雷电及防雷保护装置行业严选.ppt

高电压技术高电压技术高电压工程系高电压工程系林福昌，李林福昌，李 化化fclin@fclin@leehua@leehua@1一类特制第第8章章￿￿￿￿雷雷电及防雷保及防雷保护装置装置 是造成电力系统故障的主要原因之一是造成电力系统故障的主要原因之一8 8.1.1 雷云放电及雷电过电压雷云放电及雷电过电压Ø成因：摩擦起电成因：摩擦起电Ø整块雷云可以有若干个电荷中心，负电荷位于整块雷云可以有若干个电荷中心，负电荷位于雷云下部，离地大约雷云下部，离地大约1 1- -5km5kmØ第一次放电结束后，多半还会有重复雷击第一次放电结束后，多半还会有重复雷击2一类特制雷电图景－云闪雷电图景－云闪放电路径在云内、云－云之间、云－空之间，闪电大部分为云闪3一类特制雷电图景－地闪雷电图景－地闪放电路径在云－大地之间，危害最为直接、严重本课程中主要讨论地闪4一类特制雷雷电放放电发展展过程程5一类特制1.1.雷云下行先导、地面上行先导雷云下行先导、地面上行先导下行先导大地表面感应出正电荷临近下行先导的地面感应电荷密度剧增，在场强集中处发出上行先导上行先导，亦称迎面先导云内放电，为下行先导输送电荷上、下行先导相遇产生强烈放电，形成主放电通道6一类特制2.2.主放电－回击主放电－回击主放电通道向雷云方向发展，称作回击主放电通道贯通雷云与大地，正负电荷中和，第一次放电完毕第一次放电完毕后残留的等离子通道，为下一次放电提供了条件7一类特制3.3.后续放电后续放电残留等离子通道下行先导迎面先导主放电主放电通道贯通云地8一类特制 9一类特制1.￿1.￿高、尖物体更易受雷击高、尖物体更易受雷击正电荷向最接近下行先导的塔顶流动受塔顶正电荷的吸引，下行先导改变路径向塔顶发展• •物体越高，受下行物体越高，受下行物体越高，受下行物体越高，受下行先导吸引越强烈，先导吸引越强烈，先导吸引越强烈，先导吸引越强烈，聚集的正电荷密度聚集的正电荷密度聚集的正电荷密度聚集的正电荷密度越大越大越大越大• •尖端越尖，越容易尖端越尖，越容易尖端越尖，越容易尖端越尖，越容易发生尖端放电从而发生尖端放电从而发生尖端放电从而发生尖端放电从而发出迎面发出迎面发出迎面发出迎面先导先导先导先导塔顶发出迎面先导10一类特制2.2.导体比绝缘体容易受到雷击导体比绝缘体容易受到雷击正电荷流向导体顶端而不流向绝缘物下行先导向导体顶端发展11一类特制u2011年7月31日18:57:2312一类特制8.1.2￿￿.1.2￿￿雷雷击时的等的等值电路路主放电瞬间，可用开关主放电瞬间，可用开关主放电瞬间，可用开关主放电瞬间，可用开关S S S S的闭合来模拟的闭合来模拟的闭合来模拟的闭合来模拟Z Z Z Z是被击物的阻抗。

是被击物的阻抗是被击物的阻抗是被击物的阻抗由于电荷运动形成电流，因此雷击点由于电荷运动形成电流，因此雷击点由于电荷运动形成电流，因此雷击点由于电荷运动形成电流，因此雷击点电位发生突然变化电位发生突然变化电位发生突然变化电位发生突然变化u u u u＝＝＝＝iZiZiZiZ雷电具有电流源的性质雷电具有电流源的性质雷电具有电流源的性质雷电具有电流源的性质当当当当Z Z Z Z＝＝＝＝0 0 0 0时，时，时，时，i=2*ii=2*ii=2*ii=2*i0 0 0 0; ; ; ;一般，一般，一般，一般，Z Z Z Z0 0 0 0＝＝＝＝300-400300-400300-400300-400   ，，，，Z<

