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1、防雷装置接地防雷装置接地第1页，本讲稿共42页防雷装置n避雷针，避雷线避雷针，避雷线n接地装置接地装置n保护装置保护装置-避雷器避雷器 第2页，本讲稿共42页防雷措施n分流分流n屏蔽屏蔽n搭接、接地搭接、接地n滤波滤波n保护保护 第3页，本讲稿共42页1.避雷针n n富富兰兰克克林林于于17501750年年发发明明避雷针。避雷针。n n避避雷雷针针的的发发明明不不仅仅使使人人类类生生活活上上免免除除了了自自然然灾灾害害，而而且且在在哲哲学学上上和和科科学上也是一件大事学上也是一件大事n n单单根根避避雷雷针针的的保保护护范范围围 第4页，本讲稿共42页避雷针的保护范围第5页，本讲稿共42页避雷
2、针的保护范围第6页，本讲稿共42页避雷针的保护范围第7页，本讲稿共42页2.避雷线u保护线路我国一般110kV以上线路采用避雷线35kV线路的进线段国外，如日本配电线路也用避雷线u保护500kV大型超高压发变电站第8页，本讲稿共42页单根避雷线的保护范围第9页，本讲稿共42页两根避雷线的保护范围两根避雷线的距离不应超过导线与避雷线垂直距离的5倍第10页，本讲稿共42页线路的保护角u2030o即可认为导线处于避雷线的保护范围内u220330kV：20ou500kV：15o第11页，本讲稿共42页3.避雷器uu避雷器是用以限制由线路传来的雷电过电压或由操作引避雷器是用以限制由线路传来的雷电过电压或
3、由操作引起的内部过电压的一种电气设备起的内部过电压的一种电气设备uu避雷器的保护原理与避雷针不同。它实质上是一种避雷器的保护原理与避雷针不同。它实质上是一种放电器，并联连接在被保护设备附近，当作用电压放电器，并联连接在被保护设备附近，当作用电压超过避雷器的放电电压时，避雷器即先放电，限制超过避雷器的放电电压时，避雷器即先放电，限制了过电压的发展，从而保护了其他电气设备免遭击了过电压的发展，从而保护了其他电气设备免遭击穿损坏穿损坏第12页，本讲稿共42页1.保护间隙2.管式（排气式）避雷器3.阀型避雷器4.氧化锌避雷器避雷器的分类第13页，本讲稿共42页避雷器保护作用原理示意 1 保护间隙 2
4、排气式避雷器 3 阀型避雷器4 氧化锌避雷器 5 被保护电气设备第14页，本讲稿共42页u具有良好的伏秒特性，以易于实现合理的绝缘配合u应有较强的绝缘强度自恢复能力，以利于快速切断工频续流，使系统得以继续运行 避雷器的基本要求第15页，本讲稿共42页(a)(b)(c)1电气设备的伏秒特性；2避雷器的伏秒特性3电气设备上可能出现的最高工频电压避雷器与电气设备的伏秒特性配合第16页，本讲稿共42页开发年代保护装置类型19世纪7080年代棒型放电间隙和熔丝19世纪末角形保护间隙20世纪20年代铝避雷器，氧化膜避雷器20世纪30年代管式避雷器20世纪40年代SiC避雷器20世纪50年代SIC磁吹避雷器
5、，复合式避雷器20世纪60年代ZnO压敏电阻20世纪70年代ZnO避雷器20世纪80年代合成绝缘ZnO避雷器避雷器发展历史：从放电间隙到氧化锌避雷器第17页，本讲稿共42页一.保护间隙，包括普通棒型间隙、角间隙和管型限压装置等二.各类具有非线性电阻的阀型限压装置避雷器可分为两个阶段和两大类第18页，本讲稿共42页u角间隙没有专门的灭弧装置，可和自动重合闸配合使用u管型限压装置带有产气式灭弧管，可以熄灭更大的工频电弧主要的缺陷：u动作时产生很陡的截波，对如电机和变压器等高压设备的纵绝缘造成严重危害u间隙放电的伏秒特性很陡，很难用来保护伏秒特性比较平坦的设备绝缘（如SF6为绝缘介质的电气设备）第1
