貴州盈德-防雷及接地

防雷與接地主要內(nèi)容：過電壓、防雷裝置、防雷措施接地基本知識(shí)、接地裝置設(shè)計(jì)重點(diǎn)內(nèi)容：防雷裝置、防雷措施接地的有關(guān)概念、接地電阻計(jì)算防雷與接地第一節(jié)

過電壓與雷電知識(shí)

第二節(jié)

防雷裝置第三節(jié)

防雷措施

第四節(jié)

接地裝置第五節(jié)接地電阻思考題與習(xí)題第一節(jié)

過電壓與雷電知識(shí)

內(nèi)部過電壓外部過電壓（雷電過電壓）（大氣過電壓）直擊雷過電壓感應(yīng)雷過電壓雷電侵入波過電壓一、過電壓的類型：

操作過電壓諧振過電壓等1、內(nèi)部過電壓系統(tǒng)中磁能和電能之間的轉(zhuǎn)化，或能量通過電容的傳遞，以及線路參數(shù)選擇不當(dāng)，致使在工頻電壓或高次諧波電壓下發(fā)生諧振等產(chǎn)生的過電壓，都稱之為內(nèi)部過電壓。由于操作而引起的內(nèi)部過電壓，也稱為操作過電壓。由于電源設(shè)備運(yùn)行情況的變化，如不對(duì)稱短路等也會(huì)引起內(nèi)部過電壓。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，內(nèi)部過電壓一般不會(huì)超過系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)相對(duì)地額定電壓的3～4倍，因此對(duì)電力線路和電氣設(shè)備絕緣的威脅不是很大。2、大氣過電壓大氣過電壓系指供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備和地面構(gòu)筑物因雷電而產(chǎn)生的過電壓，又稱外部過電壓。

大氣過電壓的電壓幅值高達(dá)數(shù)百千伏，電流幅值高達(dá)數(shù)百千安。大氣過電壓包括:直擊雷過電壓感應(yīng)雷過電壓侵入波過電壓(1)直擊雷過電壓直擊雷過電壓系指雷云直接對(duì)電力網(wǎng)或設(shè)備放電而引起的過電壓。圖8－1為直擊雷放電過程很強(qiáng)的雷電流通過這些設(shè)備導(dǎo)入大地，從而產(chǎn)生破壞性很大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，使設(shè)備損壞。相伴的還有電磁效應(yīng)和閃絡(luò)放電。(2)感應(yīng)雷過電壓當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線路上方時(shí)，線路上由于靜電感應(yīng)而積聚大量異性的束縛電荷，當(dāng)雷云對(duì)其附近的大地放電后，線路上的束縛電荷被釋放而形成自由電荷，向線路兩端泄放，形成電位很高的過電壓，這就是感應(yīng)雷過電壓。高壓線路上的感應(yīng)雷過電壓，可高達(dá)幾十萬伏，低壓線路上的感應(yīng)雷過電壓也可達(dá)幾萬伏，對(duì)供電系統(tǒng)的危害很大。如圖8－2所示。圖8－2圖8－3開口金屬環(huán)上的電磁感應(yīng)過電壓

當(dāng)強(qiáng)大的雷電流沿著防雷裝置的引下線等導(dǎo)體泄放入地時(shí)，由于雷電流具有很大的幅值和陡度，因此在它周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)。如果附近有一開口的金屬環(huán)，如圖8－3所示，則將在該金屬環(huán)的開口間隙處感生相當(dāng)大的電動(dòng)勢(shì)而產(chǎn)生火花放電。這對(duì)于存放易燃易爆物品的建筑物是十分危險(xiǎn)的。為了防止雷電流電磁感應(yīng)引起的危險(xiǎn)過電壓，應(yīng)該用跨接或焊接導(dǎo)體將開口金屬環(huán)（包括電纜金屬線槽橋架、包裝箱上的鐵皮箍等）連成閉合回路后接地。(3)侵入波過電壓由于架空線路遭受直擊雷或感應(yīng)雷而產(chǎn)生的雷電侵入波，沿架空線路侵入變電站、廠房或其它建筑物內(nèi)亦將導(dǎo)致過電壓，此即侵入波過電壓。其幅值高達(dá)300~400kV。據(jù)我國(guó)幾個(gè)城市統(tǒng)計(jì)，供電系統(tǒng)中由于雷電波侵入而造成的雷害事故，占整個(gè)雷害事故的50％~70％，比例很大，因此對(duì)雷電波侵入的防護(hù)亦應(yīng)予以足夠的重視。雷電入射波的反射

雷電入射波到達(dá)線路末端結(jié)點(diǎn)處會(huì)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倍，嚴(yán)重威脅線路的絕緣安全，必須設(shè)置避雷器等防雷保護(hù)措施。

變電所常采用一段100～200m的進(jìn)線電纜，以達(dá)到降低行波陡度的效果。二、雷電知識(shí)1.雷電的形成雷電是帶有電荷的“雷云”之間或“雷云”與大地及地面其他物體之間發(fā)生急劇放電的一種自然現(xiàn)象。在悶熱的天氣里地面水汽蒸發(fā)上升，在高空遇低溫凝成冰晶。冰晶受到上升氣流的沖擊而破碎分裂，氣流挾帶一部分帶正電的小冰晶上升，形成“正雷云”，而另一部分較大的帶負(fù)電的冰晶則下降，形成“負(fù)雷云”。在高空氣流的作用下正雷云和負(fù)雷云不停的游動(dòng)。當(dāng)空中的雷云靠近大地時(shí)，雷云與大地之間形成一個(gè)很大的雷電場(chǎng)。由于靜電感應(yīng)作用，使地面出現(xiàn)與雷云的電荷極性相反的電荷，如圖8－1a所示。圖8－1直擊雷放電過程a）雷云在建筑物上方；b）雷云對(duì)建筑物放電1.雷電的形成（續(xù)）當(dāng)雷云與大地之間在某一方位的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到25~30kV／cm時(shí)，雷云即開始向這一方位放電，形成一個(gè)導(dǎo)電的空氣通道，稱作雷電先導(dǎo)；大地的異性電荷集中的上述方位尖端上方，在雷電先導(dǎo)下行的對(duì)應(yīng)方位也形成一個(gè)上行的迎雷先導(dǎo)，如圖8~１b所示。當(dāng)上、下先導(dǎo)相互接近時(shí)，正、負(fù)電荷強(qiáng)烈吸引中和而產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電流，并伴有雷鳴電閃。這就是直擊雷的主放電階段，此時(shí)間一般僅50～100μs。主放電階段之后，雷云中的剩余電荷繼續(xù)沿主放電通道向大地放電，形成斷續(xù)的隆隆雷聲。這就是直擊雷的余輝放電階段，時(shí)間約為30ms~150ms，此時(shí)的電流約幾百安培。雷電先導(dǎo)在主放電階段前與地面上雷擊對(duì)象之間的最小空間距離，稱作閃擊距離，簡(jiǎn)稱擊距。雷電的閃擊距離，與雷電流的幅值和陡度有關(guān)。確定直擊雷防護(hù)范圍的“滾球半徑”（詳見后述）大小，就與閃擊距離有關(guān)。1.雷電的形成-感應(yīng)過電壓

