1雷云的形成和雷電發展

雷電是大氣中自然放電現象,一般叫閃電,它的形狀分為線狀、帶狀、片狀和球狀。按空間位置可分為雷云之間和雷云對大地之間兩類。前者發生在高空,對人類危害較小,后者為發生在雷云對大地間的落地雷,尤其是負極性落地雷,對人體和設備危害最大,是造成煤礦變電所雷擊事故的主要來源。雷電與雷云的存在分不開,在天氣悶熱時,熱空氣上升到高空遇到冷空氣,水蒸汽結成水滴,在重力作用下向下運動,與繼續上升的熱空氣發生碰撞出現水滴分離形成微細水滴,這些水滴隨風吹聚形成帶負電的雷云,雷云是產生雷電放電的前提。負極性的落地雷的發展可分為以下三個階段。

1.1先導放電

當天空中有帶負電電荷的雷云時,由于感應作用,地面和地面物體都帶上正電荷,雷云中某處電荷較多就使該處附近電場強度增大,增大到一定值時,就使空氣絕緣被破壞,開始出現游離,形成先導放電通路,方向從雷云向大地逐級發展(放電速度約數10km/s),向下發展到一定高度時,地面物體可能產生向上的先導,它影響下行先導的發展方向和雷擊點的方位。

1.2主放電

下行先導的極高電位和上行先導的感應電荷與大地距離較小,在電場強度足夠大時,就使剩余的空氣隙被擊穿,游離出來的電子很快流入大地,大量地面電荷迅速沖向雷云,就會產生很強的光亮和巨大的雷聲。主放電電流極大,大多數雷電流瞬間幅值約數10kA,少數可達數百千安。劇變的雷電流產生過渡過程,形成雷電沖擊波,使雷擊點周圍的磁場出現很大的變化。雖然主放電時間只有幾十微秒,但破壞作用極大,造成人畜傷亡、建筑物和設備損壞及引起火災。

1.3余輝放電

主放電后,雷云中的剩余電荷按通路持續流入大地,形成余輝放電,放電電流隨時間的延長而快速減小,只需幾毫秒放電就結束了。在存在多個雷云中心時,還會出現重復放電,只是放電電流小多了。

2雷電活動規律和雷電流幅值概率

人們在長期實踐中總結出雷電活動的規律。按地理環境的分布規律是:山區和熱而潮濕的地區雷暴高于平原和冷而干燥的地區,內陸多于沿海。按地質條件易遭雷擊的地點為:土壤電阻小,地表土壤中粘土電導率高;地下埋有金屬礦床等;高聳突出或孤立的建筑物;高壓輸電線路轉角等。雷電活動時間大多在白天下午1至9時,雷暴的高峰月為七八月。

3變電所雷擊類型及防雷的首要任務

煤礦變電所遭受雷擊事故的類型分為三類:一是輸電線路受雷擊時沿線路向變電所入侵的雷電波;二是雷擊輸電線路附近地面的感應雷;三是雷直擊變電所內線路和設備的直擊雷。雷電波與感應雷的陡度大、幅值高,危害嚴重,不采用防雷措施就使變電所的電器設備絕緣擊穿。據統計,我國110~220kV的變電所因雷電波引起的事故率約0.5次/百所.年,直配電機的損壞率約1.25次/百所.年。

變電所防范雷電波和感應雷是防雷的首要任務,對直擊雷要采取合理的防雷措施,對高壓輸電線路要用耐雷水平和雷擊跳閘率來衡量防雷性能優劣,確保煤礦變電所安全正常運行。

4煤礦變電所對直擊雷的防護措施

變電所防護直擊雷的有效措施就是在變電所安裝避雷裝置。避雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器采用避雷針、帶、線和網。引下線要保證接閃器與大地間有良好連接,接地裝置的電阻應不大于10Ω。

在避雷針高于被保護設備時,它的保護范圍包括變電所廠房及室外所有設備。避雷針就像一把傘,只要把被保護設備置于傘蓋的范圍內,它就能將雷電吸引到自身上,就能把極大的雷電流通過引下線引入地下的接地裝置,盡快散逸到大地并與異種電荷中和,可以保護設備雷擊概率小于0.1%。要防止它們之間造成反擊事故。在采用滾球法計算時,避雷針保護范圍縮小,可在建筑物上安裝避雷帶(網)。

