接地與防雷PPT課件

1、續(xù)上頁 （二） 接地電流與對地電壓 電氣設備在發(fā)生接地故障時，電流將通過接地體以半球形向大地中散開。 2121320mIEUE 在距離接地體越遠的地方，半球的球面積越大，其散流電阻越小，相對于接地點處的電位就越低。 電氣設備的接地部分，如：接地的外露可導電部分和接地體等，與零電位的“大地”之間的電位差，稱為接地部分的對地電壓。 第1頁/共40頁續(xù)上頁續(xù)上頁 （三）接地類型 1. 1. 功能性接地 為保證電力系統(tǒng)和電氣設備達到正常工作要求而進行的接地，又稱工作接地。 2. 2. 保護性接地 為了保證電網故障時人身和設備的安全而進行的接地。 3. 3. 功能性與保護性合一的接地( (如屏蔽接地)

2、) 安全保護接地過電壓保護接地 防靜電接地 為防止人體受到間接電擊，而將電氣設備的外露可導電部分進行的接地。 為防止過電壓對電氣設備和人身安全的危害而進行的接地，如防雷接地。為了消除靜電對電氣設備和人身安全的危害而進行的接地。 第2頁/共40頁二、接地電阻及其要求二、接地電阻及其要求 接地電阻是指接地體的流散電阻與接地線、接地體電阻的總和。接地電阻主要是接地體的流散電阻，接地電阻與土壤的電阻率有關。 工頻接地電阻和沖擊接地電阻。 三、接地裝置的設計計算三、接地裝置的設計計算電力系統(tǒng)的不同接地裝置對接地電阻的要求是不同的。 單根垂直式人工接地體 3 . 0)1)(manER 多根垂直式人工接地體

3、 ()(1)()0.9E manE manRRn為接地體的利用系數(shù)，考慮了接地體之間存在電場屏蔽效應。 工頻接地電阻的簡化計算： 第3頁/共40頁例9 91 1 例9-1 某10/0.4kV車間變電所，主變壓器容量為800kVA，采用Dyn11聯(lián)結。已知接于10kV側的架空線路長100km，電纜線路長10km。當?shù)赝临|為砂質粘土。經現(xiàn)場測定，可利用的自然接地體電阻為60。已知流過接地線的低壓側單相接地短路電流為10kA，短路存在時間0.4s。試確定該變電所的共用人工接地裝置。解： 1 1）確定該變電所的接地電阻允許值 ： E(al)RNcabohE(35)10(35 10100)A12.85A

4、350350UllIEEE120V120V9.3412.85A4RIR E4R 2 2）已知可利用的自然接地體電阻 。 E(nat)60R第4頁/共40頁續(xù)上頁 4 4）人工接地體的初步敷設方案： 擬選用直徑50mm，長2.5m的鋼管接地體，沿變電所四周，距墻腳2.53m，每隔5m打入一根鋼管，各鋼管接地體之間用404mm 2的扁鋼連接構成一個接地網。 3 3）人工接地體所需總電阻： ()()()6044.29604E natEE manE natERRRRR 5 5）單根人工接地體鋼管的接地電阻 ： )1)(manER1()(1)0.30.310030E manRmm第5頁/共40頁續(xù)上頁

5、選用10或12根直徑50mm，長2.5m的鋼管作接地體，并用404 mm2 的扁鋼連接，呈環(huán)形布置。 7 7）校驗接地線的短路熱穩(wěn)定： 實際接地線截面為404160mm2大于90.4 mm2，短路熱穩(wěn)定條件合格。 E(man)(1)E(man)0.90.9 30100.664.29RnR(1)2kmink100000.490.4mm70IAtC 6 6）人工接地裝置需用的鋼管數(shù)量和最終的接地方案： 第6頁/共40頁續(xù)上頁 變電所接地平面布置示例圖EEEEEEEEMEBEEEEE高壓配電室8200MEBEEEEE低壓配電(變壓器)室E值班室EEE工具室EEEE50003800MEBEEEEE38

