常見的防雷設(shè)備結(jié)構(gòu)和選用
2.1防雷設(shè)備的類型
2-1 防雷工作包括哪些內(nèi)容?
防雷工作包括電氣設(shè)備的防雷和建(構(gòu)) 筑物的防需兩大內(nèi)容。電氣設(shè)備的防雷主要包括發(fā)電廠、變配電所和架空電力線路的防雷;后者則分工業(yè)和民用兩大類，它們按危險程安和設(shè)施的重要性又可分別分成三種類型或兩種類型。
2-2 常用的防雷設(shè)備有哪些?
避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶及避雷器都是經(jīng)常采用的防雷設(shè)備。一套完整的防雷設(shè)備裝置包括接閃器、引下線和接地裝置。上述針、線、網(wǎng)、帶實際上都只是接閃器。避雷針主要用來保護露天變配電設(shè)備及保護建(構(gòu))筑物;避雷線主要用來保護輸電線路;避霄網(wǎng)和避雷帶主要是用來保護建(構(gòu))筑物;避雷器則主要用來保護電力設(shè)備，它屬一種的防雷設(shè)備。除避雷器外，它們都是利用其高出被保護物的突出地位，把雷電引向自身，然后通過引下線和接地裝置把雷電流泄入大地，使被保護物免受雷擊。
2-3避雷針的作用是什么?
利用放電原理，避免設(shè)備處所遭受直接雷擊。同時變壓器、其他電氣設(shè)備或建筑物均在其保護范圍內(nèi)，以防止遭到直擊雷的破壞。
2-4避雷針如何防雷?
雷云先導(dǎo)接近地面時，雷電放電朝地面電場強度大的方向發(fā)展，進雷針具有引雷作用，對它周圍物體起定的保護作用。
2-5 避雷線主要用于保護什么?
線路上的避雷線也稱架空地線。它主要是為了在線路(靠近變電所區(qū)段)可能受到直接雷危害時，可以限制沿線路侵人變電所的
雷電沖擊波幅值及陡度。
2-6 避雷網(wǎng)和避雷帶的使用對象是什么?
避雷帶是指沿建筑物屋頂四周易受雷擊部位明設(shè)的作為防雷保護用的金屬帶作為接閃器，沿外墻作引下線和接地網(wǎng)相連的裝置稱為避雷帶，多用在民用建筑特別是山區(qū)。由于雷擊選擇性較強(可能從側(cè)面橫向發(fā)展對建筑物放電)，故使用避雷帶(網(wǎng))的保護性能比避雷針的要好。
避雷網(wǎng)分為明裝避雷網(wǎng)和籠式避雷網(wǎng)兩大類。沿建筑物屋頂上部明裝金屬網(wǎng)格作為接閃器，沿外墻安裝引下線接到接地裝置上，稱為明裝避雷網(wǎng)。一般建筑物中常采用這種方法。而把整個建筑物中的鋼筋結(jié)構(gòu)連成一體，構(gòu)成一個大型金屬網(wǎng)籠，稱為籠式避雷網(wǎng)。籠式避雷網(wǎng)又分為全部明裝避雷網(wǎng)、全部暗裝避雷網(wǎng)和部分明裝部分暗裝避雷網(wǎng)等幾種。如高層建筑中都有現(xiàn)澆的大模板和預(yù)制裝配式壁板，結(jié)構(gòu)中鋼筋較多，把它們從上到下與室內(nèi)的上下水管、熱力管網(wǎng)、煤氣管道、電氣管道、電氣設(shè)備及變壓器中性點均連接起來，形成一個等電位的整體，叫做籠式安裝避雷網(wǎng)。
2-7 電力設(shè)備主要由什么保護?
避雷器可進步防 止沿線侵人變電所(或 變壓器)的雷電沖擊波對電氣設(shè)備的破壞，把侵人的雷電波(或感應(yīng)雷雷電波)限制在避雷器殘壓值范圖內(nèi)，從而使變壓器及其他電氣設(shè)備免受過電壓的危害。 2-36 電涌保護器有哪些主要技術(shù)指標?
