供配電技術(shù) 課件 第9、10章 供電系統(tǒng)的二次回路及自動裝置、供配電系統(tǒng)的安全技術(shù)

第9章

供配電系統(tǒng)的二次回路

及自動裝置供配電系統(tǒng)的二次回路是對一次系統(tǒng)的運行進行控制、指示、監(jiān)測和保護的電路。二次電路對保障一次電路安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的運行起著十分重要的作用。二次回路基本知識操作電源電氣測量回路與絕緣監(jiān)視高壓斷路器的控制和信號回路中央信號裝置電測量儀表和測量回路供配電電系統(tǒng)自動測量裝置變電站綜合自動化主要內(nèi)容：9.1二次回路的基本知識供電系統(tǒng)的二次接線是指用來對一次接線的運行進行控制、監(jiān)測、指示和保護的電路，亦稱二次回路。

二次回路按其功能分有：操作電源回路、電氣測量回路與絕緣監(jiān)視裝置、高壓斷路器的控制和信號回路、中央信號裝置、繼電保護回路以及自動化裝置等。二次回路功能示意圖9-1所示。二次回路按電源性質(zhì)分直流回路交流回路交流電流回路：由電流互感器供電交流電壓回路：由電壓互感器供電一、二次接線概念圖9-1二次回路功能示意圖二、二次接線圖分類分原理電路圖和安裝接線圖(包括屏背面接線圖、端子接線圖等）。續(xù)上頁端子接線圖原理電路圖屏背面接線圖9.2二次回路的操作電源作用：正常運行時操作電源應(yīng)能保證斷路器的合閘和跳閘；事故狀態(tài)下，在母線電壓降低甚至消失時，操作電源應(yīng)能保證繼電保護系統(tǒng)可靠地工作。性質(zhì)：直流（可靠性高）交流（可靠性不高）操作電源是供高壓斷路器控制回路、繼電保護回路、信號回路、監(jiān)測裝置及自動化裝置等二次回路所需的工作電源。一、操作電源概念要求：操作電源應(yīng)充分可靠，容量足夠并具有獨立性。目前在較重要的中、大型變配電所選用的直流操作電源大多為帶免維護鉛酸蓄電池高頻開關(guān)電源成套裝置。二、直流操作電源充電模塊監(jiān)控模塊直流饋電柜交流配電單元電池室絕緣監(jiān)測模塊小型分屏柜小型一體柜續(xù)上頁高頻開關(guān)直流電源原理框圖續(xù)上頁一種直流電源系統(tǒng)圖三、交流操作電源小型10kV配變電所一般選用交流操作電源，可以從所用變壓器或電壓互感器取得220V電壓源。轉(zhuǎn)換開關(guān)中間變壓器電壓繼電器續(xù)上頁用電壓互感器作交流操作電源，可靠性差，只能作為斷路器正常跳合閘以及油浸式變壓器瓦斯保護或干式變壓器溫度保護的工作電源。去分流跳閘方式過電流保護的操作方式：①采用電流互感器作為操作電源，作用于電流脫扣器跳閘。②采用整流儲能裝置，將電流轉(zhuǎn)換成電壓，作用于電壓脫扣器，使斷路器跳閘。③采用不間斷電源UPS。作用于電壓脫扣器跳閘，使斷路器跳閘。9.3高壓斷路器的控制和信號回路

高壓斷路器的控制回路是指用控制開關(guān)或遙控命令操作斷路器跳、合閘的回路。信號回路是用來指示一次系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)的二次回路。用來顯示斷路器正常工作的位置狀態(tài)。用來顯示斷路器在事故情況下的工作狀態(tài)。在系統(tǒng)出現(xiàn)不正常狀態(tài)時或在故障初期發(fā)出的報警信號。信號按用途分位置信號：事故信號：預(yù)告信號：斷路器的控制和信號回路要滿足一定的基本要求。一、概述對斷路器控制回路的基本要求如下：（1）應(yīng)能監(jiān)視電源及跳、合閘回路的完好性，以保證斷路器的正常工作。

