供配电技术基础_教学ppt课件 作者 马誌溪 第8章 电气安全节约用电及系统的自动化基本知识.ppt

第8章 电气安全、节约用电及系统的自动化;8.1 过电压保护; （1）分类 1）故障过电压。通常是由系统的开路、短路等严重故障所导致。 2）操作过电压。通常是由大感性、容性负载的投切、大电流的通断等正常操作所导致。 3）感应过电压。它又可分为静电感应过电压及电磁感应过电压。 （2）限制措施 1）采用灭弧能力强的快速高压断路器。 2）装设磁吹或氧化锌避雷器。 3）对地电容电流大的线路，采用中性点经消弧线圈接地，以限制电弧接地电压。 4）增加母线对地感抗，从而减小固有自振频率，避免因系统扰动而产生的母线铁磁谐振过电压。 ;2. 外部过电压——雷电 雷电又称为大气过电压，是由于电力系统的设备或建（构）筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。因其能量来自系统外部，故又称为外部过电压。它不经常发生，但却是最具破坏力的浪涌电压。 大量电荷积累达到一定电场强度而出现的云层间、云层对地面的瞬间击穿放电，伴随着高电压的中和与大电流泄放所产生的强烈弧光和巨大声响即为“电闪”和“雷鸣”，这种大气种的放电现象就是雷电，也称雷击。; 1） 直击雷。直击雷是指雷云直接对电气设备或建筑物放电。这时，强大的雷电流通过这些物体导入大地，从而产生破坏性极大的热效应和机械效应，造成设备损坏、建筑物破坏。 直击雷的形成过程见图8-1a。正、负雷云击穿、放电，形成导电的空气通道-雷电先导。大地的异性电荷集中于相对方位的尖端上方，在雷电先导下行到离地面100~300m时，也形成一个上行的“迎雷先导”。“雷电先导”和“迎雷先导”相互接近，正负电荷迅速中和，产生强大的“雷电流”，并伴有电闪和雷鸣，形成直击雷的“主放电阶段”。其主放电电流可高达几百千安，但持续时间极短，一般只有50~100μs。然后，雷云中的剩余电荷继续沿主放电通道向大地放电，形成直击雷的“余辉放电阶段”。这一阶段电流较小，约几千安，持续时间约为0.03~0.15s。;; 雷电流是一个幅值很大、陡度很高的冲击波电流，雷电流波形如图8-1b所示。雷电流由零增大到幅值的波形称为波头，这段波的幅值从10%增大到90%的时间称为波头时间。从幅值衰减到其一半的波形称为波尾，从幅值的10%衰减至一半的这段时间称半值时间（如图8-1b所示）。陡度α用雷电流波头部分的增长速度表示。雷电流的波陡度越大，则产生的过电压越高，对电气设备绝缘的破坏越严重。因此，应设法降低雷电流的波陡度。雷击到高层建筑侧面而不是屋顶时称为侧击。; 2） 闪电感应。闪电感应是指当架空线附近出现对地雷击时，在输电线路及相邻区域感应形成的瞬间高压的电磁场和静电的感应（分别称为闪电电磁感应、闪电静电感应），其形成过程见图8-2。雷云放电的起始阶段，雷云中的电荷形成的电场对线路发生静电感应，逐渐在线路上感应出大量异极的束缚电荷Q。由于线路导线和大地之间有对地电容C存在，从而在线路上建立一个闪电感应电压U=Q/C。当雷云对地放电后，线路上的束缚电荷被释放而形成自由电荷，向线路两端冲击流动，形成闪电感应过电压冲击波。高压线路上可达几十万伏，低压线路上感应过电压也可达几万伏，对供电系统危害很大。闪电感应的基本防护措施是将金属体连通并接地，等电位就可消除彼此的电势差。; 图8-2 闪电感应示意; 3）闪电电涌侵入。直击雷或闪电感应产生的过电压冲击波，即闪电电涌，沿架空线及金属管道侵入到建筑物，甚至机箱内，这种闪电电涌侵入约占雷电危害总数一半以上，其基本防护措施是将线缆入建筑物的屏蔽层接地及设置电涌保护器。; （2）防雷分区及等级 IEC将其分为4个防雷区及3个防雷等级，分区划分示意图，如图8-3所示。; 1）防雷分区。 ① LPZ0A：不在防雷体系统的防护范围。 ② LPZ0B：在防雷体系统的防护范围。 ③ LPZ1：雷电场经初步衰减（如建筑的钢筋水泥框架结构）的后续防雷区域。 ④ LPZ2：雷电场经进一步衰减（如建筑物内部屏蔽机房）的后续防雷区域。 ⑤ LPZ3：雷电场经再次衰减（如屏蔽机房内金属机箱内）的后续防雷区域。2）防雷等级。 ① CLASS-I：考虑LPZ0进入LPZ1区的直击雷及后续配电设备的耐压。 ② CLASS-II：考虑从LPZ1进入LPZ2区的雷电波侵入、闪电感应，以及从LPZ0B埋地侵入雷和后续设备的耐压。 ③ CLASS-III：考虑从LPZ2进入LPZ3区的雷电波侵入、闪电感应及后续用电设备的耐压。;;1. 接闪器 接闪器是用来接受直接雷击的金属