过电压及其防护

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1、 27 过电压及其防护1、过电压定义：是指对电气设备绝缘有危险的突然升高的电压。 2、过电压分类：大气过电压和内部过电压 大气过电压原因：是由雷电引起的过电压，所以又称 为雷电过电压； 内部过电压原因:是由操作、故障、谐振、运行状况变 化而引起的过电压。 3、过电压危害：将危及电气设备或线路的绝缘，造成设 备、建筑物的损坏，从而导致供电中断，引发火灾、爆 炸，伤害人畜等事故。一、大气过电压及其防护 雷电的形成录像 雷电危害录像 分类：直击雷过电压、感应雷过电压和雷电侵入波三种。 （一）直击雷过电压的防护 直接雷的防护录像 1、定义：指雷云直接对线路或电气设备放电时，雷电流在被击物 阻抗(包括接

2、地电阻)上产生的电压降。 2、直击雷过电压危害：由于雷电流高达数万乃至数十万安，直击 雷过电压可达数千千伏。如此高的电压将可能击穿线路或设备的 绝缘，如此大的电流将使被击物体剧烈发热甚至燃烧。因此，必 须采取有效的防护措施。 3、防止直击雷过电压侵害的办法：是装设避雷针、避雷 线、避雷网和避雷带。 4、避雷针、避雷线、避雷网和避雷带的组成：接闪器、 接地引下线和接地装置，所不同的只是接闪器的形状各异而 分别给予针、线、网、带的名称。 5、避雷针适用于：保护集中的物体，如建筑物、构筑物及露天的 电力设施； 避雷线适用于：保护狭长的物体，如架空电力线路； 避雷网和避雷带主要用于：建筑物的防雷。一、

3、大气过电压及其防护 （一）直击雷过电压的防护 6、避雷针 工作原理：由于其接闪器比被保护物高出许多，又和 大地有良好的连接，雷云与尖端之间的电场最强，因此 ，雷击总是被引向避雷针，雷电流经接地引下线和接地 装置泄人大地，从而避免被保护物遭受雷击。 (2)避雷针的安装要求（P51） 1)避雷针的安装位置应满足防止“反 击”的要求。n所谓反击是指雷击避雷针时，变化率和幅值都很大的雷 电流通过避雷针使之产生高电位，从而在避雷针与被保 护设备之间发生的放电现象。一、大气过电压及其防护 （一）直击雷过电压的防护 6、避雷针 (2)避雷针的安装要求（P51） 1)避雷针的安装位置应满足防止“反击”的要求。

4、n避雷针与被保护设备之间的空气距离不小 于5 mn避雷针接地装置与被保护电气设备接地装 置在地中的距离不小于3 mn不允许在35 kV及其以下的配电装置的构架上装设避雷针n更不可在避雷针或避雷针的构架上架设线路或无线电天线。n必须在避雷针的构架上安装照明灯具等电气设备时，其电源线必 须采用直接埋人地下的带金属外皮的电缆或穿人金属管中的导线 ，而且埋入地中的长度应在10 m以上。若埋地长度不足10 m时 ，避雷针的接地装置不得与35 kV及其以下的配电装置的接地网 相连接。对有爆炸危险的建筑物、容器、管道，则应采用独立避 雷针保护，避雷针应离开这些被保护物5 m以上，以免反击引爆 或造成火灾。一

5、、大气过电压及其防护 （一）直击雷过电压的防护 6、避雷针 (2)避雷针的安装要求（P51） 2)避雷针应尽可能采用独立的接地装置，接 地电阻一般不得大于10 。若必须将防雷接地 与电力设备接地装置相连时，则要求接地电阻不得大于 1，且引下线必须各自独立使用。 3) 防直击雷的接地装置距离建筑物入口及人 行道应大于3 mn为了防止雷击避雷针时跨步电压和接触电压对人体的伤害，否则 应将接地装置深埋1 m以上或采用沥青碎石路面，也可在接地装 置两侧各2 m的范围内敷设5080 mm厚的沥青层。一、大气过电压及其防护 （一）直击雷过电压的防护 6、避雷针 (2)避雷针的安装要求（P51） 4)建筑物

6、的防雷类别、重要性、雷击的可能性，可采用独 立避雷针、屋面避雷针、避雷网、避雷带等防雷装置。 一般建筑物仅需在屋角、屋脊、屋檐等易遭受雷击部位 敷设避雷带作重点保护。每幢建筑物至少要有两根引下 线。在可能受机械损伤的地方，地面下03 m至地上1 7 m的一段引下线应外遮角钢保护，并在离地18 m处设断接卡，以便测量接地电阻。 一、大气过电压及其防护 （一）直击雷过电压的防护（二）感应雷过电压的防护 感应雷防护录像n感应雷过电压分类：静电感应和电磁感应两种n1、建筑物防静电感应雷的措施：是将金属屋面 或钢筋混凝土屋面的钢筋连成通路后妥善接地， 要求每隔1824 m用引下线接地一次，并且不得少于

