第五防雷裝置接地

1、n富蘭克林于1750年發(fā)明避雷針。n避雷針的發(fā)明不僅是使人類生活上免除了自然災(zāi)害，而且在哲學(xué)上和科學(xué)上也是一件大事n單根避雷針的保護(hù)范圍 u保護(hù)線路 我國一般110kV以上線路采用避雷線 35kV線路的進(jìn)線段 國外，如日本配電線路也用u保護(hù)500kV大型超高壓發(fā)變電站兩根避雷線的距離不應(yīng)超過到限與避雷線垂直距離的5倍u20300即可認(rèn)為導(dǎo)線處于避雷線的保護(hù)范圍內(nèi)u220330kV：20ou500kV：15o第第3 3講講 防雷裝置防雷裝置- -避雷器避雷器u避雷器是用以限制由線路傳來的雷電過電壓或由操作引起的內(nèi)部過電壓的一種電器設(shè)備u避雷器的保護(hù)原理與避雷針不同。它實(shí)質(zhì)上是一種放電器，并聯(lián)連接

2、在被保護(hù)設(shè)備附近，當(dāng)作用電壓超過避雷器的放電電壓時(shí)，避雷器即先放電，限制了過電壓的發(fā)展，從而保護(hù)了其他電氣設(shè)備免遭擊穿損壞1. 保護(hù)間隙2. 管式（排氣式）避雷器3. 閥型避雷器4. 氧化鋅避雷器避雷器有以下四種類型：1 保護(hù)間隙 2 排氣式避雷器 3 閥型避雷器 4 氧化鋅避雷器 5 被保護(hù)電器設(shè)備 避雷器保護(hù)作用原理示意 u具有良好的伏秒特性，以易于實(shí)現(xiàn)合理的絕緣配合u應(yīng)有較強(qiáng)的絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力，以利于快速切斷工頻續(xù)流，使系統(tǒng)得以繼續(xù)運(yùn)行 避雷器的基本要求： (a) (b) (c) 1氣設(shè)備的伏秒特性； 2避雷器的伏秒特性，3 電器設(shè)備上可能出現(xiàn)的最高工頻電壓 避雷器與電氣設(shè)備的伏秒特性

3、配合圖開發(fā)年代保護(hù)裝置類型19世紀(jì)7080年代棒型放電間隙和熔絲19世紀(jì)末角形保護(hù)間隙，防止雷擊損壞設(shè)備絕緣而造成事故20世紀(jì)20年代鋁避雷器，氧化膜避雷器20世紀(jì)30年代管式避雷器，主要用于發(fā)電廠、變電所進(jìn)線和線路的保護(hù)20世紀(jì)40年代SiC避雷器，用于交直流系統(tǒng)發(fā)變電設(shè)備的保護(hù)，40年代至50年代迅速發(fā)展，并一直應(yīng)用至今20世紀(jì)50年代SIC磁吹避雷器，復(fù)合式避雷器20世紀(jì)60年代ZnO壓敏電阻，用于電子設(shè)備的保護(hù)20世紀(jì)70年代ZnO避雷器，用于交直流電力系統(tǒng)發(fā)、變電設(shè)備的保護(hù)，正逐漸取代SiC避雷器20世紀(jì)80年代合成絕緣ZnO避雷器，用于發(fā)、變電設(shè)備保護(hù)外，還包括線路防雷及深度限制操

4、作過電壓等避雷器發(fā)展經(jīng)歷：從放電間隙到氧化鋅避雷器一. 保護(hù)間隙，包括普通棒型間隙、角間隙 和管型限壓裝置等二. 各類具有非線性電阻的閥型限壓裝置 避雷器可以分為兩個(gè)階段和兩大類u角間隙沒有專門的滅弧裝置，可以和自動(dòng)重合閘配合使用u管型限壓裝置帶有產(chǎn)氣式滅弧管，可以熄滅更大的工頻電弧主要的缺陷：u 動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生很陡的截波，對如電機(jī)和變壓器等高壓設(shè)備的縱絕緣造成嚴(yán)重危害u 間隙放電的伏秒特性很陡，很難用來保護(hù)伏秒特性比較平坦的設(shè)備絕緣（如SF6位絕緣介質(zhì)的電氣設(shè)備）帶有串聯(lián)放電間隙和SiC非線性電阻的閥型限壓裝置的出現(xiàn)克服了上述缺陷：u 采取有效措施使放電間隙的伏秒特性比較平坦u 由于電阻非線性，

5、避免動(dòng)作時(shí)出現(xiàn)很陡的截波SiC避雷器經(jīng)歷了兩種類型：u 磁吹放電間隙，提高滅弧能力u 復(fù)合式避雷器，降低沖擊殘壓（雷電過電壓下一部分SiC電阻被并聯(lián)的間隙短接）這些技術(shù)上的進(jìn)步提高了限壓裝置的保護(hù)性能，但是卻使裝置的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，價(jià)格也隨之提高。 ZnO電阻具有優(yōu)異的非線性U-I特性，不僅殘壓大大降低，而且有可能避免放電間隙帶來的一系列問題，已替代傳統(tǒng)的碳化硅避雷器。 u金屬氧化物避雷器（Metal Oxide Surge Arresters，簡寫為MOA）uMOA 的主要元件是金屬氧化物非線性電阻片（Metal Oxide Varistors簡寫為MOV）uMOV的主要成份是氧化鋅（ZnO）

