电力设施的防雷保护 时间: 2024-01-11 09:43:58 |   作者: 冷拉扁钢

  雷电是一部分带电云层与另一部分带异种电荷的云层，或者带电云层与大地之间产生强烈闪电并伴随巨大响声的放电现象。

  （1）直击雷是带电云层（雷云）与地面突出物之间的电场强度达到空气击穿强度时，发生激烈放电并出现闪电和雷鸣的现象。

  （2）直击雷的每一次放电过程分为先导放电、主放电和余光三个阶段。先导放电是雷云向大地发展的不太明亮的一种放电；当先导放电接近大地时，立即发生从大地向雷云发展的极明亮的主放电；主放电有微弱余光。

  静电感应雷是雷云接近地面时，使邻近的金属设施特别是较长的金属设施（如架空线路）上，感应产生与雷云相反的大量束缚电荷。在雷云对别的部位或其他雷云放电后，这些金属设施上的电荷失去束缚，以雷电波的形式高速传播，形成静电感应。静电感应电压的幅值可达到几万到几十万伏，往往造成建筑物内的导线、接地不良的金属导体和大型的金属设备放电而引起电火花，从而引起电击、火灾、爆炸，危及人身安全或对供电系统造成危害。

  电磁感应雷是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的磁场引起的。这种强磁场能使周围的金属导体产生很高的感应电压。电磁感应雷会对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏，或者使周围的金属构件感应出电流，产生大量的热而引起火灾。

  雷电侵入波是指雷击在架空线或空中金属管道上产生的冲击电压沿线路或管道的两个方向迅速传播的雷电波。雷电侵入波在架空线m/μs，在电缆中的传播速度为150m/μs。

  雷的形状有线形、片形和球形三种，最常见的是线形雷，片形雷很少，特殊情况下会出现球形雷。

  线形雷是一种蜿蜒曲折的巨型电气火花，长23km，也有的长达10km，线形雷是闪电中最强烈的一种，对电力、通讯系统及人畜和建筑物等威胁最大。线形雷大多是雷云与大地间的放电，也有的是雷云之间的放电。这种闪电可以同时击在不同的地方，大体上分为前导放电和主放电等阶段。在大多数情况下，雷云与大地间的放电过程不是单一的，而由若干个先后在同一通道上发展的单一放电所组成。重复放电的次数一般为127次，单次放电的延续时间一般为120ms，各次放电的间隔时间为1050ms。

  片形雷是出现在云的表面上的闪光，有时可能是被云块遮没的火花闪电的延光，也可能是在云的上部发出来的丛集的、若隐若现的一种特殊的放电作用的光。这种闪电表示云中电场的能量虽然已经足够产生放电作用，但是新加入的电量却太少，以致在闪烁放电尚未转变到火花（线状）放电以前，原有的储电量已经用完了，片形雷对电力系统一般只会引起感应过电压。

  球形雷是一种特殊的雷电现象，简称球雷。球形雷表现为光亮火球，直径一般为1030cm，最大的直径可达1m，存在时间大约为百分之几秒至几分钟，一般是35s。球形雷常沿着地面滚动或在空中飘荡，可以通过烟囱、门窗或很小的缝隙进入房内，有时又能从原路返回，大多数球形雷消失时伴有爆炸，会造成建筑物和设备等的损坏以及人畜伤亡事故。

  1）雷击区的形成与地理条件有关。山区和平原相比，山区有利于雷云的形成和发展，易受雷击。

  2）雷云对地放电地点与地质结构有密切关系。不同性质的岩石分界地带、地质结构的断层地带、地下金属矿床或局部导电良好的地带都容易受到雷击。雷电对电阻率小的土壤有明显的选择性，所以在沼泽、低洼地区、河岸、地下水出口处、山坡与稻田水交界处常遭受雷击。

  3）雷云对地的放电途径总是朝着电场强度最大的方向推进，因此如果地面上有较高尖顶建筑物或铁塔等，由于其尖顶处有较大的电场强度，所以易受雷击。在农村，虽然房屋、凉亭和大树等不高，但由于它们孤立于旷野中，也往往成为雷击的对象。

  4）从工厂烟囱中冒出的热气常有大量导电微粒和游离子汽团，它比一般空气容易导电，所以烟囱较易受到雷击。

  雷电产生的数十万至数百万伏的冲击电压能损坏电气设备的绝缘，造成大面积、长时间停电。绝缘损坏引起的短路火花和雷电的放电火花可能会导致火灾和爆炸事故。电气绝缘的损坏与巨大的雷电电流流入地下，在电流通路上产生极高的对地电压和在流入点周围产生的强磁场，还可能会引起触电伤亡事故。

