第八章电力系统雷电过电压及接地

1、第八章电力系统雷电过电压及接地,第八章 发电厂的过电压保护及接地装置,第一节 过电压保护概述 第二节 避雷针和避雷线 第三节 避雷器 第四节 输电线路的防雷保护 第五节 发电厂的接地装置,第八章电力系统雷电过电压及接地,第一节 雷电放电和雷电过电压,一、电力系统中电气设备的绝缘会受到两种过电压 外部过电压 又叫大气过电压，是由雷电活动所引起的过电压 内部过电压 是由开关操作和系统故障而引起的过电压。,第八章电力系统雷电过电压及接地,危害： 雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一。雷电放电所产生的巨大电流，可能使被击物燃烧，炸毁，使导体熔断，或

2、产生巨大的电动力引起机械损坏。,第八章电力系统雷电过电压及接地,一、外部过电压 1直击雷 雷云向发电厂的电气设备和建筑物直接放电称为直击雷。 2感应雷 感应雷是由静电感应所引起。 3雷电侵入波 当输电线路遭到直击雷或感应雷时，泄泻到输电线上的雷电荷将会沿着输电线两侧向发电厂或变电所流动；形成雷电侵入波，其所产生的高电压叫做侵入波过电压，有时高达三四十万伏，也会造成发电厂电气设备绝缘的破坏。,第八章电力系统雷电过电压及接地,二、内部过电压 1工频过电压 例如，中性点不接地电力系统中发生单相接地后，非故障相的对地电压就会升高倍。 2操作过电压 过渡过程，往往会产生振荡过电压 3谐振过电压 电感、电

3、容元件构成一系列不同自振频率的振荡回路产生谐振现象,第八章电力系统雷电过电压及接地,三、防止过电压危害的措施 采取一系列防雷措施和防雷保护装置。 1对直击雷的防护措施 对于直击雷，发电厂和变电站通常采用避雷针、避雷线进行保护。 2对感应雷的防护措施 (1) 较低电压等级的电气设备及母线，因其绝缘水平较低，不可太靠近容易引雷的物体，以免发生“反击”。 (2) 采用避雷器泄放感应过电压。,第八章电力系统雷电过电压及接地,3对雷电侵入波的防护措施 发电厂、变电所对雷电侵入波的防护主要是安装多组避雷器。此外，发电厂、变电所的进线段保护(邻近的12km架空线避雷线)有利于减少雷电侵入波的危害。 4对内部

4、过电压的防护措施 对内部过电压的保护措施有：采用灭弧性能良好不重燃的断路器(对于超高压系统采用具有中、低值并联电阻的断路器)、限制工频电压升高的并联电抗器、保护间隙、限制内部过电压的磁吹避雷器、阻尼电阻、电容器以及合理的运行操作方式避免发生谐振等。,第八章电力系统雷电过电压及接地,第二节 避雷针和避雷线,一、防雷装置的种类 电力系统中，常用的防雷装置有：避雷针，避雷线，避雷器。 避雷针，避雷线：一般用于防止雷电直接击中被保护物体，主要用于对直击雷的保护，一般用于保护发电厂和变电所。 避雷器：用于限制沿输电线路侵入变电所的雷电冲击波的幅值，主要用于保护变电所内电气设备的绝缘。,第八章电力系统雷电

5、过电压及接地,二、各避雷装置的保护范围,1 避雷针 组成：由接闪器，引下线和接地体组成。 单支避雷针的保护范围：,第八章电力系统雷电过电压及接地,两支等高的避雷针的保护范围,由于联合屏蔽作用，两支等高避雷针的联合保 护范围比各自的保护的叠加要大一些。 两针外测的保护范围：按单支的方法确定 两针之间的保护范围：,第八章电力系统雷电过电压及接地,多支避雷针的保护范围,三针的联合保护范围的确定，可以两针两针地分别验算，只要 时，则三针组成的三角形内部可以完全得到保护。 四针及以上时，可以每三针分别进行运算,第八章电力系统雷电过电压及接地,2 避雷线,又称架空地线 ，110kV及以上输电线路的主要防雷