5煤礦變電所對雷電波的防護措施

5.1變電所內防護雷電波措施

變電所內的主變電壓最重要,應重點保護。利用變電所母線安裝閥型避雷器,把它接在主變壓器旁邊。在雷電波入侵到主變壓器時,產生全反射使它們身上的電壓升高,雷電波電壓曲線與閥型避雷器的較平坦的伏秒特性相交,使避雷器動作。對有正常防雷的110~220kV變電所,流過避雷器的雷電流不大于5kA,在主變壓器沖擊耐壓大于避雷器沖擊放電電壓時,主變壓器得到可靠保護。要選擇好安裝避雷器的位置,它與主變壓器及其它設備的距離都應小于最大允許電氣距離。一組不滿足要求時可再增一組。

5.2輸電線路防護雷電波措施

35~110kV無避雷線的輸電線路,當進線段遭雷擊時,雷電波的幅值和陡度會超過變電所設備的耐壓值。在接近變電所1~2km的進線段處安裝避雷線就能降低雷電波的陡度,限制流過變電所閥型避雷器中的雷電流不大于5kA,使進線段內出現雷電波的概率大為減小,即使出現也只能在進線段外。對重雷區及雨季經常合閘的情況,還應該在進線段保護的首端各安裝一組管型避雷器。

5.3各種變壓器防護雷電波措施

(1)三相繞組變壓器只須在低壓繞組某相出口處加裝一只避雷器;

(2)自耦變壓器可在高壓、中壓側與斷路器之間各安裝一組避雷器;

(3)35kV變壓器中性不用保護,110kV變壓器中性接避雷器;

(4)3~10kV配電變壓器采用閥型避雷器,對多雷區還要在低壓側安裝一組氧化鋅避雷器。

5.4直配電機防護雷電波措施

在每臺電機出線的母線處安裝一組磁吹避雷器,再采用進線段保護措離來限制流入磁吹避雷器中的雷電流不大于3kA;在電機母線上安裝電容器,也能限制雷電波陡度,降低幅值,保護直配電機匝間及中性點絕緣。

篇2:煤礦變電所防雷措施

1雷云的形成和雷電發展

雷電是大氣中自然放電現象,一般叫閃電,它的形狀分為線狀、帶狀、片狀和球狀。按空間位置可分為雷云之間和雷云對大地之間兩類。前者發生在高空,對人類危害較小,后者為發生在雷云對大地間的落地雷,尤其是負極性落地雷,對人體和設備危害最大,是造成煤礦變電所雷擊事故的主要來源。雷電與雷云的存在分不開,在天氣悶熱時,熱空氣上升到高空遇到冷空氣,水蒸汽結成水滴,在重力作用下向下運動,與繼續上升的熱空氣發生碰撞出現水滴分離形成微細水滴,這些水滴隨風吹聚形成帶負電的雷云,雷云是產生雷電放電的前提。負極性的落地雷的發展可分為以下三個階段。

1.1先導放電

當天空中有帶負電電荷的雷云時,由于感應作用,地面和地面物體都帶上正電荷,雷云中某處電荷較多就使該處附近電場強度增大,增大到一定值時,就使空氣絕緣被破壞,開始出現游離,形成先導放電通路,方向從雷云向大地逐級發展(放電速度約數10km/s),向下發展到一定高度時,地面物體可能產生向上的先導,它影響下行先導的發展方向和雷擊點的方位。

1.2主放電

下行先導的極高電位和上行先導的感應電荷與大地距離較小,在電場強度足夠大時,就使剩余的空氣隙被擊穿,游離出來的電子很快流入大地,大量地面電荷迅速沖向雷云,就會產生很強的光亮和巨大的雷聲。主放電電流極大,大多數雷電流瞬間幅值約數10kA,少數可達數百千安。劇變的雷電流產生過渡過程,形成雷電沖擊波,使雷擊點周圍的磁場出現很大的變化。雖然主放電時間只有幾十微秒,但破壞作用極大,造成人畜傷亡、建筑物和設備損壞及引起火災。