6、9页，本讲稿共42页带有串联放电间隙和SiC非线性电阻的阀型限压装置u放电间隙的伏秒特性比较平坦u电阻非线性避免了动作时出现很陡的截波SiC避雷器的两种类型：u磁吹放电间隙，提高灭弧能力u复合式避雷器，降低冲击残压（雷电过电压下一部分SiC电阻被并联的间隙短接）第20页，本讲稿共42页ZnO电阻具有优异的非线性U-I特性，不仅残压大大降低，而且有可能避免放电间隙带来的一系列问题，已替代传统的碳化硅避雷器。氧化锌避雷器 第21页，本讲稿共42页uu金属氧化物避雷器（MetalOxideSurgeArresters，简写为MOA）uuMOA的主要元件是金属氧化物非线性电阻片（MetalOxideV
7、aristors简写为MOV）uuMOV的主要成份是氧化锌（ZnO），俗称MOV为氧化锌阀片，MOA为氧化锌避雷器氧化锌避雷器第22页，本讲稿共42页ZnO阀片的非线性U UI I 特性根据作用电场强度的大小可分为三个区域根据作用电场强度的大小可分为三个区域根据作用电场强度的大小可分为三个区域根据作用电场强度的大小可分为三个区域第23页，本讲稿共42页用非线性系数 的大小衡量ZnO电阻的非线性程度：非线性系数第24页，本讲稿共42页对于整个U-I特性，并不是一个常数，它随电流变化而变化，且与测量时的环境温度有着密切关系：w 低电场区（小电流区），0.10.2w 中电场区（非线性区），0.015
8、0.05w 高场强区（饱和区），0.1非线性系数第25页，本讲稿共42页氧化锌避雷器的基本工作原理uu氧氧氧氧化化化化锌锌避避避避雷雷雷雷器器器器（MOAMOA）是是将将相相应数数量量的的氧氧化化锌电阻阻片片（MOVMOV）密密封封在在瓷瓷套套或或其其他他绝缘体内而体内而组成成第26页，本讲稿共42页ZnO和SiC非线性电阻片的UI特性的比较 第27页，本讲稿共42页氧化锌无间隙避雷器的优良性能 uu保护性能优越保护性能优越uu无续流，结构简单，耐重复动作能力强 uu通流容量大，吸收过电压能量的能力强uu性能稳定，抗老化能力强uu适应多种特殊需要uu适宜于大批量生产，造价低 第28页，本讲稿共
9、42页ZnO避雷器优越的陡波响应特性对于具有平坦伏秒特性的SF6气体绝缘变电站（GIS）的保护尤为合适第29页，本讲稿共42页 通流容量大，吸收过电压能量的能力强uu没没有有串串联联间间隙隙烧烧伤伤的的制制约约，仅仅与与ZnOZnO电电阻阻片片本本身身有有关关uu与与SiCSiC电电阻阻片片相相比比，其其单单位位面面积积的的通通流流能能力力大大4 4 4.54.5倍倍，单位体积吸收的过电压能量可以大单位体积吸收的过电压能量可以大4 4倍左右倍左右 uuZnOZnO电电阻阻片片的的残残压压特特性性分分散散性性小小，约约为为SiCSiC的的1/31/3，电电流流分分布布特特性性均均匀匀，可可以以通
10、通过过并并联联电电阻阻片片或或整整只只避避雷雷器器的方法来提高通流能力的方法来提高通流能力第30页，本讲稿共42页 ZnO避雷器的主要技术参数uu额定电压：允许施加的最大工频电压有效值uu最大持续运行电压：允许长期连续施加的工频电压有效值uu起始动作电压（参考电压）：U1mAuu残压uu通流容量第31页，本讲稿共42页 ZnO避雷器的保护性能指标uu保护水平uu压比：（例：U10kA/U1mA）uu荷电率：最大持续运行电压峰值与参考电压之比uu保护比：压比/荷电率第32页，本讲稿共42页悬挂式避雷器应用于变电站第33页，本讲稿共42页避雷器应用于避雷器应用于室内变电站入室内变电站入口处口处第3
