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防雷讲义
王基荣
二00六年二月二十日
防雷讲义
王基荣
第一章雷电基本性质
一、概述
1)供电系统的要求:
609#线路、608#线路、等及电巡线。
2)通讯系统的要求,2005年的“7.25”通讯事故。
3)付窗电的研究,美富兰克林。
二、雷电的形成及分类。
1)形成:
大气中的放电现象。
电流强度E=25~30Kv/cm=2500~3000Kv/m
T=20000℃、空气急剧膨胀轰鸣声。
2)分类
1直击雷:
雷之低、在地面的凸物上产生异性电荷与地在之间的放电。
含光驱放电、主放电和余光。
2感应雷:
静电感应和电磁感应,雷电靠近地面,地面物感应出异性电荷。
(直击雷后一般均有感应雷)
3球形雷:
球形的红光成极亮的白光的火球以V=2.0m/S从门窗,通道进入室内。
雷电侵入波在金属中传播300m/ms、1150m/ms(电缆中)。
三、雷电的危险
1)电性质的破坏作用。
2)热性质的破坏作用。
3)机械性质破坏作用。
四、易受雷击的建筑物和构筑物
1)旷野中高于20m建、构筑物。
2)金属面、砖本结构的建筑物。
3)河边、湖边、土山顶的建筑物。
4)地下有导电矿藏和导电率较小处的建、构筑物。
5)建筑物群中等于25M的。
第二章电器装置的地接
一、接地与接地装置
2)接地,电气部分与大地,良好接地。
3)接地线,按地体、合称为接地装置。
自然接地体
人工接地体
二、接地电流与对地电压
1)接地电流IE,半球形散开。
2)接地电压,UE
3)接触电压、跨步电压。
三、工作接地、保护接地和重复接地。
1)工作接地:
保证正常运行的一种接地,电源中性点,防雷。
2)保护接地:
防止触电、设备外露部份接地。
(井下开关)
1各自接地。
(PE线)
2经公共的接地线。
(PE线)
3)重复接地:
在TN系统中(五线制)。
四、电气装置的接地与接地电阻
1)电气装置应该接地或接零的金属部份。
(据GB50169《电气装置安装工作、接地装置施工及验收规范》)。
电机、变压器等外壳
2)电气装置可不接地或接零的金属部份,GB50169-1992
3)接地电阻的要求
接地电阻的概念
引线电阻+接地体的电阻的总和。
1工频接地电阻。
ReorR~表示。
2雷电引起的冲击接地电阻RshorRi表示。
附表24
避雷装置
1)独立避雷针、线。
RE≤10Ω
2)变电所的避雷器。
与总S≤100KVA以上时RE≤4Ω
与总S≥100KVA以上时RE≤10Ω
3)线路避雷器保护间隙与电机无电器联系,RE≤10Ω
与电机有电气联系,RE≤5Ω
4)防雷建筑物。
第一、二类Rsh≤10Ω
第三类Rsh≤30Ω
五、接地装置的装设
1)原则:
充分利用自然接地体。
实测自然接地体能满足时,不人工接地,否则,采用人工接地体。
自然接地体:
房屋的接地体,深埋的管路、轨、线。
2)人工接地体
常用的是2”镀锌管:
Φ50×2500,
埋深≥0.6M,分水平和垂直埋设。
当ρ(土壤电阻率)偏高时,ρ≥300Ω.m时,措施:
a、
采用多支线引出接地装置,外引线长度≤2
b、若深处ρ小,则深埋。
c、局部的进行置换土壤处理,换以ρ低的黑土或粘土,或化学处理,充降阻剂。
土壤化学处理的办法
GB50169-1992对材料的规定:
圆钢φ>12㎜,(直流回路)
扁钢。
截面:
室内60、室外100、㎜2
厚度:
室内3、室外4(直流为6)
角钢厚度:
室内2、室外2.5、4、6
钢管厚度:
室内2.5、室外3.5、4.5
GB对接地体间距的规定:
1垂直接地体≥长度的2倍
2水平接地体平距≥5m;
3接地网应设均压带,例8-17
4防雷接地与被保护体的间隙。
空气中5m
地下间距3m
5为防跨步电压、伸出部份应埋50~80厚。
六、接地装置的计算:
㈠人工接地体工频接地电阻。
1)单根垂直体RE计算:
RE
(1)≈ρ/L
L:
接地体长度
ρ:
土壤电阻率
2)多根垂直体管形联体的接地电阻应为:
RE<RE
(1)/n,由于屏蔽作用
RE=
ηΕ多接地体并联系时的利用系数,查表Pag26,据a/L和根数,查表反复计算。
3)单根水平电阻接地的RE
RE=2ρ/L
4)n根水平放射状(n≤12、L≈60)接地电阻
RE≈
5)环形接地带的电阻接地
RE≈
A为环形接地带的面积
(二)自然接地体工频电阻的计算
1)电缆金属外皮水管的接地电阻
RE≈2ρ/L
2)钢筋混泥地基础的接地电阻
RE≈
(三)冲击接地电阻的计算。
RSh=RE/α
α:
换算系数
le=2
le:
为接地体的有效长度
l的确定:
①单根时为实长。
有分支时,最长分支体长度。
环形时l为周长的一半。
一般:
le﹥l,所以,l/le﹤1
当le﹤l,取le=l
计算实例,P288
1)按设计规范允许的RE。
2)实测或估计自然接地体RE(nat)。
3)计算需补充的人工接地体接地电阻RE(man)
RE(man)=
。
不考虑自然接地体时,RE(man)=RE
4)初选接地体及布置,确定初步尺寸。
5)计算单根,接地电阻RE
(1)。
6)逐步渐近法计算接地体数量。
n=
7)校验其短路热稳定度。
Amin=
五、接地装置的测试。
1)用电压表、电流表和功率表(三表法)测量接地电阻:
(1)、直线法:
1G23
S23≈20米,S13=(2~3)D被测接地网对角线长度,
取:
S12≈0.6*S13,S12=0.618*S13
(2)等腰三角形法:
2)地阻表测试法。
(略)
第三章防雷
一、防雷设备
(一)按闪器,用来直接雷击的金属物体。
避雷针
避雷线
避雷器
1、避雷针的保护范围(半径)
1)、rx=
hr:
滚球半径;(避雷针在被保护物上hx的xx平面上的保护半径)
2)、避雷针在地面上的保护半径:
r0=
2、避雷线:
一般采用不小于35mm2的镀锌钢绞线,据GB50057-1994
单线保护范围
双线GB50057-1994
3)、避雷带、避雷网
园钢:
>Φ8扁钢:
>48>б4
烟囱:
>Φ12扁钢:
>100>б4
二、避雷器:
1)、阀式避雷器:
结构图
阀电阻特性曲线
有FS4-100FS-0.38
2)、排气式避雷器
结构图
型号及意义
保护间隙,(少用,易造成短路)
只用于室外不重要的线路上。
3)、金属氧化物避雷器
(1)、阀电阻特性曲线好
(2)、分两种:
无火花间隙,如压敏电阻ZnO,PbO2,烧陶瓷
有火花间隙,结构与阀式相似
型号及意义
三、防雷措施:
1)、架空线防雷措施:
(1)、提高线路的绝缘水平;
(2)、采用避雷线;
(3)、利用三角形排列,顶线兼作防雷线;
(4)、装自动重合闸装置;
(5)、个别绝缘薄的地方加装避雷器。
2)变电所的防雷措施:
(1)、装避雷针;
(2)、高压侧装避雷器;
(3)、低压侧装避雷器。
3)高压电机的防雷措施:
(1)、Fv,阀式
(2)、FE,排气式。
4)建筑物的防雷措施:
(略)
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