但在特高塔的设计中，可取半余弦波头，表达式为：I为雷电流幅值；ω为角频率，ω=π/τf=1.2106s­1，τf ­­为波头时间（2.6s） 极性极性：75%­90%的雷为负极性雷，因此一般按照负极性雷进行研究15一类特制8.2.2￿￿.2.2￿￿雷暴日和雷暴小雷暴日和雷暴小时uu年平均雷暴日和年平均雷暴小时是表征雷电活动年平均雷暴日和年平均雷暴小时是表征雷电活动年平均雷暴日和年平均雷暴小时是表征雷电活动年平均雷暴日和年平均雷暴小时是表征雷电活动频繁程度的指标频繁程度的指标频繁程度的指标频繁程度的指标uu雷暴日雷暴日雷暴日雷暴日：一年中有雷电的天数在一天之内，只：一年中有雷电的天数在一天之内，只：一年中有雷电的天数在一天之内，只：一年中有雷电的天数在一天之内，只要听到雷声就算一个雷暴日要听到雷声就算一个雷暴日要听到雷声就算一个雷暴日要听到雷声就算一个雷暴日uu雷暴小时：雷暴小时：雷暴小时：雷暴小时：一年中有雷电的小时数在一小时之一年中有雷电的小时数在一小时之一年中有雷电的小时数在一小时之一年中有雷电的小时数在一小时之内，只要听到雷声就算一个雷暴小时内，只要听到雷声就算一个雷暴小时。

内，只要听到雷声就算一个雷暴小时内，只要听到雷声就算一个雷暴小时uu我国大部分地区的雷暴小时与雷暴日之比为我国大部分地区的雷暴小时与雷暴日之比为我国大部分地区的雷暴小时与雷暴日之比为我国大部分地区的雷暴小时与雷暴日之比为3 3 3 3uu我国规程建议采用雷暴日作为计算单位我国规程建议采用雷暴日作为计算单位我国规程建议采用雷暴日作为计算单位我国规程建议采用雷暴日作为计算单位16一类特制17一类特制8.2.3￿￿.2.3￿￿地面落雷密度和地面落雷密度和输电线路落雷次数路落雷次数 地面落雷密度反映了云－地之间的放电地面落雷密度反映了云－地之间的放电地面落雷密度反映了云－地之间的放电地面落雷密度反映了云－地之间的放电 地面落雷密度地面落雷密度地面落雷密度地面落雷密度：每平方公里每雷暴日的对地落雷次数，用：每平方公里每雷暴日的对地落雷次数，用：每平方公里每雷暴日的对地落雷次数，用：每平方公里每雷暴日的对地落雷次数，用   表示 e.g. e.g. e.g. e.g. 我国标准规定：对雷暴日我国标准规定：对雷暴日我国标准规定：对雷暴日我国标准规定：对雷暴日T T T T＝＝＝＝40404040的地区，的地区，的地区，的地区，   =0.07=0.07=0.07=0.07次次次次/ / / /kmkmkmkm2 2 2 2· ·雷暴日雷暴日雷暴日雷暴日 输电线路的存在，改变了雷云－地之间的电场分布，根据输电线路的存在，改变了雷云－地之间的电场分布，根据输电线路的存在，改变了雷云－地之间的电场分布，根据输电线路的存在，改变了雷云－地之间的电场分布，根据模拟试验和运行经验，输电线路每侧的引雷宽度为模拟试验和运行经验，输电线路每侧的引雷宽度为模拟试验和运行经验，输电线路每侧的引雷宽度为模拟试验和运行经验，输电线路每侧的引雷宽度为2 2 2 2h h h h e.g. e.g. e.g. e.g. 对每对每对每对每100100100100kmkmkmkm的输电线路，每年遭雷击的次数为：的输电线路，每年遭雷击的次数为：的输电线路，每年遭雷击的次数为：的输电线路，每年遭雷击的次数为：18一类特制 2004年湖南省每平方公里落雷数分布情况 19一类特制雷电定位系统探测每平方公里分区的平均雷电密度图 20一类特制8.3￿￿.3￿￿避雷避雷针和避雷和避雷线u保保护原理：在避雷原理：在避雷针（（线）的）的顶端形成局部端形成局部场强集中的空集中的空间，，以影响雷以影响雷电先先导放放电的的发展方向，使雷展方向，使雷电对避雷避雷针（（线）放）放电，避免被保，避免被保护物体遭受雷物体遭受雷击。