架空線路在附近出現(xiàn)對(duì)地雷擊時(shí)極易產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線路上方時(shí)，線路上由于靜電感應(yīng)而積聚大量異性的束縛電荷，如圖8－2a所示。當(dāng)雷云對(duì)附近的大地或其它物體放電后，線路上的束縛電荷被釋放而形成自由電荷，并迅速向線路兩端泄放，形成電位很高的過電壓，如圖8－2b所示。高壓線路上的感應(yīng)過電壓，可高達(dá)幾十萬伏，低壓線路上的感應(yīng)過電壓也可達(dá)幾萬伏，都會(huì)產(chǎn)生很大的危害。圖8－2感應(yīng)雷過電壓a）雷云在線路上方時(shí)；b）雷云對(duì)地放電后2.有關(guān)雷電的術(shù)語(1)雷電流雷電流是一個(gè)幅值大?陡度高的沖擊波電流,如圖8-4所示?雷電流的幅值Im與雷云中的電荷量及雷電放電通道的阻抗有關(guān)?雷電流一般在1~4μs內(nèi)增長(zhǎng)到幅值Im?雷電流在幅值以前的一段波形稱作波頭,而從幅值起到雷電流衰減到Im/2的一段波形稱作波尾?圖8-4雷電流波形雷電流的陡度a用雷電流波頭部分增長(zhǎng)的速率來表示,即a=di/dt?雷電流陡度據(jù)測(cè)定可達(dá)50kA/μs以上?對(duì)電氣設(shè)備絕緣來說,雷電流的陡度越大,由uL=Ldi/dt可知,產(chǎn)生的過電壓越高,對(duì)絕緣的破壞性也越嚴(yán)重?因此,研究如何降低雷電流的幅值和陡度是防雷保護(hù)的一個(gè)重要課題?(2)年平均雷暴日數(shù)凡有雷電活動(dòng)的日子,包括看到雷閃和聽到雷聲,都稱作雷暴日?由當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)站統(tǒng)計(jì)的多年雷暴日的年平均值稱作年平均雷暴日數(shù)?年平均雷暴日數(shù)不超過15天的地區(qū)稱作少雷區(qū),年平均雷暴日數(shù)超過40天的地區(qū)稱作多雷區(qū)。年平均雷暴日數(shù)越多,說明該地區(qū)雷電活動(dòng)越頻繁,因此防雷要求就越高,防雷措施越需加強(qiáng)?我國(guó)某些城市的年平均雷暴日見下表8-1?地區(qū)年平均雷暴日地區(qū)年平均雷暴日上海35西安20北京40重慶40南京38南昌60天津30長(zhǎng)沙50廣州90福州60哈爾濱80蘭州25沈陽33太原40(3)年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)是表征建筑物可能遭受雷擊的一個(gè)頻率參數(shù)。據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)應(yīng)按下式確定:K——校正系數(shù)：一般情況下取1;位于曠野孤立的建筑物取2;金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7;位于河邊?湖邊?山坡下或山地中土壤電阻率較小處?地下水露頭處?土山頂部?山谷風(fēng)口等處的建筑物,以及特別潮濕的建筑物取1.5;Ng——建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度:Td——年平均雷暴日數(shù),按當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)?站資料確定;Ae——與建筑物截收雷擊次數(shù)相同的等效面積(km2),應(yīng)按下式計(jì)算:L?W?H——分別為建筑物的長(zhǎng)?寬?高(m)?第二節(jié)防雷裝置防雷裝置：接閃器引下線接地裝置避雷器接閃器包括：避雷針、架空避雷線以及屋頂避雷帶和避雷網(wǎng)等，主要用于直擊雷過電壓保護(hù)；避雷器則主要用于感應(yīng)雷和侵入波過電壓保護(hù)。注：本節(jié)僅介紹接閃器、引下線、電涌保護(hù)器和避雷器，接地裝置將在本章第四節(jié)講解。一、接閃器直接截受雷擊的避雷針、架空避雷線、屋頂避雷帶和避雷網(wǎng)，以及用作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等均可作為接閃器。⑴避雷針采用圓鋼或焊接鋼管制作避雷針時(shí)，其直徑不應(yīng)小于下列數(shù)值：針長(zhǎng)1m以下：圓鋼為12mm;鋼管為20mm。針長(zhǎng)1～2m.：圓鋼為16mm;鋼管為25mm。煙囪頂上的針：圓鋼為20mm;鋼管為40mm。一、接閃器（續(xù)）⑵避雷網(wǎng)和避雷帶避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用圓鋼或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm。扁鋼截面不應(yīng)小于48mm2其厚度不應(yīng)小于4mm。當(dāng)煙囪上采用避雷環(huán)時(shí)，其圓鋼直徑不應(yīng)小于12mm。扁鋼截面不應(yīng)小于100mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm。⑶架空避雷線架空避雷線宜采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線。⑷金屬屋面和金屬構(gòu)件除第一類防雷建筑物外，可以利用建筑物的金屬屋面，以及屋頂上的旗桿、欄桿、裝飾物、鋼管、鋼罐和混凝土構(gòu)件內(nèi)的鋼筋等永久性金屬物作為接閃器，但其各部件之間均應(yīng)連成電氣通路，并應(yīng)符合GB50057－94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。接閃器類型

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(wǎng)狀的避雷帶、避雷網(wǎng)等。

二、引下線連接接閃器和接地裝置的金屬導(dǎo)體稱作引下線。引下線可以單獨(dú)裝設(shè)，在條件具備的情況下通常利用建筑構(gòu)件內(nèi)鋼筋作為引下線。單獨(dú)裝設(shè)時(shí)通常采用圓鋼或扁鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm。扁鋼截面不應(yīng)小于48mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm。但對(duì)于煙囪上的引下線，采用圓鋼時(shí)直徑不應(yīng)小于12mm；采用扁鋼時(shí)截面不應(yīng)小100mm2，且厚度不應(yīng)小于4mm。引下線應(yīng)沿建筑物外墻明敷，并經(jīng)最短路徑接地;建筑藝術(shù)要求較高者可暗敷，但其圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm，扁鋼截面不應(yīng)小于80mm2。建筑物的消防梯、鋼柱等金屬構(gòu)件作為引下線時(shí)，但其各部件之間均應(yīng)連電氣通路。采用多根引下線時(shí)，宜在各引下線上于距地面0.3m至1.8m之間裝設(shè)斷接卡。當(dāng)利用混凝土內(nèi)鋼筋、鋼柱作為自然引下線并同時(shí)采用基礎(chǔ)接地體時(shí)，可不設(shè)斷接卡，利用鋼筋作引下線時(shí)應(yīng)在室內(nèi)外的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)若干連接板，該連接板可供測(cè)量、接人工接地和作等電位連接用。當(dāng)僅利用鋼筋作引下線并采用埋于土壤中的人工接地體時(shí)，應(yīng)在每根引下線上于距地面不低于0.3m處設(shè)接地體連接板。采用埋于土壤中的人工接地體時(shí)應(yīng)設(shè)斷接卡，其上端應(yīng)與連接板或鋼柱焊接。連接板處宜有明顯標(biāo)志。在易受機(jī)械損壞和防人身接觸的地方，地面上1.7m至地面下0.3m的一段接地線應(yīng)采取暗敷或鍍鋅角鋼、塑料管或橡膠管等保護(hù)設(shè)施。三、避雷針和避雷線的保護(hù)范圍

避雷針和避雷線的保護(hù)范圍，以它能防護(hù)直擊雷的空間來表示。GB50057－94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定避雷針（線）的保護(hù)范圍采用IEC推薦的“滾球法”來確定。所謂“滾球法”，就是選擇一個(gè)半徑為hr（滾球半徑）的球體，沿需要防護(hù)直擊雷的部位滾動(dòng)，如果球體只接觸到避雷針（線）或避雷針（線）與地面，而不觸及需要保護(hù)的部位，則該部位就在避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)。表8－2按建筑物防雷類別確定滾球半徑和避雷網(wǎng)格尺寸建筑物防雷類別滾球半徑hr（m）避雷網(wǎng)格尺寸（m）第一類防雷建筑物30≤5×5或≤6×4第二類防雷建筑物45≤10×10或≤12×8第三類防雷建筑物60≤20×20或≤24×161.單支避雷針的保護(hù)范圍(1)當(dāng)避雷針高度h小于或等于hr時(shí)如圖8-3所示，單只避雷針的保護(hù)范圍是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的錐體

1）距地面hr處做一平行于地面的平行線；2）以避雷針的針尖為圓心，hr為半徑，做弧線交于平行線的A、B兩點(diǎn)；3）以A、B點(diǎn)之一為圓心，hr為半徑做弧線，該弧線與針尖相交并與地面相切，該弧線繞避雷針旋轉(zhuǎn)一周形成的錐形空間，就是避雷針的保護(hù)范圍。4)避雷針在被保護(hù)物高度hx的平面上的保護(hù)半徑，按下式計(jì)算:(2)當(dāng)避雷針高度h大于hr時(shí)當(dāng)避雷針高度ｈ大于hr時(shí)，在避雷針上取高度hr的一點(diǎn)代替單支避雷針的針尖作圓心。其余的作法與h≤hr時(shí)的作法相同，此時(shí)，上式中的h用hr代之。圖8.3單支避雷針的保護(hù)范圍

