电力设备防雷主要措施

2021-12-17 00:49分类：电工安全知识阅读：

一、雷击的类型
雷击是一部分通电云彩与另一部分带不一样的电荷量的云彩，或是通电云彩与地面中间形成明显雷电并伴随着极大声响的自放电状况。
1、按雷击的伤害方法归类
1）震撼雷
（1）震撼雷是通电云彩（雷云）与路面突显物中间的场强做到气体穿透強度时，产生猛烈充放电并发生雷电和雷声的状况。
（2）震撼雷的每一次充放电全过程分成主导充放电、主充放电和视线三个环节。主导充放电是雷云向地面发展趋势的不太光亮的一种充放电；当主导充放电贴近地面时，马上产生从地面向雷云发展趋势的极光亮的主充放电；主充放电有很弱视线。
2）磁感应雷
磁感应雷也称雷电感器应或磁感应过压。磁感应雷分成尖端放电雷和电流的磁效应雷二种。
（1）尖端放电雷
尖端放电雷是雷云贴近地板时，使相邻的合金设备尤其是较长的合金设备（如输电线路）上，磁感应造成与雷云反过来的很多束缚电荷。在雷云对其它位置或别的雷云充放电后，这种金属材料设备上的正电荷丧失拘束，以雷击波的方式快速散播，产生尖端放电。尖端放电工作电压的幅度值可做到几万元到几十万伏，通常导致房屋建筑内的输电线、接地装置欠佳的金属材料电导体和大中型的金属材料机器设备充放电而造成火花放电，进而造成触电、火灾事故、发生爆炸，严重危害人身安全安全性或对供配电系统造成不良影响。
（2）电流的磁效应雷
电流的磁效应雷是因为雷击充放电时，极大的冲击性雷击流在周边的空间造成快速改变的电磁场导致的。这类磁场能使周边的金属材料电导体造成很高的感应电压。电流的磁效应雷会对建筑内的电子器件机器设备导致影响、毁坏，或是使周边的金属结构磁感应出电流量，造成很多的热而造成火灾事故。
3）雷击入侵波
雷击入侵波就是指遭雷击在架空电缆或上空金属材料管路上形成的影响工作电压沿途路或管路的2个方位快速推广的闪电波。雷击入侵波在架空电缆上的传输速率为300m/μs，在电线电缆中的传输速率为150m/μs。
2、按雷的样子归类
雷的样式有线型、片形和球型三种，最多见的是线型雷，片形雷非常少，特殊情况下能发生球形雷。
1）线型雷
线型雷是一种蜿蜒盘旋的超大电气设备火苗，长2~3km，也是有的将近10km，线型雷是雷电中最明显的一种，对电力工程、通信系统及人和动物和房屋建筑等威协较大。线型雷大多数是雷云与地面间的充放电，也有些是雷云中间的充放电。这类雷电能够与此同时击在不一样的地区，一般分成流板充放电和主充放电等环节。在绝大多数状况下，雷云与地面间的充放电全过程并不是单一的，而由多个依次在同一安全通道上进步的单一充放电所构成。反复充放电的频次一般为1~27次，一次充放电的持续時间一般为1~20ms，各次充放电的时间间隔为10~50ms。
2）片形雷
片形雷是经常出现在云的外表上的闪亮，有时候可能是被云块遮没的火苗雷电的延光，也有可能是在云的上端传出来的丛集的、隐约可见的一种独特的充放电功效的光。这类闪电度表示云间静电场的动能尽管现已充足造成充放电功效，可是新进入的用电量却太少，以至在闪动充放电并未变化到火苗（条状）充放电之前，原来的储电量早已用完后，片形雷对供电系统一般只能造成磁感应过压。