6、0038003000等電位聯(lián)結端子板（接地端子板）溝內接地線-40*4變壓器基礎槽鋼低壓柜基礎槽鋼變壓器中性點接地線-50*6變壓器基礎槽鋼低壓柜基礎槽鋼溝內接地線-40*4等電位聯(lián)結端子板（接地端子板）人工接地體L50*50*6長2500連接扁鋼-40*4溝內接地線-40*4等電位聯(lián)結端子板（接地端子板）高壓柜基礎槽鋼第7頁/共40頁四、信息系統(tǒng)的接地四、信息系統(tǒng)的接地 以計算機為核心的信息系統(tǒng)的接地的設計有特殊的要求。一般，信息系統(tǒng)的接地電阻要求不大于4，對于與防雷裝置的共用接地，則一般要求不大于1。為使系統(tǒng)在工作時有一個基準電位，不致因浮動而引起信號量的誤差，并防止電磁場的干擾，使信息系

7、統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作。 為防止發(fā)生接地故障后出現(xiàn)超過限值的危險接觸電壓，而將計算機設備外露可導電部分與保護線或大地所進行的保護性連接。 信號接地 安全接地 接地種類信息系統(tǒng)的接地形式 ：（1 1）一點接地 （2 2）懸浮接地 第8頁/共40頁五、等電位聯(lián)結五、等電位聯(lián)結 （一）等電位聯(lián)結概念 等電位聯(lián)結是使建筑物電氣裝置的各外露可導電部分與電氣裝置外的其它金屬可導電部分進行電位基本相等的電氣連接。 作用于全建筑物，在每一電源進線處，利用聯(lián)結干線將保護線、接地線的總接線端子與建筑物內電氣裝置外的可導電部分連接成一體。 指在局部范圍內設置的等電位聯(lián)結。指在伸臂范圍內的某些外露可導電部分與裝置外可導電部

8、分之間所作的等電位聯(lián)結?？偟入娢宦?lián)結（MEB）局部等電位聯(lián)結（LEB）輔助等電位聯(lián)結（SEB）第9頁/共40頁接地母排PE線接地避雷接地PE母線總進線配電盤（MEB端子板）總下水管MEB線燃氣表水表建筑物金屬結構空調管熱水管總給水管火花放電間隙電源進線MEB線電子信息設備（煤氣公司確定）（煤氣公司確定）總煤氣管絕緣段采暖管防雷接閃器總等電位聯(lián)結示意圖續(xù)上頁第10頁/共40頁電源三相設備NPE單相設備負荷PENABC續(xù)上頁 （二）等電位聯(lián)結的作用 1. . 顯著降低人體接觸電壓 電氣裝置絕緣損壞所引起的接地故障能使其外露導電部分帶危險電壓，等電位聯(lián)接可以顯著降低人體接觸電壓從而避免人體觸電事故的

9、發(fā)生。 2有效消除來自外部的危險電壓(1) =(1)kfUI REIkMEBMEBUf第11頁/共40頁第二節(jié) 電擊防護 一、一、 電流對人體的作用電流對人體的作用 1. 1.人體對電流的生理反應 20100.1 0.210.52105201005020010005002000500025012001002000100050050003410000人體電流/mA接觸時間/ms安全曲線 人體對電流的生理反應與通過人體電流的大小、頻率高低、時間長短及電流在人體中的通過路徑等多方面因素有關。5050HzHz交流電流通過人體時人體生理反應的時間與電流關系區(qū)段圖 第12頁/共40頁續(xù)上頁 2.2.安全電

10、流與安全電壓 安全電流是指在特定時間內，通過人體而不致引起心室纖維性顫動和人體器質性損傷的電流值。我國規(guī)定的安全電流值為30mA（觸電時間小于1s）。 安全電壓是指人體與電接觸時，對人體各部位組織（如皮膚、心臟、呼吸器官和神經系統(tǒng)）不會造成任何損害的電壓。我國規(guī)定正常環(huán)境下的安全電壓值為50V。二、直接電擊防護二、直接電擊防護 直接電擊防護是指為避免人體與正常工作時的裸露導體帶電部分直接接觸而遭受電擊所進行的防護。 直接電擊防護的主要措施為對裸露導體的帶電部分設置隔離遮欄、阻擋物或防護罩等外護物以防止人體與之接觸，或對其施行適合的絕緣。第13頁/共40頁三、間接電擊防護三、間接電擊防護 1.

