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1、课程内容电工作业安全技术,防雷保护,防雷保护目的：为了防止建筑物和电气设备遭受雷击过电压的破坏而造成人身伤亡及设备事故。过电压是指对电气设备绝缘有危险的突然升高的电压。按产生过电压的原因可分为大气过电压和内部过电压两大类。大气过电压是指雷击引起的过电压，它又分为直击雷过电压与感应雷过电压两种。内部过电压是指电力系统内由于某种内在的原因而引起的过电压，它又分为操作过电压、谐振过电压等。,第一节 雷电及其危害第二节 防雷装置第三节 防雷措施,第一节 雷电及其危害,雷电是大气中放电的一种自然现象，在放电中能产生极高的过电压和极大的过电流，可能造成设备或设施的损坏、人员的伤亡等。认识雷击产生的原因及其
2、特性，掌握雷电规律，有针对性的采取措施，以防止可能产生的危害，是电工安全技术一个很重要的方面。,一、雷电的形成,雷云是构成雷电的基本条件。当带不同电荷的雷云或雷云与大地凸出物相互接近到一定程度时，将会产生激烈的放电，伴随出现强烈的闪光。由于放电时温度高达2000，空气受热急剧膨胀，发生爆炸的轰鸣声，这就是闪电和雷鸣。由于光和声音的传播速度不一样，光速远大于声速，所以雷云放电时，先见闪电，后听雷鸣。,二、雷电过电压的产生,雷电过电压主要是大气中的雷云放电所引起的。它分为直击雷过电压和感应雷过电压。直击雷过电压：直击雷是雷云和大地之间的放电。雷云如果直接对导线放电，雷云中的大量电荷将聚集到导线上，
3、会产生直击雷过电压，其数值可高达几百万伏。感应过电压：感应雷也称雷电感应或感应过电压。当架空线路上空出现雷云时，它会使线路感应出大量电荷，当这些电荷成为自由电荷时就会沿线路以很大的速度运动，从而形成很高的感应过电压，其幅值最高可达5060万伏。,三、雷电参数,雷电参数系指雷暴日、雷电流幅值、雷电流陡度、冲击过电压等电气参数。1、雷暴日：为了表明雷电活动的频繁程度，常用年平均雷暴日来衡量。只要一天内能听到雷声的就算一个雷暴日。年平均雷暴日不越过15日的地区称为少雷区，超过40日的叫多雷区。湖南大部分地区的雷暴日为5060日，属于多雷区。2、雷电流幅值：雷电放电具有冲击特性。雷电流幅值即雷电冲击电
4、流的 最大值，亦即主放电时雷电流的最大值。雷电流幅值可高达数十至数百千安。,3、雷电流陡度：雷电流随时间上升的速度叫雷电流陡度。雷电流陡度可高达50千安/微秒，平均陡度约30千安/微秒。雷电流陡度越大，其对电气设备造成的危害也越大。4、雷电流冲击过电压：直击雷冲击过电压可用下式表达：u2=ilRc+L 式中：u2直击雷冲击过电压，千伏；il雷电流，千安；Rc防雷装置的冲击接地电阻，欧；雷电流陡度，千安/微秒；L雷电流通路的电感，微亨；由上式可见，直击雷冲击过电压的大小决定于雷电流大小和雷电流陡度以及雷电流通道的特征。,感应过电压：当雷击点距线路50米以上时，线路上的静电感应过电压可按下式计算：
5、Ug=式中：Ug 感应过电压最大值，千伏；Ilf 雷电流幅值，千安；h 线路平均高度，米；S 雷击点至线路的水平距离，米。从式中可以看出：静电感应过电压决定于导线高度及其与雷云之间的几何关系。即雷云点至线路的水平距离S越小，则线路上感应出的电荷越多，电压也越高；线路平均高度h越小，则在线中上感应电荷不变的情况下，线路感应电压越低。,四、雷电的危害,雷电具有很大的破坏力，它会造成设备或设施的损坏，造成大面积停电或人民生命财产的损失。1、电性质的破坏作用表现在数十万伏至数百万伏的冲击电压，可能毁坏发电机、电力变压器、断路器、绝缘子等电气设备的绝缘，烧断导线或劈裂电杆，造成大面积停电；绝缘损失可能引
6、起短路或高压窜入低压，导致火灾爆炸事故或严重触电事故；巨大的雷电流流入地下时，会在雷击点及连接的金属部分产生很高的接触电压或跨步电压。,2、热性质的破坏作用：巨大的雷电流通过导体，会在极短时间内产生大量热能而造成易燃品的燃烧或金属的熔化、飞贱，引起火灾或爆炸；如果易燃物品遭到雷击，更容易引起火灾。3、机械性质的破坏作用：雷电流通过被击物体时，在被击物缝隙中的气体剧烈膨胀，缝隙中的水分也急剧蒸发为大量气体，致使被击物破坏或爆炸；此外，同性电荷间的静电斥力，同方向电流的电磁作用力也有很强的破坏性；雷击时的气浪也有相当的破坏作用。,第二节 防雷装置,经常采用的防雷装置有避雷针、避雷线、避雷带、避雷网