3）球形雷
球形雷是一种独特的雷击状况，通称球雷。球形雷主要表现为明亮大火球，直徑一般为10~30cm，较大的外径可以达到1m，存有時间大概为百分之几十秒至数分钟，一般是3~5s。球形雷常顺着路面翻转或半空中飘扬，可以根据烟筒、窗门或较小的间隙进到屋内，有时候又能从原路返回，大部分球形雷消退时伴随发生爆炸，会导致房屋建筑和机器设备等的破坏及其人和动物安全事故。
二、雷击的伤害
1、遭雷击的首要目标
1）遭雷击区的产生与自然地理标准相关。山区地带和平原区对比，山区地带有益于雷云的形成和发展趋势，易受遭雷击。
2）雷云对地充放电地址与地质结构有密切相关。不一样特性的岩层交界地区、地质结构的断块地区、地底金属矿床或部分导电性优良的地区都很容易遭到遭雷击。雷击对电阻器率小的土质有显著的可选择性，因此在沼泽地、低洼地区、堤岸、地表水出入口、小山坡与水稻田水交汇处常遭到遭雷击。
3）雷云对地的充放电方式一直向着场强较大的角度推动，因而假如路面上面有较高尖形房屋建筑或塔杆等，因为其尖形上有很大的场强，因此易受遭雷击。在农村，尽管房子、亭子和树木等不高，但因为他们独立于荒野中，也因此变成遭雷击的目标。
4）从加工厂烟筒中出现的热流经常出现很多导电性颗粒和游离子汽团，它比一般气体非常容易导电性，因此烟筒容易遭受遭雷击。
5）一般房屋建筑受雷电的部件为楼角、飞檐和房梁等。
2、雷击的毁坏效用
1）电功效的毁坏
雷击形成的数十万至上百万伏的影响工作电压能毁坏电器设备的绝缘层，导致大规模、长期断电。绝缘层破坏引发的短路故障火苗和闪电的放火花放电很有可能造成火灾事故和爆炸事件。电气设备绝缘层的破坏与很大的雷击电流量注入地底，在电商品流通道路上造成很高的对地工作电压与在注入点周边发生的磁场，还有可能致使触电事故安全事故。
2）热功效的毁坏
极大的雷击商品流通过电导体，在非常短的時间内形成很多的能源，会使金属材料熔融溅出而造成火灾事故或发生爆炸。假如遭雷击产生在易燃物品上，更非常容易发生火灾事故。
3）机械设备功能的毁坏
极大的遭雷击电流量根据被击物时，一瞬间造成很多的热，使被击物內部的水份和其它液态大幅度汽化，强烈澎涨为很多汽体，造成被击物毁坏或发生爆炸。除此之外，遭雷击时需形成的静电感应排斥力、电磁感应推动力及其遭雷击时的气流都是有十分的影响功效。
三、避雷设备
防雷设施由接闪带、引下线和接地系统三部份构成。
1、接闪带
接闪带是借助其高于被维护物的突出一部分，把雷击推向本身接纳遭雷击充放电的设备。防雷接地、避雷带、避雷线、避雷网均可做为接闪带。接闪带常用原料的大小应能达到冲击韧性和耐腐蚀性的规定，还需要有充足的耐热性，以承担雷击流的热毁坏功效。
1）防雷接地
防雷接地关键用于维护室外的变配电设备机器设备、房屋建筑和建筑物，其功能是将雷云充放电的通道由原先很有可能向被维护物件发展趋势的方位，吸引住到防雷接地自身，由它及和它相接的引下线和接地系统将雷击流泄放进地面，使被维护物件免遭立即遭雷击。