u避雷避雷针（（线）必）必须高于被保高于被保护物，避雷物，避雷针的的顶部部为尖状u避雷避雷针（（线）与被保）与被保护设备电气上是气上是绝缘的的u避雷避雷针的保的保护范范围：雷：雷电绕击率低于率低于0.1%的范的范围n绕击：雷电绕开避雷装置而击中被保护物体绕击：雷电绕开避雷装置而击中被保护物体n保护范围具有相对意义，统计意义保护范围具有相对意义，统计意义l不能保证保护范围内物体完全不受雷击，不能保证保护范围内物体完全不受雷击，l保护范围外物体也受保护保护范围外物体也受保护21一类特制8.3.1 避雷避雷针的的保保护范范围-折折线法法p被保护物高度低时，保护半径扩大；p避雷针高度增加时，保护范围扩大有限；p工程上多采用两支或多只避雷针以扩大保护范围 当当h≤30m时，时，p=1；；30m＜＜h≤120m时，时，；当；当h＞＞120m时，按时，按h=120m计算计算 22一类特制23一类特制电厂和变电站的面积较大，实际上都采用多支避雷针保护的方法24一类特制u击距：u30m、45m和60m，对应的雷电流大小分别为5.4kA、10.1kA和15.8kA击距越小，雷电流越小，对应的保护要求越高。

8.3.1 避雷避雷针的保的保护范范围-滚球法球法（m）描述物体的引雷能力25一类特制26一类特制滚球法球法27一类特制28一类特制避雷线的保护长度与线等长，因此适用与架空线路与大型避雷线的保护长度与线等长，因此适用与架空线路与大型避雷线的保护长度与线等长，因此适用与架空线路与大型避雷线的保护长度与线等长，因此适用与架空线路与大型建筑群单根避雷线的保护范围单根避雷线的保护范围单根避雷线的保护范围单根避雷线的保护范围两根避雷线的保护范围两根避雷线的保护范围两根避雷线的保护范围两根避雷线的保护范围保护角是指避雷线与所保护的外侧导线之间保护角是指避雷线与所保护的外侧导线之间保护角是指避雷线与所保护的外侧导线之间保护角是指避雷线与所保护的外侧导线之间的连线与经过避雷线的铅垂线之间的夹角的连线与经过避雷线的铅垂线之间的夹角的连线与经过避雷线的铅垂线之间的夹角的连线与经过避雷线的铅垂线之间的夹角 保护角越小，避雷线对导线的屏蔽保护作用保护角越小，避雷线对导线的屏蔽保护作用保护角越小，避雷线对导线的屏蔽保护作用保护角越小，避雷线对导线的屏蔽保护作用就越好有些国家还采用负保护角有些国家还采用负保护角。

有些国家还采用负保护角有些国家还采用负保护角• •避雷线适用于输电线路防雷（分布保护场合），在变电所里有时也在电气主回路上避雷线适用于输电线路防雷（分布保护场合），在变电所里有时也在电气主回路上避雷线适用于输电线路防雷（分布保护场合），在变电所里有时也在电气主回路上避雷线适用于输电线路防雷（分布保护场合），在变电所里有时也在电气主回路上空布置多条避雷线进行雷电防护空布置多条避雷线进行雷电防护空布置多条避雷线进行雷电防护空布置多条避雷线进行雷电防护29一类特制8.4￿￿.4￿￿避雷器避雷器 当发生绕击或者感应时，过电压波将沿线路传当发生绕击或者感应时，过电压波将沿线路传播入侵发电厂、变电站等播入侵发电厂、变电站等避雷器的要求：避雷器的要求：1 1良好的伏秒特性：良好的伏秒特性：ü冲击系数：冲击放电电压与工频放电电压之比冲击系数：冲击放电电压与工频放电电压之比ü冲击系数越小，伏秒特性越平缓，保护性能越好冲击系数越小，伏秒特性越平缓，保护性能越好2 2具有良好的非线性电阻特性具有良好的非线性电阻特性按发展历程看：按发展历程看：保护间隙、管型避雷器、普通阀式避雷器、磁吹保护间隙、管型避雷器、普通阀式避雷器、磁吹避雷器、金属氧化物避雷器等。