(2)跳合閘完成后，應(yīng)能自動解除跳合閘命令脈沖。

(3)應(yīng)能指示斷路器正常合閘和跳閘的位置狀態(tài)，并在自動合閘和自動跳閘時有明顯的指示信號。

(4)斷路器事故跳閘信號的啟動回路，應(yīng)按不對應(yīng)原則接線。

(5)能夠防止斷路器短時間內(nèi)連續(xù)多次分合閘的跳躍現(xiàn)象發(fā)生。二、采用燈光監(jiān)視就地操作的斷路器控制與信號回路控制開關(guān)是開關(guān)柜就地控制斷路器跳、合閘的操作元件。這種控制開關(guān)有六個位置：兩個預(yù)備操作位置（“預(yù)備合閘”和“預(yù)備跳閘”）；兩個操作位置（“合閘”和“跳閘”）；兩個固定位置（“合閘后”和“跳閘后”）。LW12型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)外形圖續(xù)上頁LW12－16D/49.4636.6開關(guān)接點圖表

觸點號1－23－45－67－89－1011－1213－1415－1617－1819－20

手柄位置

跳

閘

后－×－－－－×－－×預(yù)備合閘×－－－×－－－×－合

閘－－×－－×－×－－合

閘

后×－－－×－－×－－預(yù)備跳閘－×－－－－×－×－跳

閘－－－×－－×－－×續(xù)上頁斷路器控制與信號回路分析：1.手動儲能合閘采用彈簧操動機構(gòu)的斷路器在首次合閘前需先儲足能量。按鈕旋鈕指示燈行程開關(guān)3412續(xù)上頁儲足能量后，就可進行合閘操作。3412續(xù)上頁2.手動跳閘3412續(xù)上頁3.自動跳閘3412續(xù)上頁斷路器自動跳閘后，而控制開關(guān)SA仍處于“合閘后”位置，這種情況稱為“不對應(yīng)”關(guān)系。事故跳閘信號回路接通，使中央信號裝置發(fā)出事故音響信號。事故信號的解除：將SA轉(zhuǎn)至“預(yù)備跳閘”→“跳閘”→“跳閘后”位，使其與斷路器恢復(fù)對應(yīng)關(guān)系。4.電氣防跳利用SA的閉鎖觸點。3412三、采用微機遠方監(jiān)控的斷路器控制和信號回路

“遠方/就地”選擇開關(guān)SA2，它有三個位置:“1”為就地操作位置，當(dāng)選擇在“就地”位置時,斷路器只能由控制開關(guān)SA1控制跳、合閘?！?”為遠方操作位置，當(dāng)選擇在“遠方”位置時，斷路器只能由遙控命令控制跳、合閘。“0”為斷開位置。(1)斷路器的遠方控制(2)控制回路的完好性監(jiān)視(3)電氣防跳電路的工作特點分析：遠方就地防誤操作聯(lián)鎖觸點合位繼電器合保繼電器跳保繼電器跳位繼電器續(xù)上頁9.4

中央信號裝置

對中央事故信號裝置的要求是：在任一斷路器事故跳閘時，能瞬時發(fā)出音響信號(電笛)，并在控制屏或配電裝置上有表示事故跳閘的具體斷路器位置的燈光指示信號。中央信號:事故信號和預(yù)告信號有能重復(fù)動作和不能重復(fù)動作兩種,并能手動或自動復(fù)歸。

對中央預(yù)告信號裝置的要求是：當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常工作狀態(tài)但不需立即跳閘的情況時，應(yīng)及時發(fā)出音響信號（電鈴），并有顯示故障性質(zhì)和地點的指示信號（光字牌指示）。續(xù)上頁下圖是不能重復(fù)動作的中央事故信號裝置回路圖，為便于分析其工作原理，將變配電所的所有斷路器事故跳閘信號回路繪在一起列于圖右。

續(xù)上頁下圖是不能重復(fù)動作的中央預(yù)告信號裝置回路圖，為便于分析其工作原理，將配電裝置的預(yù)告信號回路列于圖右。9.5電測量儀表與測量回路9.5.1儀表的準確度要求測量要求互感器準確度電度表準確度配置說明計費計量0.2級0.5級有功電度表0.5級專用電能計量儀表月平均用電量在1×106kWh及以上的計量點0.5級1.0級有功電度表1.0級專用電能計量儀表2.0級無功電度表①月平均用電量在1×106kWh及以下的計量點；②315kVA及以上的變壓器高壓側(cè)計量點；