（1）防雷接地务必具备抗冲击工作能力，一般用镀锌圆钢或热镀锌焊接管做成，其长短在1.5m之上时，园钢直徑不能低于16mm；无缝钢管直徑不能低于25mm，壁厚薄厚不能低于2.75mm。当防雷接地的尺寸在3m之上时，可将大小不一样的几组无缝钢管电焊焊接起來应用。

（2）假如防雷接地曝露在有刺激性的废气中，选用园钢时直徑最少为15mm；选用无缝钢管时薄厚最少为4mm。防雷接地离易燃物的间距不可以低于0.3m。
（3）发发电厂、配电站配电设备的构架和房顶上的防雷接地，应在其周边安置集中化接地系统，并与主接地网联接。
（4）房屋建筑上的防雷接地、避雷线或避雷金属丝网，应该和房屋建筑上方的其它金属材料体连接成一个总体，而且无法与开关电源体系的PE、PEN线相接，以避免雷电时雷击流从PE、PEN线进到开关电源系统软件。
2）避雷带
避雷带又被称为空架接地线，关键用于维护输电线路，搭建在塔杆顶端用以避雷。
（1）避雷带能够遮挡住输电线，使雷尽可能落在避雷带自身上，并根据塔杆上的金属材料一部分和铺设在地底的接地系统，使雷击流泄入地面。
（2）避雷带的防护实际效果与其说下面的输电线和它三角形的重心的视角相关，视角较钟头，维护作用不错。
（3）在遭雷击不比较严重的110kV及较低压的配电线路上，一般仅在挨近变电站2km上下区域内安置避雷带，做为变电站三相五线的避雷对策。
（4）避雷带一般应用镀锌钢绞线搭建，其截面一般不小于35m㎡。输电线的横截面越大，应用的避雷带横截面也越大。
（5）避雷带也会因风轻轻吹而震动，常易产生震动的位置一般配有防震锤。
3）避雷线
（1）避雷线一般用12×4mm~25×4mm镀锌扁铁、Φ8～Φ10mm园钢制做。

（2）避雷线在楼顶闺女墙壁安裝时，一般用12×4~25×4mm镀锌扁铁撑起来，撑起来高宽比为150~200mm，支撑点间间距不超1.5m，一般为1m，拐角处间距不超0.3m，且拐角两侧对称性。适用件铺设应坚固，深层不小于50mm。
（3）避雷线在拐角位置需弯折时，镀锌扁钢不可发生斜角死弯，平弯时最少弯曲半径为2倍镀锌扁钢薄厚，立弯时最少弯曲半径为0.5倍镀锌扁钢总宽。镀锌扁钢弯折应采用冷拔，不适合选用加温弯折。
（4）避雷线的设定应在易受雷电的房屋建筑边沿、护栏、房顶等处，针对平顶房应在四周铺设，避雷线离易燃物的间距不可以低于0.3m。
4）独立防雷接地和避雷网
（1）独立防雷接地的接地线电阻较大规定值为10Ω。独立防雷接地以及接地系统与路面或房屋建筑进出口等的间距应超过3m，低于3m时要采用均压对策或铺装河卵石或沥清路面。
（2）独立防雷接地应设定独立的集中化接地系统，该接地系统与接地网的地中长距离不可低于3m。当设定独立接地系统有艰难时，接地系统可与接地网联接，但该地底节点距35kV及下列机器设备与主接地网的地底节点，沿接地体的总长度不能低于15m。
（3）独立防雷接地及避雷网和被维护房屋建筑及与其说有联络的合金体应该有一定的间距，至少不可以低于3m，以避免雷电时造成还击状况，避雷网的网眼一般不超2m。
2、引下线
引下线是接地装置的里面一部分，应考虑冲击韧性、抗腐蚀和耐热性的规定。
1）引下线与防雷接地和避雷线的联接应选用电焊焊接或热剂焊。
2）引下线可以用镀锌圆钢或镀锌扁钢制作，选用园钢时直徑不能少于8mm；选用镀锌扁钢时薄厚不能低于4mm，截面不能低于48m㎡，一般选用12×4～25×4mm镀锌扁钢；选用钢铰线时横截面不能低于25m㎡；选用铜输电线时横截面不能低于16m㎡。
3）配有防雷接地的金属材料筒节薄厚不小于4 mm时，可作为防雷接地的引下线。筒节底端最少应该有2处与接地体对称性联接。
4）引下线沿房屋建筑墙体铺设时，途径应尽量短而直。在房屋建筑拐角处，避雷引下线应歪斜铺设，使途径最短。
5）引下线的稳固支撑点间隔不宜超过2m，距墙间距维持在15mm上下。

6）选用多条暗装引下线时，为便捷精确测量接地线电阻及查验引下线和接地的联接状况，应在每条引下线距路面1.5～1.8m处设定断接卡扣。

7）为防止暴风雨时身体立即碰触避雷引下线而遭受触电损害，引下线在路面之上1.7m至路面下列0.3m的一段应加维护管，维护管一般选用PVC塑料管。维护管不可选用金属软管，这是由于雷击流是高频率电流量，会在金属软管上磁感应出反电势差，等同于提升接地线电阻，既不利雷击泄流，又会在金属软管上造成高电压，当身体碰触金属材料维护管时便会遭受触电，起不了防护功效。维护管还起机械设备维护的功效，但一般状况下，避雷引下线应尽可能安裝在受不上机械设备伤害的地区。