(1)保護模式
用于描述配電線路中SPD保護功能的配置情況。
在交流配電系統(tǒng)中分為相線與相線 (L-L)、相線與地線(LPE)、相線與中性線(L-N)、 中性線與地線(N-PE) 4種保護模式。
在直流配電系統(tǒng)中分為正極與負極(V+-V_)、 正極與地線(V--PE)、負極與地線(V_-PE) 三種保護模式。
注意:限壓型SPD和組合型SPD可用于任一保護模式;電壓開關(guān)型SPD因存在尚待進一步研究的續(xù)流遮斷能力及其試驗方法問題，不宜在除N-PE外的其他保護模式中推廣使用。
(2)標稱電壓UN 與被保護系統(tǒng)的額定電壓相符，它標出交流電壓的有效值。
(3)額定電壓Uc(大持續(xù)工作電壓)能長久地加在電涌保護器的端而不引起電涌保護器特性變化和激活變化元件的大電壓有效值。在220/380V的三相系統(tǒng)中使用的電涌保護器，Uc的選擇應(yīng)按《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB 50057- 94 (2000 年版)6.4.5條進行。
①TT系統(tǒng)中，SPD安裝在剩余電流保護器負荷側(cè)，其Uc不應(yīng)小于1.55Uo(Uo為相線對中性線的標稱電壓，在220/380V三相系統(tǒng)中，Uo= 220V)。
②TN系統(tǒng)中，SPD的Uo不應(yīng)小于1.15Uo。
③TT系統(tǒng)中，SPD安裝在剩余電流保護器電源側(cè)，Uc不應(yīng)小于1.15Uo。
④TT系統(tǒng)中，SPD安裝在剩余電流保護器負荷側(cè)，其Uo不應(yīng)小于1. 15U(U為線間電壓)。
(4)沖擊通流容量Iim
電涌保護器不發(fā)生實質(zhì)性破壞，而能通過在規(guī)定次數(shù)、規(guī)定波形情況下的大限度的電流峰值。
(5)響應(yīng)時間tA
主要反映在電涌保護器里的保護元件的動作靈敏度。
(6)大持續(xù)工作電壓Uc
大持續(xù)工作電壓Uc是SPD一個正要參數(shù)，它是可持續(xù)施加在SPD上且不損壞SPD的大交法均方根值電壓或直流電壓，它應(yīng)大于電氣裝置內(nèi)可能出現(xiàn)的工頻持或暫時過電壓，以免SPD不必要地被這種工頻過電壓擊穿損壞而形成對地短路故障。
SPD從工作原理考慮是不分交流和直流的，只要大持續(xù)工作電壓Uc不超過SPD的參數(shù)就可以采用。
(7)標稱放電電流In
流過SPD的、具有8/20μs電流波的峰值電流。用于對SPD做II級分類試驗，也用于對SPD做I級和II級分類試驗的預(yù)備處理。
(8)大放電流(沖擊通流容量)Imax
能夠流過SPD的、具有8/20μs波形的大放電電流峰值。它用于II級分類試驗。
(9) 殘壓
當放電電流通過時，SPD端子間的電壓峰值。
(10)電壓保護水平Up
SPD的作用是將雷電流泄放入大地，并將雷電沖擊電壓幅值降低到所要求的水平，這一電壓水平被稱作SPD的電壓保護水平Up。
電壓保護水平Up是表征SPD對電涌抑制能力的一個參數(shù)，是表征SPD限制其兩端電壓的特性參數(shù)，由生產(chǎn)廠商從規(guī)定的優(yōu)選值系列中選取確定，般在 SPD的產(chǎn)品標志中均有注明，單位是kV,通常可理解為該SPD對于被保護設(shè)備所能提供的保護能力。該電壓值大于沖擊電壓限制的實測值。
Up由生產(chǎn)廠商確定，它表示該SPD對于被保護設(shè)備所能提供的保護能力。
SPD的電壓保護水平Up應(yīng)與被保護設(shè)備的耐沖擊過電壓額定值(Uw)相匹配，即被保護設(shè)備的Uw應(yīng)等于或大于SPD的電壓保護水平Up，并考慮連接線壓降的一個裕量。
GB50057--946.4.4條規(guī)定:“在建筑物進線處和其他防雷區(qū)界面處大電涌電壓，即電涌保護器的大箝壓加上其兩端引線的感應(yīng)電壓應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。”
為使大電涌電壓足夠低，其兩端的引線應(yīng)做到短。
GB 16895. 22一2004 ( IEC 603435-53: 2001 Al: 2002 之5
34.2.3.1)指出:“例如230/400V電氣裝置內(nèi)的電涌保護器(SPD)的電壓保護水平Up不應(yīng)超過2. 5kV。”因此在選擇SPD時，選用Up值適當?shù)偷漠a(chǎn)品是合理的。
IEC標準對各級電氣設(shè)備額定耐沖擊過電壓值如表2-7所示。
表2-7 各級電氣設(shè)備額定耐沖擊過電壓值
電氣裝置的標稱電壓/V 電氣設(shè)備應(yīng)具有的耐沖擊過電壓值/kV
三相系統(tǒng) 單相系統(tǒng) 進線處設(shè)備 配電回路 用電設(shè)備 特殊保護設(shè)備
120~ 240 4 2.5 1.5 0.8
230/400 6 4 2.5 1.5
400/690 8 6 4 1.5
1000 由設(shè)計定
建筑物的低壓配電回路應(yīng)選用Up不大于4kV的SPD，服務(wù)器、計算機、程控交換機等屬于特殊需要保護的設(shè)備，其耐沖擊電壓額定值為1. 5kV,因此選用Up值不大于1.2kV的SPD。
需要注意的是:這里所講的Up，應(yīng)是在標稱放電電流In條件下的參數(shù)值。
(11) 限制電壓 在電涌保護器的線路側(cè)某一端子與地電極間施加規(guī)定波形及幅值的沖擊波時，呈現(xiàn)在設(shè)備側(cè)線路端子與地電極間的電壓峰值。
由于每個試品接受沖擊時送樣試品不可能做到一致性，因此會產(chǎn)生各個試品的殘壓不一致，應(yīng)取大殘壓為限制電壓。
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