《防雷防静电》PPT课件.ppt
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1、第五章第五章防雷与防静防雷与防静电第一节第一节 雷电的危害雷电的危害空气中不同的气团相遇后空气中不同的气团相遇后,凝成水滴或冰晶凝成水滴或冰晶,形成形成积云。积云在运动中分离出电荷积云。积云在运动中分离出电荷,当其积聚到足当其积聚到足够数量时够数量时,就形成带电雷云占在带有不同电荷的就形成带电雷云占在带有不同电荷的雷云之间雷云之间,或在雷云及由其感应而生的存在于建或在雷云及由其感应而生的存在于建筑物等上面的不同电荷之间发生击穿放电筑物等上面的不同电荷之间发生击穿放电,即为即为雷电。造成危害的雷电有以下三种雷电。造成危害的雷电有以下三种:1.直击雷直击雷(雷云很低,周围无异性电荷雷云,在地面突出
2、物(雷云很低,周围无异性电荷雷云,在地面突出物上感应出异性电荷)上感应出异性电荷)2.雷电感应雷电感应(静电感应和电磁感应)(静电感应和电磁感应)3.雷电侵入波雷电侵入波(由于雷击,在架空线路或金属管道上产生高由于雷击,在架空线路或金属管道上产生高压冲击波,并沿线路或管道的两个方向迅速传播,侵入室内,这压冲击波,并沿线路或管道的两个方向迅速传播,侵入室内,这种情况称为雷电侵入波或高电位侵入。)种情况称为雷电侵入波或高电位侵入。)雷电雷电的的形成形成及种类及种类雷电在放电过程中雷电在放电过程中,可能出现静电效可能出现静电效应、电磁效应、热效应和效应等。应、电磁效应、热效应和效应等。雷电电流泄入大
3、地时雷电电流泄入大地时,对建筑物或电对建筑物或电气设备、设施会造成大危害气设备、设施会造成大危害;在接地在接地体周围会有很高的冲击电流体周围会有很高的冲击电流,将对人将对人体形成危险的冲击接触电压和跨步体形成危险的冲击接触电压和跨步电压电压,人体会直接遭受雷击人体会直接遭受雷击,造成伤亡。造成伤亡。一、一、雷电雷电的的危害危害2.电磁效应危害电磁效应危害 当雷电对地放电时当雷电对地放电时,在雷击点主放电过程中在雷击点主放电过程中,雷击点附近的架空电力线路、雷击点附近的架空电力线路、电气设备或架空金属管道上电气设备或架空金属管道上,由于电磁感应产生电磁感应过电压由于电磁感应产生电磁感应过电压,过
4、电压幅值可过电压幅值可达几十万伏达几十万伏,使电气设各的绝缘被击穿使电气设各的绝缘被击穿,而引起火灾或爆炸而引起火灾或爆炸,造成设备损坏和人身造成设备损坏和人身伤亡。伤亡。1.静电效应危害静电效应危害当雷电对地放电时当雷电对地放电时,在雷击点主放电过程中在雷击点主放电过程中,雷击点附近的架空电力线路、电气设雷击点附近的架空电力线路、电气设备或架空金属管道上备或架空金属管道上,由于静电感应产生感应过电压由于静电感应产生感应过电压,过电压幅值可达几十万伏过电压幅值可达几十万伏,使电气设备的绝缘被击穿使电气设备的绝缘被击穿,而引起火灾或爆炸而引起火灾或爆炸,造成设备损坏和人身伤亡。造成设备损坏和人身
5、伤亡。3.热效应危害热效应危害 由于雷电电流很大由于雷电电流很大,雷电电流通过导体时雷电电流通过导体时,在放电的一瞬间在放电的一瞬间,数值可达几十至数值可达几十至几百千安。几百千安。在极短的时间内可使导体温度达几万度在极短的时间内可使导体温度达几万度,可使金属熔化、周围易燃可使金属熔化、周围易燃物起火燃烧或爆炸、电气设各损坏、烧毁电线电缆、人员伤亡和引起火灾等。物起火燃烧或爆炸、电气设各损坏、烧毁电线电缆、人员伤亡和引起火灾等。4.机械效应危害机械效应危害 强大的雷电电流在通过被击物时强大的雷电电流在通过被击物时,由于电动力的作用以及被击物缝隙中的水由于电动力的作用以及被击物缝隙中的水分因急剧
