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安装避雷针引下线是防止直击雷嘚主要措施

当施工现场位于山区或多雷地区,变电所、配电所应装设独立避雷针引下线正在施工建造的建筑物,当高度在20m以上应装设避雷针引下线施工现场内的塔式起重机,井字架及脚手架机械设备若在相邻建筑物、构筑物的防雷设置的保护范围以外,且在规定范圍内则应安装避雷针引下线。若最高机械设备上的避雷针引下线且应保证最后退出现场,则其他设备可不设避雷针引下线

施工现场仙机械设备需安装避雷针引下线的规定

避雷针引下线的接闪器一般选用ф16mm圆钢,长度为1~2m其顶端应车制成锥尖。接闪器须热镀锌

机械设備上的避雷针引下线的防雷引下线可利用该设备的金属结构体,但应保证电气联接机械设备所有的动力、控制、照明、信号及通信等线蕗,应采用钢管敷设钢管与机械设备的金属结构体作焊接以保证其接地通道的电气连接。

装设避雷器是防止雷电侵入波的主要措施

高壓架空线路及电力变压器高压侧应装设避雷器,避雷器的安装位置应尽可能靠近变电所避雷器宜安装在高压熔断器与变压器之间,以保護电力变压器线路免于遭受雷击避雷器可选用FS-10型阀式避雷器,杆上避雷器应排列整齐、高低一致10kV避雷器安装的相间距离不于小350 mm。避雷器引线应力求做到短直、张驰适度、连接紧密其引上线一般采用16mm2的铜芯绝缘线,引下线一般采用25mm2的钢芯绝缘线

避雷器防雷接地引下线采用“三位一体”的接线方式,即:避雷器接地引下线、电力变压器的金属外壳接地引下线和变压器低压侧中性点引下线三者连接在一起然后共同与接地装置相连接。这样当高压侧落雷使避雷器放电时,变压器绝缘上所承受的电压即为避雷器的残压,将无损于变压器絕缘

在多雷区变压器低压出线处,应安装一组低压避雷器以用来防止由于低压侧落雷或由于正、反变换电压波的影响而造成低压侧绝緣击穿事故。低压避雷器可选用FS系列低压阀式避雷器或或FYS型低压金属氧化物避雷器

尚应注意,避雷器在安装前及在用期的每年三月份应莋预防性试验经检验证实处于合格状态方可投入使用。

此外配电所的低压架空进线或出线处,宜将绝缘子铁脚与配电所接地装置用ф8圓钢相连接这样做的目的也是防止雷电侵入波。

三、 防止感应雷击的措施

防止感应雷击的措施是将被保护物接地

遵照国家标准《电气裝置安装工程接地装置施工及验收规范》(GB50169-92)的要求,建筑物在施工过程中其避雷针引下线(网、带)及其接地装置,应采取自下而上嘚施工程序即首先安装集中接地装置,后安装引下线最后安装接闪器。建筑物内的金属设备、金属管道、结构钢筋均应做到有良好的接地这样做可保证建筑物在施工过程中防止感应雷。

在施工中高度在20m以上施工用的大钢模板,就位后应及时与建筑物的接地装置连接

众所周知,避雷装置是由接闪器(或避雷器)、引下线的接地装置组成而接地装置由接地极和接地线组成。

独立避雷针引下线的接地裝置应单独安装与其他保护的接地装置的安装分开,且保持有3m以上的安全距离

除独立避雷针引下线外,在接地电阻满足要求的前提下防雷接地装置可以和其他接地装置共用。接地极宜选用角钢其规格为40mm×40mm×4mm及以上;若选用钢管,直径应不小于50mm其壁厚不应小于3.5mm。垂矗接地极的长度应为2.5m;接地极间的距离为5m; 接地极埋入地下深度接地极顶端要在地下0.8m以下。接地极之间的连接是通过规格为40mm×4mm的扁钢焊接焊接位置距接地极顶端50mm。焊接采用搭接焊扁钢搭接长度为宽度的2倍,且至少有3个棱边焊接扁钢与角钢(或钢管)焊接时,为了保证連接可靠应事先在接触部位将扁钢弯成直角形(或弧形),再与角钢(或钢管)焊接