例8－1某廠房（屬于第三類防雷建筑）占地面積為20×25m，高6m，附近有一個(gè)煙窗，高43m，距廠房最遠(yuǎn)的一角30m，如圖8－7所示。若在煙窗上裝一支2m高的避雷針，是否能可靠地保護(hù)這座廠房？解：避雷針高h(yuǎn)=43+2=45m，查表8－2得滾球半徑hr=60m。避雷針在廠房高度為hx=6m時(shí)的保護(hù)半徑為：由此可見，此煙窗上的避雷針完全能保護(hù)這一廠房。２.雙支等高避雷針的保護(hù)范圍在避雷針高度ｈ小于或等于hr的情況下，當(dāng)兩支避雷針的距離時(shí)，沒有聯(lián)合保護(hù)范圍，應(yīng)各按單支避雷針的方法確定；時(shí)，應(yīng)按圖8－6所示方法確定：（１）AEBC外側(cè)的保護(hù)范圍，按照單支避雷針的方法確定。（２）C、E點(diǎn)位于兩針間的垂直平分線上。在地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度b0按下式計(jì)算：在AOB軸線上，距中心線任一距離x處，其在保護(hù)范圍上邊線上的保護(hù)高度hx按下式確定：該保護(hù)范圍上邊線是以中心線距地面hr的一點(diǎn)O′為圓心，以為半徑所作的圓弧AB。（３）兩針間AEBC內(nèi)的保護(hù)范圍，ACO部分的保護(hù)范圍按以下方法確定：在任一保護(hù)高度hx和Ｃ點(diǎn)所處的垂直平面上，以hx作為假想避雷針，按單支避雷針的方法逐點(diǎn)確定（見圖8－6的1－1剖面圖）。確定BCO、AEO、BEO部分的保護(hù)范圍的方法與ACO部分的相同。圖8－6雙支等高

避雷針的保護(hù)范圍（４）確定xx′平面上保護(hù)范圍截面的方法．以單支避雷針的保護(hù)半徑rx為半徑，以AB為圓心作弧線與四邊形AEBC相交；以單支避雷針的（ro－rx）為半徑，以EC為圓心作弧線與上述弧線相接。見圖8－6中的粗虛線。關(guān)于雙支不等高避雷針及多支避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算，可參閱GB50057－94或有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。3.單根避雷線保護(hù)范圍a.當(dāng)避雷線的高度h大于或等于2hr時(shí)，無保護(hù)范圍；b.當(dāng)避雷線的高度h小于2hr時(shí)，應(yīng)按下列方法確定(參看圖示)

c.確定架空避雷線的高度時(shí)應(yīng)計(jì)及弧垂的影響。在無法確定弧垂的情況下，當(dāng)?shù)雀咧еg的距離小于120m時(shí)架空避雷線中點(diǎn)的弧垂宜采用2m，距離為120～150m時(shí)宜采用3m。避雷線保護(hù)范圍的確定方法

(1)距地面hr處作一平行于地面的平行線；

(2)以避雷線為圓心，hr為半徑，作弧線交于平行線的A、B兩點(diǎn)；

(3)以A、B為圓心，hr為半徑作弧線，該兩弧相交或相切并與地面相切。從該弧線起到地面止就是保護(hù)范圍；

(4)當(dāng)h小于2hr且大于hr時(shí)，保護(hù)范圍最高點(diǎn)的高度h0按下式計(jì)算：h0=2hr-h

(5)避雷線在hx高度的xx‘平面上的保護(hù)寬度，按下式計(jì)算：（6）避雷線兩端的保護(hù)范圍按單支避雷針的方法確定。關(guān)于兩支等高避雷線的保護(hù)范圍的確定方法，可參閱GB50057－94或有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，此處從略。四、避雷器

所有電氣設(shè)備的絕緣都具有一定的耐壓能力，一般均不低于其工頻線電壓的3.5~7倍。如果施加的過電壓超過這個(gè)范圍，則將發(fā)生閃絡(luò)、爬弧或擊穿絕緣，使電氣設(shè)備損壞。如在電氣設(shè)備上并聯(lián)一種保護(hù)設(shè)備，當(dāng)雷電沖擊波侵入時(shí)，首先使保護(hù)設(shè)備迅速對(duì)地放電，而使被保護(hù)設(shè)備的絕緣免受沖擊波的損壞，當(dāng)沖擊波消失后，保護(hù)設(shè)備又能自動(dòng)恢復(fù)原始狀態(tài)，承擔(dān)這種任務(wù)的保護(hù)設(shè)備就是避雷器。B.避雷器的作用:避雷器是與電氣設(shè)備并聯(lián)的一種保護(hù)設(shè)備，當(dāng)雷電侵入波侵入時(shí)，首先通過避雷器迅速對(duì)地放電，而使被保護(hù)設(shè)備的絕緣免受侵入波的損壞，當(dāng)侵入波消失后，避雷器又能自動(dòng)恢復(fù)起始狀態(tài)。A.避雷器的分類：Ⅰ.管型避雷器（1）保護(hù)間隙（2）管形避雷器Ⅱ.閥型避雷器Ⅲ.金屬氧化物避雷器㈠保護(hù)間隙

保護(hù)間隙是一種最簡(jiǎn)單的避雷器。保護(hù)間隙由主間隙和輔助間隙構(gòu)成，主間隙由兩個(gè)金屬電極構(gòu)成，其中一個(gè)電極固定在絕緣子上，而另一個(gè)電極則經(jīng)絕緣子與第一個(gè)電極隔開，并保持適當(dāng)?shù)木嚯x，如圖8－９（a）所示。固定在絕緣子上的電極一端和帶電部分相連，而另一個(gè)電極則通過輔助間隙與接地裝置相連接。輔助間隙的作用，主要是防止主間隙因鳥類、樹枝等造成短路時(shí)，不致引起線路接地。保護(hù)間隙按其結(jié)構(gòu)形式的不同分為棒型、球型和角型三種。常見的角型間隙和輔助間隙的接線如圖8－９（b）所示圖8－9

角型間隙和輔助間隙接線（a）保護(hù)間隙的結(jié)構(gòu);（b）保護(hù)間隙的結(jié)構(gòu)接線1－主間隙，2－輔助間隙。保護(hù)間隙的原理與特點(diǎn)保護(hù)間隙特點(diǎn):

保護(hù)間隙的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單,成本低,維護(hù)方便,但保護(hù)性能差(滅弧能力弱),所以,只有在缺少閥型避雷器或管避雷器的參數(shù)不能滿足要求時(shí),才采用它來代替?目前保護(hù)間隙僅在一些10~35kV的架空線路上偶有使用?保護(hù)間隙工作原理:

在正常運(yùn)行的情況下，間隙對(duì)地是絕緣的，而當(dāng)架空電力線路遭受雷擊時(shí)，間隙的空氣被擊穿，將雷電流泄入大地，使線路絕緣子或其它電氣設(shè)備的絕緣上不致發(fā)生閃絡(luò)，起到了保護(hù)作用。㈡管形避雷器

管形避雷器是一種滅弧能力很強(qiáng)的保護(hù)間隙?管型避雷器由產(chǎn)氣管?內(nèi)部間隙和外部間隙等三部分組成,如圖8-10所示?產(chǎn)氣管由纖維有機(jī)玻璃或塑料制成?內(nèi)部間隙裝在產(chǎn)氣管內(nèi)?一個(gè)電極為棒形,另一個(gè)電極為環(huán)形?當(dāng)線路上遭到雷擊或感應(yīng)雷時(shí),雷電過電壓使管型避雷器的內(nèi)?外間隙擊穿,強(qiáng)大的雷電流通過接地裝置入地?由于避雷器放電時(shí)內(nèi)阻接近于零,所以其殘壓極小,但工頻續(xù)流極大?雷電流和工頻續(xù)流使管子內(nèi)部間隙發(fā)生強(qiáng)烈電弧,使管內(nèi)壁材料燃燒產(chǎn)生大量滅弧氣體,由管口噴出,強(qiáng)烈吹弧,使電弧迅速熄滅,全部滅弧時(shí)間至多0.01s(半個(gè)周期)?這時(shí)外部間隙的空氣恢復(fù)絕緣,使避雷器與系統(tǒng)隔離,恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行?