6、措施，一般沿线路全长架设，不仅保护线路本身，也减少了雷电波侵入对发电厂和变电所的危害。 单根避雷线：,第八章电力系统雷电过电压及接地,两根平行的避雷线,两根避雷线外侧的保护范围同单根避雷线，两线之间横截面的保护范围由通过两避雷线1、2点及保护范围上部边缘最低点o的圆弧确定，o点的高度为：,第八章电力系统雷电过电压及接地,避雷线保护范围的计算 1 保护角的定义 保护角是指避雷线同外侧导线的连线与垂直线之间的夹角 2 保护角越小，避雷线对导线的屏蔽保护越可靠，一般取2030度，可以认为输电线路在避雷线的保护范围内,第八章电力系统雷电过电压及接地,注： （1 ）为使雷电流顺利泻入地下和降低雷击点的过

7、电压，避雷针和避雷线除了要有接闪器（避雷针的针头，避雷线的架空地线）外，必须有足够接地引下线和良好的接地体，其接地电阻应足够小。,第八章电力系统雷电过电压及接地,（2 ）避雷针比较适用于设备集中的保护对象，如发电厂和变电所，空间伸展区域广的保护对象如架空线路则用避雷线。 （3 ）避雷针和避雷线保护范围定义：指在某一范围内物体遭受雷击的可能性小于0.1%的空间区域。,第八章电力系统雷电过电压及接地,反击,第八章电力系统雷电过电压及接地,作用： 防止雷电过电压损坏电力设备的保护装置。 实质是一个放电器，当雷电波侵入时，先进行放电，使与之并联的电气设备得到有效保护。,第三节 避雷器,第八章电力系统雷

8、电过电压及接地,正常运行时， 避雷器的电阻呈无限大状态，不会对地短路； 当雷电侵入波沿线路进入发电厂或变电所时， 避雷器的电阻自动变得很小，使巨大的雷电冲击电流顺利入地，此时避雷器两端电压(称为残压)并不高，不会危及被保护设备的绝缘。冲击大电流过后，在一小段时间内，由线路正常工作电压驱动的电流(称为工频续流)也经过避雷器入地。这时避雷器自动恢复成很大的电阻，于是电力系统又恢复了正常运行。,第八章电力系统雷电过电压及接地,避雷器基本分类： 1 保护间隙和排气式避雷器主要用于配电系统、发电厂和变电所的进线段的保护，以限制入侵的大气过电压。结构简单，价格低廉，保护效果差。 2 阀式避雷器和金属氧化物

9、避雷器用于发电厂和变电所的保护。,第八章电力系统雷电过电压及接地,第四节 输电线路的防雷保护,输电线路的防雷保护措施： 1 架设避雷线 对于110kV及以上中性点直接接地线路，要求全线架设避雷线，防止线路频繁跳闸。330500kV应装设双避雷线。110kV线路的保护角取2030度，220330kV一般采用20度左右，500kV一般不大于15度。,第八章电力系统雷电过电压及接地,2 装设自动重合闸装置 由于线路绝缘具有自恢复的功能，安装自动重合闸装置对降低线路的雷击事故率效果良好，各级电压的线路都应装设自动重合闸装置。,第八章电力系统雷电过电压及接地,3 降低杆塔接地电阻 线路架设避雷线后，杆塔

10、必须良好的接地。降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平、防止反击的有效措施。 4 架设耦合地线 在导线下方架设一条架空地线，在雷击导线时起分流作用和耦合作用，从而减少线路的雷击跳闸次数，提高线路的耐雷水平。 5 装设排气式避雷器等 一般仅在线路交叉处或在过江大跨越高杆杆塔上这些雷电过电压特别大的地方和线路绝缘的某些薄弱点上装设排气式避雷器限制过电压。,第八章电力系统雷电过电压及接地,第四节 发电厂及变电所的防雷保护,一、直击雷保护 为防止雷直击发电厂和变电所，可采用避雷针和避雷线进行保护。 避雷针（线）的设置原则： 所有需要保护的设备都应处在避雷针（线）的保护范围之内，还应防止雷击避雷针时发生的反

11、击事故。,第八章电力系统雷电过电压及接地,为了节约投资，对110kV及以上的配电装置，可将避雷针装设在配电装置的构架上，即为构架避雷针；35kV及以下配电装置绝缘较弱，为了防止发生反击事故，其构架上不宜装设避雷针，应由独立的避雷针保护。 发电厂的主厂房一般不装设避雷针，以免发生感应或反击事故使继电保护装置误动作。,第八章电力系统雷电过电压及接地,二、侵入波过电压保护 为防止沿线侵入的雷电波对发电厂和变电所的危害，在发电厂、变电所内装设阀型避雷器和氧化锌避雷器，以限制入侵雷电波的幅值。 避雷器应尽量靠近变压器，在各段母线上都应装设避雷器，变压器与避雷器之间的距离不能太远，变电所内的所有设备都应受