7、、避雷器。一套完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。避雷针、线、网、带实际不都只是接闪器。避雷针主要用来保护露天变配电设备及保护构筑物；避雷线主要用来保护输电线路，避雷网和避雷带主要用来保护建筑物；而避雷器则主要用来保护电力设备，它是一种专用防雷设备。接闪器除避雷器外，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引入大地，以此保护被保护物免遭受雷击。,一、接闪器,接闪器的保护范围是根据模拟实验及运行经验来确定的，一般只要保护范围内被击中的概率在0.1%以下即可。1、避雷针的保护范围 避雷针保护范围的大小与它的高度有关。单支避雷针的保护范围可看作是折线
8、圆锥形，见图19-29。其地面上的保护半径r为避雷针高度h1.5倍；其在任一高度hx平面上的保护半径rx按下式确定：,当hx 时，rx=（h-hx）K当hx 时，rx=（1.5h-2hx）K式中K为高度影响的系数，h30米时，K=1；当30米h 120米时，K=,2、避雷线 避雷线也叫架空地线。它与引下线及接地装置结合，主要用来保护架空电力线中，也可保护狭长的设施。单根避雷线的保护范围如图19-30所示。保护角越小，保护效果越好，当保护角为25时，在hx水平面上避雷线每侧的保护宽度可由下式确定。当hx 时，rx=0.47（h-hx）K当hx 时，rx=（h-1.53hx）K在hx水平面上避雷线
9、端部保护半径，也按上述两个公式确定。,二、避雷器 避雷器接在被保护设备和大地之间，正常时处于不通的状态；出现雷电过电压时，击穿放电，消除过电压，发挥保护设备作用；过电压终止以后，迅速恢复不通状态，恢复正常工作。避雷器有阀型避雷器、管型避雷器和保护间隙等几种类型，主要用来保护电力设备，也用作防高电压侵入户内的安全设施。,1、阀型避雷器（如右图）工作原理是：当线路上没有过电压时，避雷器的火花间隙将线路与地隔开；当线路出现危险电压时，火花间隙即被击穿，电流经过电阻阀片流入大地。当线路上过电压消失后，火花间隙将工频电流切断，恢复原状。常用阀型避雷器有FS型、FZ型、FCD型三种。其中FS型主要用于10
10、KV及以下的配电装置上，如变压器、柱上断路器、隔离开关和电缆头上。,2、保护间隙（如右图），它主要由镀锌圆钢制成的主间隙和辅助间隙组成。主间隙做成角形的，水平安装，以使其间产生电弧时，因空气受热上升，电弧移到间隙的上方，拉长而熄灭。因为主间隙曝露在空气中，比较容易短接，所以加上辅助间隙以防意外的短路。保护间隙的距离见下表。,三、防雷装置的选用 为了防止雷电对电力线路和设备的危害，要按照SDJ7-79电力设备过电压保护设计技术规程的规定，对电力线路和设备应采取相应的防雷措施。下列设备应装设避雷针或避雷线：（1）户外变、配电所区域。（2）烟囟、冷却塔和输煤系统的高建筑物。（3）露天贮油罐、贮气罐、
11、露天架空易燃煤气管道、燃油管道、乙炔管道及装卸油台。（4）燃油泵房、煤气站、液化气站、乙炔站、易燃材料仓库建筑物。,四、防雷装置的安全要求,1、一套完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。接闪器、引下线和接地装置所用的材料应有足够的机械强度，还必须耐腐蚀。引下线应取最短的途径，要尽量避免弯曲，不许有接头，与避雷器的连接要牢固，引下线地上2m至地下0.2m一段应加保护，以免损伤。2、独立避雷针其接地装置不得设在行人经常通过的地方，与道路或建筑物的出入口及其他接地体的距离应不小于3m。3、定期对避雷装置进行检查，对各种避雷器应检查其瓷套或绝缘子是否完好，有无裂纹，有无闪络烧损痕迹。每年雨季前应测定绝缘电阻，最好用2500v兆欧表测量，其数值与上一次测量数值比较相差不应太大。运行,运行中的绝缘电阻应不低于2000兆欧。泄漏电流也应定期测定，10KV及以下者每两年进行一次，测量数值与历年比较，差别不能太大，不带并联电阻者，不宜超过10微安，带并联电阻者，一般不宜超过400微安。不带并联电阻的阀型避雷器，应测定工频放电电压，每13年测定一次；运行中的FS-10型避雷器工频放电电压在2333KV范围内。每次检查与试验应做出记录，并建立技术档案备查。对放电间隙避雷器，应检查其主副间隙有无变动、有无外物引起短路。,
