低壓配電線路的防雷技術(shù).doc

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行業(yè)資料：________ 低壓配電線路的防雷技術(shù) 單位：______________________ 部門：______________________ 日期：______年_____月_____日 第 1 頁(yè) 共 12 頁(yè) 低壓配電線路的防雷技術(shù) 為了防止雷電過(guò)電壓在電氣設(shè)備的端子之間產(chǎn)生火花放電，文章提出了降低雷電過(guò)電壓的措施，以及能限制和斷開續(xù)電流等措施。 1、電力線路發(fā)生雷電過(guò)電壓的頻率 在非常廣地區(qū)的低壓配電網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生雷電過(guò)電壓受到該地區(qū)的地形、氣象條件雷雨日數(shù)、雷云的移動(dòng)路徑、雷擊電流峰值的頒高低壓配電線路的架設(shè)密度和對(duì)地雷擊密度等的影響。在這些因素中，對(duì)在低壓配電線路上發(fā)生雷電過(guò)電壓峰值的頻率頒發(fā)問(wèn)的清楚統(tǒng)計(jì)是重要的。 根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，計(jì)算出低壓配電線路上發(fā)生的概率值。在研究耐雷設(shè)計(jì)中，要有最基本的雷電過(guò)電壓的頻率分布曲線。在這項(xiàng)觀測(cè)中，從2kv以上的雷電過(guò)電壓中，擔(dān)心在低壓配電設(shè)備的端子板或者設(shè)備內(nèi)部會(huì)發(fā)生火花放電的雷電過(guò)電壓假定為10kv限值，在超過(guò)10kv以上所觀測(cè)到的累計(jì)頻率為10％左右，而在5kv以下所觀測(cè)到的累計(jì)頻率為70％左右。 還有另一個(gè)觀測(cè)結(jié)果，在一個(gè)非常狹窄的面積范圍內(nèi)，在同樣的低壓配電線路上裝了電涌計(jì)數(shù)器進(jìn)行了187次累計(jì)觀測(cè)。將這兩次觀測(cè)結(jié)果的雷電過(guò)電壓累積頻率頒進(jìn)行比較，它們各自的頻率分布雙對(duì)數(shù)曲線都近似于一條直線。但是兩條直線不是完全一致的。這是因?yàn)樵陔娪坑?jì)數(shù)器上設(shè)定的雷電過(guò)電壓的下限值有區(qū)別。 2、雷電過(guò)電壓的情況分析 從配電線路上一直彩的防雷措施進(jìn)行的研究來(lái)看，已考慮到在低壓配電線路上發(fā)生雷電過(guò)電壓的因素有：①直擊雷（直接雷擊到低壓配電線路上）；②感應(yīng)雷（雷擊到低壓配電線路附近的地區(qū)時(shí)，對(duì)配電線路感應(yīng)生成的感應(yīng)雷）；③高壓側(cè)的雷電過(guò)電壓是侵入低壓側(cè)的雷電過(guò)電壓的原因，由于避雷器動(dòng)作使大地（接地）電位上升，從柱上變壓器的高壓側(cè)過(guò)渡到低壓側(cè)的雷電過(guò)電壓。 實(shí)際上，除了在低壓配電線路上發(fā)生雷電過(guò)電壓之外，還有雷擊電流直接侵入配電線路附近的建筑物上設(shè)置的避雷針，使得大地電位上升影響到配電設(shè)備的接地系統(tǒng)的場(chǎng)合應(yīng)考慮這些是產(chǎn)生雷電過(guò)電壓的合成原因。 2.1從高壓側(cè)過(guò)渡到低壓側(cè)的雷電過(guò)電壓壓配電線路上發(fā)生雷電過(guò)電壓各種情況進(jìn)行一般的研究，將高壓配電線路上的雷電過(guò)電壓侵入低壓配電線路上發(fā)生雷電過(guò)電壓所產(chǎn)生的各種情況，進(jìn)行一些試驗(yàn)性的研究。