防雷接地知识讲座.pptx

雷电雷电是什么是什么 雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷,云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。闪电的的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。放电过程中，由于闪道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千度不等，闪电距离近，听到的就是尖锐的爆裂声；如果距离远，听到的则是隆隆声。你在看见闪电之后可以开动秒表，听到雷声后即把它按停，然后以3来除所得的秒数，即可大致知道闪电离你有几千米。枝状闪电的通道如被风吹向两边，以致看来有几条平行的闪电时，则称为带状闪电带状闪电。闪电的两枝如果看来同时到达地面，则称为叉状闪电叉状闪电。闪电在云中阴阳电荷之间闪烁，而使全地区的天空一片光亮时，那便称为片状闪电片状闪电。未达到地面的闪电，也就是同一云层之中或两个云层之间的闪电，称为云间闪电云间闪电。曲折开叉的普通闪电称为枝状闪电枝状闪电。雷电的感应雷电的感应静电感应静电感应电磁感应电磁感应雷云电荷对地面的感应静电感应电荷的流动电磁感应电磁感应（雷电电磁脉冲）（雷电电磁脉冲）人在建筑物内的等电位人在建筑物内的等电位I=100kAR=1U=I*R=100kV防雷地防雷地建筑物设备设备设备接地与防雷接地分开的方式设备接地与防雷接地分开的方式设备设备I=100kAR=1U=I*R=100kV电源线信号线信号线计算机设备地计算机设备地防雷地防雷地建筑物设备与防雷接地分开设备与防雷接地分开人身不安全人身不安全设备设备I=100kAR=1U=I*R=100kV电源线信号线信号线计算机设备地计算机设备地防雷地防雷地建筑物设备采用共用接地方式的危害设备采用共用接地方式的危害I=100kAR=1U=I*R=100kV电源线信号线信号线计算机设备地计算机设备地防雷地防雷地建筑物设备设备设备接地与防雷接地分开设备接地与防雷接地分开设备设备R=1i=100kAU=100kV3m3m设备接地与防雷接地分开的电位设备接地与防雷接地分开的电位设备设备i=100kAU=100kVU=0V220V信号线信号线设备与防雷接地分开设备与防雷接地分开人身不安全人身不安全i=100kAU=100kVU=0V220V设备设备设备与防雷接地分开设备与防雷接地分开设备损坏设备损坏i=100kAU=100kVU=0V220V设备设备设备采用共用接地方式设备采用共用接地方式设备设备i=100kAU=100kVU=100kV220V设备采用共用接地方式的危害设备采用共用接地方式的危害i=100kAU=100kVU=100kV220V设备设备连接连接SPD的的等电位等电位防雷效果防雷效果设备设备i=100kAU=100kV220Vu直击雷、直击雷、静电感和电静电感和电磁感应都会磁感应都会使雷电沿高使雷电沿高压输电线路压输电线路引入用户端引入用户端高压输电线路雷电引入高压输电线路雷电引入雷电进入变压器前端雷电进入变压器前端配电柜配电柜L1L2L3接地线接地线10kAR=410kAU=40kV雷电进入变压器前端雷电进入变压器前端配电柜配电柜L1L2L3接地线接地线SPDU=40kVU=40kVR=410kA10kA雷电进入变压器后雷电进入变压器后配电柜配电柜L1L2L3接地线接地线SPD设备设备接地线接地线信号线信号线U=40kV雷电流流向分配雷电流流向分配雷电流流向分配雷电流流向分配建筑物内有电源线建筑物内有电源线(三芯三芯)和服务牲管线和服务牲管线,设雷电流设雷电流I=100kA,雷电流雷电流50%入地入地,进入电源线的雷电流进入电源线的雷电流:I线线=100/2/2/3=8.3kA KA It us1035010/350US模拟直接雷击流波模拟直接雷击流波0.1Imax0.5Imax0.9ImaxImax直接雷击模拟波直接雷击模拟波 KA It us8208/20US模拟感应雷电流波模拟感应雷电流波0.1Imax0.5Imax0.9ImaxImax雷击过电压是高达几千甚至上雷击过电压是高达几千甚至上万伏，微秒级的电脉冲。万伏，微秒级的电脉冲。感应雷击模拟波感应雷击模拟波10/350S S与与8/208/20S S的关系的关系it20 S8 S10 S350 S从能量守恒定律得从能量守恒定律得:i82*R*t8=i102*R*t10Riit20 S8 S10 S350 S对两个电流波进行积分得对两个电流波进行积分得:0 i82(t)*R*dt=0 i102(t)*R*dt解得解得:i8=5.6 i10,取值取值:i8=6 i10Ri电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值保护分级LPZ0区与LPZl区交界处LPZl与LPZ2、LPZ2与LVZ3区交界处 直流电源标称 放电电流(kA)第一级标称放电电流*(kA)第二级标称放电电流(kA)第三级标称放电电流(kA)第四级标称放电电流(kA)8/20s10/350/s8/20s8/20s8/20s8/20sA级20804020lO lOB级15604020 直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标称放电电流l0kA适配的SPDC级12.55020D级l2.55010 注：SPD的外封装材料应为阻燃型材料。