6、，因此，俗稱MOV為氧化鋅閥片，MOA為氧化鋅避雷器uMOV以ZnO材料為主體（占總摩爾數(shù)的90%以上），添加Co2O3、MnO2、Bi2O3、Sb2O3等金屬氧化物，在1250C的高溫下燒結(jié)而成u不同廠家及研究機(jī)構(gòu)的添加物成分不完全相同，當(dāng)添加物含量超過0.001mol時(shí)開始呈現(xiàn)非線性 ZnO非線性電阻片（非線性電阻片（ MOV ）的基本構(gòu)成）的基本構(gòu)成根據(jù)作用電場強(qiáng)度的大小可分為三個(gè)區(qū)域用非線性系數(shù) 的大小衡量ZnO電阻的非線性程度： 或AEJ CIU 非線性系數(shù)對于整個(gè)U-I特性， 并不是一個(gè)常數(shù)，它隨電流變化而變化，且與測量時(shí)的環(huán)境溫度有著密切關(guān)系：w 低電場區(qū)（小電流區(qū)）， 0.10

7、.2w 中電場區(qū)（非線性區(qū)）， 0.0150.05w 高場強(qiáng)區(qū)（飽和區(qū)）， 0.1非線性系數(shù)u氧化鋅避雷器（MOA）是將相應(yīng)數(shù)量的氧化鋅電阻片（MOV）密封在瓷套或其他絕緣體內(nèi)而組成u無間隙MOAZnO避雷器優(yōu)越的陡波響應(yīng)特性對于具有平坦伏秒特性的SF6氣體絕緣變電站（GIS）的保護(hù)尤為合適u沒有串聯(lián)間隙燒傷的制約，僅與ZnO電阻片本身有關(guān)u與SiC電阻片相比，其單位面積的通流能力大44.5倍，而單位體積吸收的過電壓能量，則可以大4倍左右 uZnO電阻片的殘壓特性分散性小，約為SiC的1/3，電流分布特性均勻，可以通過并聯(lián)電阻片或整只避雷器的方法來提高通流能力u額定電壓：允許施加的最大工作電壓

8、u持續(xù)運(yùn)行電壓：允許長期連續(xù)施加的工頻電壓有效值uDC 1mA電壓u壓比：U10kA/U1mAu荷電率：持續(xù)運(yùn)行電壓峰值與參考電壓之比u工頻耐受伏秒特性：考核其對工頻過電壓的耐受能力u1.2Um 1000su1.3Um 100su1.4Um 1su具有ZnO避雷器的所有優(yōu)點(diǎn): 殘壓低，保護(hù)優(yōu)異；泄漏電流小；通流容量大，吸收過電壓能量的能力強(qiáng)u消除了避雷器內(nèi)部受潮的隱患u從根本上消除避雷器裙套爆炸的危險(xiǎn)u重量輕，體積小，擴(kuò)大了避雷器的使用范圍u耐污性能好u散熱特性好u制造工藝簡單防雷裝置防雷裝置- -電力系統(tǒng)接地技術(shù)電力系統(tǒng)接地技術(shù)1. 1. 接地分類接地分類n 工作接地u交流電力系統(tǒng)根據(jù)中性點(diǎn)

9、是否接地而分為中性點(diǎn)接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)，另外還有中性點(diǎn)通過電阻或電感接地的中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)u定義：我國在110 kV及以上的電力系統(tǒng)中多采用中性點(diǎn)接地的運(yùn)行方式，其目的是為了降低電力設(shè)備的絕緣水平u目的：降低作用在設(shè)備絕緣上的電壓，因此設(shè)備的絕緣水平也可以降低，即達(dá)到縮小設(shè)備絕緣尺寸、降低設(shè)備造價(jià)的目的u在正常情況下，流過接地裝置的電流為系統(tǒng)的不平衡電流，而在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)將有數(shù)十千安的短路電路流過接地裝置，持續(xù)時(shí)間0.5s左右1. 1. 接地分類接地分類n 工作接地u在兩線一地的雙極直流輸電系統(tǒng)中，有時(shí)也將中性點(diǎn)接地。中性點(diǎn)接地后，可以利用大地作為回路，采用單極運(yùn)行方式。采用單