11、1.間接電擊防護的概念與一般措施 間接電擊防護是指為防止人體與正常工作時不帶電而在絕緣損壞故障時可帶危險電壓的電氣裝置外露可導電部分接觸而進行的防護。 間接電擊防護應結合電氣設備絕緣等級而設置防護措施。 一般措施有： （1 1）合理選要自動切斷電源保護（包括采用漏電保護）并作輔助等電位聯(lián)結； （2 2）使工作人員不致同時觸及兩個不同的電位點； （3 3）使用雙重絕緣或加強絕緣； （4 4）通過不接地的局部等電位聯(lián)結； （5 5）采用隔離變壓器安全電壓供電。第14頁/共40頁續(xù)上頁 2.漏電保護器的選用 在低壓220/380V中性點直接接地（TN，TT）系統(tǒng)中的配電線路末端，一般采用漏電保護器來

12、防止因電氣設備漏電而造成對人體的間接電擊。 使用注意事項： 1 1）對于TNC系統(tǒng)，使用漏電保護器的地點，應將TN-C系統(tǒng)改成TN-S，使整個三相四線制系統(tǒng)成為TN-C-S系統(tǒng)。 2 2）在TN系統(tǒng)中，裝設漏電保護器后，為防止其誤動，中性線N不能重復接地。 3 3）在TT系統(tǒng)中，裝設漏電保護器的設備與不裝漏電保護器的電氣設備不能共用一個接地裝置，否則，漏電保護器會拒動。 4 4）在一個供電裝置中可以設置兩級漏電保護器。末端回路上電氣設備的防護間接電擊應選擇動作電流為30mA的高靈敏度瞬動漏電保護器。 第15頁/共40頁第三節(jié) 供電系統(tǒng)的防雷 過電壓內部過電壓 外部過電壓 （雷電過電壓 ）直擊雷

13、擊感應雷擊 雷電波侵入 一、過電壓與雷電的有關概念一、過電壓與雷電的有關概念（一）過電壓的形式 操作過電壓諧振過電壓等 （二）雷電流的產生、幅值與陡度 異性帶電雷云間的放電就是通常所說的閃電。 第16頁/共40頁0波尾波頭14st/I/kAImIm/2s續(xù)上頁 雷電流是一個陡度很高、幅值很大的沖擊波電流。 對電力系統(tǒng)的電氣設備來說，雷電流的陡度越大，在負載電感L上產生的過電壓也越大，對絕緣的破壞性也就越嚴重。LddiuLt 雷云對地或架空線路的放電就會造成雷電流。 第17頁/共40頁續(xù)上頁 雷電沖擊波具有波的傳導特性。輸電線路受到雷擊后，產生的雷電沖擊波會向輸電線路兩側流動傳播，雷電波在傳導過

14、程中到達結點后，還會發(fā)生折射和反射現(xiàn)象。 00d1dxvtL C傳播速度 雷電波沿架空線傳播的速度與光速（3108m/s）相同，而在電纜中傳播的速度約為上值的1/21/3。00CLiuZ波阻抗 波阻抗表征的是沿導線傳播的電壓沖擊波和電流沖擊波之間的動態(tài)關系 ，與線路長度無關。 （三）雷電沖擊波的基本特性 第18頁/共40頁續(xù)上頁反射波入射波折射波Z1Z2 雷電入射波到達線路末端結點處會發(fā)生全反射，線路的開路末端電壓將增大至雷電行波電壓的2 2倍，嚴重威脅線路的絕緣安全，必須設置避雷器等防雷保護措施。 變電所常采用一段100200m的進線電纜，以達到降低行波陡度的效果。 第19頁/共40頁二、二