6、受热而蒸发气体分因急剧受热而蒸发气体,体积瞬间膨胀体积瞬间膨胀,使建筑物、电力线路的杆塔等会遭受使建筑物、电力线路的杆塔等会遭受到劈裂损坏。到劈裂损坏。二、防雷装置二、防雷装置1 1、常用防雷装置的种类和作用、常用防雷装置的种类和作用 防雷工作:防雷工作:电气设备防雷电气设备防雷发电厂、变配电所和架空电力线路的防雷;发电厂、变配电所和架空电力线路的防雷;建筑物防雷建筑物防雷工业和民间工业和民间 防雷装置的构成:防雷装置的构成:接闪器、引下线和接地装置。接闪器、引下线和接地装置。避雷避雷针、线、网、带都只是接闪器。针、线、网、带都只是接闪器。除避雷器外,它们都是利用其高出被保护物的突出地位,把雷
7、电引向自身,除避雷器外,它们都是利用其高出被保护物的突出地位,把雷电引向自身,然后通过引下线和接地装置把雷电流泄人大地,使被保护物免受雷击。然后通过引下线和接地装置把雷电流泄人大地,使被保护物免受雷击。(1)(1)避雷针避雷针 利用尖端放电原理,使其保护范围内所有电气设备或建筑物免遭利用尖端放电原理,使其保护范围内所有电气设备或建筑物免遭直击雷直击雷的的破坏。破坏。(2)(2)避雷线(架空地线)避雷线(架空地线)避雷线主要用来保护输电线路。避雷线主要用来保护输电线路。(3)(3)避雷器避雷器 用来纺织防止沿线侵入变电所用来纺织防止沿线侵入变电所(或发电厂或发电厂)的雷电侵入波对电气设备的破坏,
8、的雷电侵入波对电气设备的破坏,把雷电侵入波限制在避雷器把雷电侵入波限制在避雷器残压值残压值范围内,从而使变压器及其他电气设备可免范围内,从而使变压器及其他电气设备可免受过电压的危害。受过电压的危害。常用防雷装置的种类和作用常用防雷装置的种类和作用(4)(4)避雷带避雷带 接闪器接闪器沿建筑物屋顶四周易受雷击部位明设的作为防雷保护用的金属带沿建筑物屋顶四周易受雷击部位明设的作为防雷保护用的金属带 引下线引下线沿外墙作引下线沿外墙作引下线 接地装置接地装置接地网接地网 多用在民用建筑特别是山区。多用在民用建筑特别是山区。使用避雷带使用避雷带(网网)的保护性能比避雷针的要好。的保护性能比避雷针的要好
9、。(5)(5)避雷网避雷网 明装避雷网明装避雷网沿建筑物屋顶上部明装金属网格作为接闪器,沿外墙装引下沿建筑物屋顶上部明装金属网格作为接闪器,沿外墙装引下线接到接地装置上。线接到接地装置上。一般建筑物中常采用这种方法。一般建筑物中常采用这种方法。笼式避雷网笼式避雷网把整个建筑物中的钢筋结构连成一体,构成一个大型金属网把整个建筑物中的钢筋结构连成一体,构成一个大型金属网笼。笼。包括:全部明装避雷网、全部暗装避雷网、部分明装避雷网部分暗装避雷网包括:全部明装避雷网、全部暗装避雷网、部分明装避雷网部分暗装避雷网等几种。等几种。应用:高层建筑中结构中钢筋较多,把它们从上到下与室内的上下水管、热应用:高层
10、建筑中结构中钢筋较多,把它们从上到下与室内的上下水管、热力管道、煤气管道、电气管道、电气设备及变压器中性点等均连接起来,形成力管道、煤气管道、电气管道、电气设备及变压器中性点等均连接起来,形成一个等电位的整体,(一个等电位的整体,(笼式暗装避雷网笼式暗装避雷网)避雷针避雷针 组成:接闪器组成:接闪器(针尖针尖),接地引下线、接地装置,接地引下线、接地装置 原理:原理:本质上不是避雷,而是招雷或引雷。本质上不是避雷,而是招雷或引雷。利用高耸空间的有利位置,当附近空中有雷电放射时,便不断地把雷电引向利用高耸空间的有利位置,当附近空中有雷电放射时,便不断地把雷电引向自身并将雷电流迅速地泄入大地消散,