外部火花間隙是保證正常時(shí)使避雷器與電網(wǎng)隔離,用以避免纖維管受潮漏電?外部火花間隙可根據(jù)網(wǎng)路額定電壓而進(jìn)行調(diào)節(jié)?圖8-10管型避雷器1—產(chǎn)氣管;2—內(nèi)部電極;3—外部電極;s1—內(nèi)部間隙;s2—外部間隙㈢閥型避雷器

閥型避雷器是一種電氣性能較好的避雷裝置,它由裝在密封瓷套管中的火花間隙和非線性電阻片(閥片)串聯(lián)組成?在瓷套管的上端有與網(wǎng)路導(dǎo)線相連接的接線端子,下端通過接地引下線與接地體相連,其結(jié)構(gòu)和外形見圖8-11?火花間隙按網(wǎng)路額定電壓的高低,采用若干個(gè)單間隙疊合而成,每個(gè)單間隙見圖8-12,它由兩個(gè)圓形黃銅電極1及一個(gè)墊在中間的云母片2疊合組成?由于兩黃銅電極的間距小?面積較大,因而電場(chǎng)較均勻,可得到較平緩的放電伏秒特性,并能熄滅80A的工頻續(xù)流電弧?非線性電阻片是由金剛砂(碳化硅)細(xì)粒(占70%)?石墨(占10%)和水玻璃(占20%)在一定的高溫下燒結(jié)而成,呈圓餅狀,閥片具有良好的非線性特性及較高的通流能力,闊片的電阻不是常數(shù),隨通過的電流大小而變化,當(dāng)通過的電流大時(shí),電阻值很小;通過的電流小時(shí),電阻值很大,因而在通過較大雷電流時(shí)不會(huì)使殘壓過高,又能對(duì)較小的工頻續(xù)流加以限制,這樣就為火花間隙切斷工頻續(xù)流創(chuàng)造了條件?閥片最大通流能力達(dá)30~40kA?閥式避雷器中火花間隙和閥片的多少,與工作電壓高低成比例?高壓閥式避雷器串聯(lián)很多單元火花間隙,目的是將長(zhǎng)弧分割成多段短弧,以加速電弧的熄滅?當(dāng)然閥電阻的限流作用是加速滅弧的主要因素?閥型避雷器結(jié)構(gòu)圖8-11高低壓閥式避雷器(a)FS4-10型;(b)FS-038型1—上接線端;2—火花間隙;3—云母墊圈;4—瓷套管;5—閥片;6—下接線端圖8-12單個(gè)平行板型火花間隙1—黃銅電極;2—云母片閥型避雷器工作原理閥型避雷器的工作原理,見圖8-13,設(shè)有一雷電沖擊波Uin沿線路向設(shè)置有避雷器的A點(diǎn)侵入,火花間隙被擊穿放電,很大的雷電流通過閥片迅速泄入大地?此時(shí),雷電流在閥片上產(chǎn)生的壓降Uv為殘壓?可見,通過A點(diǎn)以后的電壓Uv′<<Uin,而Uv′Uv?雷電流過后,線路電壓又恢復(fù)為線路的正常對(duì)地工頻電壓;電流又為工頻續(xù)流,此時(shí)閥片的電阻變大,限制了工頻續(xù)流,使火花間隙容易熄弧,從而切斷工頻續(xù)流?于是避雷器和電網(wǎng)又恢復(fù)正常運(yùn)行?圖8-13閥型避雷器的工作原理閥型避雷器的類型及應(yīng)用普通型和磁吹型兩大類。普通型有FS和FZ兩種系列。FS系列一般只用以保護(hù)10kV及以下小容量配電裝置、變壓器等。FZ系列電氣性能較好，主要用來保護(hù)35kV及以上中等和大容量變電所電氣設(shè)備。磁吹型有FCD和FCZ兩種系列。FCD系列通流能力大，主要用來保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)等絕緣較差的設(shè)備。FCZ系列采用限流間隙和大直徑閥片，其通流能力更大，故用來保護(hù)變電所的高壓電氣設(shè)備。4.金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)金屬氧化物避雷器分類及應(yīng)用6kV～10kV系統(tǒng)用復(fù)合外套金屬氧化物避雷器6kV～10kV系統(tǒng)用復(fù)合外套金屬氧化物避雷器應(yīng)用金屬氧化物避雷器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)原理：無火花間隙，僅有以氧化鋅或氧化鉍等金屬氧化物高溫?zé)Y(jié)而成的壓敏電阻片(閥片)。這類閥片有較理想的伏安特性，非線性系數(shù)很小，約為0.05，在工頻電壓下，閥片呈現(xiàn)極大電阻，能迅速抑制工頻續(xù)流，因此不需串聯(lián)火花間隙來熄滅工頻續(xù)流引起的電弧。閥片通流能力強(qiáng)，故面積可減小。特點(diǎn)：這種避雷器具有無間隙、殘壓低、無續(xù)流、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，它很有發(fā)展前途，可能取代現(xiàn)有各類閥型避雷器。

金屬氧化物避雷器分類及應(yīng)用（1）Y5W型氧化鋅避雷器用于輸變電設(shè)備、變壓器、電纜、開關(guān)、互感器等的大氣過電壓保護(hù)，以及限制真空斷路器在切、合電容器組、電爐變壓器及電機(jī)而產(chǎn)的操作過電壓等。（2）Y3W型氧化鑄避雷器用于保護(hù)相應(yīng)額定電壓的旋轉(zhuǎn)電機(jī)等弱絕緣的電氣設(shè)備。（3）Y5C型串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器，用于中性點(diǎn)不接地電系統(tǒng)，保護(hù)相應(yīng)額定電壓的電氣設(shè)備。（4）Y0.5W和Y0.lW型避雷器為三相組合式、相間和相對(duì)地同時(shí)保護(hù)。

5.電涌保護(hù)器（SPD）由雷電侵入波或雷擊電磁脈沖導(dǎo)致各種線路上出現(xiàn)的過電流和過電壓稱為電涌。

電涌保護(hù)器(SurgeprotectionDevice)是設(shè)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(hào)進(jìn)線上用于限制瞬態(tài)雷電過電壓和分流電涌電流的一種器件，是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置，過去常稱為“避雷器”或“過電壓保護(hù)器”英文縮寫為SPD。

電涌保護(hù)器的主要參數(shù)有最大持續(xù)運(yùn)行電壓、通流容量、電壓保護(hù)水平（即殘壓）、漏電流、使用壽命及響應(yīng)時(shí)間。

電涌保護(hù)器的工作原理是把竄入電力線、信號(hào)傳輸線的瞬時(shí)過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞！電涌保護(hù)器的工作原理SPD是一個(gè)非線性阻性元件，它的工作決定于施加其兩端的電壓U和觸發(fā)電壓Ud值的大小，對(duì)不同產(chǎn)品Ud為標(biāo)準(zhǔn)給定值，見右圖。當(dāng)U≤Ud時(shí)，SPD的電阻值很高，只有很小的漏電電流(1mA)通過。當(dāng)U≥Ud時(shí)，SPD的電阻值減少到只有幾Ω，瞬間泄放過電流，使電壓突降。待U<Ud時(shí)，SPD又呈現(xiàn)高阻性。RUUd電涌保護(hù)器(SPD)的基本工作原理第三節(jié)

防雷措施一、建筑物的防雷措施二、架空線路的防雷措施

三、變配電所的防雷措施

四、高壓電動(dòng)機(jī)的防雷措施

五、信息系統(tǒng)的防雷措施一、建筑物的防雷措施（一）建筑物的防雷分類（二）建筑物的防雷措施（一）建筑物的防雷分類1.第一類防雷建筑物2.