*第一级防护使用两种波形的说明见条文说明。设备连接状态等效示意设备连接状态等效示意设备设备A A（机房）（机房）设备设备B(B(现场现场)信号线信号线电源线电源线电源线电源线信号线信号线设备设备A设备设备B电源线电源线电源线电源线PE-APE-B假设：假设：设备与设备与设备和设备和配电柜的配电柜的接地线是接地线是独立分开独立分开L1L2L3N配电柜配电柜PE雷电损坏设备的路径雷电损坏设备的路径电源线电源线电源线电源线信号线信号线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kAii地面地面SPD与设备接地与设备接地电源线电源线电源线电源线信号线信号线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i=5kASPDR=1雷电损坏设备的两大参数雷电损坏设备的两大参数1.过电流过电流 2.过电压过电压电源线电源线电源线电源线信号线信号线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i=5kASPDR=1SPD与设备接地与设备接地分开分开的防雷效果的防雷效果电源线电源线电源线电源线信号线信号线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i=5kASPDR=1U=5kVU=5kVU=0VU=5kV设备电源耐压设备电源耐压电源线电源线信号线信号线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i=5kASPDR=1U=5kVU=VU=5kV设备电源耐压设备电源耐压:15002500VSPD与设备接地与设备接地连接连接的防雷效果的防雷效果电源线电源线信号线信号线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i=5kASPDR=1U=5kVU=V设备电源耐压设备电源耐压:15002500VU=5kVSPD等电位等电位连接连接的防雷效果的防雷效果电源线电源线信号线信号线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i=5kASPDR=1U=5kVU=5kVU=5kV信号耐压信号耐压:100V,200VSPD等电位等电位连接连接的防雷效果的防雷效果电源线电源线信号线信号线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i=5kASPDR=1U=5kVU=5kVU=5kV信号耐压信号耐压:100V,200V连接信号连接信号SPD的防雷效果的防雷效果电源线电源线信号线信号线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i=5kASPDR=1U=5kVU=5kV 信号耐压信号耐压:100V,200VSPD连接信号连接信号SPD的防雷效果的防雷效果电源线电源线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i=5kASPDR=1U=5kVU=5kVSPDU=5kVU=5kV导线的残压导线的残压it10 S350 S设设,铜导线长铜导线长1m,截面积截面积10mm2,电感电感L=1H,电阻电阻R=1/1000,雷电流雷电流i=1kA,导线两端残压导线两端残压U1mi=1kAUU=didt*L+i*R=10310*10-6*1*10-6+103*10-3=100+1=100 V防雷工程设计定律防雷工程设计定律1m长导线长导线 流过流过1kA雷电流雷电流 产生产生100V残压残压2m SPD1000Vi=10kA2000V3000V设备设备一级一级SPD的防雷效果的防雷效果电源线电源线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i=5kASPDR=1SPD2m2000V1500V100V多级多级SPD的防雷效果：的防雷效果：前一级分流的雷电流前一级分流的雷电流电源线电源线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i1=kASPDR=11500Vi2=1kA多级多级SPD的防雷效果的防雷效果电源线电源线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面i1=kASPDR=11800Vi2=1kA1500V1200V串联多级串联多级SPD的防雷效果的防雷效果安全阀值安全阀值:1500V/200A电源线电源线设备设备A设备设备BPE-APE-Bi=5kA地面地面SPDR=11800V1200Vi4i4=200Ai3串联电源串联电源SPD设备设备Ai=20kASPDR=116kA4kA800A160A信号信号SPD 输入输入接线路接线路 输出输出接设备接设备电源、信号使用示意电源、信号使用示意设备设备A设备设备BPE-APE-BSPDSPD信号信号电源电源等电位接地等电位接地等电位接地技术要求等电位接地技术要求错误的接地方式错误的接地方式设备设备A设备设备BPE-APE-BSPDSPD信号信号电源电源不正确的接地方式不正确的接地方式信号接地线太长信号接地线太长设备设备A设备设备BPE-BSPDSPD信号信号电源电源1m1m正确的接地汇集方法正确的接地汇集方法三相电源SPD设备设备a