7、2次，对非金属屋面则用接地的避雷网保护。n2、管道等构筑物防电磁感应雷的措施：将平行敷设且其间净距 不到100 mm金属物(如金属管道、电缆金属外皮等)每隔20 30 m用金属线跨接起来。如交叉敷设，当交叉者净距小于 100mm或管道接头处不能保持良好的金属接触时，交叉处或连 接处也须用金属线跨接起来。（三）雷电侵入波过电压的防护 雷电侵入波过电压的防护措施:采用避雷器 1、避雷器 分类：保护间隙、管形避雷器、阀型避雷器和氧化锌 避雷器 保护间隙、管形避雷器用途：用来保护开关电器或线 路的绝缘； 阀型避雷器用途：有良好的保护性能nES系列阀型避雷器主要用来保护10 kV及其以下的变 配电装置n

8、FZ系列阀型避雷器广泛用于35 kV及其以上的变电所 防雷保护中nFCD系列磁吹避雷器则用来保护旋转电机。一、大气过电压及其防护 （一）直击雷过电压的防护（二）感应雷过电压的防护（三）雷电侵入波过电压的防护1、避 雷器 阀型避雷器工作原理：由火花间 隙和非线性阀片电阻串联组成，使用 时将其并联于被保护设备两端，如图 223所示。阀片的电阻值与流过它 的电流大小有关，电流大时呈现低阻 ，电流小时呈现高阻。正常工作时， 火花间隙将阀片与工作母线隔离，并 避免工频电流烧坏阀片。当雷电冲击 波侵入至母线并增长到间隙的冲击放 电电压时，间隙被击穿，雷电流经火 花间隙和阀片泄人大地。当雷电波消 失后，流过

9、阀片的工频电流远小于雷 电流，阀片呈高阻，将工频电流限制 到很小，使火花间隙中的电弧熄灭， 迅速恢复对地绝缘，系统恢复正常运 行。n2、变配电设备防护雷电侵入波 过电压的主要措施：是装设避雷 器；n3、直配高压电动机防护雷电侵 入波过电压的措施：是采用磁吹 阀型避雷器或具有串联间隙的氧 化锌避雷器，并采取措施将流过 避雷器的雷电流限制到不超过3 kA。n一、大气过电压及其防护 二、内部过电压及其保护 1、内部过电压分类：操作过电压、谐振过电压和弧光接地过电 压等。n操作过电压：是指操作行为在电感一电容回路中激发高频振 荡暂态过程而引起的过电压。n谐振过电压：是因电网储能参数符合谐振条件而引起的

10、过电 压。 （一）高压电网内部过电压的防护n只对谐振过电压采取避开谐振条件的措施。其它在 电网设计之初已经考虑在内。n 原因: 电力网中的内部过电压可高达2754倍相电压， 对电网绝缘威胁较大。但在设计线路和变电所时，其绝缘水 平已按内部过电压的计算倍数进行过验算而留有合理的裕度 ，也采取了一些限制过电压的措施，如采用中性点经消弧线 圈接地的运行方式来限制间歇弧光接地过电压；选用灭弧能 力强的快速断路器来限制切断空载线路过电压等二、内部过电压及其保护 （一）高压电网内部过电压的防护 （二）直流电源过电压的防护 1、晶闸管的过电压保护 如图224所示 方法：采用电阻、电容串联后与晶闸管并联 电容

11、的作用：是吸收冲击电压n电阻的作用：是限制放电电流、延长放电时间并阻尼高 频振荡。二、内部过电压及其保护 （一）高压电网内部过电压的防护 （二）直流电源过电压的防护 2、交、直流侧的过电压保护 方法：采用硒堆并联于晶闸管两端来实现（图2- 24 a）。 原理：当过电压发生时，硒堆先被击穿，从而仰制了 过电压的冲击值。n当整流元件串联使用时，还可在元件两端并联均压电阻 以防止元件分压不均而导致击穿。 二、内部过电压及其保护 （一）高压电网内部过电压的防护 （二）直流电源过电压的防护 （三）电力电容器的过电压保护 1、电容器对加在它两端的电压是很敏感。原因：电力电容器的 容量与电压的平方成正比。

12、2、什么情况下需要对电容器进行过电压保护：当电网 电压可能超过电容器额定电压的10时，宜装设过 电压保护，原因：电容器额定电压通常比电网电压 高10 （四）大电感线圈的过电压保护 1、大电感线圈产生过电压的原因：当切断直流电机的励磁绕组 以及其他大电感线圈时，由于磁场能量不能突变，会在线圈 两端出现过电压。 2、限制大电感线圈产生过电压的方法：在线圈的两端 并联电阻，靠电阻来消耗线圈中储存的磁场能量。三、防止人身受雷伤害的常识(P53) 1野外遇到雷电时，不要站在高大的树木下，也不要 接触或靠近避雷针或高大的金属物体，应寻找屋顶 下有较大空间的房屋避雨，如无合适场所避雨，可 双脚并拢蹲下，并将手中握持的金属物体抛弃。打 雷时，不要在河边洼地等潮湿的地方停留，不要在 河水中游泳。 2雷电时，禁止在室外变电所进户线上进行检修作业 或试验。室内人员最好与电线、无线电天线以及与 其相连的设备保持15 m以上的距离。 3电子设备的外接天线应有可靠的防雷措施。在雷雨 季节不要使用室外天线，以免将雷电引人电视机等 电子设备，造成电视机爆炸及人身被雷击事故。