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电气设备防雷和接地
*;*;广深铁路自1998年开通以来,发生多起雷击引起设备损坏的事故。广深铁路长139.46km,在2000年1月间共发生雷击接触网跳闸45次,其中广深线平湖牵引变电所雷击跳闸占事故总跳闸的比例达57.7% .
南昆线昆明局管内的325.8km接触网,在1999年3月27~8月31日期间,发生雷击接触网跳闸85次。;供配电系统进行正常运行,首先必须要保证其安全性
防雷和接地是电气安全的主要措施。
因此掌握电气安全、防雷和接地的设计方法也非常重要。 ; 电气设备的防雷与接地;一、 电气安全;过电压及雷电概述
过电压的种类
过电压是指在电气设备或线路上出现的超过正常工作要求并对其绝缘构成威胁的电压。
过电压按产生原因可分为内部过电压和雷电过电压。;过电压;内部过电压
内部过电压是由于电力系统正常操作、事故切换、发生故障或负荷骤变时引起的过电压。
分为操作过电压、弧光接地过电压及谐振过电压。
内部过电压的能量来自于电力系统本身,经验证明,内部过电压一般不超过系统正常运行时额定相电压的3~4倍,对电力线路和电气设备绝缘的威胁不是很大。;雷电过电压(外部过电压、大气过电压)
雷电过电压是由于电力系统中的设备或建筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。
雷电冲击波的电压幅值可高达1亿伏,其电流幅值可高达几十万安,对电力系统的危害远远超过内部过电压。其可能毁坏电气设备和线路的绝缘,烧断线路,造成大面积长时间停电。因此,必须采取有效措施加以防护。;雷电过电压的种类 ;雷击的种类;有时雷云很低,周围又没有带异性电荷的雷云,这样有可能在地面凸出物上感应出异性电荷,在雷云与大地之间形成很大的雷电场。当雷云与大地之间在某一方位的电场强度达到25~30kV/cm时就开始放电,这就是直击雷,据观测,在地面上产生雷击的雷云多为负雷云。见图。;*;雷击的种类;感应雷过电压 当雷云在架空线路上方时,使架空线路感应出异性电荷。雷云对其他物体放电后,架空线路上的电荷被释放,形成自由电荷流向线路两端,产生电位很高的过电压,称感应雷过电压,如图所示。
架空线路上的感应过电压可达几万甚至几十万伏,对供电系统的危害很大。 ;*;防雷保护的措施 ;接闪器是用来接受直接雷击的金属物体。
接闪的金属杆称为避雷针,主要用于保护露天变配电设备及建筑物;
接闪的金属线称避雷线或架空地线,主要用于保护输电线路;
接闪的金属带、金属网称避雷带、避雷网,主要用于保护建筑物。;接闪器的工作原理
利用其高出被保护物的突出地位,把雷电引向自身,然后通过引下线和接地装置把雷电流泄入大地,使被保护的线路、设备、建筑物免受雷击。
接闪器的实质是引雷 ;接闪器防护范围的确定;① 避雷针
避雷针是防止直击雷的有效措施。一定高度的避雷针(线)下面,有一个安全区域,此区域内的物体基本上不受雷击。我们把这个安全区域叫做避雷针的保护范围。 ;避雷针的保护范围用“滚球法”来确定。
“滚球法”,就是选择一个半径为hr(滚球半径),沿需要防护直击雷的部分滚动,如果球体只触及接闪器或接闪器和地面,而不触及需要保护的部位时,则该部位就在这个接闪器的保护范围之内。
滚球半径是按建筑物防雷类别确定的,见下表。 ; 表1-2 各类防雷建筑物的滚球半径和避雷网格尺寸;单支避雷针的保护范围 ;当避雷针高度h≤hr时
a. 距地面hr 处作一平行于地面的平行线;
b. 以避雷针的针尖为圆心、 hr为半径,作弧线交平行线于A、B两点;
c. 以A、B为圆心, hr为半径作弧线,该弧线与针尖相交,并与地面相切。由此弧线起到地面为止的整个锥形空间就是避雷针的保护范围。??????????;避雷针在被保护物高度hx的xx′平面上的保护半径rx?????;例;*;解 查表得滚球半径hr=60m,而避雷针顶端高度h=40+2=42m,hx=8m,
避雷针保护半径为;现锅炉房在hx=8m 高度上最远屋角距离避雷针的水平距离为:
由此可见,烟囱上的避雷针能保护锅炉房。;②避雷线
避雷线是用来保护架空电力线路和露天配电装置免受直击雷的装置。它由悬挂在空中的接地导线、接地引下线和接地体等组成,因而也称“架空地线”。它的作用和避雷针一样,将雷电引向自身,并安全导入大地,使其保护范围内的导线或设备免遭直击雷。 ;③ 避雷带和避雷网
避雷带和避雷网用于在建筑物的边缘及凸出部分上加装,通过引下线和接地装置很好地连接。对建筑物进行保护。;④ 避雷针(线)的接地装置
避雷针接地必须良好,接地电阻不宜超过10 Ω ;
35kV及以下变配电所的避雷针应单独装设支架,避雷针与被保护设备之间的空气距离不小于5m;
独立避雷针应有自己专用的接地装置,接地装置与变配电所接地网间的地中距离不应小于3m
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