防雷、接地和电气安全 ppt

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1、第9章防雷、接地和电气安全§9.1过电压、防雷及其设计§9.2电气装置接地§9.3静电及其防护§9.4电气安全与触电急救小结§9.1过电压、防雷及其设计9.1.1过电压及雷电的有关概念1．雷电与过电压防雷就是防御过电压，过电压是指电气设备或线路上出现超过正常工作要求的电压升高。在电力系统中，按照过电压产生的原因不同，可分为内部过电压和雷电过电压两大类。（1）内部过电压内部过电压（又称操作过电压），指供配电系统内部由于开关操作、参数不利组合、单相接地等原因，使电力系统的工作状态突然改变，从而在其过渡过程中引起的过电压。内部过电压又可分为操作过电压和谐振过电压。操作过电压是

2、由于系统内部开关操作导致的负荷骤变，或由于短路等原因出现断续性电弧而引起的过电压。谐振过电压是由于系统中参数不利组合导致谐振而引起的过电压。§9.1过电压、防雷及其设计（2）雷电过电压雷电过电压又称大气过电压或外部过电压，是指雷云放电现象在电力网中引起的过电压。雷电过电压一般分为直击雷、间接雷击和雷电侵入波三种类型。1）直击雷是遭受直击雷击时产生的过电压。经验表明，直击雷击时雷电流可高达几百千安，雷电电压可达几百万伏。遭受直击雷击时均难免灾难性结果。因此必须采取防御措施。2）间接雷击，又简称感应雷，是雷电对设备、线路或其它物体的静电感应或电磁感应所引起的过电压。图9-1

3、所示为架空线路上由于静电感应而积聚大量异性的束缚电荷，在雷云的电荷向其它地方放电后，线路上的束缚电荷被释放形成自由电荷，向线路两端运行，形成很高的过电压。经验表明，高压线路上感应雷可高达几十万伏，低压线路上感应雷也可达几万伏，对供电系统的危害很大。§9.1过电压、防雷及其设计图9-1架空线路上的感应过电压雷云在线路上方时b)雷云对地或其他放电时c)雷云对架空线路放电时§9.1过电压、防雷及其设计3）雷电侵入波是感应雷的另一种表现，是由于直击雷或感应雷在电力线路的附近、地面或杆塔顶点，从而在导线上感应产生的冲击电压波，它沿着导线以光速向两侧流动，故又称为过电压行波。行波沿

4、着电力线路侵入变配电所或其他建筑物，并在变压器内部引起行波反射，产生很高的过电压。据统计，雷电侵入波造成的雷害事故，要占所有雷害事故的50%～70%。2．雷电形成及有关概念（1）雷电形成雷电是带有电荷的“雷云”之间、“雷云”对大地或物体之间产生急剧放电的一种自然现象。关于雷云普遍的看法是：在闷热的天气里，地面的水汽蒸发上升，在高空低温影响下，水蒸汽凝成冰晶。冰晶受到上升气流的冲击而破碎分裂，气流挟带一部分带正电的小冰晶上升，形成“正雷云”，而另一部分较大的带负电的冰晶则下降，形成“负雷云”。由于高空气流的流动，正雷云和负雷云均在空中飘浮不定。据观测，在地面上产生雷击的雷

5、云多为负雷云。§9.1过电压、防雷及其设计当空中的雷云靠近大地时，雷云与大地之间形成一个很大的雷电场。由于静电感应作用，使地面出现与雷云的电荷极性相反的电荷。当雷云与大地之间在某一方位的电场强度达到25～30kV/cm时，雷云就开始向这一方位放电，形成一个导电的空气通道，称为雷电先导。当其下行到离地面100～300m时，就引起一个上行的迎雷先导。当上下行先导相互接近时，正、负电荷强烈吸引、中和而产生强大的雷电流，并伴有雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电阶段，这阶段的时间极短。主放电阶段结束后，雷云中的剩余电荷会继续沿主放电通道向大地放电，形成断续的隆隆雷声。这就是直击雷的余

6、辉放电阶段，时间一般为0.03～0.15s，电流较小，约为几百安。雷电先导在主放电阶段与地面上雷击对象之间的最小空间距离，称为闪击距离。雷电的闪击距离与雷电流的幅值和陡度有关。确定直击雷防护范围的“滚球半径”大小，就与闪击距离有关。§9.1过电压、防雷及其设计(2)雷电的有关概念1）雷电流幅值和陡度雷电流是一个幅值很大、陡度很高的冲击波电流，如图9-2所示。成半余弦波形的雷电波可分为波头和波尾两部分，一般在主放电阶段1～4μs内即可达到雷电流幅值。雷电流从0上升到幅值的波形部分，称为波头；雷电流从下降到1/2的波形部分，称为波尾。图9-2雷电流波形示意图§9.1过电压、

7、防雷及其设计雷电流的陡度即雷电流波升高的速度，用表示。因雷电流开始时数值很快地增加，陡度也很快达到极大值，当雷电流陡度达到最大值时，陡度降为零。雷电流幅值大小的变化范围很大，需要积累大量的资料。图9-3给出了我国的雷电流幅值概率曲线。从图9-3可知：≥20kA出现的概率是65%，≥120kA出现的概率只有7%。一般变配电所防雷设计中的耐雷水平是取雷电流最大幅值为=100kA。图9-3雷电流幅值概率曲线§9.1过电压、防雷及其设计2）年平均雷暴日数凡有雷电活动的日子，包括见到闪电和听到雷声，由当地气象台统计的，多年雷暴日的年平均值称为年平均