11、4页，本讲稿共42页接地装置第35页，本讲稿共42页接地分类n工作接地n保护接地n防雷接地第36页，本讲稿共42页工作接地交流电力系统根据中性点是否接地分为中性点接地系统、中性点绝缘系统、中性点通过电阻或电感接地的中性点非有效接地系统定义：为了降低电力设备的绝缘水平，我国110kV及以上的电力系统中多采用中性点接地的运行方式目的：降低设备绝缘上的电压，缩小设备绝缘尺寸、降低设备造价正常情况下，流过接地装置的电流为系统的不平衡电流，系统发生短路故障时，将有数十千安的短路电路流过接地装置，持续时间0.5s左右第37页，本讲稿共42页 电电气气设设备备发发生生故故障障时时，其其外外壳壳将将带带电电。
12、为为了了保保证证人人身身安全，所有电气设备的外壳必须接地，称为保护接地。安全，所有电气设备的外壳必须接地，称为保护接地。当当电电气气设设备备的的绝绝缘缘损损坏坏而而使使外外壳壳带带电电时时，流流过过保保护护接接地地装装置置的的故故障障电电流流应应使使相相应应的的继继电电保保护护装装置置动动作作，切切除除故故障障设设备备。也也可可通通过过降降低低接接地地电电阻阻保保证证外外壳壳的的电电位位在人体安全电压值之下，避免造成触电事故在人体安全电压值之下，避免造成触电事故保护接地第38页，本讲稿共42页 为为了了防防止止雷雷电电对对电电力力系系统统及及人人身身安安全全的的危危害害，一一般般采用避雷针、避
13、雷线及避雷器等雷电防护设备采用避雷针、避雷线及避雷器等雷电防护设备 雷雷电电防防护护设设备备都都必必须须与与合合适适的的接接地地装装置置相相连连，以以将将雷雷电流导入大地，这种接地称为防雷接地电流导入大地，这种接地称为防雷接地 流流过过防防雷雷接接地地装装置置的的雷雷电电流流幅幅值值很很大大，可可以以达达到到数数百百千安，但持续的时间很短，一般只有数十微秒千安，但持续的时间很短，一般只有数十微秒 冲击系数的定义防雷接地第39页，本讲稿共42页接地电阻的定义及特性 接接地地电电阻阻为为接接地地体体的的地地电电位位升升高高与与通通过过接接地地体体流流入入地地中电流的比值，与土壤特性及接地体的几何尺
14、寸有关。中电流的比值，与土壤特性及接地体的几何尺寸有关。电电流流流流经经接接地地体体向向地地中中散散流流时时所所遇遇到到的的土土壤壤电电阻阻为为散散流流电电阻阻，通通常常所所说说的的接接地地电电阻阻包包括括接接地地引引线线的的电电阻阻、接接地地引引线线与与接接地地装装置置的的接接触触电电阻阻、接接地地体体本本身身的的电电阻阻、接接地地体体和和土土壤壤间间的的接接触触电电阻阻及及土土壤壤的的散散流流电电阻阻。因因为为散散流流电电阻阻比比其其它它四四种种电电阻阻大大得得多多，可可近近似似地地认认为为接接地地电阻等于散流电阻电阻等于散流电阻第40页，本讲稿共42页接地电阻的定义及特性 通通过过求求解
15、解恒恒定定电电流流场场分分析析得得到到的的接接地地装装置置的的电电阻阻为为土土壤壤的散流电阻的散流电阻 测测量量得得到到的的接接地地电电阻阻一一般般都都比比计计算算结结果果大大，这这是是因因为为实实际际的的接接地地装装置置与与土土壤壤的的接接触触不不是是面面接接触触而而是是点点接接触触，二二者者之之间间存存在在一一定定的的接接触触电电阻阻，特特别别是是在在岩岩石石地地区区。接接触触电电阻阻是是一一个个不不定定值值，与与施施工工时时的的压压紧紧程程度度、土土壤壤的的颗颗粒粒状状况况及及潮潮湿程度等有关，在计算公式中很难反映湿程度等有关，在计算公式中很难反映第41页，本讲稿共42页接地电阻计算 垂直接地体垂直接地体 水平接地体水平接地体 接地网接地网第42页，本讲稿共42页