a设备设备b b设备设备c c220V220VA AB BC CIG G错误的局部串联接地方式错误的局部串联接地方式3mi=1kA300V三相电源 正确的接地方式正确的接地方式设备设备a设备设备b设备设备cSPDi=1kAi大型机房的接地方式大型机房的接地方式设备设备C1设备设备C2PE-BSPDSPD信号信号电源电源1miiiiCRPEi1i2RCRPE CU,RPE:1*250 mm2 RC :2.5mm2i1 i2 仅管道联合接地仅管道联合接地设备设备A设备设备B仅管道联合接地的防护效果仅管道联合接地的防护效果设备设备Bi=100kAR=1U=100kVU=0V设备设备A管道流过电流后管道流过电流后人身不安全人身不安全设备设备Bi=100kAR=1U=100kVU=50kV设备设备A管道流过电流后管道流过电流后设备损坏设备损坏设备设备Bi=100kAR=1U=100kVU=50kV设备设备A联合接地的防护效果联合接地的防护效果设备设备A设备设备Bi=100kAR=1U=100kVU=90kV设备最佳防护要求设备最佳防护要求设备设备A设备设备Bi=100kAR=1SPDSPD100V皮带长廊皮带长廊U2高压高压U1皮带长廊防雷接地皮带长廊防雷接地U1=40kVU2i=10kAR=4高压高压皮带长廊变压器防雷皮带长廊变压器防雷U1=40kVU2i=10kAR=4高压高压皮带长廊皮带长廊不等电位接地不等电位接地人身安全人身安全U1=40kVU2i=10kAR=4高压高压皮带长廊接地皮带长廊接地U1U2皮带长廊不等电位接地皮带长廊不等电位接地U1U2U1U2皮带长廊等电位接地皮带长廊等电位接地U1U2U1=U2皮带长廊直击雷保护范围皮带长廊直击雷保护范围皮带长廊避雷带设计皮带长廊避雷带设计皮带长廊电涌保皮带长廊电涌保 护器安装护器安装降低接地电阻的方法降低接地电阻的方法接地网面积公式接地网面积公式 在高土壤电阻率地区要降低接地电阻，在高土壤电阻率地区要降低接地电阻，需需要很大的接地面积，按接地网接地电阻公式：要很大的接地面积，按接地网接地电阻公式：根据土壤电阻率根据土壤电阻率和所需接地电阻和所需接地电阻R R，求得接地网面积求得接地网面积S S：变电站地网面积变电站地网面积 假设：假设：变电站变电站所在位置的土壤电阻率所在位置的土壤电阻率=1000=1000m m，设计接地电阻设计接地电阻R=0.5R=0.5，则需接地面积，则需接地面积S S：=*=1000*1000=1000*1000（m m2 2）1000m1000m半球接地体半球接地体 由于接地网内的土壤电阻率极高，接地电阻很难降下来，由于接地网内的土壤电阻率极高，接地电阻很难降下来，如果采用电阻率较低的材料如降阻剂，将接地网内的所有土壤如果采用电阻率较低的材料如降阻剂，将接地网内的所有土壤用降阻剂来替换，并辅助打多口深井，即将接地网等效于一个用降阻剂来替换，并辅助打多口深井，即将接地网等效于一个半球接地体，如下图所示：半球接地体，如下图所示：半球接地体示意图半球接地体示意图r为半球接地体的半径 其接地电阻的公式：其接地电阻的公式：设设,变电站土壤电阻率变电站土壤电阻率=1000m，设计接，设计接地电阻值地电阻值R=0.5,需将半球接地体的半径需将半球接地体的半径r扩至：扩至：r=/(2)=1000/(23.140.5)=318(m)如用打深井放降阻剂，则应打很多个如用打深井放降阻剂，则应打很多个300多米多米深的井，这样做成本很高深的井，这样做成本很高,也不是理想的解决办法也不是理想的解决办法。半球接地体的半径与深井半球接地体的半径与深井 318mr=318m半球接地体的半球接地体的 半径与深井半径与深井降阻方案降阻方案 如果能将大于接地半球如果能将大于接地半球r的土壤电阻率降下来，的土壤电阻率降下来，接地电阻值接地电阻值R就可以降下来。我们采用向土壤施放就可以降下来。我们采用向土壤施放电解质的方法来降低土壤电阻率。电解质的方法来降低土壤电阻率。电解地极降阻原理电解地极降阻原理 DK-AG电解地极，是在铜管内填装无毒化合物晶体，铜电解地极，是在铜管内填装无毒化合物晶体，铜管上的呼吸孔吸收土壤的水分，使化合物晶体变为电解质溶液，管上的呼吸孔吸收土壤的水分，使化合物晶体变为电解质溶液，并向四周流入土壤，在土壤中形成了成片导电率良好的电解质并向四周流入土壤，在土壤中形成了成片导电率良好的电解质离子土壤，电解质液可向砂质粘土的纵深方向和岩石表面的四离子土壤，电解质液可向砂质粘土的纵深方向和岩石表面的四周渗透，使原来导电率极差的砂岩地质结构形成了一个良好的周渗透，使原来导电率极差的砂岩地质结构形成了一个良好的电解质导电通道，从而大范围地降低了土壤电阻率。电解质导电通道，从而大范围地降低了土壤电阻率。电解地极的数量电解地极的数量 设设N为电解地极的数量，由公式：为电解地极的数量，由公式：R0为原地网（或地基）的接地电阻；为原地网（或地基）的接地电阻；R 为地网设计接地电阻；为地网设计接地电阻；为土壤电阻率；为土壤电阻率；k为系数为系数 当：当：200.m，k取取3 200500.m，k取取4 5001000.m，k取取4.5 1000.m，k取取5变电站接地变电站接地谢谢谢谢!