雷电防护与接地装置的设计

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1、项目六、项目六、雷电防护与接地装置的设计雷电防护与接地装置的设计 模块一 雷电防护模块二 接地装置的设计教学目标：教学目标：1.1.掌握雷电防护的知识与方法；掌握雷电防护的知识与方法；2.2.会计算单根避雷针防护范围；会计算单根避雷针防护范围；3.3.会根据实际情况给出基本方案。会根据实际情况给出基本方案。4.4.会计算接地电阻。会计算接地电阻。项目六、项目六、雷电防护与接地装置的设计雷电防护与接地装置的设计 模块一模块一 雷电防护工作任务：工作任务：熟悉综合防雷的内容；给出办公大楼基熟悉综合防雷的内容；给出办公大楼基 本防雷方案；本防雷方案；模块一模块一 雷电防护 一、概述：一、概述： 1.

2、 雷电的 形成雷电是一种常见的大气放电现象。 夏天地面的热空气携带大量的水汽不断地上升到高 空，形成大范围积雨云，积雨云的不同部位聚集着 大量的正电荷或负电荷，形成雷云。云层里的电荷越积越多，达到一定强度时，会把空 气击穿，打开一条狭窄的通道强行放电。 云层放电时，由于云中的电流很强，通道上的空气 瞬间烧得灼热，温度可达6000-20000，以致发出 耀眼的强光，形成闪电。放电通道上的高温使得空气急剧膨胀，由此产生气 流冲击波，这种强烈的冲击波就是雷声。模块一模块一 雷电防护2. 2.雷电的 危害模块一模块一 雷电防护雷电波沿电力及通讯线路侵入，致使电路板的电路元器件烧坏 。模块一模块一 雷电

3、防护n1、冲击电流大。其电流高达几万 几十万安培。n2、时间短。一般雷击分为三个阶段 ，即先导放电、主放电、余光放电 ，整个过程一般不会超过60微秒。n3、雷电流变化梯度大。有的可达10 千安微秒。n4、冲击电压高。3.雷电特征n对电力系统的电气设备来说，雷电流的陡度越大，在感性 负载上产生的过电压也越大，对绝缘的破坏性也就越严重。模块一模块一 雷电防护4. 4. 建筑物防雷分级建筑物防雷分级一级防雷建筑一级防雷建筑有：具 有爆炸危险的建筑物； 国家级会堂、大型客运 中心；国际性航空港； 国家重点文物保护；大 型计算中心；大型通信 枢纽、金融中心等特别 重要用途的建筑物和高 度超过100m的建

4、筑物二级防雷建筑二级防雷建筑有：省 级重点文物保护建筑物 ；省级及以上的大型计 算中心；证券中心；大 型体育场；装有重要电 子设备的建筑物等。 19层以上住宅建筑和高 度超过50m的民用建筑；三级防雷建筑三级防雷建筑有： 小型通信枢纽；电信 局；大中型有线电视 系统；年雷击次数大 于或等于0.05，确认 需要防雷的建筑物； 高度超过20m的建筑 物；雷害事故较多地 区的重要建筑。二、二、 建筑物直击雷防护装置建筑物直击雷防护装置1.防直击雷装置的组成：接闪器、引下线和接地装置三部分组成。2.接闪器：接闪器是专门用来接受直击雷的金属物体。接闪器所用材料应能满足机械强度、耐腐蚀和热稳定性 。避雷针

5、、避雷线、避雷带、避雷网模块一模块一 雷电防护接闪器引下线接地 装置（1 1）避雷针）避雷针n避雷针的功能实质是引 雷作用。n避雷针把雷电流经引下 线和接地装置，泄放到 大地中去，从而保护了 附近的线路、设备和建 筑物等。 模块一模块一 雷电防护n避雷针类型：n镀锌圆钢：n针长1m以下时：直径不小于12mm；n针长12m时 ： 直径不小于16mm；n镀锌钢管：n针长1m以下时：直径不小于20mm；n针长12m时 ： 直径不小于25mm。n它通常安装在电杆、构架或建筑物上。它的下端通过引下 线与接地装置可靠连接。 （1 1）避雷针）避雷针模块一模块一 雷电防护（2 2）避雷线）避雷线n避雷线架空