避雷器、金属氧化物避雷器等30一类特制保护间隙与排气式避雷器保护间隙与排气式避雷器保护间隙与排气式避雷器保护间隙与排气式避雷器 Ø保护间隙的灭弧能力很差（适用于短路电流小）；保护间隙的灭弧能力很差（适用于短路电流小）；Ø间隙间的电场为极不均匀电场，又裸露在大气环境中，受气象条件的间隙间的电场为极不均匀电场，又裸露在大气环境中，受气象条件的影响很大，因此伏秒特性很陡且分散性很大，将直接影响到它的保护效影响很大，因此伏秒特性很陡且分散性很大，将直接影响到它的保护效果；果；Ø保护间隙击穿后是直接接地，将会有截波产生，不能用来保护有绕组保护间隙击穿后是直接接地，将会有截波产生，不能用来保护有绕组的设备的设备 31一类特制排气式避雷器排气式避雷器排气式避雷器排气式避雷器 Ø灭弧能力与工频续流的大小有关，续流太大产气过多，管内气压太高将灭弧能力与工频续流的大小有关，续流太大产气过多，管内气压太高将使管子炸裂；续流太小产气过少，管内气压太小不足以灭弧使管子炸裂；续流太小产气过少，管内气压太小不足以灭弧 ;Ø熄灭续流存在上下限熄灭续流存在上下限 伏秒特性难以配合、动作后出现大幅值截波伏秒特性难以配合、动作后出现大幅值截波伏秒特性难以配合、动作后出现大幅值截波伏秒特性难以配合、动作后出现大幅值截波 32一类特制阀型避雷器阀型避雷器阀型避雷器阀型避雷器 变电所防雷保护的重点对象是变压器变电所防雷保护的重点对象是变压器变电所防雷保护的重点对象是变压器变电所防雷保护的重点对象是变压器 ØØ阀片的作用：通过电阻限制工频续流，使之能在第一次过零时就熄弧阀片的作用：通过电阻限制工频续流，使之能在第一次过零时就熄弧阀片的作用：通过电阻限制工频续流，使之能在第一次过零时就熄弧阀片的作用：通过电阻限制工频续流，使之能在第一次过零时就熄弧 ØØ理想的电阻：应在大电流（冲击电流）时呈现为小电阻以保证其上的压理想的电阻：应在大电流（冲击电流）时呈现为小电阻以保证其上的压理想的电阻：应在大电流（冲击电流）时呈现为小电阻以保证其上的压理想的电阻：应在大电流（冲击电流）时呈现为小电阻以保证其上的压降（残压）足够低；而在冲击电流过去之后，当加在阀片上的电压是电降（残压）足够低；而在冲击电流过去之后，当加在阀片上的电压是电降（残压）足够低；而在冲击电流过去之后，当加在阀片上的电压是电降（残压）足够低；而在冲击电流过去之后，当加在阀片上的电压是电网的工频电压时，阀片应呈现为大电阻以限制工频续流，易于灭弧。

阀网的工频电压时，阀片应呈现为大电阻以限制工频续流，易于灭弧阀网的工频电压时，阀片应呈现为大电阻以限制工频续流，易于灭弧阀网的工频电压时，阀片应呈现为大电阻以限制工频续流，易于灭弧阀片最好具有不随冲击电流变化的残压和大的通过电流的能力片最好具有不随冲击电流变化的残压和大的通过电流的能力片最好具有不随冲击电流变化的残压和大的通过电流的能力片最好具有不随冲击电流变化的残压和大的通过电流的能力 n n阀片：碳化硅，阀片：碳化硅，阀片：碳化硅，阀片：碳化硅， u u= =CiCiα α ØØ阀片的作用是：当雷电流通过时，阀片呈低阻抗，阀片的作用是：当雷电流通过时，阀片呈低阻抗，阀片的作用是：当雷电流通过时，阀片呈低阻抗，阀片的作用是：当雷电流通过时，阀片呈低阻抗，在阀片上出现的电压（称为残压）受到限制当工在阀片上出现的电压（称为残压）受到限制当工在阀片上出现的电压（称为残压）受到限制当工在阀片上出现的电压（称为残压）受到限制当工频续流通过时，由于电压相对较低，阀片呈高阻值，频续流通过时，由于电压相对较低，阀片呈高阻值，频续流通过时，由于电压相对较低，阀片呈高阻值，频续流通过时，由于电压相对较低，阀片呈高阻值，因而限制了工频续流，有利于灭弧。