計費計量及一般計量1.0級2.0級有功電度表3.0級無功電度表①315kVA及以下的變壓器低壓側(cè)計量點；②75kW及以上電動機電能計量；③企業(yè)內(nèi)部技術(shù)經(jīng)濟考核而不計費的計量點一般測量1.01.5級和0.5級測量儀表

3.02.5級測量儀表非重要用戶9.5.2互感器和測量儀表的配置1．電流互感器的配置凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器。未裝斷路器的變壓器中性點以及變壓器的出口等回路中，也應(yīng)裝設(shè)電流互感器。在中性點直接接地的三相電網(wǎng)中，電流互感器按三相配置；在中性點非直接接地的三相電網(wǎng)中，電流互感器按二相配置。變壓器回路按三相配置。繼電保護用電流互感器，應(yīng)盡可能減小或消除不保護區(qū)。2．電壓互感器的配置每段母線都必須裝設(shè)電壓互感器，供測量、保護等用。6～10kV母線裝設(shè)一只三相五柱式或三只單相電壓互感器。35kV以上母線一般裝設(shè)三只單相電壓互感器。3．電氣測量儀表的配置(1)在電源進線上，或經(jīng)供電部門同意的電能計量點，必須裝設(shè)計費的有功電能表和無功電能表，而且宜采用全國統(tǒng)一標準的電能計量柜。為指示負荷電流，進線上還應(yīng)裝設(shè)一只電流表。(2)變配電所的每段母線上，必須裝設(shè)電壓表測量電壓。在中性點非有效接地的系統(tǒng)中，各段母線上還應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置。(3)35～110／6～10kV的電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流表、有功功率表、無功功率表、有功電能表和無功電能表各一只。(4)3～10kV的配電線路，應(yīng)裝設(shè)電流表、有功和無功電能表各一只。如不是送往單獨經(jīng)濟核算單位時，可不裝無功電能表。(5)380V的電源進線或變壓器低壓側(cè)，各相應(yīng)裝一只電流表。低壓動力線路上，應(yīng)裝設(shè)一只電流表。低壓照明線路及三相負荷不平衡率大于15％的線路上，應(yīng)裝設(shè)三只電流表分別測量三相電流。如需計量電能，一般應(yīng)裝設(shè)一只三相四線有功電能表。(6)并聯(lián)電力電容器組的總回路上，應(yīng)裝設(shè)三只電流表，分別測量三相電流，并應(yīng)裝設(shè)一只無功電能表。測量儀表單相電子式多費率電能表三相電子式多費率電能表普通機械表多功能數(shù)字表9.5.3電氣測量回路與絕緣監(jiān)視任務(wù)：監(jiān)視供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)和計量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟合理地運行。要求：對電氣測量儀表，要保證其測量范圍和準確度滿足變配電設(shè)備運行監(jiān)視和計量的要求，并力求外形美觀，便于觀測，經(jīng)濟耐用等。（一）電氣測量的任務(wù)與要求

續(xù)上頁（二）電氣測量回路示例10kV線路電氣測量原理電路圖電能表接線續(xù)上頁380V電源進線回路電氣測量原理電路圖。續(xù)上頁基于先進的數(shù)字信號處理和單片機技術(shù)的新型數(shù)字式智能表，集測量、顯示、報警輸出、參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)存儲為一體，已逐步在重要的變配電所及其自動化工程中得到應(yīng)用。下圖是多功能綜合數(shù)字式智能表的測量原理電路圖。交流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視利用一次系統(tǒng)接地后出現(xiàn)的零序電壓給出信號或跳閘。一、電源自動切換裝置9.6供配電系統(tǒng)自動控制裝置

（一）電源自動投入裝置的作用與類型

工作電源與備用電源的接線方式可分為兩大類：明備用:指在正常時，備用電源不投入工作，只有在工作電源發(fā)生故障時才投入工作。暗備用:指在正常時，兩電源都投入，互為備用。

