防雷接地系統(tǒng)講解

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1、第9章防雷、接地與電氣安全9.1過電壓與防雷9.2電氣裝置的接地9.3電氣安全7/3/20212河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院9.1過電壓與防雷內(nèi)部過電壓一、過電壓的形式操作過電壓諧振過電壓外部過電壓過電壓二、雷電的基本知識1.雷電現(xiàn)象雷云→雷電先導(dǎo)→迎雷先導(dǎo)→主放電階段→余輝階段(雷電過電壓)7/3/20213河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2.雷電流的特性雷電流波形圖9-1雷電流波形圖雷電流的陡度:指雷電流在波頭部分上升的速度,即主放電階段:電流很大,高達(dá)幾百千安,但持續(xù)時(shí)間極短,一般只有50~100μs。余輝放電階段:電流較小,約幾百安,持續(xù)時(shí)間約為0.03~0.15s。7/3/20214河北科技大學(xué)

2、電氣信息學(xué)院圖9-2架空線路上的感應(yīng)過電壓3.雷電過電壓的基本形式直擊雷:雷電直接擊中電氣設(shè)備、線路、建筑物等物體。感應(yīng)雷:由雷電對線路、設(shè)備或其他物體的靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)而引起的過電壓。7/3/20215河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院雷電波侵入:架空線路遭到直接雷擊或感應(yīng)雷而產(chǎn)生的高電位雷電波,沿架空線侵入變電所或其他建筑物而造成危險(xiǎn)。4.雷電活動(dòng)強(qiáng)度及直擊雷的規(guī)律雷暴日:一天中只要出現(xiàn)過雷電活動(dòng)(包括看到雷閃和聽到雷聲),就算一個(gè)雷暴日。表9-1我國各地區(qū)的年平均雷暴日地區(qū)年平均雷暴日地區(qū)年平均雷暴日西北地區(qū)20以下長江以南北緯23°線以北40~80左右東北地區(qū)30左右長江以南北緯23°線以南8

3、0以上華北和中部地區(qū)40~45左右海南島、雷洲半島120~130左右我國各地區(qū)的雷暴日數(shù)如表9-1所示。7/3/20216河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院雷電活動(dòng)的規(guī)律熱而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)雷暴多,且山區(qū)大于平原,平原大于沙漠,陸地大于湖海。雷擊區(qū)的形成與地質(zhì)結(jié)構(gòu)(即土壤電阻率)、地面上的設(shè)施情況及地理?xiàng)l件等因素有關(guān)。建筑物的雷擊部位與建筑物的高度、長度及屋頂坡度等因素有關(guān)。5.雷電的危害雷電流的熱效應(yīng)可燒斷導(dǎo)線和燒毀電力設(shè)備;雷電流的機(jī)械效應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)力可摧毀設(shè)備、桿塔和建筑,傷害人畜;7/3/20217河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院雷電流的電磁效應(yīng)可產(chǎn)生過電壓,擊穿電氣設(shè)備絕緣,甚至引起火災(zāi)爆炸

4、,造成人身傷亡;雷電的閃絡(luò)放電可燒壞絕緣子,使斷路器跳閘或引起火災(zāi),造成大面積停電。三、防雷裝置防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器(受雷裝置):是接受雷電流的金屬導(dǎo)體,常用的有避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)(帶)三種類型。7/3/20218河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院1.避雷針避雷針通常采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。引下線:應(yīng)保證雷電流通過時(shí)不致熔化,一般用直徑不小于10mm的圓鋼或截面不小于80mm2的扁鋼制成。接地裝置:埋在地下的接地導(dǎo)線和接地體的總稱。避雷針的保護(hù)范圍,以它能夠防護(hù)直擊雷的保護(hù)空間來表示,可按“滾球法”來確定。針長1m以下時(shí),圓鋼直徑不小于12mm,鋼管直徑不小于

5、20mm;針長1~2m時(shí),圓鋼直徑不小于16mm,鋼管直徑不小于25mm。7/3/20219河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院滾球法: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)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)。7/3/202110河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院避雷針高度h≤hr時(shí):單支避雷針的保護(hù)范圍在距地面hr處作一平行于地面的平行線。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(diǎn)。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。圖9-3單支避雷針的保護(hù)范圍7/3/202111河北科技大學(xué)

6、電氣信息學(xué)院避雷針在地面上的保護(hù)半徑為:避雷針在hx高度的水平面上的保護(hù)半徑為:當(dāng)避雷針高度h>hr時(shí):在避雷針上取高度為hr的一點(diǎn)代替避雷針的針尖作為圓心,其余的作法與h≤hr時(shí)相同。建筑物的防雷級別是根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)以及發(fā)生雷擊事故的可能性和造成后果來劃分的,共分為三級。7/3/202112河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院例9-1(P301)如圖,試問該避雷針能否保護(hù)這一鍋爐房?圖9-4例9-1避雷針的保護(hù)范圍解:查表9-2得因此,避雷針的保護(hù)半徑為:8m高度上最遠(yuǎn)一角距離避雷針的水平距離為:∴能保護(hù)。7/3/202113河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院雙支等高避雷針的保護(hù)范圍在h≤hr的情況下,當(dāng)

7、D≥時(shí),各按單支避雷針的方法確定;當(dāng)D<時(shí),按下述方法確定:圖9-5雙支等高避雷針的保護(hù)范圍ABCD外的保護(hù)范圍,按單支避雷針?biāo)?guī)定的方法確定。C、D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)寬度應(yīng)按下式計(jì)算:7/3/202114河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院在AOB軸線上,A、B間的保護(hù)范圍上邊線按下式確定:兩針間ABCD內(nèi)的保護(hù)范圍,ACO、BCO、ADO、BDO各部分是類同的。以ACO部分的

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