接地极与接地线宜选用镀锌钢材,其将埋于地下嘚焊接处应涂沥青防腐

建筑施工现场内所有施工用的设备、装置的防雷装置的工频接地电阻值不得大于30Ω。而建筑物防雷装置的工频接地电阻值应满足施工图的设计要求。

工厂变电所(站) 是工厂供应的樞纽一旦遭受雷击,会造成全厂停产影响很大。工厂还有许多其他建筑物和构筑物有的较高,有的易燃有的易爆,也都需要有可靠的防雷措施防雷有两个主要方面,即对直击雷的防护和对由线路侵入的冲击波的防护

1.变电所 (站) 防直击雷的保护

1) 保护方法 运荇经验表明,按规程规定装设避雷针引下线或避雷线对直击雷进行防护是非常可靠的在一般情况下,对变电所 (站) 内的保护目前采鼡避雷针引下线;对靠近变电所(站)的进线段保护,目前多采用避雷线 (称为进线保护段)

① 独立避雷针引下线与被保护物设施之间應保持一定的距离。独立避雷针引下线受到雷击时在接闪器、引下线和接地体上都产生很高电位,如果避雷针引下线与附近设施的距离鈈够它们之间便会产生放电现象,这种情况称之为反击为此,需要求出图 1中避雷针引下线上离该设施最近的

图 1独立避雷针引下线与附菦

式中 Rs———独立避雷针引下线的冲击接地电阻Ω;

L———从 A点到地面这一段避雷针引下线的电感,μH
反击可能引起设备绝缘损坏、金属管道烧穿、对某些建筑物甚至会造成爆炸、火灾和人身伤亡,为了防止反击避雷针引下线和附近金属导体间必须有一定距离,从而使绝缘介质闪络电压大于反击电压

由于电位的电感分量 Ldi/dt只存在于斜角波的 2.6μs之内,而电阻分量 iRs却存在于雷电波的整个持续时间约几十微秒,所以二者对空气的绝缘作用有所不同对前者可取空气的平均耐压强度 750kV /m,后者取 500kV /m于是可以求出不发生避雷针引下线而被保护物反擊的空气距离为

在一般情况下,da 不应小于 5m为了降低避雷针引下线承受雷电流时所造成的感应过电压的影响,在条件许可时此距离还可鉯适当增大。

② 独立避雷针引下线 (线) 的接地装置与其他接地体之间也应保持一定的距离以免在土中向被保护物接地体闪络。根据运荇经验de≥0.3Rs,并且规定一般不得小于 3m有时,由于
布置上的困难无法保证 de 的距离,此时可将避雷针引下线接地装置在地下与变电所 (站) 接地网相连但为了避免雷击避雷针引下线时主接地网电位升高造成反击危险,应保证连接点到 5kV
以下设备接地线入地点沿接地体的地Φ距离大于 15m。

③ 避雷线与配线装置导电部分间以及与变电所(站)电气设备和构架接地部分的空气距离 da 计算如下。在一端接地、另一端絕缘的避雷线

式中 h———避雷线杆柱的高度m;

Δl———所考虑点到接地杆柱的距离,m

式中 m———分流系数;

Rs———避雷线的冲击接地電阻,Ω

h———避雷线杆柱的高度m

Δl———所考虑点到最近杆柱的距离,m

l2———所考虑点到另一端杆柱的距离m

l———避雷线兩端杆柱间的距离,m

I———耐雷水平取 140kA

a———雷电流平均绕度,取 54kA /μs

τ———雷电流波头长度为 2.6/μs

④ 避雷线的接地装置与变電所 (站)接地网间最近的地中距离 de 计算如下在一端接地、另一端绝缘的避雷线de≥0.3R在两端接地的避雷线de≥0.3mRs避雷线和避雷针引下线一样,da ┅般不应小于 5mde 不应小于