作用：用于兩路及以上電源進線的變配電所中，提高供電可靠性。

微機備用電源自動投入裝置（Auto-PowerswitchDevice，簡稱APD）。

在正常情況下，QF1閉合，QF2斷開，負荷由工作電源供電。

當(dāng)工作電源故障時，APD動作，將QF1斷開，切除故障電源，然后將QF2閉合，使備用電源投入工作，恢復(fù)供電。

正常情況下，QF1,QF2閉合，QF3斷開，兩個電源分別向兩段母線供電。

若電源A(B)發(fā)生故障，APD動作，將QF1(QF2)斷開，隨即將QF3閉合，此時全部負荷均由B(A)電源供電。（二）對備用電源自動投入裝置的基本要求應(yīng)保證在工作電源斷開后投入備用電源。工作電源故障或斷路器被錯誤斷開時，自動投入裝置應(yīng)延時動作。手動斷開工作電源、電壓互感器二次回路斷線和備用電源無電壓的情況下，不應(yīng)起動自動投入裝置。自動投入裝置動作后，如備用電源投到故障上，應(yīng)使保護加速動作并跳閘。應(yīng)保證自動投入裝置只動作一次，以免將備用電源重復(fù)投入永久性故障回路中。自動投入裝置中，可設(shè)置工作電源的電流閉鎖回路。（三）微機備用電源自動投入裝置的原理微機備用電源自動投入裝置的動作邏輯框圖二、自動重合閘裝置（一）概述

運行經(jīng)驗表明，電力系統(tǒng)的故障特別是架空線路上的故障大多是暫時性的，多數(shù)能很快地自行消除。因此，采用自動重合閘裝置（ARE），迅速恢復(fù)供電，從而大大提高供電可靠性。

對于架空線路來說，一次重合成功率可達60％～90％。（二）對自動重合閘裝置的基本要求

自動重合閘裝置可由保護裝置或斷路器控制狀態(tài)與位置不對應(yīng)來啟動。手動或通過遙控裝置將斷路器斷開或?qū)嗦菲骱祥l投入故障線路上隨即由保護跳閘將其斷開時，自動重合閘裝置均不應(yīng)動作。自動重合閘裝置的動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定，如一次重合閘就只應(yīng)實現(xiàn)重合一次。當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)不允許實現(xiàn)自動重合閘時，應(yīng)將重合閘裝置閉鎖。（三）微機自動重合閘裝置的原理微機三相一次自動重合閘裝置的動作邏輯框圖微機自動重合閘裝置的加速段保護邏輯框圖9.7變電所綜合自動化分層分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分層分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)9.7變電所綜合自動化10kV變電站綜合自動化系統(tǒng)分布式配置方案9.7變電所綜合自動化35kV變電站綜合自動化系統(tǒng)分布式配置方案變電所綜合自動化系統(tǒng)的配置與組屏實例1.系統(tǒng)主接線圖變電站的一次系統(tǒng)接線圖如下圖所示。它有兩個電壓等級，分別是110kV和10kV。其中110kV采用內(nèi)橋接線，通過主變壓器降壓為10kV后，供變電站周圍負荷用電。圖9-21某變電站的一次系統(tǒng)接線圖變電所綜合自動化系統(tǒng)的配置與組屏實例2.配置方案

對于已知的變電站一次系統(tǒng)情況，可以采用分層分布式綜合自動化系統(tǒng)，可以按一次設(shè)備間隔配置，滿足各個一次設(shè)備間隔的測量、監(jiān)視、保護、控制、通信功能；同時，滿足變電站的監(jiān)控功能、AVQC、接地選線功能、遠動等功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)組屏方案示意圖本章小結(jié)本章是本課程的重點，也是從事供電工程設(shè)計與運行必備的基礎(chǔ)知識。本章首先講述了供電系統(tǒng)一次接線的概念、變配電所的操作電源

