第9章供配电系统的过电压保护

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1、第9章供配电系统的过电压保护南京师范大学电气工程系2004年10月制作供配电技术第9章供配电系统的过电压保护9.1过电压及其分类9.2直击雷过电压的防护9.3感应雷过电压的防护9.4供配电系统的防雷保护9.5接地与接零9.1过电压及其分类9.1.1大气过电压大气过电压又称雷电过电压，是由于电力系统的设备或建(构)筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压，因其能量来自系统外部，故又称为外部过电压。雷电过电压有两种基本形式：直击雷过电压和感应雷过电压。9.1过电压及其分类1．直击雷过电压雷云——雷电先导——迎雷先导——主放电阶段——余辉放电

2、主放电电流很大，高达几百千安，但持续时间极短，一般只有50～100μs。余辉放电阶段电流较小，约几百安，持续时间约为0.03～0.15s。9.1过电压及其分类雷电流波形雷电流由零增大到幅值的这段时间的波形称为波头τwh(wavehead)。雷电流从幅值衰减到幅值的一半的一段波形称为波尾τwt(wavetail)。雷电波的陡度α用雷电流波头部分的增长速度来表示，即。9.1过电压及其分类2．感应雷过电压所谓感应雷过电压，是指当架空线附近出现对地雷击时，在输电线路上感应的雷电过电压。9.1过电压及其分类9.1.2内部过电压操作过电压谐振过电压9.1过

3、电压及其分类限制内部过电压的措施（1）采用灭弧能力强的快速高压断路器，在断路器主触头上并联电阻(约3000Ω)，在并联电阻上串联一个辅助触头，以减少电弧重燃的次数，控制操作过电压的倍数。（2）装设磁吹避雷器或氧化锌避雷器。（3）对于对地电容电流大的网络，中性点经消弧线圈接地，限制电弧接地过电压。（4）增加对地电容或减少系统中电压互感器中性点接地的台数，即增加母线对地的感抗，从而减小固有自振频率，避免因系统扰动而发生母线铁磁谐振过电压。9.2直击雷过电压的防护9.2.1建筑物的防雷分类（1）第一类防雷建筑物因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身

4、伤亡者，包括制造、使用或储存炸药、火药、起爆药、化工品等大量爆炸物质的建筑物；具有气体爆炸、粉尘爆炸危险环境的建筑物。（2）第二类防雷建筑物包括：①国家级重点文物保护的建筑物；②具有特别重要用途的建筑物，如国家级的会堂、大型火车站等；③对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物，如国家级计算中心、国际通信枢纽等；④具有气体爆炸危险的可能，且电火花不易引起爆炸的建筑物；⑤工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐；⑥年预计雷击次数大于0.06次的办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物；⑦年预计雷击次数大于0.3次的住宅、办公楼等一般性民用建筑

5、物。9.2直击雷过电压的防护9.2.1建筑物的防雷分类（3）第三类防雷建筑物包括：①省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆；②年预计雷击次数在0.012～0.06之间的办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物；③年预计雷击次数在0.06～0.3之间的住宅、办公楼等一般性民用建筑物；④年预计雷击次数大于等于0.06的一般性工业建筑物；⑤根据雷击后果及具体情况，确定需要防雷的火灾危险环境；⑥在平均雷暴日大于15天/年的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于15天/年的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立

6、的高耸建筑。9.2直击雷过电压的防护9.2.2直击雷的防护装置1．避雷针及其保护范围避雷针由承受雷击的接闪器、支持构架、接地引下线和接地体四部分构成。9.2直击雷过电压的防护1．避雷针及其保护范围所谓“滚球法”，就是选择一个半径为hr(滚球半径见表9.2.1)的球体，沿需要防护直击雷的部位滚动。如果球体只接触到避雷针(线)与地面，而不触及需要保护的部位，则该部位就在避雷针(线)的保护范围之内。表9.2.1按建筑物防雷类别确定滚球半径和避雷网格尺寸建筑物防雷类别第一类第二类第三类滚球半径hr/m304560避雷网格尺寸（不大于）/m5×5或6×4

7、10×10或12×820×20或24×169.2直击雷过电压的防护单支避雷针的保护范围，按下列方法确定（1）当避雷针高度h≤hr时距地面hr处作一与地面平行的平行线。以避雷针的针尖为圆心，hr为半径作弧线，交上述平行线于A、B两点。分别以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线均与针尖相交并与地面相切。由此弧线起到地面上的整个锥形空间，就是避雷针的保护范围。避雷针在被保护物高度hx水平面上的保护半径，按下式计算：9.2直击雷过电压的防护（2）当避雷针高度h＞hr时在避雷针上取高度hr的一点代替单支避雷针的针尖作圆心，其余保护范围的求法同h≤hr时

8、。9.2直击雷过电压的防护2．避雷线及其保护范围对于单根避雷线的保护范围，当避雷线的高度h≥2hr时，无保护范围；当避雷线的高度h<2hr时，应按下列