第二類防雷建筑物3.

第三類防雷建筑物1.第一類防雷建筑物1）凡制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑物，因電火花而引起爆炸，會(huì)造成巨大破壞和人身傷亡者。2）具有0區(qū)或10區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物。3）具有1區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，因電火花而引起爆炸，會(huì)造成巨大破壞和人身傷亡者。

見爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的分區(qū)表爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的分區(qū)表分區(qū)代號(hào)環(huán)

境

特

征0區(qū)連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境1區(qū)在正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境2區(qū)在正常運(yùn)行時(shí)不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境,或即使出現(xiàn)也僅是短時(shí)存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境10區(qū)連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸性粉塵的環(huán)境11區(qū)有時(shí)會(huì)將積留下來的粉塵揚(yáng)起而偶然出現(xiàn)爆炸性粉塵混合物的環(huán)境21區(qū)具有閃點(diǎn)高于環(huán)境溫度的可燃?xì)怏w,在數(shù)量和配置上能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境22區(qū)具有懸浮狀?堆積狀的可燃性粉塵或可燃纖維,雖不可能形成爆炸混合物,在數(shù)量和配置上能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境23區(qū)具有固體狀可燃物質(zhì),在數(shù)量和配置上能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境2.第二類防雷建筑物1）國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物。

2）國(guó)家級(jí)的會(huì)堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國(guó)賓館、國(guó)家級(jí)檔案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建筑物。

3）國(guó)家級(jí)計(jì)算中心、國(guó)際通訊樞紐等對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重要意義且裝有大量電子設(shè)備的建筑物。

4）制造、使用或貯存爆炸物質(zhì)的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。

5）具有1區(qū)爆危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。

6）具有2區(qū)或11區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物。

7)工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險(xiǎn)的露天鋼質(zhì)封閉氣罐。

8)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.06次/a的部、省級(jí)辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物。

9)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。3.第三類防雷建筑物1)省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物及省級(jí)檔案館。

2)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.012次/a，且小于或等于0.06次/a的部、省級(jí)辦公建筑物及其重要或人員密集的公共建筑物。

3)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。

4)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a的一般性工業(yè)建筑物。

5)根據(jù)雷擊后對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響及產(chǎn)生的后果，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀?、地形、地質(zhì)及周圍環(huán)境等因素，確定需要防雷的21區(qū)、22區(qū)、23區(qū)火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境。

6)在平均雷暴日大于15d/a的地區(qū)，高度在15m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地區(qū)，高度在20m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物。（二）建筑物的防雷措施根據(jù)GB50057－94規(guī)定，第一類防雷建筑物和第二類防雷建筑物中有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所，應(yīng)有防直擊雷、防感應(yīng)雷和防雷電波侵入的措施。第二類防雷建筑物除有爆炸危險(xiǎn)者外及第三類防雷建筑物，應(yīng)有防直擊雷和防雷電波侵入的措施。建筑物屋頂?shù)囊资芾讚舨课?，?yīng)裝設(shè)避雷針或避雷帶（網(wǎng)）進(jìn)行直擊雷防護(hù)。圖8-15建筑物易受雷擊的部位(a)?(b)平屋面或坡度不大于1/10的屋面;(c)坡度大于1/10且小于1/2的屋面;(d)坡度不小于1/2的屋面（二）建筑物的防雷措施（續(xù)）

建筑物防雷工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，必須將外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施作為整體綜合考慮。建筑物防雷結(jié)構(gòu)圖二、架空線路的防雷措施（1）110kV以上的架空線路一般沿全線裝設(shè)避雷線。（2）35kV架空線路一般只在進(jìn)出變電所的一段線路上裝設(shè)避雷線。（3）3~10kV架空線路的防雷措施（4）低壓（380/220V）架空線路的防雷措施

（5）在架空線路上裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。3~10kV架空線路的防雷措施1）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線。2）在全線絕緣比較薄弱的桿塔，裝設(shè)管型避雷器或保護(hù)間隙。3）架空線路上的柱上斷路器和負(fù)荷開關(guān)，應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器保護(hù)。4）同級(jí)線路相互交叉或與較低電壓線路、通信線路交叉時(shí)，交叉檔兩端的鐵塔均應(yīng)接地。低壓（380/220V）架空線路防雷措施1）

多雷地區(qū)，當(dāng)變壓器采用Y/Yo或Y/Y接線時(shí)，宜在低壓側(cè)裝設(shè)一組閥型避雷器或保護(hù)間隙。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)，應(yīng)在其中性點(diǎn)裝設(shè)擊穿保險(xiǎn)器。

2）對(duì)于重要用戶，宜在低壓線路進(jìn)入室內(nèi)前50米處安裝一組低壓避雷器，進(jìn)入室內(nèi)后再裝一組低壓避雷器。3）對(duì)于一般用戶，可在低壓進(jìn)線第一支持物處裝設(shè)一組低壓避雷器或擊穿保險(xiǎn)器，亦可將接戶線的絕緣子鐵腳接地（見圖示）。

4）采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或更高一級(jí)的絕緣子，以提高線路的防雷水平。絕緣子鐵腳接地二、變配電所的防雷措施（一）裝設(shè)避雷針防護(hù)直擊雷

（二）裝設(shè)避雷器防護(hù)感應(yīng)雷及侵入波（三）變電所典型防雷方案

（一）裝設(shè)避雷針防護(hù)直擊雷獨(dú)立避雷針與被保護(hù)物之間應(yīng)保持一定的空間距離，以免當(dāng)避雷針上落雷時(shí)造成向被保護(hù)物反擊的事故（見圖示）。避雷針對(duì)被保護(hù)物不發(fā)生反擊的空間距離Sh一般情況不應(yīng)小于5m，且符合下式要求：獨(dú)立避雷針的接地體與被保護(hù)物的接地體之間的距離應(yīng)滿足：且不小于3m。避雷針與被保護(hù)物的空間距離（二）裝設(shè)避雷器防護(hù)感應(yīng)雷及侵入波1.高壓側(cè)裝設(shè)避雷器這主要用來保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最重要的設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝2.低壓側(cè)裝設(shè)避雷器這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)(如IT系統(tǒng))，其中性點(diǎn)可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護(hù)間隙。

（三）變電所典型防雷方案3~10kV變電所的典型防雷方案35~110kV變電所典型防雷方案3~10kV變電所的典型防雷方案方案圖方案說明3~10kV防雷方案圖方案說明（1）在每路進(jìn)線端和每段母線上，均裝有閥型避雷器。（2）如果進(jìn)線是有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥型避雷器或管型避雷器，其接地端與電纜頭外殼相連后接地。（3）避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼等連接在一起接地，（如圖示）。

圖8-19電力變壓器的防雷保護(hù)及其接地系統(tǒng)

T—電力變壓器;F—閥式避雷器35~110kV變電所典型防雷方案方案圖方案說明方案圖方案說明（1）在變電所進(jìn)線段1~2km的桿塔上架設(shè)避雷線。（2）在木桿或木橫擔(dān)的鋼筋混凝土桿線路進(jìn)線段的首端，裝設(shè)一組管型避雷器Fl（3）變電所的進(jìn)線隔離開關(guān)或斷路器，在雷雨季節(jié)可能處于開路狀態(tài)，而線路側(cè)又帶電時(shí)，則必須在靠近隔離開關(guān)或斷路器QFl處裝設(shè)一組管型避雷器F2（4）變電所母線上，裝設(shè)閥型（或氧化鋅）避雷器F3。（5）如為母線分段的兩路進(jìn)線時(shí)，則每路進(jìn)線和每段母線均應(yīng)按這種標(biāo)準(zhǔn)方案施設(shè)保護(hù)。（6）對(duì)35kV進(jìn)線而容量不大的變電所，還可根據(jù)它的重要性簡(jiǎn)化防雷保護(hù)。例如，容量在1000kVA以下不重要負(fù)荷的變電所，可簡(jiǎn)化為如圖所示的防雷接線方式。其中，F(xiàn)Z為閥型避雷器，JX為保護(hù)間隙。圖8-2135kV變電所進(jìn)線段簡(jiǎn)化保護(hù)接線四、高壓電動(dòng)機(jī)的防雷措施