；其次重點討論了電氣測量回路與絕緣監(jiān)視裝置、高壓斷路器的控制和信號回路

；最后簡要介紹了中央信號裝置

。本章重點：電氣測量回路與絕緣監(jiān)視、高壓斷路器的控制和信號回路。

本章難點：高壓斷路器的控制和信號回路。

教學(xué)基本要求：了解變配電所常用操作電源、中央信號裝置；理解供電系統(tǒng)的典型二次接線；靈活運用10kV及以下變配電所二次接線的設(shè)計。

自測題一、填空題1．變電所的信號裝置按用途可分為

、

、

三種。

2．二次接線按功能分有操作電源回路

、

、

、

以及自動化裝置等。

3.小型變電所交流操作電源可從

取得，但其可靠性受一次系統(tǒng)影響，一般不能直接作為

保護的電源，對這種保護通常采用

操作方式。

二、簡答題1．什么是操作電源？對其有何要求？

2.什么是二次接線？與一次接線有何聯(lián)系？

三、分析題試分析教材圖6-7所示斷路器控制和信號回路的工作原理。

接線端子電壓繼電器電磁式電壓繼電器實物圖片文字符號：KV圖形符號：測量線圈動作觸點常開觸點常閉觸點電磁線圈及電磁鐵動靜觸點中間變壓器文字符號：TI圖形符號：轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)手柄觸點盒文字符號：SA圖形符號：測量儀表單相電子式多費率電能表三相電子式多費率電能表普通機械表多功能數(shù)字表UPS目前市場上的UPS應(yīng)用較多的為在線式，其單機功率一般為0.7kVA～1500kVA。電能表接線三相兩元件有功電能表三相兩元件無功電能表數(shù)字式智能表三相電子式多功能電能表三相數(shù)字式多功能儀表中性點不接地的電力系統(tǒng)一相（如C相）接地時：一次系統(tǒng)的零序電壓電源負荷C中性點對地電壓上升為相電壓，非故障相對地電壓上升為線電壓，因此，電氣設(shè)備對地絕緣應(yīng)按線電壓考慮。

故障后線電壓保持不變（見相量圖），因而三相電氣設(shè)備可以繼續(xù)運行。但不能長期運行，以免故障擴大。出現(xiàn)零序電壓按鈕旋鈕指示燈指示燈按鈕、旋鈕行程開關(guān)等微動開關(guān)行程開關(guān)行程開關(guān)等限位開關(guān)彈簧操動機構(gòu)航空插頭智能控制器手動儲能軸合閘按鈕分閘按鈕分合閘指示二次插件彈簧操動機構(gòu)輔助開關(guān)航空插頭航空插頭手動儲能軸合閘按鈕分閘按鈕分合閘指示計數(shù)器儲能指示斷路器底盤車采用彈簧操動機構(gòu)的斷路器是利用合閘前彈簧儲足的能量，克服分閘彈簧的反作用力來合閘。

第10章

供配電系統(tǒng)的安全技術(shù)供配電系統(tǒng)要進行正常運行，首先必須保證其安全性。防雷和接地是電氣安全的主要措施。主要內(nèi)容電氣安全的基本知識過電壓與防雷建筑物的防雷信息系統(tǒng)的防雷供配電系統(tǒng)的接地低壓配電系統(tǒng)的等電位聯(lián)結(jié)與漏電保護一、電流對人體的作用1.人體對電流的生理反應(yīng)人體對電流的生理反應(yīng)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(guān)。50Hz交流電流通過人體時人體生理反應(yīng)的時間與電流關(guān)系區(qū)段圖

10.1電氣安全的基本知識2.觸電對人體的危害當(dāng)人體不同部位接觸不同電位時，就有電流流過人體，這就是觸電。雷擊和高壓觸電低壓觸電較大的安培數(shù)量級的電流通過人體所產(chǎn)生的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和機械效應(yīng)，將使人的機體遭受嚴重的電灼傷、組織炭化壞死及其它難以恢復(fù)的永久性傷害在數(shù)十至數(shù)百毫安電流作用下，使人的肌體產(chǎn)生病理生理性反應(yīng)，針刺痛感、痙攣、血壓升高、心律不齊以致昏迷等暫時性的功能失常，重的可引起呼吸停止、心跳驟停、心室纖維性顫動等危及生命的傷害2.安全電流和安全電壓安全電流是指在特定時間內(nèi)，通過人體而不致引起心室纖維性顫動和人體器質(zhì)性損傷的電流值。。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(jīng)系統(tǒng)）不會造成任何損害的電壓。我國規(guī)定為30mA(50Hz交流)，但是觸電時間按不超過1s計，因此安全電流值也稱為30mA·s我國目前使用的特低電壓系統(tǒng)的工頻交流標稱電壓值（有效值）不超過50V續(xù)上頁二、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(dǎo)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(dǎo)體的帶電部分設(shè)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?qū)ζ涫┬羞m合的絕緣。三、間接電擊防護

