1、论供电系统的防雷接地保护及安全论文论供电系统的防雷接地保护及安全 ljk hkiugh毕业论文 中图分类号：TP论供电系统的防雷接地 保护及安全 专业名称:电气自动化技术学生姓名:导师姓名: 职 称：副教授中图分类：TP272 密级：无UDC： 单位代码：11522论供电系统的防雷接地 保护及安全And Safety Grounding Lightning Protection of Power System 姓 名学制专 业电气自动化技术研究方向自动化技术导 师职称副论文提交日期2013.12论文答辩日期20 摘 要随着现代电子技术的不断发展，各种高、精、尖的电子设备不断推广和普及应用，各种
2、网络系统广泛应用于电力、政府机关、学校、交通、公安、银行、证券、邮政等企事业单位中。这其中，发电厂、变电站直流系统是十分重要的电源系统，它是一个独立的电源，不受发电机、厂用电、站用变以及系统运行方式改变的影响，为电力系统的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置及事照明等提供可靠稳定的不间断电源，它还为断路器的分、合闸提供操作电源。由于直流电源在二次系统所处的重要地位，直流系统自身的可靠及安全直接影响到整个系统的安全，尽管直流电源十分稳定可靠，但实际应用中，由于电力系统应用直流电源的特殊性，特别是控制回路和保护回路的应用，使直流系统的故障成为电力系统更大故障的事故隐患，这即是电力系统直接接地故障
3、危害。准确把握电力系统直接接地的危害，并采取切实可行的预防措施，对确保电力系统正常运行意义重大。自从人类进入到电气化时代以后，雷电的破坏由主要以直击雷击毁人和物为主，发展到以通过金属线传输雷电波破坏电气设备为主。随着近年来电子技术的飞速发展，计算机系统的网络化程度越来越高,人类对电气设备尤其是计算机设备的依赖越来越严重。而电子元器件的微型化、集成化程度越来越高，各类电子设备的耐过电压能力下降，遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势，对设备与网络的安全运行造成严重威胁。在供电系统的的运行过程中,由于雷击、操作、短路等原因,产生危及电气设备绝缘的过电压,严重危害供电系统,需要进行电气设备的防雷、
4、接地、防腐蚀。还需要注意静电的防护及防爆和防腐蚀。在供电系统运行时,人们得知道触电后该怎么样做才安全。必须认识电流对人体的危害,人体触电的形式和触电后脱离电源的方法,同时还得了解电后急救的知识。关键词：防雷，接地，危害，故障，保护，安全 AbstractWith the continuous development of modern electronic technology, all kinds of high, refined, sharp constantly promote and popularize application of electronic equipment, a v
5、ariety of network system is widely used in electricity, government agencies, schools, transportation, public security, banking, securities, postal and other enterprises and institutions.This among them, the power plant and substation dc system is very important power system, it is an independent pow
6、er supply, and is not affected by generator auxiliary power, and stand with change and the influence of system operation mode change, for the power system control circuit, signal circuit, relay protection and automatic device and lighting to provide reliable and stable uninterrupted power supply, it
7、 also offers operation of circuit breaker points, closing power supply.Due to the dc power supply in the secondary systems important position, the reliability and safety of dc system directly affects the safety of the system, although the dc power supply is very stable and reliable, but in practical
8、 application, due to the particularity of power system application of dc power supply, especially should control circuit and protection circuit.With the rapid development of electronic technology in recent years, the degree of network computer system is higher and higher, human dependence on electri
9、cal equipment, especially the computer equipment is more and more serious.And electronic miniaturization, integration degree more and more high, all kinds of electronic equipment protection against overvoltage, damaged by lightning and overvoltage ratio showed a trend of rising and cause serious thr