3、接地系统

接地系统是接地装置的关键构成部分，其功能是向地面泄流雷击流，限定防雷设施的对地工作电压。

1）防雷设施的接地系统常用原材料最少规格尺寸应稍超过一般接地系统的最少规格，园钢的最少孔径为10mm；镀锌扁钢的最低薄厚为4mm，最少断面为100m㎡。角铁的最低薄厚为4mm；无缝钢管的最低壁厚为3.5mm。

2）除独防雷接地外，在接地线电阻符合要求的条件下，防雷接地线设备能够和别的接地系统同用。

四、高压避雷器

高压避雷器又叫过压保护装置，是拿来维护各种各样电器设备免遭遭雷击过压、实际操作过压、直流暂态过程过压冲击性而受损的一种家用电器。高压避雷器的类别具体有管形高压避雷器、阀型避雷器和活性氧化锌高压避雷器。

1、高压避雷器的构造、基本原理

1）管形高压避雷器

管形高压避雷器是一种维护空隙，是最容易的高压避雷器。

（1）构造

照片如上图所述所显示，管形高压避雷器关键由产支气管、內部空隙S1、外界空隙S2三部份构成。产支气管由化学纤维、有机玻璃板或塑胶等做成，其內部空隙装在产支气管内，一个电级为棒形，另一个棒极其环状，外界空隙装在管形高压避雷器与通电的路线中间。

（2）原理

当电力线路遭受遭雷击或产生磁感应雷时，空气过压使管形高压避雷器的內部空隙和外界空隙穿透，强劲的雷击商品流通过接地系统注入地面。但接踵而来的是供电系统的直流续流，其值也非常大。雷击流和直流续流在管道內部空隙产生剧烈的电孤，使产支气管内腔的胀气原材料造成很多的汽体，在管中产生非常大工作压力，具有使汽体从环状电级的张口喷出来的纵吹功效，进而使电孤电流量过零时灭掉，因而无需断开电源电路。这时候，外界空隙的气体修复了绝缘层，使管形高压避雷器与系统软件防护，修复系统的常规运作。

2）阀型避雷器

阀型避雷器是一种能释放出来雷击或供电系统实际操作过压动能，维护电器设备免遭瞬间过压伤害，又能断开续流，不至于造成系统软件接地装置短路故障的家电设备。

（1）构造

如上图所述所显示，阀型避雷器关键由装在密封性瓷套中的火苗空隙和离散系统电阻器泵壳构成。单独火苗空隙由多个园盘形的铜制电级构成，每对空隙用0.5～1mm厚黑云母密封圈分隔；一般阀型避雷器依据额定电流的不一样，由多个或数十个单独的火苗空隙组成；离散系统电阻器泵壳是用独特碳碳复合材料做成的饼狀元件，其颗粒物彼此触碰，但其表面不超颗粒物表层的1/10，它的电阻器伴随着根据交流电的不一样在较大区域内转变。

（2）原理

阀型避雷器的火苗空隙承担直流工作电压时是一个高电阻值电阻器，相近关掉的闸阀，使直流电流量不容易根据；在碰到遭雷击过压、內部过压冲击性时，又变为一个低电阻值电阻器，相近闸阀打开，使冲击性电流量非常容易根据；雷击流过去后，直流电流量又使阀形电阻器片展现很高的电阻器，相近闸阀关掉。这时火苗空隙快速阻隔电流量。

3）活性氧化锌高压避雷器

活性氧化锌高压避雷器又被称为氢氧化物高压避雷器、压敏高压避雷器，具备较好维护特性。

（1）构造
如上图所述所显示，活性氧化锌高压避雷器的关键部件是活性氧化锌泵壳，它由氢氧化物（主要是活性氧化锌）做成。内绝缘杆用于固定不动一组串连的活性氧化锌泵壳。压缩弹簧用于卡紧串连的活性氧化锌泵壳，使之有优良的电触碰。

（2）原理

活性氧化锌泵壳运用活性氧化锌优良的离散系统光电流特点，在一切正常直流电流下展现巨大的电阻器，使穿过高压避雷器的电流量很小；当过压效果时，电阻器骤降，泄流过压的动能，做到保障的实际效果。这类高压避雷器和传统式高压避雷器的不同是它沒有充放电空隙，运用活性氧化锌的离散系统特点具有泄放和分断的功效。