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(dǎo)電部分接觸而進行的防護。間接電擊防護應(yīng)結(jié)合電氣設(shè)備絕緣等級而設(shè)置防護措施。一般措施有：（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(jié)；（2）使工作人員不致同時觸及兩個不同的電位點；（3）使用雙重絕緣或加強絕緣；（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防止因電氣設(shè)備漏電而造成對人體的間接電擊。使用注意事項：1）對于TN－C系統(tǒng)，使用漏電保護器的地點，應(yīng)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）在TN系統(tǒng)中，裝設(shè)漏電保護器后，為防止其誤動，中性線N不能重復(fù)接地。3）在TT系統(tǒng)中，裝設(shè)漏電保護器的設(shè)備與不裝漏電保護器的電氣設(shè)備不能共用一個接地裝置，否則，漏電保護器會拒動。4）在一個供電裝置中可以設(shè)置兩級漏電保護器。末端回路上電氣設(shè)備的防護間接電擊應(yīng)選擇動作電流為30mA的高靈敏度瞬動漏電保護器。10.2過電壓與防雷

過電壓內(nèi)部過電壓

外部過電壓（雷電過電壓）直擊雷擊感應(yīng)雷擊雷電波侵入一、過電壓與雷電的有關(guān)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(chǎn)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。

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(shè)備來說，雷電流的陡度越大，在負載電感L上產(chǎn)生的過電壓也越大，對絕緣的破壞性也就越嚴重。雷云對地或架空線路的放電就會造成雷電流。

續(xù)上頁雷電沖擊波具有波的傳導(dǎo)特性。輸電線路受到雷擊后，產(chǎn)生的雷電沖擊波會向輸電線路兩側(cè)流動傳播，雷電波在傳導(dǎo)過程中到達結(jié)點后，還會發(fā)生折射和反射現(xiàn)象。

傳播速度

雷電波沿架空線傳播的速度與光速（3×108m/s）相同，而在電纜中傳播的速度約為上值的1/2～1/3。波阻抗波阻抗表征的是沿導(dǎo)線傳播的電壓沖擊波和電流沖擊波之間的動態(tài)關(guān)系，與線路長度無關(guān)。（三）雷電沖擊波的基本特性

續(xù)上頁雷電入射波到達線路末端結(jié)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倍，嚴重威脅線路的絕緣安全，必須設(shè)置避雷器等防雷保護措施。變電所常采用一段100～200m的進線電纜，以達到降低行波陡度的效果。二、防雷裝置

防雷設(shè)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(wǎng)狀的避雷帶、避雷網(wǎng)等。

避雷針的作用是引雷。1.避雷針

續(xù)上頁避雷針的保護范圍，以其能防護直擊雷的空間來表示，按新頒國家標準采用“滾球法”來確定。續(xù)上頁單支避雷針的保護范圍按下列方法確定。（1）當(dāng)避雷針高度h≤hr時①距地面hr處作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,作弧線交平行線于A、B兩點;③以A、B為圓心，hr為半徑作弧線，該弧線與針尖相交，并與地面相切。由此弧線起到地面止的整個錐形空間就是避雷針的保護范圍.避雷針在被保護物高度hx的xx’平面上的保護半徑rx按下式計算：式中hr—滾球半徑，查表（2）當(dāng)避雷針高度h≥hr時，在避雷針上取高度hr的一點代替避雷針的針尖作為圓心。其余的作法如同上述h≤hr時。續(xù)上頁［例10-1］某廠一座高30m的水塔邊，建有一個水泵房（屬第三類防雷建筑物），尺寸如圖10-2所示，水塔上安裝一支高2m的避雷針。試問此避雷針能否保護水泵房。解查表10-1得，滾球半徑hr=60m，而避雷針的高度h=30+2=32m,hx=6m，根據(jù)式10－1得避雷針的保護半徑為