這些研究中，應(yīng)在實(shí)際規(guī)模的高壓配電線路上施加了雷電脈沖電壓。 由于配電用避雷器的放電使大地電位上升，通過(guò)柱上變壓器的過(guò)渡電壓，使低壓配電線路上發(fā)生雷電過(guò)電壓。 2.2感應(yīng)雷過(guò)電壓作為對(duì)象，對(duì)有關(guān)低壓配電線路上發(fā)生雷電過(guò)電壓的情況的試驗(yàn)進(jìn)行研究。為了模擬在近處有雷擊時(shí)的配電線路和雷電通道，架設(shè)一條按現(xiàn)行配電線的1/4比例大小的模型線路，還從氣球上吊下電線。這根電線有脈沖電流渡過(guò)，這時(shí)，測(cè)定在配電線路的導(dǎo)體上感應(yīng)的電壓波形。 感應(yīng)的電壓波形，就有下列兩種情況：①抑制低壓配電線的架空地線和共用架空地線的雷電過(guò)電壓效果，在接地電阻值是小的顯著的。②由于高壓配電線路的避雷器出現(xiàn)適中動(dòng)作，高壓配電線處于接地狀態(tài)，也同時(shí)有抑制低壓電線的架空地線的雷電過(guò)電壓的效果。 3、配電設(shè)備的耐雷特性分析 了雷電過(guò)電壓燒壞低壓配電設(shè)備的情況。作為雷電過(guò)電壓燒壞對(duì)象的低壓配電設(shè)備，連接到低壓配電系統(tǒng)的電源端子之間的距離為5－10mm的空氣間隙，是沒(méi)有用耐雷元件保護(hù)的設(shè)備。①雷電過(guò)電壓會(huì)擊穿端子之間的空氣間隙（產(chǎn)生火花放電）?；鸹ǚ烹姇r(shí)有大電流流過(guò)端子之間空氣層，流過(guò)的時(shí)間非常短，約1μs～1ms左右，因?yàn)槠潆娔芰亢苄?，這時(shí)設(shè)備端子上的火花放電處只有非常小的放電痕跡，不至于燒壞端子。②上述第①點(diǎn)的火花放電路徑因?yàn)榕c低壓配電系統(tǒng)的線間電壓（100v或200v）有關(guān)，這時(shí)滿足以后敘述的條件的場(chǎng)合會(huì)繼續(xù)過(guò)渡為電弧放電。這個(gè)放電是工頻電壓下的適中電流。③在上述第（2）點(diǎn)時(shí)為線間短路狀態(tài)。如有大電流（xx～3000a）流過(guò)時(shí)會(huì)燒壞低壓配電設(shè)備。通常在數(shù)周波～10周波左右之后，熔斷器等保護(hù)裝置會(huì)動(dòng)作，斷開短路電流。 但是，在燒壞配電設(shè)備或者熔斷器熔斷之前的電弧放電，很多場(chǎng)合會(huì)自然消弧，這時(shí)，可能認(rèn)為配電設(shè)備不會(huì)受到雷擊損害。3.1低壓配電設(shè)備用材料的v－t特性從續(xù)流電弧的觸發(fā)到達(dá)火花放電的性能，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)調(diào)查低壓配電線路上用的各種設(shè)備材料的v－t特性。再斷時(shí)間為1～3μs左右的再斷電壓峰值為一密切協(xié)作一的范圍內(nèi)，低壓干線和dv進(jìn)線大約為50kv，變壓器二次測(cè)大約為30kv，低壓配電設(shè)備上約為10kv。從這些結(jié)果值來(lái)看，電度表、低壓進(jìn)線箱等低壓配電設(shè)備很容易是受到雷電過(guò)電壓損壞的設(shè)備。 