1.3余輝放電

主放電后,雷云中的剩余電荷按通路持續流入大地,形成余輝放電,放電電流隨時間的延長而快速減小,只需幾毫秒放電就結束了。在存在多個雷云中心時,還會出現重復放電,只是放電電流小多了。

2雷電活動規律和雷電流幅值概率

人們在長期實踐中總結出雷電活動的規律。按地理環境的分布規律是:山區和熱而潮濕的地區雷暴高于平原和冷而干燥的地區,內陸多于沿海。按地質條件易遭雷擊的地點為:土壤電阻小,地表土壤中粘土電導率高;地下埋有金屬礦床等;高聳突出或孤立的建筑物;高壓輸電線路轉角等。雷電活動時間大多在白天下午1至9時,雷暴的高峰月為七八月。

3變電所雷擊類型及防雷的首要任務

煤礦變電所遭受雷擊事故的類型分為三類:一是輸電線路受雷擊時沿線路向變電所入侵的雷電波;二是雷擊輸電線路附近地面的感應雷;三是雷直擊變電所內線路和設備的直擊雷。雷電波與感應雷的陡度大、幅值高,危害嚴重,不采用防雷措施就使變電所的電器設備絕緣擊穿。據統計,我國110~220kV的變電所因雷電波引起的事故率約0.5次/百所.年,直配電機的損壞率約1.25次/百所.年。

變電所防范雷電波和感應雷是防雷的首要任務,對直擊雷要采取合理的防雷措施,對高壓輸電線路要用耐雷水平和雷擊跳閘率來衡量防雷性能優劣,確保煤礦變電所安全正常運行。

4煤礦變電所對直擊雷的防護措施

變電所防護直擊雷的有效措施就是在變電所安裝避雷裝置。避雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器采用避雷針、帶、線和網。引下線要保證接閃器與大地間有良好連接,接地裝置的電阻應不大于10Ω。

在避雷針高于被保護設備時,它的保護范圍包括變電所廠房及室外所有設備。避雷針就像一把傘,只要把被保護設備置于傘蓋的范圍內,它就能將雷電吸引到自身上,就能把極大的雷電流通過引下線引入地下的接地裝置,盡快散逸到大地并與異種電荷中和,可以保護設備雷擊概率小于0.1%。要防止它們之間造成反擊事故。在采用滾球法計算時,避雷針保護范圍縮小,可在建筑物上安裝避雷帶(網)。

5煤礦變電所對雷電波的防護措施

5.1變電所內防護雷電波措施

變電所內的主變電壓最重要,應重點保護。利用變電所母線安裝閥型避雷器,把它接在主變壓器旁邊。在雷電波入侵到主變壓器時,產生全反射使它們身上的電壓升高,雷電波電壓曲線與閥型避雷器的較平坦的伏秒特性相交,使避雷器動作。對有正常防雷的110~220kV變電所,流過避雷器的雷電流不大于5kA,在主變壓器沖擊耐壓大于避雷器沖擊放電電壓時,主變壓器得到可靠保護。要選擇好安裝避雷器的位置,它與主變壓器及其它設備的距離都應小于最大允許電氣距離。一組不滿足要求時可再增一組。

5.2輸電線路防護雷電波措施

35~110kV無避雷線的輸電線路,當進線段遭雷擊時,雷電波的幅值和陡度會超過變電所設備的耐壓值。在接近變電所1~2km的進線段處安裝避雷線就能降低雷電波的陡度,限制流過變電所閥型避雷器中的雷電流不大于5kA,使進線段內出現雷電波的概率大為減小,即使出現也只能在進線段外。對重雷區及雨季經常合閘的情況,還應該在進線段保護的首端各安裝一組管型避雷器。

5.3各種變壓器防護雷電波措施

(1)三相繞組變壓器只須在低壓繞組某相出口處加裝一只避雷器;

(2)自耦變壓器可在高壓、中壓側與斷路器之間各安裝一組避雷器;

(3)35kV變壓器中性不用保護,110kV變壓器中性接避雷器;