現(xiàn)水泵房在hx=6m高度上最遠屋角距離避雷針的水平距離為由此可見，水塔上的避雷針能保護水泵房。例10-1避雷針的保護范圍續(xù)上頁2.避雷線避雷線架設(shè)在架空線路的上邊，以保護架空線路或其他物體（包括建筑物）免遭直接雷擊。由于避雷線既架空又接地，因此它又稱為架空地線，避雷線的原理和功能與避雷針基本相同。3.避雷帶和避雷網(wǎng)

避雷帶和避雷網(wǎng)普遍用來保護較高的建筑物免受雷擊。避雷帶一般沿屋頂周圍裝設(shè)，高出屋面100～150mm，支持卡間距離1～1.5m。閥電阻特性續(xù)上頁4.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(shè)備的絕緣。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?。欢?dāng)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。三、供電系統(tǒng)的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(shè)備和建筑物均應(yīng)處于避雷針的保護范圍之內(nèi)。變配電所中一般需要通過裝設(shè)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(yīng)盡可能靠近變壓器安裝。避雷器接地線應(yīng)與變壓器低壓側(cè)接地中性線及金屬外殼連在一起接地。

避雷器的選擇，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。續(xù)上頁

35kV變電所常見防雷保護

10kV變電所常見防雷保護續(xù)上頁110變電所的防雷保護10.3建筑物防雷一、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(dāng)?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(yù)計雷擊次數(shù)（N）是建筑物可能遭受雷擊的預(yù)計頻率參數(shù)。按下式確定：根據(jù)GB50057-94的規(guī)定，建筑物按其重要性、使用性質(zhì)、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。

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(nèi)部防雷措施作為整體綜合考慮。續(xù)上頁三、建筑物防雷裝置及布置

GB50057-94《建筑物防雷設(shè)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?！皾L球法”

（一）接閃器及布置1．避雷針

2.避雷帶與避雷網(wǎng)

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。續(xù)上頁（二）引下線及布置

防雷引下線應(yīng)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(yīng)連成電氣通路。引下線的數(shù)量及間距應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)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(shè)置斷接卡。當(dāng)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(chǔ)接地體時，可不設(shè)斷接卡，但應(yīng)在適當(dāng)?shù)攸c設(shè)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(jié)用。（三）接地裝置接地裝置應(yīng)優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋。當(dāng)采用共用接地裝置時，其接地電阻應(yīng)按各系統(tǒng)中最小值要求設(shè)置。若接地電阻達不到要求，應(yīng)加接人工接地體。10.4信息系統(tǒng)的防雷一、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(chǎn)生的效應(yīng)。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取必要的防護措施，以便在建筑物內(nèi)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(nèi)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。續(xù)上頁建筑物防雷區(qū)（LPZ）的劃分LPZ0ALPZ0ALPZ0ALPZ0ALPZ0BLPZ0BLPZ0BLPZ1LPZ2LPZ3LPZ1LEMPLEMPLEMPLEMPLEMP續(xù)上頁對于建筑物內(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，達到人為控制雷擊電磁脈沖干擾程度的作用。三、電涌保護器（SPD）及選用

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。

1.電涌保護器及其特性電涌保護器是設(shè)置在建筑物的不同防雷區(qū)（LPZ）界面和所需的特定位置，以及電源和信號進線上用于限制瞬態(tài)雷電過電壓和分流電涌電流的一種器件。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(yīng)時間。續(xù)上頁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(nèi)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(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10.5供配電系統(tǒng)的接地

（一）接地與接地裝置

接地是指電氣設(shè)備為達到安全和功能需要為目的，將其某一部分與大地之間作良好的電氣連接。埋入地中并與土壤作良好接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地體或稱接地極。人工接地體接地體自然接地體典型的接地裝置如圖所示。

一、接地的有關(guān)概念續(xù)上頁（二）接地電流與對地電壓

電氣設(shè)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。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(shè)備的接地部分，如：接地的外露可導(dǎo)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。續(xù)上頁（三）接觸電壓與跨步電壓人站在發(fā)生接地故障的設(shè)備旁邊，手觸及設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分，則人所接觸的兩點〔如手與腳〕之間所呈現(xiàn)的電位差，則稱為接觸電壓Utou；人在接地故障點周圍行走，兩腳之間所呈現(xiàn)的電位差，稱為跨步電壓Ustep續(xù)上頁（四）接地類型