高壓電動(dòng)機(jī)對(duì)雷電波侵入的防護(hù)，要采用專用于保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用的FCD型磁吹閥式避雷器，或采用具有串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器。且須與電容器和電纜線段等聯(lián)合組成保護(hù)，這樣可進(jìn)一步降低侵入波的波陡度，使保護(hù)的可靠性更高。，具有電纜進(jìn)線段的高壓電動(dòng)機(jī)防雷保護(hù)，如圖所示五、信息系統(tǒng)的防雷

1、基本概念

雷擊電磁脈沖（代號(hào)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(qiáng)大閃電流引起的靜電場(chǎng)、電磁場(chǎng)和電磁輻射等所產(chǎn)生的效應(yīng)。2、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(duì)雷擊電磁脈沖采取必要的防護(hù)措施，以便在建筑物內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的電磁兼容性（代號(hào)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(nèi)按雷電能量大小的不同分布可分為L(zhǎng)PZ0，1，2，…，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(chǎng)強(qiáng)度越小。建筑物防雷區(qū)（LPZ）的劃分LPZ0ALPZ0ALPZ0ALPZ0ALPZ0BLPZ0BLPZ0BLPZ1LPZ2LPZ3LPZ1LEMPLEMPLEMPLEMPLEMP雷擊電磁脈沖干擾防護(hù)

對(duì)于建筑物內(nèi)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(dá)到人為控制雷擊電磁脈沖干擾程度的作用。3.信息系統(tǒng)的電涌保護(hù)分電源保護(hù)、信號(hào)數(shù)據(jù)端口保護(hù)。

由于雷電沖擊能量巨大，因此對(duì)信息系統(tǒng)的電源保護(hù)，從外部總配電室到內(nèi)部對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)供電，要分多級(jí)進(jìn)行，才能將雷電的能量降到設(shè)備所能承受的水平（220/380V電源系統(tǒng)各種設(shè)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）。續(xù)上頁續(xù)上頁第四節(jié)

接地裝置一?基本概念(一)接地裝置接地:防雷裝置或電氣設(shè)備與大地之間的電氣連接。接地體:埋入土壤中或混凝土基礎(chǔ)中作散流用的導(dǎo)體，又稱接地極，分為：人工接地體和自然接地體?接地線：連接于接地體與電氣設(shè)備接地部分之間的金屬導(dǎo)線,防雷裝置的接地線則指從引下線斷接卡至接地體的連接導(dǎo)體?接地網(wǎng)：由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的整體?接地裝置：接地體和接地線的總合?分為：接地干線和接地支線?接地體分類：外引式和環(huán)路式、垂直和水平、人工和自然。

圖8-23接地裝置的示意圖1—接地體;2—接地干線;3—接地支線;4—電氣設(shè)備;5—接地引下線典型的接地裝置示例典型的接地裝置如右圖所示

1—垂直接地體;2—接地干線;3—接地支線;4—電氣設(shè)備;5—水平接地體。(二)流散電阻和接地電阻圖8-24流散電流流散電流：接地電流流入地下以后,就通過接地體向大地作半球形散開,這一接地電流就叫做流散電流?流散電阻：流散電流在土壤中遇到的全部電阻叫做流散電阻?接地電阻是接地體的流散電阻與接地線的電阻之和?接地線的電阻一般很小,可以忽略不計(jì)?因此,可以認(rèn)為流散電阻就是接地電阻?(三)對(duì)地電壓1.接地極2.散流電流3.電位（電壓）分布曲線電流通過接地體向大地作半球形流散?在距接地體越遠(yuǎn)的地方球面越大,所以流散電阻越小?在離開接地體20m處土壤電阻已小到可以忽略不計(jì)?這就是說,可以認(rèn)為在距離接地體20以上,電流就不再產(chǎn)生電壓降了?或者說,至距離接地體20m處,電壓已降為零?電工上通常所說的“地”就是這里的地?對(duì)地電壓就是帶電體與電位為零的大地之間的電位差?(四)接觸電勢(shì)和接觸電壓圖8-25接觸電壓和跨步電壓接觸電勢(shì)是指接地電流自接地體流散,在大地表面形成不同電位時(shí),設(shè)備外殼?構(gòu)架或墻壁與水平距離0.8m處的大地表面之間的電位差?接觸電壓是指設(shè)備的絕緣損壞時(shí),在身體可同時(shí)觸及的兩部分之間出現(xiàn)的電位差?例如人在發(fā)生接地故障的設(shè)備旁邊,手觸及設(shè)備的金屬外殼,則人手與腳之間所呈現(xiàn)的電位差,即為接觸電壓,接觸電壓通常按人體離開設(shè)備0.8m考慮?如圖8-25所示,人的接觸電壓為,故障設(shè)備對(duì)地電壓為?(五)跨步電勢(shì)和跨步電壓跨步電勢(shì)是指地面上水平距離為0.8m(人的跨距)的兩點(diǎn)之間的電位差?跨步電壓是指人站立在流過電流的大地上,加于人的兩腳之間的電壓,如圖8-25中的?人的跨步一般按0.8m考慮?二、電氣設(shè)備的接地接地類型：1.功能性接地：為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備達(dá)到正常工作要求而進(jìn)行的接地，又稱工作接地。2.保護(hù)性接地：為了保證電網(wǎng)故障時(shí)人身和設(shè)備的安全而進(jìn)行的接地。3.功能性與保護(hù)性合一的接地(如屏蔽接地)安全保護(hù)接地過電壓保護(hù)接地防靜電接地為防止人體受到間接電擊，而將電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分進(jìn)行的接地。為防止過電壓對(duì)電氣設(shè)備和人身安全的危害而進(jìn)行的接地，如防雷接地。為了消除靜電對(duì)電氣設(shè)備和人身安全的危害而進(jìn)行的接地。（一）工作接地

在正?；蚴鹿是闆r下，為了保證電氣設(shè)備可靠運(yùn)行而必須在電力系統(tǒng)中某一點(diǎn)進(jìn)行接地，稱為工作接地，例如電源中性點(diǎn)的接地。這種接地可分為直接接地或經(jīng)特殊裝置接地。（二）保護(hù)接地（安全保護(hù)接地）

為防止因絕緣損壞而遭受觸電的危險(xiǎn)，將與電氣設(shè)備帶電部分相絕緣的金屬外殼或構(gòu)架同接地體之間作良好的連接，稱為保護(hù)接地。供配電系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式

按工作接地和保護(hù)接地的形式,可以將供配電系統(tǒng)分為以下三種基本類型：TN系統(tǒng)TT系統(tǒng)IT系統(tǒng)（1）TN－C系統(tǒng)（2）TN－S系統(tǒng)（3）TN－C－S系統(tǒng)1.TN系統(tǒng)TN系統(tǒng)中的所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（正常運(yùn)行時(shí)不帶電）均接公共保護(hù)線（PE線）或公共的保護(hù)中性線（PEN線）。（1）TN－C系統(tǒng)（2）TN－S系統(tǒng)（3）TN－C－S系統(tǒng)（1）TN－C系統(tǒng)如果系統(tǒng)中的N線與PE線全部合為PEN線，則此系統(tǒng)稱為TN－C系統(tǒng)。適用于三相負(fù)荷較平衡、而且單相負(fù)荷容量較小的工廠。（2）TN－S系統(tǒng)如果系統(tǒng)中的N線與PE線全部分開，則此系統(tǒng)稱為TN－S系統(tǒng)。多用于環(huán)境條件較差、對(duì)安全要求較高及設(shè)備對(duì)電磁干擾要求較嚴(yán)的場(chǎng)合。（3）TN－C－S系統(tǒng)如果系統(tǒng)的前一部分，其N線與PE線合為PEN線，而后一部分線路，N線與PE線則全部或部分地分開，則此系統(tǒng)稱為TN－C－S系統(tǒng)。常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差或有數(shù)據(jù)處理等設(shè)備的場(chǎng)所。2.TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接接地，系統(tǒng)中的所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均各自經(jīng)PE線單獨(dú)接地。由于所有設(shè)備的PE線無電磁聯(lián)系，因此適用于對(duì)數(shù)據(jù)處理和精密檢測(cè)裝置供電。接單相設(shè)備時(shí)，配漏電保護(hù)器，可保障人身安全。3.IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)1000阻抗接地，且通常不引出中性線，系統(tǒng)中的所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分也都各自經(jīng)PE線單獨(dú)接地、成組接地或集中接地，傳統(tǒng)稱為保護(hù)接地。（三）重復(fù)接地1.在TN系統(tǒng)中，為確保公共PE線或PEN線安全可靠，除在中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外，還應(yīng)在PE線或PEN線的下列地方進(jìn)行重復(fù)接地：（1）在架空線路終端及沿線每1km處；（2）電纜和架空線引入車間或大型建筑物處。2.重復(fù)接地的作用（1）當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生碰殼或短路時(shí)，可以降低零線的對(duì)地電壓；（2）當(dāng)零線斷線時(shí)，可降低事故的危險(xiǎn)程度。（a）沒有重復(fù)接地的系統(tǒng)中，PE線或PEN線斷線時(shí)（b）采取重復(fù)接地的系統(tǒng)中，PE線或PEN線斷線時(shí)（四）接零