12、到避雷器的保护，即电气设备与避雷器间的电气距离不能超过允许值。,第八章电力系统雷电过电压及接地,第五节 电力系统接地,一、基本概念 接地：电气设备导电部分和非导电部分与大地的人为连接称为接地。 接地体：埋入地下与土壤有良好接触的金属导体称为接地体。 接地引线：连接接地体和电气装置接地部分的导线称为接地引线。 接地装置：接地体和接地引线的总称。,第八章电力系统雷电过电压及接地,接地分类: （1）工作接地： 为保证电力系统正常运行所需要的接地，如变压器中性点接地。 （2）保护接地： 为保证人身安全，将电气设备的金属外壳接地。,第八章电力系统雷电过电压及接地,（3）静电接地：对于易燃、易爆场所的金属

13、物体，当其上蓄有静电以后往往会爆发火花，以致造成爆炸或火灾，因此要对这些金属物体接地，如储油罐。 （4）防雷接地：针对防雷保护的需要而设置的接地，如避雷针，避雷线，避雷器的接地，目的是使雷电流顺利导入地中，以降低雷电过电压。,第八章电力系统雷电过电压及接地,从物理过程来看，防雷接地与其他三种接地有两点区别：一是雷电流的幅值大；二是雷电流的变化快，等值频率高。 对于工作接地，保护接地和静电接地，接地电阻是指在工频或直流电流流过时的电阻，通常叫工频（或直流）接地电阻；对防雷接地，接地电阻是指雷电冲击电流流过时的电阻，叫做冲击接地电阻。一般要求冲击接地电阻值小于10欧姆。,第八章电力系统雷电过电压及

14、接地,水平接地体一般是作为发电厂、变电所等大型接地网的接地方式；垂直接地体一般作为避雷针、避雷线、避雷器等需要集中接地的电力设施的主要接地方式；另外在发电厂、变电所等大型接地网的建设中还常常采用复合接地装置。,第八章电力系统雷电过电压及接地,二、工程实用的接地装置,1 典型接地体 水平接地体，垂直接地体 垂直接地体一般用长约2.53m的角钢、圆钢或钢管垂直打入地下，上端埋入地下0.30.5m，以使接地电阻不因冬季土壤表面冻结和夏季水分蒸发而引起很大变动。,第八章电力系统雷电过电压及接地,降低接地电阻的方法,1 加大接地体电阻 ：除经济、场地限制外，过分伸长接地体，电感效应对防雷接地作用有限；

15、2 利用自然接地体，无需额外费用； 3 引外接地，与接地网以外某一低土壤电阻率区域的接地极相接； 4 换土：用电阻率低的土壤；,第八章电力系统雷电过电压及接地,2 输电线路的防雷接地 高压输电线路在每一级杆塔下都设有接地体，通过引线与避雷线可靠相连，使雷电流通过较低的接地电阻入地。,第八章电力系统雷电过电压及接地,3 发电厂和变电所的接地 发电厂和变电所内有大量重要的设备，因此需要良好的接地装置，以满足工作、安全和防雷的要求。 一般的做法： 根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针和避雷器安装处增加局部的集中接地体以满足防雷接地的要求。不可用统一接地网代替集中防雷接地。,第

16、八章电力系统雷电过电压及接地,三、接触电压和跨步电压 接触电压：当人触及漏电外壳，加于人手与脚之间的电压，称为接触电压 跨步电压：当人在分布电位区域径向跨开一步时，两脚间(约0.8m)所受电压称为跨步电压。,第八章电力系统雷电过电压及接地,四、发电厂中需要保护接地的部分 发电厂电气设备很多，为了工作人员的人身安全，以下部分需要进行保护接地： (1) 发电机、变压器、各种电器、携带式及移动式用电器具等的机座和金属外壳。 (2) 互感器的二次线圈。 (3) 配电盘和控制盘的框架。 (4) 室内外配电装置金属构架和钢筋混凝土构架，靠近带电部分的金属围栏和门。 (5) 交、直流电力电缆的接线盒、终端盒