15、、防雷裝置防雷裝置 防雷設備由接閃器、引下線、接地裝置等組成。接閃器是專門用來接受直接雷擊的金屬物體。接閃器包括金屬桿狀的避雷針，金屬線狀的避雷線，金屬帶狀或網狀的避雷帶、避雷網等。 避雷針的作用是引雷。1.1.避雷針 第20頁/共40頁rxhhx0.5h0.75h451.5h“折線法”續(xù)上頁 現(xiàn)行電力行業(yè)標準DL/T6201997規(guī)定，用于變配電所和電力線路的防雷保護時，避雷針、線的保護范圍按“折線法”來確定。 2.2.避雷線 避雷線的接閃原理與避雷針類似。 第21頁/共40頁0UR閥電阻特性續(xù)上頁 3.3.避雷器 避雷器的作用是防止雷電過電壓沿輸電線路侵入變電所或其它建筑物，危害電氣設備的

16、絕緣。 閥式避雷器 管型避雷器和保護間隙 金屬氧化物避雷器 在工頻電壓下，金屬氧化物避雷器呈現(xiàn)極高電阻，能迅速有效地阻斷工頻續(xù)流，無需火花間隙來熄滅由工頻續(xù)流引起的電??；而當雷電過電壓的作用下，其電阻變?yōu)楹苄?，能較好地泄放雷電流。 第22頁/共40頁三、供電系統(tǒng)的三、供電系統(tǒng)的防雷措施防雷措施 戶外變配電所中，一般采用避雷針作為直擊雷的防護裝置，并要求所有被保護的電氣設備和建筑物均應處于避雷針的保護范圍之內。 變配電所中一般需要通過裝設閥式避雷器或氧化鋅避雷器對變壓器進行雷電侵入波的防護。 避雷器應盡可能靠近變壓器安裝。避雷器接地線應與變壓器低壓側接地中性線及金屬外殼連在一起接地。 避雷器的選

17、擇，必須使其伏秒特性與變壓器伏秒特性合理配合，并且避雷器的殘壓必須小于變壓器絕緣耐壓所能允許的程度。第23頁/共40頁架空線FF電纜線F220/380VT架空線10kV續(xù)上頁 F電纜線F架空線架空線FT610kV12km35kV 35kV變電所常見防雷保護 10kV變電所常見防雷保護 第24頁/共40頁第四節(jié) 建筑物防雷 一、建筑物的防雷分類一、建筑物的防雷分類 雷暴日（d）指凡是有雷電活動的日子，包括看到雷閃或聽到雷聲，都稱為雷暴日。 年平均雷暴日數(shù)（Td ）則是由當?shù)貧庀笈_（站）根據(jù)多年的氣象資料統(tǒng)計出的雷暴日數(shù)的年平均值。 建筑物年預計雷擊次數(shù)（N）是建筑物可能遭受雷擊的預計頻率參數(shù)。按

18、下式確定：edAkTN3 . 1024. 0 根據(jù)GB50057-94的規(guī)定，建筑物按其重要性、使用性質、發(fā)生雷擊事故的可能性和后果，按防雷要求分成三類：第一類防雷建筑物、第二類防雷建筑物和第三類防雷建筑物。 第25頁/共40頁二、建筑物的綜合防雷措施二、建筑物的綜合防雷措施 建筑物防雷工程是一個系統(tǒng)工程，必須將外部防雷措施和內部防雷措施作為整體綜合考慮。建筑物綜合防雷系統(tǒng)外部防雷措施接閃器針網線引下線接地裝置屏蔽共用接地系統(tǒng)等電位聯(lián)結屏蔽隔離合理布線安裝電涌保護器內部防雷措施第26頁/共40頁續(xù)上頁 第27頁/共40頁三、建筑物防雷裝置及布置三、建筑物防雷裝置及布置 GB50057-94建筑

19、物防雷設計規(guī)范規(guī)定保護建筑物的避雷 針 的 保 護 范 圍 用“滾球法”來確定。BAhhrhrxxhrhrhrhxrx“滾球法” （一） 接閃器及布置 1 1避雷針 2.2.避雷帶與避雷網 一般在屋頂四周的女兒墻或屋脊、屋檐上安裝金屬避雷帶防雷。第28頁/共40頁續(xù)上頁 （二）引下線及布置 防雷引下線應優(yōu)先利用自然引下線，還宜利用建筑物的鋼柱、消防梯、金屬煙囪等作為自然引下線，但其各部分之間均應連成電氣通路。引下線的數(shù)量及間距應按規(guī)范要求設置。 采用多根引下線時，宜在各引下線距地面0.3m至1.8m之間設置斷接卡。 當利用混凝土柱或剪力墻中的主鋼筋作為自然引下線并同時采用基礎接地體時，可不設斷