  巨大的雷电流通过导体，在极短的时间内产生大量的热能，会使金属熔化飞溅而引起火灾或爆炸。如果雷击发生在易燃物上，更容易发生火灾。

  巨大的雷击电流通过被击物时，瞬间产生大量的热，使被击物内部的水分和其他液体急剧气化，剧烈膨胀为大量气体，导致被击物破坏或爆炸。此外，雷击时所产生的静电斥力、电磁推力以及雷击时的气浪都有相当的破坏作用。

  接闪器是利用其高出被保护物的凸出部分，把雷电引向自身接受雷击放电的装置。避雷针、避雷线、避雷带、避雷网均可作为接闪器。接闪器所用材料的尺寸应能满足机械强度和耐腐蚀的要求，还要有足够的耐热性，以承受雷电流的热破坏作用。

  避雷针主要用来保护露天的变配电设备、建筑物和构筑物，其作用是将雷云放电的通路由原来可能向被保护物体发展的方向，吸引到避雷针本身，由它及与其相连的引下线和接地装置将雷电流泄放到大地，使被保护物体免受直接雷击。

  （1）避雷针一定要有抗风能力，一般用镀锌圆钢或镀锌焊接钢制管制成，其长度在1.5m以上时，圆钢直径不小于16mm；钢管直径不小于25mm，管壁厚度不小于2.75mm。当避雷针的长度在3m以上时，可将粗细不同的几节钢管焊接起来使用。

  （2）如果避雷针暴露在有腐蚀性的气体中，采用圆钢时直径至少为15mm；采用钢管时厚度至少为4mm。避雷针离可燃物的距离不能少于0.3m。

  （3）发电厂、变电站配电装置的架构和屋顶上的避雷针，应在其附近装设集中接地装置，并与主接地网连接。

  （4）建筑物上的避雷针、避雷带或防雷金属网，应和建筑物顶部的其他金属体连成一个整体，并且不能与电源系统的PE、PEN线相连，以防止雷击时雷电流从PE、PEN线）避雷线

  （1）避雷线可以遮住导线，使雷尽量落在避雷线本身上，并通过杆塔上的金属部分和埋设在地下的接地装置，使雷电流泄入大地。

  （2）避雷线的保护效果与其下方的导线和它所成的角度有关，角度较小时，保护效果较好。

  （3）在雷击不严重的110kV及较低电压的线路上，通常仅在靠近变电所2km左右范围内装设避雷线，作为变电所进线）避雷线通常用镀锌钢绞线架设，其截面积一般不小于35m㎡。导线的截面越大，使用的避雷线）避雷线也会因风吹而振动，常易发生振动的地方通常装有防振锤。

  （3）避雷带在转角部位需弯曲时，扁钢不应出现直角死弯，平弯时最小弯曲半径为2倍扁钢厚度，立弯时最小弯曲半径为0.5倍扁钢宽度。扁钢弯曲应采取冷弯，不宜采用加热弯曲。

  （4）避雷带的设置应在易受雷击的建筑物边缘、栏杆、屋顶等处，对于平屋顶应在四周敷设，避雷带离可燃物的距离不能少于0.3m。4）独立避雷针和避雷网

  （1）独立避雷针的接地电阻最大允许值为10Ω。独立避雷针及其接地装置与道路或建筑物出入口等的距离应大于3m，小于3m时应采取均压措施或铺设卵石或沥青地面。

  （2）独立避雷针应设置独立的集中接地装置，该接地装置与接地网的地中距离不应小于3m。当设置独立接地装置有困难时，接地装置可与接地网连接，但该地下连接点距35kV及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不小于15m。

  （3）独立避雷针及避雷网和被保护建筑物及与其有联系的金属体应有一定的距离，最少不能小于3m，以防止雷击时产生反击现象，避雷网的网孔一般不大于2m。

  2）引下线可用镀锌圆钢或扁钢制做， 采用圆钢时直径不小于8mm；采用扁钢时厚度不小于4mm，截面积不小于48m㎡，一般会用12×4～25×4mm扁钢；采用钢绞线m㎡；采用铜导线）装有避雷针的金属筒体厚度不小于4 mm时，可用作避雷针的引下线处与接地体对称连接。