17、的金属外壳，电缆的金属外皮及穿线钢管。 (6) 铠装控制电缆的金属外皮，非铠装或非金属护套电缆的12根屏蔽芯线。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地与接地装置,接地线又分为接地干线和接地支线，接地干线一般应采用 不少于两根导体在不同地点与接地网连接。如图10-1所示接地 体按其布置方式可分为外引式接地体和环路式接地体。按其形 状划分，有管形、带形和环形几种基本形式。按其结构划分， 有自然接地体和人工接地体之分。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地电流与接地短路电流,凡从带电体流入地下的电流即属于接地电流。 接地电流有正常接地电流和故障接地电流。正常接地电流 指正常工作时通过接地装置流入

18、地下，借大地形成工作回路的 电流；故障接地电流指系统发生故障时出现的接地电流。 系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流 叫做接地短路电流，如接地的380/220V系统的单相接地短路 电流。在高压系统中，接地短路电流可能很大，接地短路电 流在200A及以下的，称小接地短路电流系统；接地短路电流 大于500A的，称大接地短路电流系统。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 流散电阻和接地电阻,如图10-2所示，接地电流流入地下以后，就通过接地体 向大地作半球形散开，这一接地电流就叫做流散电流。流散 电流在土壤中遇到的全部电阻叫,叫做流散电阻。 接地电阻是接地体的流散电 阻与接地线的电阻之和。

19、接地线 电阻一般很小，可以忽略不计。 因此，可以认为流散电阻就是接 地电阻。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 对地电压,电流通过接地体向大地作半球形流散。在距接地体越远的 地方球面越大，所以流散电阻越小。一般认为在距离接地体 20以上，电流就不再产生电压降了。或者说，至距离接地体 20m处，电压已降为零。电工上通常所说“地”就是这里的地。 通常所说的对地电压，即带电体同大地之间的电位差。也 是指离接地体20m以外的大地而言的。简单说，对地电压就是 带电体与电位为零的大地之间的电位差。显然对地电压等于 接地电流与接地电阻的乘积。如果接地体有多根钢管组成，则 当电流自接地体流散时，至电位为零处的

20、距离可能超过20m。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接触电势和接触电压,接触电势是指接地电流自接地体流散，在大地表面形成 不同电位时，设备外壳、构架或墙壁与水平距离0.8m处之间 的电位差。 接触电压是指设备绝缘损坏时，在身体可同时触及的两 部分之间出现的电位差。如人在发生接地故障的设备旁边， 手触及设备的金属外壳，则人手与脚之间所呈现的电位差， 即为接触电压，接触电压通常按人体离开设备0.8m考虑。 如图10-3所示，a的接触电压为Uc，故障设备对地电压为Ud。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接触电势和接触电压,第八章电力系统雷电过电压及接地, 跨步电势和跨步电压,跨步电势是指地面上

21、水平距离为0.8m（人的跨距）的两 点之间的电位差。 跨步电压是指人站立在流过电流的大地上，加于人的两 脚之间的电压，如图10-3中的Ub1、Ub2。人的跨步一般按 0.8m考虑。图10-3中，紧靠接地体位置，承受的跨步电压最 大；离开了接地体，承受的跨步电压小一些，对于垂直埋设 的单一接地体，离开接地体20m以外，跨步电压接近于零。 考虑人脚底下的流散电阻，实际跨步电压应降低一些。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 中性点、零点和中性线、零线,发电机、变压器、电动机等电器的绕组中以及串联电 源回路中有一点，它与外部各接线端间的电压绝对值相 等，这一点就成为中性点或中点。 当中性点接地时，该点

22、则称为零点。由中性点引出的 导线，称为中性线；由零点引出的导线，则称为零线，如 图10-4及图10-5所示。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 中性点与中性线、零点与零线、重复接地,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地线和接地接地线,一般有中性线（代号N）、保护线（代号PE）或保护中性 线（代号PEN）。 中性线（N线）的功能，一是用来接用额定电压为相电压 的单相用电设备，二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单 相电流，三是用来减小负荷中性点的电位偏移。 保护线（PE线）的功能，是为保障人身安全、防止发生触 电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分通过保 护线（PE线）接地，可在设备