3.2其所長(zhǎng)低壓配電設(shè)備的電弧特性在模擬低壓配電設(shè)備的電源端子的電極之間要施加工頻電壓，用設(shè)定可能的雷電脈沖電壓重疊在任意的接通相位上的方法，對(duì)再現(xiàn)電弧我的試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)查。 在單相供電系統(tǒng)中，侵入到模擬電極的雷電脈沖接通相位與電弧電流峰值的關(guān)系圖。雷電過(guò)電壓的接通相位對(duì)供電電源電壓影響是大的。 三相3線式供電系統(tǒng)，在三個(gè)線間電壓之中至少有一個(gè)線間電壓常常在其低壓配電設(shè)備固有的最低電弧電壓以上的場(chǎng)合，在任何相位時(shí)，雷電過(guò)電壓的侵入會(huì)發(fā)生電弧續(xù)流的情況。 4、防雷措施 配電線路的防雷措施，到目前為止，還沒(méi)有進(jìn)行一般性的研究。 但是，在有關(guān)的配電線路的耐雷設(shè)計(jì)指南，因?yàn)樵谥献儔浩靼惭b地點(diǎn)，低壓配電線路的中性線進(jìn)行了b種接地，由于有了這個(gè)合適的接地，就能防止危險(xiǎn)的雷電過(guò)電壓。 作為低壓配電線路的防雷措施，低壓配電設(shè)備要有高的絕緣強(qiáng)度，在個(gè)別配電設(shè)備年安裝耐雷元件，除此之外，進(jìn)行多重接地系統(tǒng)也能抑制雷電過(guò)電壓。 如配電線路的架空地線的接地線，避雷器接地線柱上變壓器的b種接地線的單獨(dú)連接或者共用連接在一起的場(chǎng)合由于直擊雷或者感應(yīng)雷而產(chǎn)生的架空地線接地電流和避雷器放電電流使接地電位上升，因?yàn)槔纂娺^(guò)電壓會(huì)侵入那樣的低壓配電線路，必須要有抑制雷電過(guò)電壓的防雷措施。 架空共用地線的感應(yīng)雷的效果，架空地線同樣也能抑制由于相互的電磁感應(yīng)在配電線路上發(fā)生的感應(yīng)雷電過(guò)電壓，就能說(shuō)明架空共用地線可抑制低壓配電線路的感應(yīng)雷電過(guò)電壓。 當(dāng)設(shè)計(jì)多重接地系統(tǒng)時(shí)，接地間隔、單獨(dú)接地阻抗和合成接地阻抗等應(yīng)該有所規(guī)定。如果考慮了這些規(guī)定值而設(shè)計(jì)好的接地系統(tǒng)，高壓配電線路的耐雷效果是更高的，同時(shí)抑制在低壓配電線路上發(fā)生的雷電過(guò)電壓也是有貢獻(xiàn)的。 據(jù)上述方法已抑制的雷電過(guò)電壓是在架空共用地線（接地用）與照明線路和電線路（電壓相）之間發(fā)生的雷電過(guò)電壓的對(duì)地電壓成分關(guān)于線間電壓成分是不成問(wèn)題的。 為用連接到這根接地相和各個(gè)電壓相的進(jìn)入線供電，不僅有雷電過(guò)電壓的對(duì)地電壓成分，而且其線間電壓成分可能威脅低壓配電系統(tǒng)和室內(nèi)配線等點(diǎn)處還有必須抑制線間電位差的雷電過(guò)電壓。 壓配電線路的防雷措施時(shí)，有必要充分考慮到目前為止已知道的發(fā)生雷擊損害的機(jī)理、抑制低壓配電線路的雷電過(guò)電壓和限制續(xù)流電弧等，以及低壓配電線路的主要防雷措施。 配電設(shè)備的損壞進(jìn)行完全防護(hù)是一項(xiàng)非常困難的技術(shù)。但是，配電設(shè)備的供電可靠性，防雷措施要求的配電設(shè)備的性能增強(qiáng)，以及診斷設(shè)備才華的技術(shù)進(jìn)步等方面均有提高。要繼續(xù)面向今后的電氣化生活和高度信息化的越來(lái)越多的發(fā)展，低壓配電線路不用說(shuō)在有關(guān)配電網(wǎng)絡(luò)的整體可行性而且費(fèi)用很低的耐雷設(shè)計(jì)和防雷措施等方面，有必要進(jìn)行綜合性的研究。 