防雷保護(hù)裝置所用的接地稱作防雷接地?其目的是將雷電流泄入大地,以消除雷電過電壓的危害?

在TN系統(tǒng)中,將設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與保護(hù)線(PE)或保護(hù)中性線(PEN)的連接稱作接零?接零的目的是提供良好的短路電流通路,以使保護(hù)可靠反映迅速切除故障?(五)防雷接地(a)TN-C系統(tǒng)(b)TN-S系統(tǒng)(c)TN-C-S系統(tǒng)五、信息系統(tǒng)的接地以計(jì)算機(jī)為核心的信息系統(tǒng)的接地的設(shè)計(jì)有特殊的要求。一般，信息系統(tǒng)的接地電阻要求不大于4Ω，對(duì)于與防雷裝置的共用接地，則一般要求不大于1Ω。為使系統(tǒng)在工作時(shí)有一個(gè)基準(zhǔn)電位，不致因浮動(dòng)而引起信號(hào)量的誤差，并防止電磁場(chǎng)的干擾，使信息系統(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(xiǎn)接觸電壓，而將計(jì)算機(jī)設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與保護(hù)線或大地所進(jìn)行的保護(hù)性連接。信號(hào)接地安全接地接地種類信息系統(tǒng)的接地形式：（1）一點(diǎn)接地

（2）懸浮接地六、等電位聯(lián)結(jié)（一）等電位聯(lián)結(jié)概念

等電位聯(lián)結(jié)是使建筑物電氣裝置的各外露可導(dǎo)電部分與電氣裝置外的其它金屬可導(dǎo)電部分進(jìn)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(jìn)線處，利用聯(lián)結(jié)干線將保護(hù)線、接地線的總接線端子與建筑物內(nèi)電氣裝置外的可導(dǎo)電部分連接成一體。指在局部范圍內(nèi)設(shè)置的等電位聯(lián)結(jié)。指在伸臂范圍內(nèi)的某些外露可導(dǎo)電部分與裝置外可導(dǎo)電部分之間所作的等電位聯(lián)結(jié)。總等電位聯(lián)結(jié)（MEB）局部等電位聯(lián)結(jié)（LEB）輔助等電位聯(lián)結(jié)（SEB）總等電位聯(lián)結(jié)示意圖（二）等電位聯(lián)結(jié)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(dǎo)電部分帶危險(xiǎn)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發(fā)生。2．有效消除來自外部的危險(xiǎn)電壓UfMEB七、安全用電（一）、電流對(duì)人體的作用1.人體對(duì)電流的生理反應(yīng)

人體對(duì)電流的生理反應(yīng)與通過人體電流的大小、頻率高低、時(shí)間長(zhǎng)短及電流在人體中的通過路徑等多方面因素有關(guān)。50Hz交流電流通過人體時(shí)人體生理反應(yīng)的時(shí)間與電流關(guān)系區(qū)段圖

2.安全電流與安全電壓

安全電流是指在特定時(shí)間內(nèi)，通過人體而不致引起心室纖維性顫動(dòng)和人體器質(zhì)性損傷的電流值。我國(guó)規(guī)定的安全電流值為30mA（觸電時(shí)間小于1s）。

安全電壓是指人體與電接觸時(shí)，對(duì)人體各部位組織（如皮膚、心臟、呼吸器官和神經(jīng)系統(tǒng)）不會(huì)造成任何損害的電壓。我國(guó)規(guī)定正常環(huán)境下的安全電壓值為50V。（二）、直接電擊防護(hù)

直接電擊防護(hù)是指為避免人體與正常工作時(shí)的裸露導(dǎo)體帶電部分直接接觸而遭受電擊所進(jìn)行的防護(hù)。直接電擊防護(hù)的主要措施為對(duì)裸露導(dǎo)體的帶電部分設(shè)置隔離遮欄、阻擋物或防護(hù)罩等外護(hù)物以防止人體與之接觸，或?qū)ζ涫┬羞m合的絕緣。（三）、間接電擊防護(hù)1.間接電擊防護(hù)的概念與一般措施

間接電擊防護(hù)是指為防止人體與正常工作時(shí)不帶電而在絕緣損壞故障時(shí)可帶危險(xiǎn)電壓的電氣裝置外露可導(dǎo)電部分接觸而進(jìn)行的防護(hù)。間接電擊防護(hù)應(yīng)結(jié)合電氣設(shè)備絕緣等級(jí)而設(shè)置防護(hù)措施。一般措施有：

（1）合理選用自動(dòng)切斷電源的保護(hù)（包括采用漏電保護(hù)）并作輔助等電位聯(lián)結(jié)；（2）使工作人員不致同時(shí)觸及兩個(gè)不同的電位點(diǎn)；（3）使用雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣；（4）通過不接地的局部等電位聯(lián)結(jié)；（5）采用隔離變壓器安全電壓供電。續(xù)上頁2.漏電保護(hù)器的選用

在低壓220/380V中性點(diǎn)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(hù)器來防止因電氣設(shè)備漏電而造成對(duì)人體的間接電擊。使用注意事項(xiàng)：1）對(duì)于TN－C系統(tǒng)，使用漏電保護(hù)器的地點(diǎn)，應(yīng)將TN-C系統(tǒng)改成TN-S，使整個(gè)三相四線制系統(tǒng)成為TN-C-S系統(tǒng)。2）在TN系統(tǒng)中，裝設(shè)漏電保護(hù)器后，為防止其誤動(dòng)，中性線N不能重復(fù)接地。3）在TT系統(tǒng)中，裝設(shè)漏電保護(hù)器的設(shè)備與不裝漏電保護(hù)器的電氣設(shè)備不能共用一個(gè)接地裝置，否則，漏電保護(hù)器會(huì)拒動(dòng)。4）在一個(gè)供電裝置中可以設(shè)置兩級(jí)漏電保護(hù)器。末端回路上電氣設(shè)備的防護(hù)間接電擊應(yīng)選擇動(dòng)作電流為30mA的高靈敏度瞬動(dòng)漏電保護(hù)器。第五節(jié)接地電阻一、接地電阻的概念二、對(duì)電氣接地電阻值的一般要求三、接地電阻的計(jì)算