6、安装在架空线或建 筑物上面，经引下线与接地装 置连接。从而保护了附近的线 路、设备和建筑物等。n避雷线架空又接地，因此也称 为架空地线。n避雷线一般用截面不小于35mm2 的镀锌钢铰线，架设在架空线 或建筑物的上面。n避雷线的功能和原理与避雷针 基本相同。 模块一模块一 雷电防护（3 3）避雷带）避雷带模块一模块一 雷电防护n避雷带是指在平顶房屋屋顶四周的女儿墙或坡顶屋的屋脊 、屋檐上金属带作为接闪器。经引下线与接地装置与大地 连接。主要用来保护建筑物免遭直击雷击和感应雷击。n避雷带类型：n避雷带宜采用圆钢和扁钢，优先采用圆钢。n圆钢直径不小于8mm;n扁钢截面不小于48mm2，其厚度不小于4

7、mm。（3 3）避雷带）避雷带模块一模块一 雷电防护（4 4）避雷网）避雷网利用钢筋混泥土结构中的 钢筋网构成。也称为暗装 避雷网。 其保护原理如同一个法拉 第笼。并保持与大地可靠 的电气连接，整个建筑成 为一个等电位体。 最上面一层屋顶作为接闪 器。 钢筋距表面67cm，用直径6mm以上的镀锌圆钢， 网格大小可以根据建筑物 防雷类别选择。模块一模块一 雷电防护（4 4）避雷网）避雷网网格越密，可靠性越好网格越密，可靠性越好模块一模块一 雷电防护3.3.引下线引下线引下线与接地装置作用：传导和散发雷电流。 引下线最好对称均匀分布，固定支撑点间隔不得大于 1.52m，间距不应大于18m, 引下线

8、的敷设应保持一定的松紧度，不能拉的太紧，以免热胀冷缩而拉断 。 引下线一般采用圆钢和扁钢。 圆钢直径不小于8mm; 扁钢截面不小于48mm2 ，其厚度不小于4mm。装在烟囱上的引下线，必须做好防腐措施，其尺寸圆 钢直径不小于12mm; 扁钢截面不小于100mm2 ，其厚度不小于4mm。模块一模块一 雷电防护三三. . 避雷针保护范围计算避雷针保护范围计算n（1） 单支避雷针的保护范围 n避雷针的保护范围，一般采用IEC推荐的“滚球法”来确定。n“滚球法”就是选择一个半径为 的“滚球半径”球体，沿需要防护的部位滚动，如果球体只接触到避雷针（线）或避 雷针与地面而不触及需要保护的部位，则该部位就在

9、避雷 针的保护范围之内。nGB5005794建筑防雷设计规范 模块一模块一 雷电防护模块一模块一 雷电防护三三. . 避雷针保护范围计算避雷针保护范围计算1、查表 选择hr2、以避雷针为 中心hr为半径得 到A、B两点3、以A、B两点为 中心画圆4、以建 筑物高度 划线5、避雷针在 高度为hx的 保护范围模块一模块一 雷电防护模块一模块一 雷电防护三三. . 避雷针保护范围计算避雷针保护范围计算模块一模块一 雷电防护三三. . 避雷针保护范围计算避雷针保护范围计算例题：工厂中有一个高30m的水塔，旁边建有一个锅 炉房（属于第三类建筑物 ），尺寸如图。在水塔上 安装有一个高3m的避雷针，问：此避

10、雷针能否保护 这个锅炉房？模块一模块一 雷电防护三三. . 避雷针保护范围计算避雷针保护范围计算n解：n1.查表获取第三类建筑物对应的滚球半径hr=60m;n2.避雷针高度：h=30+3=33m;n3.被保护对象高度：hx=8m;n4.hhr 采用公式：n5. 对应锅炉房hx高度距离最远的一点的水平距离n可以保护。模块一模块一 雷电防护模块一模块一 雷电防护（2）两 根避雷针 防护范围模块一模块一 雷电防护模块一模块一 雷电防护（2）两根等高避雷针防护范围三三. . 避雷针保护范围计算避雷针保护范围计算（3）四根等高避雷针防护范围四根避 雷针防 护范围模块一模块一 雷电防护四四. . 感应雷的

11、防护感应雷的防护模块一模块一 雷电防护1.感应雷的防护特点： （1）对保护器的保护水平要求苛刻； （2）对保护器的响应时间要求苛刻； （3）分布范围广、侵入途径多。2.内部防护基本措施： （1）建筑物内部线路装设浪涌保护器； （2）电磁屏蔽措施； （3）接地与等电位连接。n3.外部防御感应雷的方法： （1） 在建筑物屋面沿周边装设避雷带，每隔1820米左右引出接地线一根。 （2） 建筑物内所有金属物如设备外壳、管道、构架等均应接地，混凝土内的钢筋应绑扎或焊成闭合回路。 （3） 将突出屋面的金属物接地； （4） 对净距离小于100mm的平行敷设的长金属管道，每隔 2030米用金属线跨接，避免因感