20、接卡，但應在適當?shù)攸c設置若干連接板，以便于接地電阻的測量，以及補打人工接地體和作等電位體聯(lián)結用。 （三）接地裝置 接地裝置應優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土基礎內的鋼筋。 當采用共用接地裝置時，其接地電阻應按各系統(tǒng)中最小值要求設置。若接地電阻達不到要求，應加接人工接地體。第29頁/共40頁第五節(jié) 信息系統(tǒng)的防雷 一、基本概念一、基本概念 雷擊電磁脈沖（代號LEMP）是一種電磁干擾源，它是在建筑物防雷裝置和附近遭受直擊雷擊的情況下，由雷電的強大閃電流引起的靜電場、電磁場和電磁輻射等所產生的效應。二、防雷區(qū)的劃分及防雷總體要求二、防雷區(qū)的劃分及防雷總體要求 為了保障信息系統(tǒng)的防雷安全，必須對雷擊電磁脈沖采

21、取必要的防護措施，以便在建筑物內實現(xiàn)良好的電磁兼容性（代號EMC）。 按規(guī)定，防雷區(qū)（LPZ）的劃分以其交界處的電磁環(huán)境有明顯改變作為特征。建筑物中由外及內按雷電能量大小的不同分布可分為LPZ0，1，2，n區(qū)。其中LPZ0區(qū)又分這A、B兩區(qū)。通常，防雷區(qū)的數(shù)值越高，其雷擊電磁場強度越小。 第30頁/共40頁續(xù)上頁 建筑物防雷區(qū)（LPZ）的劃分接地網（計算機房）設備金屬外殼等 （屏蔽3）建筑物內的房間（代表屏蔽2）天線避雷針避雷帶（網）引下線 洞（門、窗） 建筑物（代表屏蔽1）引下線123在LPZ1與LPZ2界面上的等電位連接帶在LPZ0B與LPZ1界面上的等電位連接帶電力、信號電纜、線路及金屬

22、管道外部防雷裝置LPZ0ALPZ0ALPZ0ALPZ0ALPZ0BLPZ0BLPZ0BLPZ1LPZ2LPZ3LPZ1LEMPLEMPLEMPLEMPLEMP第31頁/共40頁續(xù)上頁 對于建筑物內的信息系統(tǒng)來說，屏蔽、接地和等電位連接可以控制不同防雷區(qū)雷擊電磁環(huán)境，達到人為控制雷擊電磁脈沖干擾程度的作用。 第32頁/共40頁三、電涌保護器三、電涌保護器（SPD）及選用及選用 由雷電侵入波或雷擊電磁脈沖導致各種線路上出現(xiàn)的過電流和過電壓稱為電涌。 1. 1. 電涌保護器及其特性 電涌保護器是設置在建筑物的不同防雷區(qū)（LPZ）界面和所需的特定位置，以及電源和信號進線上用于限制瞬態(tài)雷電過電壓和分流電

23、涌電流的一種器件。 電涌保護器的主要參數(shù)有最大持續(xù)運行電壓、通流容量、電壓保護水平（即殘壓）、漏電流、使用壽命及響應時間。第33頁/共40頁續(xù)上頁SPD1ABCSPD2SPD3總配電柜分配電柜專用配電柜(箱)PEN 2. 信息系統(tǒng)的電涌保護 分電源保護、信號數(shù)據(jù)端口保護。 由于雷電沖擊能量巨大，因此對信息系統(tǒng)的電源保護，從外部總配電室到內部對計算機系統(tǒng)供電，要分多級進行，才能將雷電的能量降到設備所能承受的水平（220/380V電源系統(tǒng)各種設備絕緣耐沖擊過電壓額定值可分為4類，分別為6kV、4kV、2.5kV和1.5kV）。第34頁/共40頁續(xù)上頁第35頁/共40頁續(xù)上頁第36頁/共40頁本章小結 本章介紹了供電系統(tǒng)接地與防雷的基本概念、設計方法等問題。 本章首先著重分