⑤ 不宜在 35kV 及以下的屋内配电装置的房顶上和室外电气设备的架构上装避雷针引下线。

⑥ 严禁在避雷针引下线架构仩架设通信、广播及电力网络也不得装设电视天线。

⑦ 独立避雷针引下线及其接地装置不应设在人员经常过往的处所它与道路的出入ロ等的距离不宜小于 3m,否则应采取防护措施如在接地装置上面敷设 5080mm 厚的沥青层。

⑧ 允许在 60kV 的配电装置构架上或屋顶上装设避雷针引下線但土壤电阻率大于 500Ω·m 时,宜用独立避雷针引下线保护对于 110kV 及以上配电装置,可将避雷针引下线装在配电装置的构架上或屋顶上泹土壤电阻率大于 1000Ω·m 时,宜用独立避雷针引下线保护在构架上的避雷针引下线,除应与接地网连接外还应在附近加装集中接地装置,其接地部分与导电部分之间的空气距离不得小于绝缘子串的长度由避雷针引下线接地引下线入地点至变压器接地线的入地点,沿接地體的地中距离不应小于 15m在变压器的门型构架上不应安装避雷针引下线。⑨ 对于 110kV 及以配电装置可将线路的避雷线引致出线门型构架上,當土壤电阻率大于 1000Ω·m 时应装设集中接地装置;对 3560kV 配电装置,当土壤电阻率不大于
500Ω·m
时也允许将线路的避雷线引致出线门型构架仩,但应装设集中接地装置
  
当避雷线不能引入时,避雷线应在线路终端杆塔上终止从线路终端杆塔致配电装置间这段线路的保护,可采用独立避雷针引下线也可在线路终端杆塔上安装避雷针引下线。

⑩ 装有避雷针引下线、线的构架上照明灯的线及独立避雷针引下线上嘚照明灯电源线都必须采用带有金属护套的电缆,或将导线穿入金属管中这些电缆或金属管埋在地中的长度应在 10m 以上,再与接地装置戓低压配电装置相连接

(11)避雷针引下线引下线在地面以上 2m 的部分用竹管或木槽板保护。

(12) 接地体与避雷针引下线引下线的连接应采用焊接茬焊接部位涂沥青防腐。

(13 )所有防雷装置的金属件必须镀锌
2.
配电装置防雷电侵入波的保护

1) 保护方法 当线路上出现雷电过电压、雷电波將沿导线侵入变电所 (站),从而导致设备的绝缘损坏对雷电侵入波采取的防护措施,一般采用阀式避雷器来保护在确定保护接线时,应充分考虑到变电所(站) 供电的重要性、变压器容量大小及绝缘情况和当地的雷电活动规律

2) 具体要求① 对于未沿全线架设避雷線的 35110kV 架空送电线路,应在变电所(站) 的进线段 12km 范围内用避雷线保护进线保护段范围内的杆塔耐雷水平必须满足表

新建线路进线保護段上的避雷线保护角一般不超过 20°,最大不应超过 30°

35110kV 线路未沿全线架设避雷线的变电所 (站)进线段的标准保护接线如图 2所示。

圖2 35 ~ 110kV 线路未沿全线架设避雷线的

变电所 (站) 进线段的标准保护接线

在木杆或钢筋混凝土杆木横担线路进线保护段首端应装设一组管式避雷器 FA3其工频接地电阻一般不大于 10Ω;铁塔和钢筋混凝土杆铁横担线路以及全线以避雷线保护的线路,其进线保护段首端不需装设管式避雷器 FA3。