四、接地電阻的測(cè)量接地裝置的對(duì)地電阻稱作接地電阻?按通過接地體流入地中的工頻電流求得的電阻，稱為工頻接地電阻（R~），通常簡(jiǎn)稱接地電阻；按通過接地體流入地中的沖擊電流求得的電阻，稱為沖擊接地電阻(RSH)。通常：R~≥RSH一、接地電阻的概念二?接地電阻允許值（一）電氣設(shè)備的接地電阻（1）電壓為1000V以上的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，接地電阻允許值不應(yīng)超過0.5Ω。（2）電壓為1000V以下的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中的電氣設(shè)備?這種系統(tǒng)中設(shè)備的接地電阻規(guī)定不超過4Ω?（3）電壓為1000V以下的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的電氣設(shè)備?為保證碰殼時(shí)對(duì)地電壓不超過50V,這種系統(tǒng)中設(shè)備的接地電阻規(guī)定不超過4Ω?（4）電纜電視?電話通信等弱電系統(tǒng)的接地電阻值一般不應(yīng)大于1Ω?（2）、1000V以上的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的電氣設(shè)備1)、當(dāng)接地裝置和1000V以下的設(shè)備共用時(shí)：2）當(dāng)接地裝置只用于1000V以上的設(shè)備時(shí)：以上各式中接地電流的計(jì)算,可由經(jīng)驗(yàn)公式求得:式中UN——網(wǎng)路的額定電壓，kV;lcab——電纜網(wǎng)路的總長(zhǎng)度，km；

loh——架空線路的總長(zhǎng)度，km。計(jì)算值如果大于10Ω，則應(yīng)取10Ω為允許值。（二）

建筑物防雷的接地電阻1、第一類建筑物：防止直接雷擊的接地電阻不允許大于10Ω；防止感應(yīng)雷擊的接地電阻不允許大于5Ω?2、第二類防雷建筑物：共同接地的接地電阻不允許大于10Ω?3、第三類防雷建筑物：每根引下線的沖擊接地電阻不宜大于30Ω?4、聯(lián)合接地：建筑物防雷接地裝置?工頻交流供電系統(tǒng)的接地裝置和電纜電視?電話通信等弱電系統(tǒng)的接地裝置互相連接在一起時(shí),其接地電阻值不應(yīng)大于1Ω?應(yīng)?。篟≤5Ω三、接地電阻的計(jì)算（一）一般要求（二）人工接地體工頻接地電阻的計(jì)算（三）自然接地體工頻接地電阻的計(jì)算（四）沖擊接地電阻的計(jì)算（五）接地裝置的計(jì)算程序（一）一般要求應(yīng)充分利用自然接地體可用自然接地體：上下水的金屬管道；建筑物和構(gòu)筑物的金屬結(jié)構(gòu)；敷設(shè)于地下的電纜金屬外皮；敷設(shè)于地下的非可燃可爆的各種金屬管道；非絕緣的架空地線；建筑物鋼筋混凝土基礎(chǔ)。接地體要保證良好的電氣連接，除焊接外，凡用螺栓連接或其他連接的，都要采用跨接焊接。1.自然接地體的利用2.人工接地體的裝設(shè)裝設(shè)原則當(dāng)利用自然接地體不滿足要求時(shí)則必須裝設(shè)人工接地體?人工接地體的選材：鋼管?角鋼?扁鋼和圓鋼等?有化學(xué)腐蝕性的土壤應(yīng)采用鍍鋅鋼材或銅質(zhì)的接地體?人工接地體有垂直埋設(shè)和水平埋設(shè)兩種基本結(jié)構(gòu)型式,宜首選垂直埋設(shè);多巖石地區(qū)可水平埋設(shè)?圖8-31常用垂直接地體的布置圖8-32水平接地體的布置(a)一字形;(b)Y形;(c)十字形;(d)星形;(e)口字形;(f)O形由于存在屏蔽效應(yīng),垂直接地體的間距一般不宜小于接地體長(zhǎng)度的2倍,水平接地體的間距一般不宜小于5m?水平接地體通常采用40×4mm的扁鋼或直徑為12~16mm的圓鋼組成；水平接地體應(yīng)埋設(shè)于凍土層以下,一般深度為0.6~1m；扁鋼水平接地體應(yīng)立面豎放,這樣有利于減少流散電阻?（二）人工接地體工頻接地電阻的計(jì)算2.n根垂直管形接地體的接地電阻(Ω)接地體的工頻利用系數(shù)見表8-6土壤電阻率Ωm(見表8-5)接地體長(zhǎng)度,m3.單根水平帶形接地體的接地電阻(Ω)1.單根垂直管形接地體的接地電阻(Ω)4.n根放射形水平接地帶的接地電阻(Ω)(n≤12,每根長(zhǎng)度l≈60m)表8-5土壤電阻率參考值（Ωm）類別名稱電阻率近似值電阻率的變化范圍較濕時(shí)(一般地區(qū)?多雨)較干時(shí)(少雨區(qū)?沙漠區(qū))地下水含鹽堿時(shí)土陶粘土105~2010~1003~10泥炭?泥炭巖?沼澤地2010~3050~3003~30搗碎的木炭40黑土?園田土?陶土?白堊土5030~10050~30010~30粘土6030~10050~30010~30砂質(zhì)粘土10030~30080~100010~30黃土200100~20025030含沙粘土?沙土300100~1000>100030~100河灘中的沙300煤350多石土壤400砂砂?砂礫1000250~10001000~2500巖石碎石5000多巖山地5000花崗巖200000混凝土在水中40~55在濕土中100~200在干土中500~1300在干燥的大氣中12000~1800礦金屬礦石0.01~1表8-6垂直管形接地體的工頻利用系數(shù)值管間距離與管子長(zhǎng)度之比(a/l)管子根數(shù)(n)利用系數(shù)(ηE)管間距離與管子長(zhǎng)度之比(a/l)管子根數(shù)(n)利用系數(shù)(ηE)敷設(shè)成一排時(shí)12320.84~0.870.90~0.920.93~0.9512350.67~0.720.79~0.830.85~0.8812330.76~0.800.85~0.880.90~0.92123100.56~0.620.72~0.770.79~0.83敷設(shè)成環(huán)形時(shí)12340.66~0.720.76~0.800.84~0.86123200.44—0.500.61~0.660.68—0.?312360.58~0.650.71~0.750.78~0.82123300.41—0.470.58—0.630.66—0.71123100.52—0.580.66~0.710.74~0.78123400.38~0.440.56~0.610.64~0.69注：以上均未計(jì)入連接扁鋼的影響（三）自然接地體工頻接地電阻的計(jì)算1.電纜金屬外皮和水管等的接地電阻:2.鋼筋混凝土基礎(chǔ)的接地電阻:電纜及水管等的埋地長(zhǎng)度,m鋼筋混凝土基礎(chǔ)的體積,m3

（四）沖擊接地電阻的計(jì)算表8－6沖擊系數(shù)Ksh各種型式接地極中接地點(diǎn)至接地極最遠(yuǎn)端的長(zhǎng)度（m）土壤電阻率（Ωm）≤1005001000≥20002040608011.51.2521.91.632.92.62.3沖擊系數(shù),見表8-7（五）接地裝置的計(jì)算程序1．按設(shè)計(jì)規(guī)范要求確定允許的接地電阻值RE;2．實(shí)測(cè)或估算可以利用的自然接地體的接地電阻RE(nat);3．計(jì)算需要補(bǔ)充的人工接地體的接地電阻RE(man);4．在裝設(shè)接地體的區(qū)域內(nèi)初步確定接地體的布置方案,并初選接地體和連接導(dǎo)線;5．計(jì)算單根接地體的接地電阻RE(1);6．計(jì)算接地體的數(shù)量n;7．短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。人工接地體選擇校驗(yàn)2.計(jì)算接地體的數(shù)量3.短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)對(duì)于大接地電流系統(tǒng)中的接地裝置，可進(jìn)行單相短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)1.需要補(bǔ)充的人工接地體的接地電阻單相接地短路電流,A短路發(fā)熱假想時(shí)間例8-2

某車間變電所的主變壓器容量為500kVA,電壓為10/0.4kV,接線組為Y,yn0?試確定此變電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼?已知裝設(shè)地點(diǎn)的土質(zhì)為砂質(zhì)粘土,10kV側(cè)有聯(lián)系的架空線路長(zhǎng)150km,電纜線路長(zhǎng)10km?解:(1)確定接地電阻值式中(2)接地裝置初步方案

現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑四周,距變電所2~3m,打入一圈直徑50mm?長(zhǎng)2.5m的鋼管接地體,每隔5m打入一根,管間用40×4mm2的扁鋼焊接?(3)計(jì)算單根鋼管接地電阻查表取土壤電阻率例8-2(4)確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案根據(jù)