11、从而防止避雷针保护范围内的建自身并将雷电流迅速地泄入大地消散,从而防止避雷针保护范围内的建(构构)筑物筑物或电气设备遭受或电气设备遭受直击雷直击雷的破坏。的破坏。单支避雷针保护范单支避雷针保护范围围 单支避雷针保单支避雷针保护范围像一个由它护范围像一个由它所支撑的锥形所支撑的锥形“帐帐篷篷”:当避雷针的高当避雷针的高度为度为h h时,时,“帐篷帐篷”的上半部空间为的上半部空间为从针顶向下作从针顶向下作45450 0的斜线;的斜线;在距地面在距地面h h2 2处转折,与地面上处转折,与地面上距针底距针底1.5h1.5h处的连处的连线构成保护空间的线构成保护空间的下部。下部。当针高超过当针高超过3
12、0m30m时,其保护范围不再随时,其保护范围不再随针高成正比增加。因此通常采用多支针高成正比增加。因此通常采用多支(等高等高或不等高或不等高)避雷针。避雷针。避雷器避雷器 避雷器用来防止沿输电线路传送过来的雷击波过电压对保护电气设备的破坏。避雷器用来防止沿输电线路传送过来的雷击波过电压对保护电气设备的破坏。安装布置:将它接于导线和地之间,与被保护设备并联。安装布置:将它接于导线和地之间,与被保护设备并联。原理:原理:在正常情况下,避雷器中无电流流过。在正常情况下,避雷器中无电流流过。线路上传来危及被保护设备绝缘的线路上传来危及被保护设备绝缘的过电压过电压波波时,避雷器立即动作,使雷电波电荷泄入
13、时,避雷器立即动作,使雷电波电荷泄入大地,将过电压限制在一定的水平。大地,将过电压限制在一定的水平。当电压作用过去以后,避雷器又能自动当电压作用过去以后,避雷器又能自动切断切断工频续流工频续流,使电力系统恢复正常工作。,使电力系统恢复正常工作。氧化锌避雷器氧化锌避雷器MOAMOA 结构原理:结构原理:A A、阀片以氧化锌、阀片以氧化锌(ZnO)(ZnO)为主要原料,附以少量能产生非线性特征的金属氧化物,经为主要原料,附以少量能产生非线性特征的金属氧化物,经高温熔烧而成。高温熔烧而成。B B、具有很理想的伏安特性,其非线性系数很小。、具有很理想的伏安特性,其非线性系数很小。C C、当作用在氧化锌
14、阀片上的电压超过某一值、当作用在氧化锌阀片上的电压超过某一值(此值称为动作电压此值称为动作电压)时,阀片将发生时,阀片将发生“导通导通”。“导通导通”后氧化锌阀片上的残压与流过它的电流基本无关,为一定值。后氧化锌阀片上的残压与流过它的电流基本无关,为一定值。D D、在工作电压下,流经氧化锌阀片的电流很小,仅为、在工作电压下,流经氧化锌阀片的电流很小,仅为1mA1mA,不会使氧化锌阀片烧坏,不会使氧化锌阀片烧坏,因此氧化锌避雷器不用串联间隙来隔离工作电压。因此氧化锌避雷器不用串联间隙来隔离工作电压。优点:优点:(1)(1)无间隙。无间隙。在工作电压下,在工作电压下,ZnOZnO阀片实际上相当于一
15、绝缘体,不会使阀片实际上相当于一绝缘体,不会使ZnOZnO阀片烧坏,可以不串联阀片烧坏,可以不串联间隙来隔离工作电压。间隙来隔离工作电压。(2)(2)无续流无续流。当作用在当作用在ZnOZnO阀片上的电压超过阀片的起始动作电压时,将发生导通;阀片上的电压超过阀片的起始动作电压时,将发生导通;ZnOZnO阀片上的阀片上的残压受其良好的非线性特性所控制。残压受其良好的非线性特性所控制。当过电压过去后,当过电压过去后,ZnOZnO阀片导通状态终止,又相当于一绝缘体,因此不存在工频续流。阀片导通状态终止,又相当于一绝缘体,因此不存在工频续流。(3)(3)通流容量大。通流容量大。ZnOZnO阀片得通流容
