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1、SHENZHEN CLOU ELECTRONICS CO.,LTD.变电站的防雷保护变电站的防雷保护裴亚文裴亚文一一雷电的形成原理雷电的形成原理雷电是云内、云与云之间或云与大地之间的放电现象。夏季由于太阳辐射的作用，近地层空气温度升高，密度降低，产生上升运动，在上升过程中水汽不断冷却凝结成小水滴或冰晶粒子，形成云团，而上层空气密度相对较大，产生下沉运动，这样的上下运动形成对流。在对流过程中，云中的小水滴和冰晶粒子发生碰撞，吸附空气中游离的正离子或负离子，这样水滴和冰晶就分别带有正电荷和负电荷，一般情况下，正电荷在云的上层，负电荷在云的底层，这些正负电荷聚集到一定的量，就会产生电位差，当电位差达
2、到一定程度，就会发生猛烈的放电现象，这就是雷电的形成过程。雷电电荷在放电过程中，产生很强的雷电电流，雷电电流将空气击穿，形成一个放电通道，出现的火光就是闪电。在放电通道中空气突然加热，体积膨胀形成爆炸的冲击波产生的声音就是雷声。二二变电站雷害的来源变电站雷害的来源直击雷直击雷，即雷直击于变电站导线上或设备上。，即雷直击于变电站导线上或设备上。感应雷，即变电站避雷针上落雷时产生的感应过感应雷，即变电站避雷针上落雷时产生的感应过电压。电压。雷电波侵入，由于架空线路或金属管道对雷电的雷电波侵入，由于架空线路或金属管道对雷电的传导的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，传导的作用，雷电波可能沿着这些管
3、线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。危及人身安全或损坏设备。三三变电站防雷保护装置变电站防雷保护装置 现代电力系统中实际采用的防雷保护现代电力系统中实际采用的防雷保护装置主要有：装置主要有：避雷针，避雷线，保护间隙，各种避雷器，避雷针，避雷线，保护间隙，各种避雷器，防雷接地，电抗线圈，电容器组，消弧线圈，防雷接地，电抗线圈，电容器组，消弧线圈，自动重合闸等。自动重合闸等。（1 1）独立独立避雷针避雷针：有专用支座和接地装置，有专用支座和接地装置，接地电阻一般接地电阻一般1010。当设独立的接地线装置。当设独立的接地线装置有困难时，该接地装置可与主接地网连接。但有困难时，该接地装置可与主接地网连
4、接。但避雷针与主接地网的地下连接点至避雷针与主接地网的地下连接点至35kv35kv及以下及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得度不得15m15m。独立避雷针不应设在人经常通行的地方避雷独立避雷针不应设在人经常通行的地方避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜宜3m3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面。或沥青地面。110kv110kv及以上的配电装置，及以上的配电装置，可以将避雷针装在配电装可以将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在置的构架或房顶上，但在土壤
5、电阻率土壤电阻率1000.m1000.m的的地区，宜装设独立避雷针。地区，宜装设独立避雷针。35kv35kv及以下高压配电装置，及以下高压配电装置，为防止反击和感应过电压为防止反击和感应过电压损坏设备，避雷针不宜装损坏设备，避雷针不宜装设在构架或房顶上。在变设在构架或房顶上。在变压器的门形构架上，也不压器的门形构架上，也不应装设避雷针或将避雷线应装设避雷针或将避雷线拉到该构架上。拉到该构架上。10kv10kv及以上的配电装置，可将线路的避雷线引到出线门及以上的配电装置，可将线路的避雷线引到出线门形架构上。土壤电阻率形架构上。土壤电阻率1000.m1000.m的地方，应加设集中的地方，应加设集中