(4)3~10kV配電變壓器采用閥型避雷器,對多雷區還要在低壓側安裝一組氧化鋅避雷器。

5.4直配電機防護雷電波措施

在每臺電機出線的母線處安裝一組磁吹避雷器,再采用進線段保護措離來限制流入磁吹避雷器中的雷電流不大于3kA;在電機母線上安裝電容器,也能限制雷電波陡度,降低幅值,保護直配電機匝間及中性點絕緣。

篇3:變電所防雷措施

1引言

變電所是電力系統防雷的重要保護設施,如果發生雷擊事故,將造成大面積的停電,嚴重影響社會生產和人民生活。因此要求變電所的防雷措施必須十分可靠。

2變電所遭受雷擊的來源及解決方法

(1)雷擊的來源。一是雷直擊于變電所的設備上;二是架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所。

(2)變電所對于直擊雷的保護一般采取裝設避雷針或采用沿變電所進線段一定距離內架設避雷線的方法解決。

(3)架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所,是導致變電所雷害的主要原因,若不采取防護措施,勢必造成變電所電氣設備絕緣損壞,引發事故。在變電所內裝設避雷器的目的在于限制入侵雷電波的幅值,使電氣設備的過電壓不致于超過其沖擊耐壓值。而變電所的進線段上裝設保護段的主要目的,在于限制流經避雷器的雷電流幅值及入侵雷電波的陡度。

3變電所裝設避雷針的原則

所有被保護設備均應處于避雷針(線)的保護范圍之內,以免遭受雷擊。

當雷擊避雷針時,避雷針對地面的電位可能很高,如它們與被保護電氣設備之間的絕緣距離不夠,就有可能在避雷針遭受雷擊后,使避雷針與被保護設備之間發生放電現象,這種現象叫反擊。此時避雷針仍能將雷電波的高電位加至被保護的電氣設備上,造成事故。不發生反擊事故的避雷針與電氣設備之間的距離稱為避雷針與電氣設備之間防雷最小距離。

4避雷針與電氣設備之間防雷最小距離的確定

雷擊避雷針時,雷電流流經避雷針及其接地裝置,為了防止避雷針與被保護設備或構架之間的空氣間隙被擊穿而造成反擊事故,空氣間隙必須大于最小安全凈距。

為了防止避雷針接地裝置與被保護設備或構架之間在土壤中的間隙被擊穿而造成反擊事故,空氣間隙必須大于最小安全凈距。

5裝設避雷針的有關規定

對于35kV及以下的變電所,因其絕緣水平較低,必須裝設獨立的避雷針,并滿足不發生反擊的要求。

對于110kV以上的變電所,由于此類電壓等級配電裝置的絕緣水平較高,可以將避雷針直接裝設在配電裝置的構架上,因而雷擊避雷針所產生的高電位不會造成電氣設備的反擊事故。裝設避雷針的配電構架,應裝設輔助接地裝置,該接地裝置與變電所接地網的連接點,距主變壓器的接地裝置與變電所的接地網的連接點的電氣距離不應小于15m。其作用是使雷擊避雷器時,在避雷器接地裝置上產生的高電位,沿接地網向變壓器接地點傳播的過程中逐漸衰減,使侵入的雷電波在達到變壓器接地點時,不會造成變壓器的反擊事故。由于變壓器的絕緣較弱,同時變壓器又是變電所的重要設備,故不應在變壓器的門型構架上裝設避雷針。

由于變電所的配電裝置至變電所出線的第一桿塔之間的距離可能比較大,如允許將桿塔上的避雷線引至變電所的構架上,這段導線將受到保護,比用避雷針保護經濟。由于避雷線兩端的分流作用,當雷擊時,要比避雷針引起的電位升高小一些。因此,110kV及以上的配電裝置,可將線路避雷線引接至出線門型構架上,但土壤電阻率大于1000Ω·m的地區,應裝設集中接地裝置。對于35~60kV配電裝置,土壤電阻率不大于500Ω·m的地區,允許將線路的避雷線引接至出線門型構架上,但應裝設集中接地裝置。當土壤電阻率大于500Ω·m時,避雷線應終止于線路終端桿塔,進變電所一檔線路保護可用避雷針保護。

6結束語

根據以上的分析,變電所的防雷是不可忽視的問題,建設單位和設計部門都應認真考慮,加以重視。