蔽措施:机柜接地有良好的屏蔽作用,采用屏蔽电缆.C、设备及需接地的点就近接地排(槽钢)。B、主地线4*40扁铜以上铜或钢(2条以上)A、共用接地方式变电站地网野外电网变压器防雷接地工程农村电网现状整改方案农村用电变压器防雷示意图安全防范工程防雷安全防范工程防雷持点安防监控部分多数为露天安装且线路长安防系统各部分的接地体相对独立传输线路容易产生雷电感应过电流、过电压接地电阻很难降低S≥0.3（Ri+0.1Lx）（m）有线传输信号监控系统光纤传输信号监控系统雷电预警雷电监控及预警系统

雷电是一种复杂的自然现象，雷电形成过程中伴随着有声、光、热、电磁等多种效应的产生，为雷电的监控和预警提供了有效信息。直接或间接监测雷电的设备：如气象卫星、闪电定位仪、SAFIR系统、全球雷电监测系统、大气电场仪等的工作原理都是基于雷电形成的过程中产生的这些效应。闪电定位仪、全球雷电监测系统均利用的是雷击点的事后效应，难以用于某局部地区雷击点的事前预报。卫星云图、SAFIR系统以及全球雷电监测系统适于监测大范围的地域，无法准确预报针对某一局部地区的雷电活动。雷电预警系统，属于建立在静电场原理技术基础上的大气电场探测，通过对不断被屏蔽及开放的探测电极转化为数字电场值，从而实时地监测近地面大气层静电场的变化，并对可能造成当地雷击危险的大气电场强度变化加以识别和预警。

雷电预警的工作原理及用途

以在平地距地面约1.5m处设立的监测点为例，在一个无云天气检测到的平均场强约为250V/m，而当场强检测值达到2KV/m以上时，通常意味着该地点上方雷云已经产生；如果场强持续增大至4~5kV/m，发生雷闪现象的可能性就将超过６0%；雷闪发生时，场强会增大至14KV/m以上，一般情况下，到发生雷闪至少需要约30分钟。基于上述原理，雷电预警通过不断将安装地点的大气电场监测值，与预先设定的电场门限值相比较，就可以在第一次雷击产生前，探测到其发生的可能性，并且发出危险信息。从而对人员和设备提供预先准备雷电防护工作，避免雷击造成各种危害和损失。

雷电预警实现集成中央监控优化系统管理

演讲完毕，谢谢观看！——“ifen”酒新品发布活动策划爱奋斗•爱生活目录010203040506活动概述“ifen”酒新品发布会“爱奋斗•爱生活”品酒晚宴“我爱奋斗”高校乐队演唱会活动执行活动费用活动概述2012年05月20日-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.活动时间湖南锦绣潇湘文化产业园活动地点新品发布会/品酒晚宴/高校乐队演唱会活动构架活动概述活动目的：提升代理商对ifen酒的认识，有效促进合作。通过新闻发布会的召开向外界传达强势品牌的印象和

品牌强势运作的信息。借助新闻发布会的召开传递产品信息和品牌价值，形

成事件传播。活动概述活动意义：新闻发布会的意义在于能够激发和巩固代理商积极销售的信心，

同时可以对于ifen酒品牌的上市做一个正式的通告，

借以带动业界对于ifen酒的认同和认识和关注，是对

于ifen酒的整个传播体系的推动和帮助。以新闻与活动的结合表现形式确立ifen酒目标群体中的显赫地位新品发布会爱奋斗•爱生活

——2012ifen酒新品发布会发布会主题-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.锦绣潇湘“芙蓉国剧场”发布会地点15:30——17:20发布会时间新品发布会特色互动环节：ifen销售达人赛场外场内连线互动：在活动开展前期，在长沙步行街开展小型户外活动——ifen酒销售达人赛，然后将现场火热疯抢的画面剪辑成视频，在发布会上进行播放，让经销商看到ifen酒受广大市民（年轻消费者）的追捧。第一次连线：将现场疯抢的画面拍摄下来，随即采访一下消费者，问其为何要买酒，对酒的印象等。第二次连线：要求摄像拍摄出现场产品售罄的状态。表现形式：安排两百位学生扮演消费者到现场配合工作，现场随即采访消费者的购买心得。微电影VCR展播主持人开场新品发布会发布会流程：

蝶舞九天女子时尚电声组开场来宾签到（微电影VCR热场）第一次场外连线：让经销商看到场外热闹疯抢的状况与ifen酒品牌展示，从而给经销商留下好的印象，让他们看到该产品的市场前景。颜总致辞（宣布政策）第二次连线新品发布会发布会流程：现场调酒演示（品酒师点评）第一次连线第二次场外连线：此次连线需看到产品即将售罄的状态，以求再次打动在坐经销商的心，让产品热销，好销，有市场等一切优秀品质进入经销商的心，从而使经销商从心动变为行动。签约仪式“ifen酒”荣耀现世新品发布会发布会流程：

经销商代表发言此环节后附详细流程

合影自由洽谈签约仪式500万奖金现场助阵，活动至高潮。新品发布会1、“ifen酒”荣耀现世：嘉宾触摸LED点光球，特制酒保箱绽放,同时烟雾升起.冷焰火四射，ifen酒在绽放的仪器中荣耀现世。新品发布会2、“ifen酒”500万重奖销售机制建立：“ifen”酒业老总亲自向经销商代表颁发“ifen酒”500万销售奖励机制承诺书。新品发布会3、“ifen酒”品酒塔：这里我们用传统的香滨灌注香滨塔,改成“ifen”灌注,体现另外一种引用模式，同时，音乐响起，两位模特手捧“ifen”走秀。新品发布会新品发布会会场布置：易拉宝签到台喷绘、海报新品发布会新品发布会网络直播：我们与湖南最权威的媒体网络之一“文明在线”合作，全程紧密跟踪直播新品发布会。新品发布会新品发布会主持人：湖南电视台魏哲浩侯文ifen品酒晚宴爱奋斗•爱生活

——2012ifen品酒晚宴晚宴主题-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.湘府韩城（岳麓区阜埠河路）晚宴地点17:20开始晚宴时间ifen品酒晚宴晚宴酒店简介：长沙湘府韩城湘府韩城韩系餐厅是一家经国家相关部门批准注册的合法企业,湘府韩城韩系餐厅以经营主营餐饮美食服务为主，以合理的价格、优良的服务与众多用户及企业建立了长期的合作关系。湘府韩城韩系餐厅位于岳麓区阜埠河路(