23、发生接地故障时减小触电危险。 保护中性线（PEN线）兼有中性线（N线）和保护线（PE 线）功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗 称“地线”。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地线和接地 接地（工作接地）,将电气装置的必须接地部分，通过接地装置与大地有良好 的电气连接称为接地。电力系统和电气设备的接地按其不同的 作用，可分为工作接地、保护接地、重复接地和接零。 （1）工作接地 在正常或事故情况下，为了保证电气设备可靠运行而必须 在电力系统中某一点进行接地，称为工作接地。这种接地可直 接接地或经特殊装置接地，如图10-6所示。 各种工作接地有各自的功能。例如电源中性点直接接地， 能在运

24、行中维持三相系统中相线对地电压不变；而电源中性点 经消弧线圈接地，能在单相接地时消除接地点的断续电弧，防 止系统出现过电压。防雷装置的接地，能在雷击时将强大的雷 电流泄入大地，减小雷电流流过时引起的电位升高。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地线与接地（工作接地与保护接地图）,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地线和接地重复接地,在TN系统中，为确保公共PE线或PEN线安全可靠，除 在中性点进行工作接地外，还应在PE线或PEN线的下列地 方进行重复接地：1）在架空线路终端及沿线每1km处；2） 电缆和架空线引入车间或大型建筑物处，见图10-6。如不重 复接地，则在PE线或PEN线断线且有

25、设备发生单相接地故 障时，接在断线后面的所有设备外露可导电部分都将呈现接 近于相电压的对地电压，即，如图10-8a所示，这是很危险 的。如进行了重复接地，如图10-8b所示，则在发生同样故 障时，断线后面的设备外露可导电部分的对地电压为，危险 程度大大降低。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地线和接地重复接地（图108）,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地系统,在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压 器的中性点有三种运行方式：一种是电源中性点不接地，一 种是中性点经阻抗接地，再有一种是中性点直接接地。前两 种合称为小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系统，或 中性点非直接接地

26、系统。后一种中性点直接接地系统，称为 大接地电流系统，亦称中性点有效接地系统。 我国10kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。如 单相接地电流大于一定数值时（10kV系统中接地电流大于 30A 、20kV及以上系统中接地电流大于10A时），则应采用 中性点经消弧线圈接地的运行方式。我国110kV及以上的系 统，则都采用中性点直接接地的运行方式。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 电气接地的作用,电气接地的作用主要包括以下几点： （1）防止人身遭受雷击 将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地极之 间作良好金属连接，以保护人身安全，防止人身遭受电击。 （2）保障电气系统正常运行 电力系统

27、接地一般为中性点接地，中性点的接地电阻很 小，因此中性点与地间的电位接近于零。系统由于有了中性 点的接地线，也可保证继电保护的可靠性。 （3）防止雷击和静电的危害,第八章电力系统雷电过电压及接地, 电气接地的分类,1. 按接地作用分类 常用的接地可分为以下几种： 1）系统接地； 2）设备的保护接地； 3）防雷接地； 4）屏蔽接地； 5）防静电接地； 6）等电位接地 7）电子设备的信号接地及功率接地 2.按接地形式分类 接地极按其布置方式可分为外引式接地极和环路式接地 极。若按其形状，则有管形、带形和环形几种基本形式。若 按其结构，则有自然接地极和人工接地极之分。,第八章电力系统雷电过电压及接地

28、, 电气设备的接地,为了保证安全必须将正常时不带电而故障时可能带电的 电气设备的外露导电部分采用保护接地、或保护接零的措 施，接地装置设计技术规程对必须接地和不须接地部分作了 明确的规定。 （1）电气设备的外露导电部分接地； （2）电气设备外露导电部分不接地 ； （3）外部导电部分,第八章电力系统雷电过电压及接地,接地装置的安装,一、接地装置的敷设要求 二、接地装置的安装 接地体的安装自然接地体的利用 接地体的安装人工接地体的安装 接地线的安装自然接地体的选用 接地线的安装人工接地线的选用,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地装置的敷设要求,（1）为减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距

29、 不宜小于其长度的两倍，水平接地体的间距不宜小于5m。 （2）接地体与建筑物的距离不宜小于1.5m。 （3）围绕屋外配电装置、屋内配电装置、主控制楼、主 厂房及其它需要装设接地网的建筑物，敷设环形接地网。这些 接地网之间的相互连接不应少于两根干线。对大接地短路电流 系统的发电厂和变电所，各主要分接地网之间宜多根连接。 为了确保接地的可靠性，接地干线至少应在两点与地网相 连接。自然接地体至少应在两点与接地干线相连接。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地装置的敷设要求,（4）接地线沿建筑物墙壁水平敷设时，离地面宜保持 250300mm的距离。接地线与建筑物墙壁间应有1015mm 的间隙。 （5