6、接地装置。接地装置。3560kv3560kv配电装置，在土壤电阻率配电装置，在土壤电阻率500.m500.m的地方，允许将线路的避雷线引接到门形构架上，但应的地方，允许将线路的避雷线引接到门形构架上，但应加设集中接地装置。在土壤电阻率加设集中接地装置。在土壤电阻率 500.m 500.m的地方，的地方，避雷线应架到线路终端杆塔为止。从线路终端杆塔到配避雷线应架到线路终端杆塔为止。从线路终端杆塔到配电装置的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在电装置的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在终端杆塔上装设避雷针。终端杆塔上装设避雷针。严禁在装有避雷针，避雷线的构筑物上架设通信线，广严禁在装有避
7、雷针，避雷线的构筑物上架设通信线，广播线和低压线。播线和低压线。滚球法计算保护范围滚球法计算保护范围(2)(2)避雷线：避雷线：作用原理同避雷针，主要用于输电线路的保护，也可用于保护发电厂和变电站。作用原理同避雷针，主要用于输电线路的保护，也可用于保护发电厂和变电站。保护范围的长度与线路等长，而且两端还有其保护的半个圆锥体空间。保护范围的长度与线路等长，而且两端还有其保护的半个圆锥体空间。在架空输电线路上多采用保护角在架空输电线路上多采用保护角来表示避雷线的保护程度。来表示避雷线的保护程度。保护角保护角表示避雷线和外侧导线间连线与表示避雷线和外侧导线间连线与垂直线的夹角，垂直线的夹角，越小，雷
8、击导线的概率越小，雷击导线的概率越小，对导线的屏蔽保护越可靠。越小，对导线的屏蔽保护越可靠。500kV500kV及以上送电线路，应全线装设双避雷线，且输电线路愈高，保护角愈小及以上送电线路，应全线装设双避雷线，且输电线路愈高，保护角愈小（有时小于（有时小于2020）。在山区高雷区，甚至可以采用负保护角。）。在山区高雷区，甚至可以采用负保护角。220220330kV330kV线路，同样应全线装设双避雷线，一般杆塔上避雷线对导线的保护角线路，同样应全线装设双避雷线，一般杆塔上避雷线对导线的保护角为为20203030。ll0kVll0kV线路，一般沿全线装设避雷线，在雷电特别强烈地区采用双避雷线。在
9、少线路，一般沿全线装设避雷线，在雷电特别强烈地区采用双避雷线。在少雷区或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不沿线架设避雷线，但杆塔仍应逐雷区或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不沿线架设避雷线，但杆塔仍应逐基础接地。基础接地。（3 3）避雷器）避雷器u避雷器的作用是限制过电压，它的的保护原理与避雷针不同。避雷器的作用是限制过电压，它的的保护原理与避雷针不同。u它实际上是一个放电器，并联连接在被保护设备附近，当作用电压它实际上是一个放电器，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，从而限制过电压的发展，超过避雷器的放电电压时避雷器即先放电，从而限制过电压的发展，从
10、而保护了其他电气设备免遭击穿损坏。从而保护了其他电气设备免遭击穿损坏。u避雷器的类型主要有：保护间隙，管型避雷器，阀型避雷器，和氧避雷器的类型主要有：保护间隙，管型避雷器，阀型避雷器，和氧化锌避雷器等。化锌避雷器等。避雷器的基本要求：避雷器的基本要求：过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电。过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电。避雷器应具有一定的熄弧能力。避雷器应具有一定的熄弧能力。保护间隙避雷器：保护间隙避雷器：保护间隙可以说是一种最简单的避雷器，按其保护间隙可以说是一种最简单的避雷器，按其形状可分为棒形、角形、环形、球形等。它是由它是由主间隙和辅助形状可分为棒形、角形、环形、球形
11、等。它是由它是由主间隙和辅助间隙串联而成的。间隙串联而成的。优点优点：就是结构简单、造价低。就是结构简单、造价低。缺点：缺点：由于放电间隙暴露在空气由于放电间隙暴露在空气中，放电特性受环境影响大，放中，放电特性受环境影响大，放电电分散性大，并且由于一般保护分散性大，并且由于一般保护间隙的电场属于极不均匀电场，间隙的电场属于极不均匀电场，因此他的伏秒特性曲线比较陡，因此他的伏秒特性曲线比较陡，与被保护设备的绝缘配合不理想与被保护设备的绝缘配合不理想。同时放电时会产生截波，对有线圈的设备造成危害。保护间同时放电时会产生截波，对有线圈的设备造成危害。保护间隙另一个严重的缺点是弧灭能力差隙另一个严重的