2、高压避雷器的检查查验

1）一切正常安全巡检

（1）瓷罐应清理高质量，无裂纹、无充放电状况和短路故障印痕；

（2）查验充放电电子计数器是不是姿势，內部是不是进潮，左右电极连接线是不是完好无缺；

（3）导线应详细，无松股、断股；连接头联接应坚固，有充足的表面；输电线但是紧太松，不生锈，无烫伤印痕。

（4）接闪器无毁坏，环面应保证水准；

（5）安裝应不倾斜，內部应无声响；

（6）基座应坚固，无生锈，接地装置应完好无损。

2）独特安全巡检

（1）暴风雨时不可贴近防雷设施；

（2）暴风雨后应查验充放电电子计数器姿势状况，查验高压避雷器表层有没有短路故障，并搞好纪录。

（3）风大气温应检测高压避雷器上有没有搭挂物及其晃动状况；

（4）强对流天气应查验瓷罐一部分有没有充放电印痕；

（5）雹子之后应查验瓷罐一部分有没有受损的，电子计数器是不是毁坏。

3、高压避雷器的常见问题

1）高压避雷器上、下导线松动或断裂

高压避雷器在系統正常的运作时失灵，导线的情况无关痛痒，但当过压发生时，导线松动将使高压避雷器丧失功效，被防护机器设备因过压而毁坏。故平常运作中一旦发觉导线松动，务必尽早解决。

2）遭雷击充放电后，联接导线比较严重烫伤或烧坏

断开常见故障高压避雷器前要查验有没有接地装置状况，若有接地装置状况，则不能用刀闸断掉高压避雷器，应报告生产调度和机器设备主管机构听候处理。

3）遭雷击充放电后，高压避雷器瓷罐损坏或发生爆炸

这主要是泄露雷击流很大，或者直流续流沒有断开，內部发烫比较严重而致，应该马上将常见故障高压避雷器撤出，并给予拆换。

五、常用电量力设备的避雷维护

1、高低压配电所的避雷维护

1）安置防雷接地维护全部高低压配电所的房屋建筑，以免受立即遭雷击
（1）防雷接地可安全防护震撼雷，其保障范畴可以用滚球法明确。滚球法是一种测算接闪带防护区域的方式。它的测算基本原理是以某一要求半经的圆球，在配有接闪带的建筑上滚过，滚圆球因为受房屋建筑上所安裝的接闪带的阻拦而无法碰触一些范畴，把这种范畴觉得是接闪带的保障范畴便是滚球法。
（2）防雷接地能单独立杆，也可运用室外配电设备的架构或投射灯的塔杆。但变电器的门型架构不可以用于安置防雷接地，以避免雷电造成的过压对变电器产生短路故障充放电。
2）安置空架避雷带以及他防雷设备，做为高低压配电所出入直线的避雷维护
（1）35kV输电线路一般不选用全程安置空架避雷带的办法来预防震撼雷，但为避免高低压配电所周边路线上遭受遭雷击时，雷工作电压沿途路入侵高低压配电所毁坏机器设备，需要在高低压配电所出入线1～2km段内安置空架避雷带做为维护，使此段路线免受立即遭雷击。
（2）为使以上维护段内的路线受遭雷击时入侵高低压配电所内的过压有一定的限定，一般可在空架避雷带的两边安置管形高压避雷器，其接地线电阻不能超过10Ω。出入直线避雷维护布线方法如下图所显示。

维护段之外的路线遭受遭雷击时，雷击波到管形高压避雷器FA3处，即对地充放电，减少了雷工作电压值。FA2仅有在高低压配电所内髙压隔离开关常常断掉，而路线又很有可能含有工作电压时才安裝。其功能是避免侵入的闪电波在中断的隔离开关处造成过压毁坏隔离开关。