第 6 頁(yè) 共 12 頁(yè) 低壓配電網(wǎng)用電設(shè)備保護(hù)接零安全常識(shí) 防止用電設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱電器）金屬外殼因故障帶電，造成接觸電器的人員發(fā)生觸電事故，可采用的方法之一是將電器的金屬外殼與大地或電力系統(tǒng)的零線做電氣連接，分別叫保護(hù)接地或保護(hù)接零。筆者發(fā)現(xiàn)許多用戶，甚至連一些初、中級(jí)電工對(duì)保護(hù)接地與保護(hù)接零的選用、保護(hù)接零與保護(hù)接地的特點(diǎn)、保護(hù)接零應(yīng)注意的問(wèn)題等不是很清楚，有的還存在誤區(qū)，導(dǎo)致在施工、維修時(shí)存在大量安全隱患。為確保用電安全，就接地電網(wǎng)用電設(shè)備防觸電，采取保護(hù)接零應(yīng)注意的安全問(wèn)題介紹如下。 一、防電器外殼帶電采用保護(hù)接零的優(yōu)點(diǎn)?防電器外殼帶電，若采用保護(hù)接地，在接地電阻RG符合要求不大于4歐姆的條件下，如果電器外殼帶上220V的電壓，則保護(hù)接地回路，短路電流I=U/（R0+RG）=220/（4+4）=27.5（A），其中R0是變壓器中性點(diǎn)的接地電阻叫工作接地電阻。為了保證保護(hù)設(shè)備可靠的動(dòng)作，接地短路電流不小于自動(dòng)開關(guān)整定電流的1.25倍或?yàn)槿萁z熔斷電流的3倍，因此，上式中的短路電流僅能保證斷開整定電流不超過(guò)27.5/1.25、即22A的自動(dòng)開關(guān)，或27.5/3、即9.2A的熔斷器，如果保護(hù)設(shè)備的額定電流值大于上述值，保護(hù)設(shè)備就不能迅速、可靠的動(dòng)作。此時(shí)，電器設(shè)備外殼上將長(zhǎng)期存在對(duì)地電壓，對(duì)操作電器的人員是非常危險(xiǎn)的。而采用保護(hù)接零，電器外殼絕緣擊穿時(shí)的短路電流遠(yuǎn)大于27.5（A），只要合理選擇保護(hù)裝置的動(dòng)作電流，當(dāng)絕緣擊穿造成單相短路，短路電流通常很大，足以使保護(hù)裝置迅速切斷電源，消除觸電的危險(xiǎn)。可見在接地電網(wǎng)中，為防止用電設(shè)備外殼帶電傷人，采用保護(hù)接零比采用保護(hù)接地效果好的多。 二、保護(hù)接地與保護(hù)接零的選用按照我國(guó)《低壓用戶電氣安裝規(guī)程》中的規(guī)定，由低壓公用電網(wǎng)或農(nóng)村集體電網(wǎng)供電的電氣設(shè)備應(yīng)采用保護(hù)接地，不得采用保護(hù)接零。這是因?yàn)楣秒娋W(wǎng)和農(nóng)村集體電網(wǎng)，低壓線路的維護(hù)水平較低，供電線路長(zhǎng)，零線斷線的可能性存在，若采用保護(hù)接零，萬(wàn)一零線斷線，一臺(tái)用電設(shè)備外殼帶電，此低壓系統(tǒng)的所有用電設(shè)備都帶電，是非常危險(xiǎn)的。所以規(guī)程要求采用保護(hù)接地。 三、保護(hù)接零注意事項(xiàng) 1、電源中性點(diǎn)接地良好、零線運(yùn)行可靠采用保護(hù)接零，系統(tǒng)的工作接地必須可靠，即電源中性點(diǎn)必須有良好的接地，其接地電阻應(yīng)在4Ω以下。除單相回路的工作零線外，三相四線制線路的零線上不能安裝容斷器和開關(guān)。一是防止零線回路斷開時(shí)，出現(xiàn)相電壓而引起觸電事故；二是防止零線回路斷開時(shí)，因三相負(fù)載不平衡引起相電壓不對(duì)稱，損壞電器。 