1.工作接地

為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備達到正常工作要求而進行的接地。

2.保護性接地為了保證電網(wǎng)故障時人身和設(shè)備的安全而進行的接地。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(shè)備的外露可導(dǎo)電部分進行的接地。

為防止過電壓對電氣設(shè)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(shè)備和人身安全的危害而進行的接地。

3.重復(fù)接地

為確保公共PE線或PEN線安全可靠，除在中性點進行工作接地外，還應(yīng)在PE線或PEN線的某些地方進行重復(fù)接地。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(guān)。

工頻接地電阻和沖擊接地電阻。電力系統(tǒng)的不同接地裝置對接地電阻的要求是不同的。（1）電壓為1000V以上的中性點接地系統(tǒng)中，電氣設(shè)備實行保護接地，此時接地電阻RE≤0.5Ω。（2）電壓為1000V以上的中性點不接地系統(tǒng)中，應(yīng)滿足設(shè)備本身對接地電阻的要求，即當(dāng)這個接地裝置與1000V以下的電氣設(shè)備公用時，取（3）電壓為1000V以下的中性點不接地系統(tǒng)中，考慮到其對地電容通常都很小，因此，規(guī)定RE≤4Ω，即可保證安全。（4）電壓為1000V以下的中性點接地系統(tǒng)中，規(guī)定RE≤4Ω。同樣對總?cè)萘坎怀^100kVA的小系統(tǒng)可采用RE≤10Ω。三、接地電阻的裝設(shè)1．自然接地體2．人工接地體凡是與大地有可靠而良好接觸的設(shè)備或構(gòu)件，大都可用作自然接地體。建筑物的鋼結(jié)構(gòu)、混凝土基礎(chǔ)中的鋼筋、電纜金屬外皮、金屬管道及熱力管道人工接地體大多采用鋼管、角鋼、圓鋼和扁鋼制作。四、接地裝置的設(shè)計計算單根垂直式人工接地體多根垂直式人工接地體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(yīng)。步驟如下：工頻接地電阻的簡化計算：

①按設(shè)計規(guī)范要求，確定允許的接地電阻值RE。②實測或估算可以利用的自然接地體的接地電阻RE（nat）。③計算需要補充的人工接地體的接地電阻④根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，初步安排接地體的布置、確定接地體和連接導(dǎo)線的尺寸。⑤計算單根接地體的接地電阻RE(1)。⑥用逐步漸近法計算接地體的數(shù)量

⑦校驗短路熱穩(wěn)定度例9－1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(jié)。已知接于10kV側(cè)的架空線路長100km，電纜線路長10km。當(dāng)?shù)赝临|(zhì)為砂質(zhì)粘土。經(jīng)現(xiàn)場測定，可利用的自然接地體電阻為60Ω。已知流過接地線的低壓側(cè)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）確定該變電所的接地電阻允許值：

2）已知可利用的自然接地體電阻。

續(xù)上頁

4）人工接地體的初步敷設(shè)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2.5~3m，每隔5m打入一根鋼管，各鋼管接地體之間用40×4mm2的扁鋼連接構(gòu)成一個接地網(wǎng)。3）人工接地體所需總電阻：

5）單根人工接地體鋼管的接地電阻：

續(xù)上頁選用10或12根直徑50mm，長2.5m的鋼管作接地體，并用40×4

mm2

的扁鋼連接，呈環(huán)形布置。

7）校驗接地線的短路熱穩(wěn)定：實際接地線截面為40×4＝160mm2大于90.4mm2，短路熱穩(wěn)定條件合格。

6）人工接地裝置需用的鋼管數(shù)量和最終的接地方案：

續(xù)上頁

變電所接地平面布置示例圖五、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(shè)計有特殊的要求。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(shè)備外露可導(dǎo)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）一點接地（2）懸浮接地10.6低壓配電系統(tǒng)的等電位聯(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(jié)干線將保護線、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