防雷系统设计方案.doc

防雷系统设计方案防雷系统设计方案防雷系统发展电的普遍使用促进了防雷产品的发展,当高压输电网为千家万户提供动力和照明时,雷电也大量危害高压输变电设备。高压线架设高、距离长、穿越地形复杂,容易被雷击中。避雷针的保护范围不足以保护上千公里的输电线,因此避雷线作为保护高压线的新型接闪器就应运而生。在高压线获得保护后,与高压线连接的发、配电设备仍然被过电压损坏,人们发现这是由于“感应雷”在作怪。(感应雷是因为直击雷放电而感应到附近的金属导体中的,感应雷可通过两种不同的感应方式侵入导体,一是静电感应:当雷云中的电荷积聚时,附近的导体也会感应上相反的电荷,当雷击放电时,雷云中的电荷迅速释放,而导体中原来被雷云电场束缚住的静电也会沿导体流动寻找释放通道,就会在电路中形成电脉冲。二是电磁感应:在雷云放电时,迅速变化的雷电流在其周围产生强大的瞬变电磁场,在其附近的导体中产生很高的感生电动势。研究表明:静电感应方式引起的浪涌数倍于电磁感应引起的浪涌。雷电在高压线上感应起电涌,并沿导线传播到与之相连的发、配电设备,当这些设备的耐压较低时就会被感应雷损坏,为抑制导线中的电涌,人们发明了线路避雷器。早期的线路避雷器是开放的空气间隙。空气的击穿电压很高,约500kV/m,而当其被高电压击穿后就只有几十伏的低压了。利用空气的这一特性人们设计出了早期的线路避雷器,将一根导线的一端连在输电线上,另一根导线的一端接地,两根导线的另一端相隔一定距离构成空气间隙的两个电极,间隙距离确定了避雷器的击穿电压,击穿电压应略高于输电线的工作电压,这样当电路正常工作时,空气间隙相当于开路,不会影响线路的正常工作。当过电压侵入时,空气间隙被击穿,过电压被箝位到很低的水平,过电流也通过空气间隙泄放入地,实现了避雷器对线路的保护。开放间隙有太多的缺点,如击穿电压受环境影响大;空气放电会氧化电极;空气电弧形成后,需经过多个交流周期才能熄弧,这就可能造成避雷器故障或线路故障。以后研制出的气体放电管、管式避雷器、磁吹避雷器在很大程度上克服了这些毛病,但他们仍然是建立在气体放电的原理上。气体放电型避雷器的固有缺点:冲击击穿电压高;放电时延较长(微秒级);残压波形陡峭(dV/dt较大)。这些缺点决定了气体放电型避雷器对敏感电气设备的保护能力不强。半导体技术的发展为我们提供了防雷新材料,比如稳压管,其伏安特性是符合线路防雷要求的,只是其通过雷电流的能力弱,使得普通的稳压管不能直接用作避雷器。早期的半导体避雷器是以碳化硅材料做成的阀式避雷器,它具有与稳压管相似的伏安特性,但通过雷电流的能力很强。不过很快人们又发现了金属氧化物半导体变阻器(MOV),其伏安特性更好,并具有响应时间快、通流容量大等许多优点。因此,目前普遍采用MOV线路避雷器。随着通信的发展,又产生了许多用于通信线路的避雷器,由于受通信线路传输参数的约束,这一类避雷器要考虑电容和电感等影响传输参数的指标。但其防雷原理与MOV基本一致。雷电保护的整体概念雷电过电压保护的等电位连接建筑物内部屏蔽安全距离外部防雷保护建筑物的防雷保护符合IEC61024-1DINVDE0185-100GB50057要求接闪器引下线接地网建筑物外部屏蔽安全距离室内防雷保护等电位连接包含:非带电金属导体的等电位连接带电金属导体通过防雷器的等电位连接1、IEC防雷分区定义雷电保护区LPZ0A(0A区):该区内的各物体都可能遭受直接雷击,同时在该区内雷电产生的电磁场能自由传播,(0B区):该区内的各物体在接闪器保护范围内,不会遭受直接雷击,但该区内的雷电电磁场因没有屏蔽装置,雷电产生的电磁场也能自由传播,没有衰减。雷电保护区LPZ1(1区):该区内的各个物体因在建筑内,不会遭受直接雷击,电流经各导体的电流比LPZ0B区更小,本区内的雷电电磁场可能衰减(雷电电磁场与LPZ0A、LPZ0B区可能不一致),这取决于屏蔽措施。后续防雷区LPZ2等(2区等):当需要进一步减少雷电流和电磁场时,应引入后续防雷区,并按照需要保护的系统所要求的环境选择后续防雷区的要求条件。区间不同级别防雷器的安装位置区别B级C级D级可否遭受直接雷击是否对磁场传播有衰减0A区可能遭受直接雷击没有衰减0B区不会遭受直接雷击没有衰减1区0区与1区之间的交界处不会遭受直接雷击有衰减2区等1区与2区之间的交界处重要设备前端不会遭受直接雷击进一步衰减2、防雷器分级保护原理IEC61312定义了防雷的保护分区,根据保护分区的要求需要在每个分区的交界处,安装相对应的防雷器,在LPZ0B区与LPZ1区的交界处安装B级(即第一级)防雷器,在LPZ1区与LPZ2区的交界处安装C级(即第二级)防雷器,在LPZ2区内的备前端安装D级(即第三级)防雷器。其工作原理为利用分级的防雷器,层层泄放雷电感