2、工作零線必須重復(fù)接地。為了防止工作零線回路斷開，除中性點(diǎn)有良好的接地外，還必須將工作零線重復(fù)接地。按照《工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ65—83）規(guī)定。中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，在架空線路的干線和分支線的終端及沿線一公里處零線應(yīng)重復(fù)接地，每一重復(fù)接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于10歐，工作接地電阻允許為10歐的場(chǎng)合，每一重復(fù)接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于30歐，但重復(fù)接地不得小于3處。否則零線萬(wàn)一發(fā)生斷線，在零線回路上的接零設(shè)備中，只要有一臺(tái)外殼帶電，則全部設(shè)備的外殼都呈現(xiàn)大約等于相電壓的對(duì)地電壓，這是十分危險(xiǎn)的。 另外，重復(fù)接地是保護(hù)接零系統(tǒng)中不可缺少的安全技術(shù)措施，其作用有以下四點(diǎn)：一是降低漏電設(shè)備的對(duì)地電壓；二是減輕了零干線斷線的危險(xiǎn)；三是當(dāng)線路、設(shè)備發(fā)生對(duì)地短路時(shí)，由于重復(fù)接地與工作接地并聯(lián)，降低了接地電阻，增加短路電流，加速保護(hù)裝置動(dòng)作速度，縮短事故持續(xù)時(shí)間；四是因重復(fù)接地對(duì)雷電流的分流作用，改善了架空線路的防雷性能，有利于限制雷電過(guò)電壓。3、零線截面不得小于相線截面的二分之一除單相負(fù)荷外，正常時(shí)零線中沒(méi)有電流或只有很小的不平衡電流，所以截面可以比相線小。但從零線保護(hù)的安全和可靠出發(fā)，為使故障時(shí)有足夠的短路電流促使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作和降低故障時(shí)的零線對(duì)地電壓，零線阻抗應(yīng)盡量小。為此零線應(yīng)有足夠的面積。一般在滿足線路單相負(fù)荷要求的前提下，零線截面不得小于相線截面的二分之一。電器保護(hù)零線還應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，采用銅線時(shí)不得小于1.5平方毫米；采用鋁線時(shí)不得小于2.5平方毫米；裸線明敷時(shí)，還應(yīng)分別加大到4平方毫米和6平方毫米。 4、設(shè)備的保護(hù)零線與工作零線連接要可靠設(shè)備的保護(hù)零線與工作零線，連接必須牢靠，保證接觸良好。保護(hù)零線應(yīng)該接在設(shè)備的專用接地螺絲上；必要時(shí)可加彈簧墊圈或焊接。接零線最好不使用鋁線。設(shè)備的保護(hù)零線與工作零線的連接部位，應(yīng)接在不易受到機(jī)械損傷的地方。設(shè)備的保護(hù)零線必須通過(guò)易受到機(jī)械損傷的地方時(shí)應(yīng)對(duì)保護(hù)零線妥善保護(hù)。同時(shí)，要經(jīng)常檢查保護(hù)零線，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)排除。 