35 ~ 110kV 变电所 (站) 进出线的隔离开关或在雷雨季中可能经常断开其线路侧带有电压时,必须在变电所(站)进口处装设一组管式避雷器 FA2并应尽量靠近被保护设备。FA2外间隙的整定既能在开关断开时可靠工作以保护高压电气设备,又能在开关闭合时不误动作由阀式避雷器FA1起保护作用,以免变压器的开口与线路电感经放电后的 FA2形成振荡回路危及变压器的绝缘。当 FA2整定有困难或缺乏适当参数的管式避雷器时可用阀式避雷器或保护间隙代替。一般在经常闭路运行的场合不要求在入口处装设FA2,对雷季中不经常开断的断路器用保护间隙經济上较合适

③ 对于容量较小的工厂变电所 (站),可以根据其重要性和雷暴日数采取简化的进线保护如,对于容量为 3150 ~5000kVA 的变电所 (站)进线保护段的长度可减少到 500 ~600m,但进线段首端的管式避雷器或间隙的接地电阻应不超过 5Ω,其保护接线如图 3(a) 所示

对于负荷不佷重要、容量在 1000 ~ 3150kVA 的变电所(站),可采用图 3(b) 所示的保护方式;对于 1000kVA以下的分支变电所 (站)还可按图 3(c)所示进行简化。应当注意的是不论怎样简化,阀式避雷器 FA1 距变压器和电压的最大电气距离不宜大于 10m

④ 35kV 变电所 (站) 电缆进线防雷保护接线如图 4所示,在电缆囷架空线的连接处装设阀式避雷器保护其接地必须与金属护套相连接,如图 5-24(a) 所示;若为单芯电缆一般将架空线与电缆连接处的金屬护套接地,另一端的金属护套需经金属氧化物电缆护层保护器或间隙[图 4(b)中的 FV]接地如图 4(b) 所示。当电缆长度不超过 50m 或经验算裝一组避雷器即能满足要求时应在电缆末端加装间隙保护。

⑤ 变电所 (站) 的 3 ~ 10kV 配电装置包括电力变压器,防止侵入雷电波的保护措施应在每一路进(出) 线及每

图3 35kV 变电所 (站) 防雷保护简化接线

段母线上安装阀式避雷器,如图5所示具体要求如下。具有电缆进 (出) 线段的架空线路应在架空线路与电缆终端盒连接处装设阀式避雷器并做集中接地装置,避雷器的接地线还应和电缆头(电缆) 金属护套相连电缆另一端的端盒与变电所 (站) 的接地网相连。这种连接法的目的是一旦线路落雷时,避雷器放电雷电流经集中接地体流叺大地的同时,有一部分雷电流沿电缆金属护套流入变电所(站)内接地网这样在电缆护套产生磁场,相当于增大电缆的电感使波阻抗增大因此,经电缆芯线侵入变电所(站)雷电波很快衰减使波幅和陡度都有所减小,有利于保护变压器的安全

4 35kV 变电所 (站) 电缆進线防雷保护接线

母线上的阀式避雷器应尽量靠近主变压器,如离得较远应考虑在变压器附近加装一组阀式避雷器,母线上阀式避雷器距主变压器的电气距离不宜大于表 1中的数值

雷雨季中经常运行的出线路数

由于电缆进 (出)线端与架空线路相连接处波阻抗变化较大,從架空线路侵入电缆的进行波由于从高阻抗到低阻抗的变换发生折射,有可能使电缆终端盒处的避雷器不动作结果使较大幅值的雷电波直接侵入变电所(站),导致母线上避雷器流过的冲击电流过大可能引起爆炸,因此在木杆线路的情况下,应考虑在距电缆终端盒 200m 處装设一组冲击放电电压为 200 ~ 300kV 的放电间隙或管式避雷器。对于在出线上装有限流电抗器的线路又是与电缆段相连接,考虑到电抗器的波阻抗大为防止雷电进行波在电抗器处发生反射而引起电压升高以致损坏设备,因此在电抗器和电缆之间还应加装一组阀式避雷器。

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