（3）对工作电压35kV、容积3200kVA下列的一般负载高低压配电所，可选用如下图所显示简单化的出入直线维护布线方法。

（4）对10kV及下面的髙压供电路线出入直线，其避雷维护可只安置FZ型或FS型高压避雷器，以维护路线断器及刀闸。如下图所显示。

3）安置阀型避雷器对沿途路入侵高低压配电所的雷击波开展安全防护

（1）高低压配电所的出入直线虽已采用避雷对策，且雷击波在推广全过程中也会慢慢衰减系数，但沿途路传到高低压配电所内的一部分，其过压对所内机器设备仍有一定伤害，尤其是使用价值最大、绝缘层相对性较弱的主变压器。故高低压配电所母线槽上还应安裝一组阀型避雷器开展维护。

（2）6～10kV高低压配电所中阀型避雷器与被维护变电器的电气设备间距一般不可超过5m。为使一切运作标准下所内变电器都能获得维护，选用按段母线槽时，每段母线槽都应安置阀型避雷器。

2、变电器的避雷维护

1）在变电器高电压侧安置高压避雷器
电力变压器的髙压侧一般应选用高压避雷器维护，高压避雷器的接地和变电器底压侧的中性线及其电力变压器的塑料外壳三点应联接在一起一同接地装置。
2）在变电器底压侧改装一般阀型避雷器或氢氧化物高压避雷器
（1）变电器高、低高压避雷器的电线接头、低电压侧中性线及变电器塑料外壳四点联接在一起一同接地装置。

（2）运作工作经验和实验研究表明，对绝缘层较好的电力变压器，仅在髙压侧安置高压避雷器时，仍有产生因为正、逆变换过压导致的雷害安全事故。这是由于髙压侧安置的高压避雷器针对正转换或逆变换过压全是无可奈何的。正、逆变换过压功效下的固层梯度方向，与变电器的线圈匝数正相关，与线圈的划分相关，绕阻的始端、中间和尾端均有可能毁坏，但以尾端较风险。低电压侧改装高压避雷器能够将正、逆变换过压限定在一定范畴以内。

3）高、低电压侧接地装置分离的保护措施
（1）髙压侧高压避雷器独立接地装置，低电压侧没装高压避雷器，低电压侧中性线及变电器塑料外壳联接在一起，并与髙压侧接地装置分离接地装置。
（2）研究表明，这类保护措施运用地面，雷击波的衰减系数功效可几乎清除逆变换过压，而对正转换过压，测算说明，低电压侧接地线电阻从10Ω降到2.5Ω时，髙压侧的正转换过压可减少约40%。若对底压侧接地体开展恰当的解决，就可以清除正转换过压。
3、输电线路的避雷维护

1）髙压输电线路的避雷维护
（1）提升路线自身的绝缘层水准
在配电线路上选用瓷横担，比铁横担路线的耐雷水准要高的多。路线受到雷电时，发展趋势成两色短路故障和创建平稳直流电孤，导致遭雷击跳电的频率要比铁横担路线少的多。在铁横担混泥土电线杆路线上，为提升避雷水准，可选用高一阻燃等级的绝缘层瓷罐。
（2）运用三角形顶线的维护空隙
6～10kV的路线一般是中性线不接地线的，如在三角形排序的顶相复合绝缘子上用以维护空隙，则在遭雷击时顶线承担遭雷击，空隙穿透，对地释放雷击流，进而保障了下边二根输电线，一般不易造成路线跳电。
（3）提升对绝缘层缺陷的维护
路线上某些奇高的电线杆、路线的交叉式超越处、路线的电缆接头、电源开关等处是路线的绝缘层缺点。遭雷击时那些地点最易于造成短路故障。对这种绝缘层薄弱环节处须安置管形高压避雷器或维护空隙多方面维护。
（4）选用重合闸或全自动重叠断路器做輔助避雷对策
实践经验证明，当路线遭受遭雷击时，要避免两色短路故障是不太可能的。这时路线隔离开关跳电或断路器全自动跌开，电孤灭掉，历经0.5s或稍长一点時间后又全自动合上，电孤一般不容易再次燃烧，又能修复供电系统。路线受遭雷击后，断电時间很短，对一般客户危害并不大，进而可缓解雷害安全事故的危害。
（5）对移相电容器器开展维护
为开展系统软件无功功率补偿，提升路线工作电压水准，经常在电力线路上安置移相电力电容器。移相电力电容器属较珍贵机器设备，也是路线中的绝缘层基础薄弱处。因此应安裝阀型避雷器或维护空隙给予维护。其维护布线和安装方法如下图所显示。