16、量大,可用于限制内部过电压。阀片得通流容量大,可用于限制内部过电压。(4)(4)性能稳定,抗老化能力强,耐污性能好。性能稳定,抗老化能力强,耐污性能好。不受大气环境的影响,能用于各种绝缘介质,也特别适合于高海拔地区和不受大气环境的影响,能用于各种绝缘介质,也特别适合于高海拔地区和SF6SF6全封闭全封闭组合电器。组合电器。(5)(5)适于大批量生产,造价低廉。适于大批量生产,造价低廉。3.引下线引下线防雷装置的引下线应满足防雷装置的引下线应满足机械强度机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。耐腐蚀和热稳定的要求。4 4、防雷接地、防雷接地接地装置的作用:接地装置的作用:装设接地装置能减小接地电阻,从而
17、能降低雷电流通过避雷针装设接地装置能减小接地电阻,从而能降低雷电流通过避雷针(线线)或避雷器时在或避雷器时在它们产生的过电压,保证输配电系统的正常运行和人身安全。它们产生的过电压,保证输配电系统的正常运行和人身安全。对接地电阻的规定:对接地电阻的规定:对于大接地短路电流对于大接地短路电流(I(I50A)50A)的电力设备的接地电阻要求符合的电力设备的接地电阻要求符合R2000R2000II。当当I I4000A4000A时,要求时,要求R0R055。接地电阻的类型:接地电阻的类型:A A、工频、工频(或直流或直流)接地电阻接地电阻R R 在工作接地与保护接地中,接地电阻为工频在工作接地与保护接
18、地中,接地电阻为工频(或直流或直流)通过时的电阻。通过时的电阻。接地电阻的类型:接地电阻的类型:A A、工频、工频(或直流或直流)接地电阻接地电阻R R B B、冲击接地电阻、冲击接地电阻R Rchch在防雷接地中,雷电冲击电流流过时的电阻,其值为冲击电压的幅值与冲击电流的幅在防雷接地中,雷电冲击电流流过时的电阻,其值为冲击电压的幅值与冲击电流的幅值之比。值之比。冲击接地电阻实际上是阻抗(接地体本身电感的作用),因而具有冲击电压幅值冲击接地电阻实际上是阻抗(接地体本身电感的作用),因而具有冲击电压幅值超前冲击电流幅值的特点。超前冲击电流幅值的特点。一般要求小于一般要求小于1010。接地装置冲击
19、接地电阻值接地装置冲击接地电阻值RchRch与工频接地电阻值与工频接地电阻值R R不同。不同。A A、火花效应、火花效应 由于雷电流的幅值很大,会使地中的电流密度增大,从而使地中的电场强度增加。由于雷电流的幅值很大,会使地中的电流密度增大,从而使地中的电场强度增加。当地中的电场强度超过土壤的临界击穿场强后,土壤内靠近接地体的部分会发生当地中的电场强度超过土壤的临界击穿场强后,土壤内靠近接地体的部分会发生局部火花放电,使土壤电导增大,从而使接地电阻下降,小于工频电流作用下的接地局部火花放电,使土壤电导增大,从而使接地电阻下降,小于工频电流作用下的接地电阻值。电阻值。降低接地电阻的方法降低接地电阻
20、的方法 (1)(1)加大接地体尺寸。加大接地体尺寸。增大尺寸,会减小其接地电阻。增大尺寸,会减小其接地电阻。对于一些简单接地体和输电线路杆塔的接地装置效果较好,但对于发电厂、变电对于一些简单接地体和输电线路杆塔的接地装置效果较好,但对于发电厂、变电所的接地网,会增加投资,甚至受场地的限制根本无法实现。所的接地网,会增加投资,甚至受场地的限制根本无法实现。(2)(2)利用自然接地体。利用自然接地体。自然接地体:建筑物钢筋混凝土基础的钢骨架、水电厂进水口挡污栅、闸门、自然接地体:建筑物钢筋混凝土基础的钢骨架、水电厂进水口挡污栅、闸门、引水管等本身具有较低的接地电阻。引水管等本身具有较低的接地电阻。
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