10、極運(yùn)行方式時(shí)，數(shù)千安的電流將長期流過接地裝置，這時(shí)接地裝置的電化學(xué)腐蝕是一個(gè)特別應(yīng)當(dāng)注意的問題u對于配電系統(tǒng)，降壓變壓器用來聯(lián)接高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)，根據(jù)變壓器中性點(diǎn)是否接地可分為接地系統(tǒng)和非接地系統(tǒng)保護(hù)接地u在電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，電氣設(shè)備的外殼將帶電，如果這時(shí)人接觸設(shè)備外殼，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。因此為了保證人身安全，所有電氣設(shè)備的外殼必須接地，這種接地稱為保護(hù)接地u當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣損壞而使外殼帶電時(shí)，流過保護(hù)接地裝置的故障電流應(yīng)使相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障設(shè)備，另外也可以通過降低接地電阻保證外殼的電位在人體安全電壓值之下，從而避免因電氣設(shè)備外殼帶電而造成的觸電事故1. 1. 接地分類接地分類防雷

11、接地u為了防止雷電對電力系統(tǒng)及人身安全的危害，一般采用避雷針、避雷線及避雷器等雷電防護(hù)設(shè)備u雷電防護(hù)設(shè)備都必須與合適的接地裝置相連，以將雷電流導(dǎo)入大地，這種接地稱為防雷接地u流過防雷接地裝置的雷電流幅值很大，可以達(dá)到數(shù)百千安，但持續(xù)的時(shí)間很短，一般只有數(shù)十微秒 1. 1. 接地分類接地分類n 信號參考地為電子設(shè)備提供信號參考點(diǎn)1. 1. 接地分類接地分類2.2. 接地的功能接地的功能降低電力設(shè)備絕緣水平降低電力設(shè)備絕緣水平n 確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行：確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行：輸電線路桿塔接地裝置的接地電阻必須降低到一定值，以降低雷擊輸電線路桿塔時(shí)的塔頂電位與導(dǎo)線的電位差小于絕緣子串的50%沖擊放電電

12、壓來保證線路的正常運(yùn)行n 確保人身安全確保人身安全u當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞或老化而使外殼帶電時(shí)，保護(hù)接地能夠保證接觸設(shè)備外殼的人員的人身安全u另外發(fā)變電站接地裝置通過降低接地電阻和采取均壓措施來保證接觸電壓和跨步電壓滿足人身安全要求3.3. 接地的功能接地的功能n 檢測接地故障檢測接地故障u近年來為了保證人身和財(cái)產(chǎn)安全，低壓線路采用漏電斷路器等各種故障保護(hù)裝置。如果線路的一點(diǎn)產(chǎn)生接地故障，為了使保護(hù)裝置動(dòng)作，則必須產(chǎn)生足夠大的接地故障電流。為確保滿足該條件，則在降壓變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)接地，該接地可以稱為接地故障檢測用的接地u對中性點(diǎn)接地的線路，如果電氣設(shè)備外殼不接地，當(dāng)由于絕緣破壞等原因使設(shè)備外殼

13、帶電時(shí)，通過雜散電容構(gòu)成回路產(chǎn)生的電流將不足以使保護(hù)設(shè)備可靠動(dòng)作，因此應(yīng)將設(shè)備外殼接地3. 接地的功能接地的功能n功能接地u有些設(shè)備在功能上即有加以接地的必要性。例如陰極保護(hù)利用電化學(xué)防止金屬的腐蝕，為了使防蝕電流流入土壤或水中，則應(yīng)在系統(tǒng)中進(jìn)行接地。另外為了保證計(jì)算機(jī)及其它電子設(shè)備的正常工作，必須采用具有穩(wěn)定電位的基準(zhǔn)點(diǎn)，該基準(zhǔn)點(diǎn)通過接地來實(shí)現(xiàn)。n 作業(yè)用接地作業(yè)用接地u在停電作用時(shí)，需要采用接地來泄放線路中的充電裝置中的能量，以及防止電磁干擾在線路中的感應(yīng)電流的危害。另外也可以防止他人誤操作對作業(yè)人員的致命危害3. 接地的功能接地的功能4. 接地電阻的定義及特性接地電阻的定義及特性n接地電

14、阻為接地體的地電位升與通過接地體流入地中電流的比值。它與土壤特性及接地體的幾何尺寸有關(guān)。接地體的接地電阻可以通過求解電流場得到n電流流經(jīng)接地體向地中散流時(shí)所遇到的土壤電阻為散流電阻，通常所說的接地電阻包括接地引線的電阻、接地引線與接地裝置的接觸電阻、接地體本身的電阻、接地體和土壤間的接觸電阻及土壤的散流電阻。因?yàn)樯⒘麟娮璞绕渌姆N電阻大得多，因此可以近似地認(rèn)為接地電阻等于散流電阻4. 接地電阻的定義及特性接地電阻的定義及特性n通常通過求解恒定電流場分析得到的接地裝置的電阻為土壤的散流電阻，即一般計(jì)算公式計(jì)算得到的接地電阻只是接地裝置周圍土壤的散流電阻n實(shí)際測量得到的接地電阻一般都比計(jì)算結(jié)果大，這是因?yàn)閷?shí)際的接地裝置與土壤的接觸畢竟不是面接觸，