30、）接地线应防止发生机械损伤和化学腐蚀。与公路、铁 道或化学管道等交叉或有可能发生机械损伤的地方，对接地线 应采取保护措施。在接地线引进建筑物的入口处，应设标志。 （6）接地网中均压带的间距D应考虑设备布置的间隔尺 寸，尽量减少埋设接地网的土建工程量及节省钢材。视接地网 面积的大小，一般可取5、10。对330kV及500kV大型接地 网，也可采用20间距。但对经常需巡视操作的地方和全封闭电 器则可局部加密（如取D=23）。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地装置的敷设要求,（7）接地线的连接需注意以下几点： 1）接地线连接处应焊接。如采用搭接焊，其搭接长度必 须为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6

31、倍。在潮湿的和有腐蚀性蒸 汽或气体的房间内，接地装置的所有连接处应焊接。该连接处 如不宜焊接，可用螺栓连接，但应采取可靠的防锈措施。 2）直接接地或经消弧线圈接地的主变压器、发电机的中 性点与接地体或接地干线连接，应采用单独的接地线。其截面 及连接宜适当加强。 3）电力设备每个接地部分应以单独的接地线与接地干线 相连接。严禁在一个接地线中串接几个需要接地的部分。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地体的安装自然接地体的利用,接地装置的安装分接地体的安装和接地线的安装。接地体的安装又分自然接地体的利用和人工接地体的装设。 在设计和安装接地装置时，首先应充分利用自然接地体， 以节约投资，节约钢材

32、。自然接地体是用于其他目的，但与土 壤保持紧密接触的金属导体。如果实地测量所利用的自然接地 体电阻已能满足要求，而且这些自然接地体又满足热稳定条 件，就不必再装设人工接地装置，否则应装设人工接地装置。 对于大接地电流系统的发电厂和变电所则不论自然接地体的 情况如何，仍应装设人工接地体。自然接地体至少应由两根 导体在不同地点与接地网相连（线路杆塔除外）。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地体的安装自然接地体的利用,用来作为自然接地体的有：上下水的金属管道；与大地有 可靠联接的建筑物和构筑物的金属结构；敷设于地下其数量不 少于二根的电缆金属外皮及敷设于地下的非可燃可爆的各种 金属管道；非绝缘的

33、架空地线等；对于变配电所来说，可利用 其建筑物钢筋混凝土基础作为自然接地体。 利用自然接地体时，一定要保证良好电气连接，在建筑物 结构的结合处，除已焊接者外，凡用螺栓连接或其他连接的， 都要采用跨接焊接，而且跨接线不得小于规定值。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地体的安装人工接地体的装设,用来作为人工接地体的一般有钢管、角钢、扁钢和圆钢等 钢材。如有化学腐蚀性的土壤中，则应采用镀锌钢材或铜质的 接地体。人工接地体有垂直埋设和水平埋设两种基本结构型 式，接地体宜垂直埋设；多岩石地区接地体可水平埋设。 在普通沙土壤地区（土壤电阻率 ），因地 电位分布衰减较快，可以采用以棒形垂直接地体为主的棒

34、带接 地装置。垂直接地体常采用的规格有：直径为4860mm的钢 管，管壁厚度不小于3.5mm，或的角钢以及直径为19 25mm的圆棒，垂直接地体长度为23m。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地体的安装人工接地体的装设,接地体的布置根据安全、技术要求，因地制宜安排，可以 组成环形、放射形或单排布置。为了减小接地体相互间的散流 屏蔽作用，相邻垂直接地体之间的距离不应小于2.53m，垂 直接地体的顶部采用扁钢或直径圆钢相连，上端距地面不小于 0.6m，通常取0.60.8m。常用的几种垂直接地体布置形式如 图10-9。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地体的安装人工接地体的装设,多岩石地区和