12、应过电压而产生火花。 四四. . 感应雷的防护感应雷的防护模块一模块一 雷电防护n4.供配电系统的防御n(1) 架空线1）对610kV架空线，如有条件就采用3050m的电缆 段埋地引入，在架空线终端杆装避雷器，避雷器的接地线应 与电缆金属外壳相连后直接接地，并连入公共地网。2）对没有电缆引入的610kV架空线，在终端杆处装避 雷器，在避雷器附近除了装设集中接地线外，还应连入公共 地网。3）对低压进出线，应尽量用电缆线，至少应有50m的电 缆段经埋地引入，在进户端将电缆金属外壳架相连后直接接 地，并连入公共地网。 模块一模块一 雷电防护n5.变配电所的防御1）在电源进线处 主变压器高压侧装设避雷

13、器。要 求避雷器与主变压器尽量靠近安装。避雷器的接地端与 变压器的低压侧中性点及金属外壳均应可靠接地。2）310kV高压配电装置及车间变配电所的变压器 要求它在每路进线终端和各段母线上都装有避雷器。避 雷器的接地端与电缆头的外壳相连后须可靠接地。n 3）在低压侧装设避雷器 在多雷区、强雷区及向一 级防雷建筑供电的Yyn0和Dyn11联结的配电变压器，应 装设一组低压避雷器。 模块一模块一 雷电防护 10kV变电所常见防雷保护方案 模块一模块一 雷电防护模块一模块一 雷电防护五、五、 建筑物综合防护建筑物综合防护n综合防雷设计方案应至少包括5个方面：n直击雷的防护；n感应雷的防护；n屏蔽；n等电

14、位联结；n防雷接地。n缺少任何一方面都是不完整的，有缺陷的和有潜在危险的 。模块一模块一 雷电防护五、五、 建筑物综合防护建筑物综合防护五、五、 建筑物综合防护建筑物综合防护模块一模块一 雷电防护图示为遭受电涌破坏的计算机主板。含有微处理器的电气设备极易受到电涌的损坏，包括计算机和 计算机的辅助设备、程序控制器、PLC、传真机、电话、留言机 等；程控交换机、广播电视发送机、微波中继设备；家电行业的 产品包括电视、音响、微波炉、录像机、洗衣机、烘干机和电冰 箱等。美国有一项调查数据表明，在保修期内出现问题的电气产 品中，其中63是由于电涌造成的。 1. 1. 电涌及其危害电涌及其危害2. 2.

15、电涌保护器电涌保护器在建筑物的不同防雷区界面和所需的特定 位置上设置电涌保护器SPD，是建筑物防电 涌综合保护措施中至为关键的一项措施。 SPD的主要作用是当电涌来临动作后，钳压 和泄流以及暂态均压。 电涌保护器的工作决定于施加其两端的电压 U和触发电压Ud值的大小，对不同产品，Ud 值为标准给定值。如下图所示。 n3.电源线路电涌保护器n电源电路电涌保护器与被保护设备并联。n电源线路电涌保护器常用的有电压开关型、限压型。n一般选用限压型，限制电压较低，保护效果好，价格低。n建议在雷电活动频繁的强雷区、通流能力大第一级防护选用 开关型。n4.信号线路电涌保护器n信号线路电涌保护器与电源线路电涌

16、保护器基本相同，不同 的是工作电压较低，因此绝缘要求不高；但是信号线路的电 涌保护器的传输速率比电源型高，在无雷电时要求电涌保护 器既不能阻塞，又不能大幅衰减信号，影响信号传输。模块一模块一 雷电防护五、五、 建筑物综合防护建筑物综合防护六、六、 建筑物综合防雷实例建筑物综合防雷实例模块一模块一 雷电防护工作任务：工作任务：熟悉综合防雷的内容；给出办公大楼基熟悉综合防雷的内容；给出办公大楼基 本防雷方案；本防雷方案；安装避雷针的建筑物是否万无一失不遭雷击了？安装避雷针的建筑物是否万无一失不遭雷击了？要经常保养，使避雷针处于良好状态，确保避雷装置发挥 效能。另外还要正确设计、正确安装，同时兼顾建筑物内部的过 压防护。对于高度大于滚球半径的建筑物要设计雷电的侧击。在外 部接入旁侧接闪装置。模块一模块一 雷电防护 小结：小结：作业：1.完善方案；2.P192 1、2小结：项目六、项目六、雷电防护与接地装置的设计雷电防护与接地装置