5、單相負(fù)荷線路保護(hù)零線不得借用工作零線在接三眼插座時(shí)，不準(zhǔn)將插座上接電源零線的孔同保護(hù)零線的孔串聯(lián)，否則，如果接零線路松落或折段，將會(huì)使設(shè)備金屬外殼帶電或當(dāng)零線與火線接反時(shí)使外殼帶電。三眼插座的正確接法是：將插座上接電源中線，即工作零線的孔同保護(hù)零線的孔用兩根導(dǎo)線并聯(lián)接到公用工作零線上。也就是有單相負(fù)荷的線路，保護(hù)零線不得借用工作零線。另外，所有電器的保護(hù)零線不得串聯(lián)，而應(yīng)當(dāng)直接連于公用工作零線。 6、同一低壓電網(wǎng)中不允許保護(hù)接地與保護(hù)接零混用在同一低壓電網(wǎng)中（指同一臺(tái)變壓器或同一發(fā)電機(jī)供電的電網(wǎng)）不允許將一部分用電設(shè)備采用保護(hù)接地，另一部分用電設(shè)備采用保護(hù)接零。否則，當(dāng)接地設(shè)備發(fā)生碰殼故障時(shí)，使零線電位升高，其接觸電壓可達(dá)到相電壓的數(shù)值，這就增大了觸電的危險(xiǎn)性。 7、必須按照安全要求選擇和整定保護(hù)設(shè)備（熔斷器或斷路器）的額定電流采用保護(hù)接零的低壓電網(wǎng)，必須按照安全要求選擇和整定保護(hù)設(shè)備的額定電流。保護(hù)接零實(shí)質(zhì)上就是當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生漏電時(shí)，借零線形成單相回路，使漏電流加大為短路電流迫使線路上的保護(hù)裝置迅速動(dòng)作而切斷電源。因此，保護(hù)接零必須有可靠的短路保護(hù)或過(guò)電流保護(hù)裝置相配合。各種保護(hù)裝置必須按照安全要求選擇和整定，以提高保護(hù)接零的可靠性。保護(hù)裝置動(dòng)作后必須必須查清故障點(diǎn)和故障原因，特別應(yīng)注意保護(hù)零線及其連接處在故障短路是時(shí)是否受到損壞。 8、用電設(shè)備采用保護(hù)接零防觸電并非萬(wàn)無(wú)一失用電設(shè)備采用保護(hù)接零，只能消除電器的外殼與電源的火線連接的嚴(yán)重故障，不能排除電器外殼的漏電故障，所以電器外殼在采用保護(hù)接零的同時(shí)，還應(yīng)采取其他保護(hù)措施消除電器外殼的漏電故障，目前常用的方法是安裝電流型漏電保護(hù)器。 9、要根據(jù)用電環(huán)境選擇配電類型目前采用保護(hù)接零的低壓配電方式有三種類型，即TN—S系統(tǒng)、TN—C—S系統(tǒng)和TN—C系統(tǒng)。其中，TN—S系統(tǒng)是有專用保護(hù)零線（PE線），即保護(hù)零線與工作零線（N線）完全分開的系統(tǒng)，也就是通常所說(shuō)的三相五線制供電系統(tǒng)，爆炸危險(xiǎn)性較大或安全要求較高的場(chǎng)所采用這種系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的居民用電也開始采用這種供電方式。TN—C—S系統(tǒng)是干線部分保護(hù)零線與工作零線前部共用（構(gòu)成PEN線），后部分分開的系統(tǒng)。低壓進(jìn)線的車間以及民用樓房普遍采用該系統(tǒng)。TN—S系統(tǒng)是干線部分保護(hù)零線與工作零線完全共用的系統(tǒng)，適用于無(wú)爆炸危險(xiǎn)和安全較好的場(chǎng)所，現(xiàn)在已很少用。 第 11 頁(yè) 共 12 頁(yè) 行業(yè)資料 本文至此結(jié)束，感謝您的瀏覽! （資料僅供參考） 下載修改即可使用 第 12 頁(yè) 共 12 頁(yè)