35、土壤电阻率较高（ ） 的地区，因地电位分布衰减较慢，接地体宜采用水平接地体为 主的棒带接地装置。水平接地体通常采用扁钢或直径为12 16的圆钢组成，可以组成放射形、环形或成排布置，水 平接地体应埋设于冻土层以下，一般深度为0.61m，扁钢水 平接地体应立面竖放，这样有利于减少流散电阻。常用的几种 水平接地体布置形式，如图10-10。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地体的安装人工接地体的装设,发电厂和变电所常采用以水平接地体为主的复合接地体， 即人工接地网，对面积较大的接地网，降低接地电阻靠大面积 水平接地体。既有均压、减小接触电压和跨步电压的作用，又 有散流作用。复合接地体的外缘应闭合，

36、并做成圆弧形。 埋入土中的接地棒之间用扁钢带焊接相连，形成地下接地 网。扁钢带敷设在地下的深度不小于0.3m，扁钢带截面不得 小于48mm2，厚度不得小于4mm。 装设保护接地时，为尽量降低接触电压和跨步电压，应使 装置地区内的电位分布尽可能均匀。为了达到此目的，可在装 置区域内适当地布置钢管、角钢和扁钢等，形成环形接地网。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地体的安装自然接地体的利用,图10-11表示屋内配电装置房屋周围的环形接地网。此接 地网有垂直埋入地中的钢棒和连接它们的扁钢组成。为减小建 筑物的接触电压，接地体与建筑物基础间应保持不小1.5m的 水平距离，通常取23m。 屋内接地网是

37、采用敷设在电气装置所在房屋每一层内接地 干线组成，各层接地干线用几条上下联系的导线互相连接。屋 内接地网在几个低点于主接地网相连。接地干线采用扁钢或圆 钢，扁钢的厚度应不小于3mm，截面应不小于24mm2，圆钢的直径应不小于5mm。 当埋设接地体时，先挖一地沟，如图10-12所示。然后将 接地体打入地下。接地体上面的端部离开沟底100200mm，以便连接接地线。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地体的安装自然接地体的利用,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地线的安装自然接地体的选用,接地线是接地装置中的另一组成部分。在设计接地线中为 节约有色金属、减少施工费用，应尽量选择自然导体作为接地

38、 线。只有当自然导体在运行中电气连续性不可靠或有发生危险 的可能，以及阻抗较大不能满足接地要求时，才考虑采用人工 接地线或增设辅助接地线。并应检验其热稳定及机械强度。 用来作为自然接地线的有：数量为两根的电缆的金属外 皮，若只有一根，则应敷设辅助接地线；各种金属构件、金属 管道、钢筋混凝土等，其全长应为完好电气通路。若金属构 件、金属管道串联后作接地线时，应在其串接部位焊接金属跨 接线。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地体的安装人工接地线的选用,为连接可靠并有一定的机械强度，人工接地线一般采用钢 质扁钢或圆钢接地线；只有当采用钢质线施工安装困难时，或 移动式电气设备和三相四线制照明电缆的

39、接地芯线，才可采用 有色金属作人工接地线，但铝线不能作为地下的接地线。 为防止机械损坏及锈蚀情况，接地线要有足够大的尺寸。 对于1000V以上的系统一般要根据单相短路电流校验其热稳 定。对于1000V以下中性点不接地系统，其接地干线的截面， 根据载流量来说，不应小于相线中最大负荷相负荷的50%；单 独用电设备则不应小于其分支供电线容许负荷的1/3，在任何 情况下，钢质接地线的截面不大于100mm2，铝质接地线则为 35mm2，铜质接地线则为25mm2。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地体的安装人工接地线的选用,接地线应该敷设在易于检查的地方，并须有防止机械损伤 及防止化学作用的保护措施。

40、从接地体或从接地体连接干线引 出的接地干线应明设，并涂漆标明，一般涂上紫色；穿越楼板 或墙壁时，应穿管保护；接地干线要支持牢固；若采用多股导 线连接时，要采用接线耳。从接地干线敷设到用电设备的接地 支线的距离愈短愈好。 接地线相互之间及接地体之间的连接应采用焊接，并无虚 焊。接地线与电气设备的连接方法可采用焊接或用螺栓连接。 接地线与接地体之间的连接应采用焊接或压接，连接应牢固可 靠。电气装置中的每一个接地元件，应采用单独的接地线与接 地体或接地干线相连接。,第八章电力系统雷电过电压及接地,一、接地电阻的概念 工频接地电阻 冲击接地电阻 二、各类电气装置的接地电阻 发电厂和变电所电气装置的接地