  4）引下线沿建筑物外墙敷设时，路径应尽可能短而直。在建筑物转角处，防雷引下线应倾斜敷设，使路径最短。

  6）采用多根明装引下线时，为方便测量接地电阻及检查引下线和接地线的连接情况，应在每条引下线m处设置断接卡子。

  7）为避免雷雨时人体直接触及防雷引下线而受到电击伤害，引下线m的一段应加保护管，保护管一般都会采用PVC塑料管。保护管不应采用金属管，是因为雷电流是高频电流，会在金属管上感应出反电势，相当于增加接地电阻，既不利于雷电泄放，又会在金属管上产生高电压，当人体触及金属保护管时就会受到电击，起不到保护作用。保护管还起机械保护的作用，但正常的情况下，防雷引下线应尽量安装在受不到机械损伤的地方。

  1）防雷装置的接地装置所用材料最小尺寸应稍大于一般接地装置的最小尺寸，圆钢的最小直径为10mm；扁钢的最小厚度为4mm，最小截面为100m㎡。角钢的最小厚度为4mm；钢管的最小壁厚为3.5mm。

  2）除独立避雷针外，在接地电阻满足规定的要求的前提下，防雷接地装置能和其他接地装置共用。

  避雷器又叫过电压保护器，是用来保护各种电气设备免受雷击过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一种电器。避雷器的类型主要有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器。

  阀型避雷器是一种能释放雷电或电力系统操作过电压能量，保护电气设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。（1）结构

  如上图所示，阀型避雷器主要由装在密封瓷套中的火花间隙和非线性电阻阀片组成。单个火花间隙由数个圆盘形的铜质电极组成，每对间隙用0.5～1mm厚云母垫圈隔开；普通阀型避雷器根据标称电压的不同，由数个或数十个单个的火花间隙构成；非线性电阻阀片是用特殊碳化硅制成的饼状元件，其颗粒相互接触，但其接触面不大于颗粒表面的1/10，它的电阻随着通过电流的不同在很大范围内变化。

  （2）检查放电计数器是否动作，内部是否进潮，上下连接线）引线应完整，无松股、断股；接头连接应牢固，有足够的接触面；导线不过紧过松，不锈蚀，无烧伤痕迹。

  （2）雷雨后应检查放电计数器动作情况，检查避雷器表面有无闪络，并做好记录。

  避雷器在系统正常运行时不起作用，引线的状态无关紧要，但当过电压出现时，引线松脱将使避雷器失去作用，被保护设备因过电压而损坏。故平时运行中一经发现引线松脱，一定要尽快处理。

  切断故障避雷器前应检查有没有接地现象，若有接地现象，则不能用隔离开关断开避雷器，应汇报调度和设备主管部门听候处理。

  这主要是泄漏雷电流太大，或是工频续流没有截断，内部发热严重所致，应立即将故障避雷器退出，并予以更换。

  （1）避雷针可防护直击雷，其保护范围可用滚球法确定。滚球法是一种计算接闪器保护范围的方法。它的计算原理是以某一规定半径的球体，在装有接闪器的建筑物上滚过，滚球体由于受建筑物上所安装的接闪器的阻挡而无法触及某些范围，把这些范围认为是接闪器的保护范围就是滚球法。

  （2）避雷针可单独立杆，也可利用户外配电装置的构架或投光灯的杆塔。但变压器的门型构架不能用来装设避雷针，以防止雷击产生的过电压对变压器发生闪络放电。

  2）装设架空避雷线及其他避雷装置，作为变配电所进出线kV电力线路一般不采用全线装设架空避雷线的方法来防止直击雷，但为防止变配电所附近线路上受到雷击时，雷电压沿线路侵入变配电所损坏设备，需在变配电所进出线km段内装设架空避雷线作为保护，使该段线路免遭直接雷击。

  （2）为使上述保护段内的线路受雷击时侵入变配电所内的过电压有所限制，一般可在架空避雷线的两端装设管型避雷器，其接地电阻小于10Ω。进出线段防雷保护接线方式如下图所示。

  （1）变配电所的进出线段虽已采取防雷措施，且雷电波在传播过程中也会逐渐衰减，但沿线路传入变配电所内的部分，其过电压对所内设备仍有一定危害，特别是价值最高、绝缘相对薄弱的主变压器。故变配电所母线上还应安装一组阀型避雷器进行保护。