10、eat to the safe operation of equipment to the network.During the operation of the power supply system, because the reason such as lightning, operation, short circuit, overvoltage endanger electric equipment insulation, serious damage to the power supply system, the need for lightning protection and
11、grounding of electrical equipment, anti-corrosion.Also need to pay attention to the protection and static explosion proof and corrosion resistance.In the power supply system is running, people need to know how do after getting an electric shock to safety.Must understand current to the harm of human
12、body, the human body in the form of electric shock and electric shock after out of the way of power supply, at the same time also will learn electricity after first aid knowledge.Key words:Lightning Protection，Ground Fault，Harm，Failure, Protection， Safety 目录引 言.11雷电的形成及防护.3 1.1雷电的形成.3 1.2防雷的原因.4 1.3
13、 雷电分类.4 1.4雷电危害.62、防雷保护措施.83 接地保护措施.11 3.1交流接地系统.12 3.2 TN系统的几种方案.13 3.3联合接地系统.144供电系统的安全.16 4.1供电系统面临的威胁和存在的问题 .16 4.2供电系统安全的建设 .165供电系统的安全使用.18 5.1 直流系统接地的危害与故障排除.18 5.2 使用正压型电气设备及通风系统时要求.196 小 结.217参考文献 .22致 谢.23 引 言 自从地球上有了人类，人们就一直未停止过对雷电的产生、雷电的灾害及其活动规律的认识和探索。雷电的产生是由云层中的尘埃、水晶等物质在云层中翻滚运动的时候，经过一些复
14、杂的过程，使这些物质分别带上正电荷与负电荷，带上相同电荷的质量较重的物质会达到云层的下部（一般为负电荷），带上相同质量较轻的物质会到达云层的上部，（一般为正电荷），这样，同性电荷的汇集就形成了一些带电中心，当异性带电中心之间的空气被其强大的电场击穿，便会出现“放电”（即闪电）。带负电荷的云层向下靠近地面时，地面的凸出物，金属物等会感应出正电荷，随着电场的逐步增强，雷云向地面的物体形成向上闪流，二者相遇即形成对地放电。在迅猛的放电过程中，不仅会产生强大的雷电流（可达数十至数百KA），还会伴随有强烈的闪光和巨大的声响。这种雷电流具有发生时间短（微秒级的突变）、幅度值高（几百KA）的特点，其瞬间功率
15、是巨大的，有极大的破坏力。早在二百多年前，美国科学家富兰克林，在雷雨天通过放风筝实验，证明了雷击现象，并建立了雷电学说。二百年以来人们一直在探索研究、消除减轻雷电对人类活动带来的破坏，随着国民经济建设的日益发展，雷电造成的灾害越来越严重，各行各业遭受雷电灾害的频率越来越高，经济损失越来越大，尤其是城市高层建筑物、电力设施、通信设施及场、计算机及其场地等极容易遭受雷电袭击。地球每年因雷电灾害造成的人员伤亡、财产损失不计其数，导致火灾、爆炸，信息系统瘫痪等事故频繁发生。从计算机网络及至每个家庭的家用电器都会受到雷电灾害的严重威胁，美国每年雷电造成的损失约5060亿美元，仅1998年就使10万多台计
16、算机受损。通过雷电灾害造成的损失，人们越来越认清了雷电灾害的严重性，所以也就不断地增强防雷意识，加强雷电的防护。如今，雷电防护的技术日趋成熟，手段更加先进，产品更加安全可靠；雷电防御的领域更加广泛，它涉及到高层建筑，电力、电信、金融、石油、教育、气象、航天、旅游、弹药库等。而且现代防雷更要求综合性防护措施，这是相对于局部防雷电和单一措施防雷电的一种综合性防雷电。 随着电力体制改革的推进，变电站数字化改造与建设也不断深入发展，综合自动化变电站的不断增多，雷电对弱电设备的危害问题日益突显出来。从国内有关报道和变电站运行的实际来看，供电系统遭受到雷击，造成设备损坏、通信中断、系统退出等情况普遍存在。
17、这不仅严重威胁电网的安全运行，而且给人们的生活带来了诸多的不便。笔者结合工作实践，针对供电系统的特点，通过对雷电波危害的途径分析，结合当今弱电防雷的一些技术和供电局变电站的情况，探讨供电系统防雷接地保护及安全措施。随着社会的不断进步，电能已成为人们生产生活中最基本的不可代替的能源。然而，当电能失去控制时，就会引发各类电气事故，其中对人体的伤害即触电事故是最常见的，而人们最忽视的就是间接触电。保护接地和保护接零是防止间接触电最基本的措施。为此，建设部曾下达了有关接地及接地系统的强制性条文标准及严格的质量验收标准，故此在设计和施工中必须引起充分的重视。 1雷电的形成及防护1.1雷电的形成大气过电压
18、产生的根本原因，是雷云放电引起的。要知道雷电的形成，首先让我们来了解一下雷云的产生。雷雨季节里，太阳把地面一部分水分蒸发成蒸汽，向上升。由于太阳不能直接使空气变热，所以上部空气仍为冷空气。上升的蒸汽遇到冷空气，凝成水滴，大、小水滴在气流的吹袭下产生摩擦和碰撞，形成带正、负不同电荷的雷云。当带电的雷云快临近地面时，由于静电感应，大地感应出与雷云极性相反的电荷，两者组成了一个巨大的电容器。电荷在肋云中的分布不是均匀的，当云中电荷密集处的电场强度达到25-30KV/cm时，就会使附近空气电离形成导电通道。电荷就沿着这个通道由电荷密集中心向地面发展，称先导放电。当先导放电通道到达地面时，大地的电荷与雷