12、缺点是弧灭能力差。管型避雷器：管型避雷器：它实质上是一种具有较高熄弧能力的保它实质上是一种具有较高熄弧能力的保护间隙护间隙。优点：优点：管型避雷器采用了强制熄弧的管型避雷器采用了强制熄弧的装置，因此比保护间隙熄弧能力强。装置，因此比保护间隙熄弧能力强。缺点：缺点：但由于管型避雷器具有外间隙，受环但由于管型避雷器具有外间隙，受环境的影响大，故与保护间隙一样，仍具有伏秒境的影响大，故与保护间隙一样，仍具有伏秒特性曲线较陡、放电分散性大的缺点，不易与被保护设备实现合理的绝缘特性曲线较陡、放电分散性大的缺点，不易与被保护设备实现合理的绝缘配合；同时动作后也会产生截波，不利于变压器等有线圈设备的绝缘。因
13、配合；同时动作后也会产生截波，不利于变压器等有线圈设备的绝缘。因此，管型避雷器目前只用于输电线路个别地段的保护，如大跨距和交叉档此，管型避雷器目前只用于输电线路个别地段的保护，如大跨距和交叉档距处，或变电所的进线段保护。距处，或变电所的进线段保护。阀型避雷器：阀型避雷器：阀型避雷器是由火花间隙和阀型避雷器是由火花间隙和非线性电阻这两种基本元件非线性电阻这两种基本元件组成的。间隙与非线性电阻相串联。组成的。间隙与非线性电阻相串联。氧化锌避雷器：氧化锌避雷器：也称金属氧化物避雷器，是也称金属氧化物避雷器，是2020世纪世纪7070年代初出现的一种新型避雷年代初出现的一种新型避雷器。这种避雷器的阀片
14、以氧化锌（器。这种避雷器的阀片以氧化锌（ZnOZnO）为主要原料，辅以少量能产生非线性特性的金）为主要原料，辅以少量能产生非线性特性的金属氧化物，经混料、选粒、成型，在高温下烧结而成。它的结构非常简单，仅由相应属氧化物，经混料、选粒、成型，在高温下烧结而成。它的结构非常简单，仅由相应数量的数量的ZnOZnO阀片密封在瓷套内组成。阀片密封在瓷套内组成。小结：小结：每种避雷器各自有各自的优点和特点，需要针对不同的环境进行使用，才能起每种避雷器各自有各自的优点和特点，需要针对不同的环境进行使用，才能起到良好的绝缘效果。避雷器在额定电压下，相当于绝缘体，不会有任何的动作产生。到良好的绝缘效果。避雷器在
15、额定电压下，相当于绝缘体，不会有任何的动作产生。当出现危机或者高电压的情况下，避雷器就会产生作用，将电流导入大地，有效的保当出现危机或者高电压的情况下，避雷器就会产生作用，将电流导入大地，有效的保护电力设备。护电力设备。四四变电站防雷接地变电站防雷接地（1 1）接地：）接地：指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地经常保持等电位。导体与大地相连，使该物体或节点与大地经常保持等电位。（2 2）电力系统的接地）电力系统的接地工作接地：工作接地：根据系统正常运行要求设置，如三相系统的中性点根据系统正常运行要求设置
16、，如三相系统的中性点接地，其作用是稳定电网的对地电位，以降低电气设备的绝缘水接地，其作用是稳定电网的对地电位，以降低电气设备的绝缘水平。（平。（0.50.5 1010）保护接地：保护接地：为保障人身安全而将电气设备金属外壳等接地，它为保障人身安全而将电气设备金属外壳等接地，它在故障条件下才发挥作用。（在故障条件下才发挥作用。（1 1 1010）防雷接地：防雷接地：用来将雷电流顺利泻入大地，以减小引起的过电压用来将雷电流顺利泻入大地，以减小引起的过电压（1 1 3030）五五防雷避险六字诀防雷避险六字诀v学：学：学习雷电及防雷有关的知识和关于防雷的法律法规。学习雷电及防雷有关的知识和关于防雷的法
17、律法规。v听：听：及时收听，收看气象部门发布的天气预报和预警信息及时收听，收看气象部门发布的天气预报和预警信息v察：察：密切注意观察天气的变化情况，一旦发现某种异常的密切注意观察天气的变化情况，一旦发现某种异常的现象，要立即采取防雷避险措施。现象，要立即采取防雷避险措施。v断：断：在防雷救灾中，首先要切断可能导致二次灾害的电煤在防雷救灾中，首先要切断可能导致二次灾害的电煤气水等灾源。气水等灾源。v救：救：利用已经学过的一些救助知识，组织大家自救和互救，利用已经学过的一些救助知识，组织大家自救和互救，尤其对受灾害严重者要进行及时抢救。尤其对受灾害严重者要进行及时抢救。v保：保：通过个人保险，社会防灾保险等减少经济的损失。通过个人保险，社会防灾保险等减少经济的损失。谢谢大家！May.20 th 2006，Wuhan