  （2）6～10kV变配电所中阀型避雷器与被保护变压器的电气距离一般不应大于5m。为使任何运行条件下所内变压器都能得到保护，采用分段母线时，每段母线都应装设阀型避雷器。

  （1）变压器高、低避雷器的接地线、低压侧中性点及变压器金属外壳四点连接在一起共同接地。

  （2）运行经验和试验研究表明，对绝缘良好的配电变压器，仅在高压侧装设避雷器时，仍有发生由于正、逆变换过电压造成的雷害事故。这是因为高压侧装设的避雷器对于正变换或逆变换过电压都是无能为力的。正、逆变换过电压作用下的层间梯度，与变压器的匝数成正比，与绕组的分布有关，绕组的首端、中部和末端均有可能破坏，但以末端较危险。低压侧加装避雷器可以将正、逆变换过电压限制在一些范围之内。

  （1）高压侧避雷器单独接地，低压侧不装避雷器，低压侧中性点及变压器金属外壳连接在一起，并与高压侧接地分开接地。

  （2）研究表明，这种保护方式利用大地，雷电波的衰减作用可基本上消除逆变换过电压，而对正变换过电压，计算表明，低压侧接地电阻从10Ω降至2.5Ω时，高压侧的正变换过电压可降低约40%。若对低压侧接地体进行适当的处理，就可以消除正变换过电压。

  3、电力线）高压架空线）提高线路本身的绝缘水平在线路上采用瓷横担，比铁横担线路的耐雷水平要高的多。线路遭受雷击时，发展成相间闪络和建立稳定工频电弧，造成雷击跳闸的次数要比铁横担线路少的多。在铁横担混凝土电杆线路上，为提高防雷水平，可采用高一绝缘等级的绝缘瓷瓶。

  （2）利用三角形顶线kV的线路通常是中性点不接地的，如在三角形排列的顶相绝缘子上装以保护间隙，则在雷击时顶线承受雷击，间隙击穿，对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，正常情况下不会引起线）加强对绝缘弱点的保护

  线路上个别特高的电杆、线路的交叉跨越处、线路的电缆头、开关等处是线路的绝缘弱点。雷击时这一些地方最容易发生短路。对这些绝缘薄弱点处须装设管型避雷器或保护间隙加以保护。

  2）低压架空线）一般用户低压架空线路及接户线的绝缘铁脚宜接地。当其遭受雷击时就能通过绝缘子铁脚放电，使雷电流泄入大地而起到保护作用。其接地电阻不应超过30Ω。凡土壤电阻率在200Ω•m以下地区的铁横担及水泥杆线路，因连续多杆自然接地的作用，可不再另设接地。

  （2）对于重要用户，宜在低压线m处安装一组低压避雷器，进入室内后再装一组低压避雷器。

  （3）室内有电力设备接地装置的建筑物，在入口处宜将绝缘子铁脚与接地装置相连，能不用另设接地装置。

  （4）在人员密集的公共场所及由木杆或木横担引下的接户线，其绝缘子铁脚应接地，并要设置专用的接地装置。水泥杆的自然接地电阻若不超过30Ω可不设。

  （5）在年平均雷暴日不超过30天的地区，凡低压线路被建筑物及树木屏蔽或接户线距低压干线m的，由于遭受雷击机会较少，接户线的绝缘子铁脚可以不接地。

  （6）在多雷区或易遭雷击的地段，直接与架空线路相连的电能表宜装设防雷装置。其保护接线如下图所示。

  侵入目标的参数计算，首先采用成本较低的单摄像机单目视觉系统，对摄像机监控范围内的空间进行三维建模，便于对其监控范围内的各种物体进行距离测

  雷电是一种大气放电现象,产生于积雨云中,积雨云在形成过程中,某些云团带正电荷,某些云团带负电荷。它们对大地的静电

  的箱体。为保证电能的质量以及设备的安全，变电箱中还需进行电压调整、潮流（

  系统中各节点和支路中的电压、电流和功率的流向及分布）控制以及输配电线路和主要电工设备的

  应用方案 /

  的影响是巨大的，不仅会造成设备损坏或数据丢失，还会引发火灾、爆炸、中毒、交通事故等次生灾害，给

  方案 /

  变压器的绝缘是个薄弱环节，一旦遭受雷击，首先容易损坏而造成全系统停电，故对变配电所

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  等免受雷电的危害，而采取的一系列技术措施，最重要的包含接闪器、引下线、接地体等组成的