19、云中的电荷产生强烈的中和，出现了极大的电流，伴随着雷鸣和闪光，这就是主放电阶段。主放电存在时间机短，约为50-100s，电流可达数千安至数百千安，是全部雷电流的最主要部分。主放电的过程是逆着先导通路发生的，其速度约为光速的1/20-1/2，当主放电到达云端时，主放电就结束。主放电结束后，云中的参与电荷还会沿着主放电通道进入地面，称为余光放电。此阶段约为0.03-0.15s，余光放电电流是雷电流的一部分，约为数百安。雷云中可能存在的几个电荷密集中心，当第一个电荷密集中心的上述放电完成之后，可能引起第二个、第三个中心向第一个中心形成的通道放电。因此。雷电往往是多重性的，称为重复雷击。每次放电相隔6
20、00s-0.8s，放电数目平均为2-3次，最多曾记录到42次。但第二次及以后的放电电流一般较小，不超过30kA。 （1）波阻抗：在主放电时，雷电通道充满带电离子，像导体一样，对电流波呈一定的阻抗，称为波阻抗。波阻抗为主放电通道的电压波和电流波的幅值之比。其表达式为 Z=U/I式中 U电压波幅值； I电流波幅值 Z波阻抗 （2）雷电波的陡度主放电时雷电流中由零开始到达幅值所用的时间为2-6s。由零开始经过电流幅值后，降到电流幅值一般共需用的时间为40-50s。（3）雷电流的幅值雷电流一般是指雷击于接地电阻小于30的物体时流过物体的电流。 当雷直接击中地面时，由于没有人为的接地体，故被击点的电阻很
21、高，约达1000多一点。此时雷电流只有低接地电阻时的70%或更低些。但击中接地电阻小于30的物体时，雷电流的幅值超过200kA的很少，故雷击地面时的雷电流幅值可按200kA的50%，即100kA考虑。1.2防雷的原因雷击是年复一年的严重自然灾害之一。随着我国现代化建设的不断提高，电子设备越来越多，规模越来越大。一方面大型电子计算机网络，程控交换机组等系统设备耐过电流，耐雷电压的水平越来越低，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波的侵入，致使雷电灾害频频发生。据统计，雷电对电子设备的损坏占设备损坏因素的比例高达26%，防雷过电压已成为具有时代特点的一项迫切要求。而江山处于浙江的
22、西南部，一到春季雷雨天气较平凡，加上大楼里面的电气设备又很多，像通讯、电脑、网络等电子设备，一旦被雷电所破坏，整座大楼的损失必将很大。1.3 雷电分类直击雷 直击雷蕴含极大的能量，电压峰值可达5000KV，具有极大的破坏力。如建筑物直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：（1）巨大的雷电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速抬高，造成反击事故， 危害人身和设备安全。（2）雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。（3）电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。传导雷远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物
23、内，损坏电气设备。感应雷云层之间的频繁放电产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压，峰值可达50KV。比如：点位反击引入感应雷击通过电阻性耦合方式经数据线破坏设备，如下图： 通过电阻性耦合方式经中线及地线破坏设备，如下图：上述各种耦和会产生高达6000伏（根据BS6651，CCITT，LIT，IEEE及我国相关标准）的瞬间电压而破坏电子设备。1.4雷电危害雷电是一种非常壮观的自然现象，它具有极大的破坏力，对人类的生命、财产安全造成巨大的危害。1987年联合国确定的“国际减灾十年”中，雷电为对人类危害最大的十种灾害之一。自从人类进入到电气化时代以后，雷电的破坏由主要以直击雷击毁人和
24、物为主，发展到以通过金属线传输雷电波破坏电气设备为主。随着近年来电子技术的飞速发展，计算机系统的网络化程度越来越高,人类对电气设备尤其是计算机设备的依赖越来越严重。而电子元器件的微型化、集成化程度越来越高，各类电子设备的耐过电压能力下降，遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势，对设备与网络的安全运行造成严重威胁。据统计，全世界每年因雷害造成的损失高达十亿美元以上。当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往有极大的不同，可以概括为：(1)受灾面大大扩大，从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工
25、、金融证券等；(2)雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。例如2005年8月29日凌晨2点，某市电信遭受雷击，导致信号中断数小时，其直接损失是有限的，但间接损失将大大超过直接损失。产生上述特点的根本原因，也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域，微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用，造成微电子设备的失控或者损坏。为此，当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了，雷电的防御已从直击雷防护到系统防护，我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技术，提高人类对雷灾的预防措施。 线路传导过电压的形成可分为三种：1)远点雷电的侵入远点雷电的侵入对于远距离埋地敷设或存在架空线路的通信系统危害最为严重。处于建筑物内部的