41、电阻 配电装置的接地电阻 三、防雷设备的接地电阻 四、接地电阻的计算 人工接地体工频接地电阻的计算 自然接地体工频接地电阻的计算 五、降低接地电阻的方法（选择复式接地装置和降低土壤电阻率） 六、接地装置的计算程序,第八章电力系统雷电过电压及接地, 接地电阻的概念,电流经接地体流入大地时，接地体本身、接地体与土壤 之间的接触部分以及土壤本身都要呈现一定的电阻，这一电 阻叫接地体的接地电阻。接地电阻的数值等于接地体对大地 零电位区域的电压与流经接地体的全部电流的比值，等于接 地极电阻和流散电阻之和。按通过接地体流入地中的工频电 流求得的电阻，称为工频接地电阻，通常简称接地电阻；按 通过接地体流入地

42、中的冲击电流求得的电阻，称为冲击接地 电阻。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 工频接地电阻,工频接地电阻允许值如表10-1所示。表中为考虑到季节 变化的最大接地电阻值。计算入地短路电流时应考虑： （1）应按510年发展后的系统最大运行方式确定。 （2）大接地短路电流系统中计算用的流经接地装置的入 地短路电流，采用在接地装置内或外短路时，经接地装置流 入地中的最大短路周期分量的起始有效值。并应考虑系统中 各接地中性点间的短路电流分配，以及避雷线中分走的接地 短路电流（架空避雷线对地绝缘的线路除外）。 按 计算时，不应及入引进线路的避雷线接地 的作用。按Dd0.5计算时，则可计入上述作用。,第八

43、章电力系统雷电过电压及接地, 工频接地电阻,（3）在小接地短路电流系统中，计算用接地故障电流应 取下列数值：1）装有消弧线圈的发电厂、变电所或电力设备 的接地装置，计算电流等于该厂、所内接在同一电力网各消 弧线圈额定电流总和1.25倍。2）不装消弧线圈的发电厂、变 电所或电力设备的接地装置，计算电流等于电力网中断开最 大一台消弧线圈时的最大可能残余电流值，但不得小30A。 （4）在中性点不接地的网络中，计算电流采用单相接地 电容电流，可按下式计算 （10-1） 式中 I单相接地电容电流，A； U网络线电压，kV； L1电缆线路长度，km； Lf 架空线路长度，km。,第八章电力系统雷电过电压及

44、接地, 工频接地电阻 表10-1,第八章电力系统雷电过电压及接地, 冲击接地电阻表10-2,第八章电力系统雷电过电压及接地, 发电厂、变电站电气装置的接地电阻,（1）有效接地和低电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻宜符合下列要求： 一般情况下，接地装置的接地电阻应符合 （10-2） 式中Rd 考虑到季节变化的最大接地电阻，； 计算用的流经接地装置的入地短路电流，A。 当接地装置的接地电阻不符合上式要求时，可通过技术 经济比较增大接地电阻，但不得大于5 。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 发电厂、变电站电气装置的接地电阻,（2）不接地、经消弧线圈接地和高电阻接地系统中发电厂、

45、变电所电气装置保护接地的接地电阻应符合下列要求： 高压电气装置与发电厂、变电所电力生产用低压电气装置共用的接地装置应符合 (10-3)，但不应大于10。 高压电气装置的接地装置，应符合 (10-4) 式中 Rd考虑到季节变化和最大接地电阻，； 计算用的接地故障电流，A。 但不宜大于10（变电所的接地电阻值，可包括引进线路的避 雷线接地装置的流散作用）。 以上计算用接地故障电流取值同表10-1要求。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 防雷设备的接地电阻,根据防雷设备的类别及系统运行情况等因素而定。常用 防雷设备接地电阻允许值如表10-3所示。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 单根垂直管形接地体的接地电阻,在工程设计中，人工接地体的工频接地电阻可采用下 列公式计算。 1. 单根垂直管形接地体的接地电阻 （10-7） 式中，为土壤电阻率； 为接地体长度。,第八章电力系统雷电过电压及接地, 多根垂直管形接地体的接地电阻,2. 多根垂直管形接地体的接地电阻 n根垂直接地体并联时，因接地体间屏蔽效应的影响， 使得总的接地电阻为 （10-8） 式中，E为接地体的利用系数，垂直管形接地体的利用 系数如表10-6所示。采用管间距离与管长之比 及管子数目去查；因该表所列未计连接扁钢的 影响，因此实际的比表列数值略高。,第八章电力系统雷电过电压