因而限制了工频续流，有利于灭弧因而限制了工频续流，有利于灭弧因而限制了工频续流，有利于灭弧   越小，说明越小，说明越小，说明越小，说明避雷器的非线性程度越高，残压越低，保护性能越避雷器的非线性程度越高，残压越低，保护性能越避雷器的非线性程度越高，残压越低，保护性能越避雷器的非线性程度越高，残压越低，保护性能越好磁吹阀型避雷器磁吹阀型避雷器磁吹阀型避雷器磁吹阀型避雷器 33一类特制为了使正常运行时的碳化硅电阻为了使正常运行时的碳化硅电阻阀片没有工频电流，以避免阀片阀片没有工频电流，以避免阀片温度过高，保证正常使用，阀片温度过高，保证正常使用，阀片需要与火花间隙串联需要与火花间隙串联使用使用n n火花间隙火花间隙火花间隙火花间隙1－黄铜电极2－云母垫圈 3－间隙放电区图8－14 阀式避雷器单个火花间隙35kV ~220kV绝缘水平也以避雷器5kA的残压作为绝缘配合的依据；330kV及更高电压等级的电网，规定取10kA作为计算标准34一类特制n n阀式避雷器类型阀式避雷器类型阀式避雷器类型阀式避雷器类型（一）普通阀式避雷器没有专门的灭弧装置，灭弧能力和通流容量有限，不容许它们在延续时间较长的内部过电压作用下动作。

二）磁吹阀式避雷器采用灭弧能力较强的磁吹火花间隙和通流能力较大的高温阀片利用磁场对电弧的电动力，迫使间隙中的电弧加快运动、旋转或拉长，使弧柱中去电离作用增强，从而大大提高其灭弧能力35一类特制（1）额定电压指正常工作时加在避雷器上的工频工作电压，它应与避雷器安装地点的电力系统的额定电压等级相同2）灭弧电压指保证避雷器能在工频续流第一次过零时就熄灭电弧的条件下，允许加在避雷器两端的最高工频电压灭弧电压应大于避雷器工作母线上可能出现的最高工频电压，否则避雷器就可能因不能熄灭续流电弧而损坏3）冲击放电电压指在冲击电压作用下，避雷器放电的电压值（幅值）由于其伏秒特性应低于被保护设备绝缘的冲击击穿电压的伏秒特性，因此，通常给出的是上限值4）工频放电电压指工频电压作用下，避雷器将发生放电的电压值一般希望避雷器冲击放电电压与工频放电电压幅值之比（冲击系数）接近于1，这样避雷器的伏秒特性就比较平坦，有利于绝缘配合（5）残压指冲击电流通过避雷器时，在阀片电阻上产生的电压的峰值我国标准规定分别为5kA（220kV及以下的避雷器）和10kA（330kV及以上的避雷器），电流波形则统一取为8/20μs36一类特制u（1）切断比。

指避雷器工频放电电压的下限与灭弧电压之比因为间隙绝缘强度的恢复需要一个去游离过程，因此灭弧电压总是低于工频放电电压切断比越接近于1，说明该火花间隙的绝缘强度恢复速度越快，灭弧能力越强普通阀式避雷器的切断比为1.8左右，磁吹避雷器约为1.4u（2）保护比 指避雷器的残压与灭弧电压之比保护比越小，表明残压越低或灭弧电压越高，意味着绝缘上受到的过电压较小，而工频续流又能很快被切断，因而该避雷器的保护性能越好普通阀式避雷器的保护比一般为2.4左右，磁吹避雷器一般不大于1.837一类特制氧化锌（氧化锌（氧化锌（氧化锌（ZnOZnOZnOZnO））））避雷器避雷器避雷器避雷器ZnO避雷器又叫金属氧化物避雷器（避雷器又叫金属氧化物避雷器（MOA） ZnO避雷器由避雷器由ZnO电阻片组成，具有优异的非线性伏安特性，因电阻片组成，具有优异的非线性伏安特性，因此可以取消火花间隙，实现无间隙无续流，且造价低廉此可以取消火花间隙，实现无间隙无续流，且造价低廉1）） ZnO晶粒，粒径为晶粒，粒径为10μm左右，电左右，电 阻率为阻率为1~10Ω·cm；；（（2）） 包围着包围着ZnO晶粒的晶粒的Bi2O3晶界层，厚晶界层，厚 度为度为0.1μm左右，电阻率大于左右，电阻率大于 1010Ω·cm；；（（3）） 零散分布于晶界层中的尖晶石零散分布于晶界层中的尖晶石 Zn7Sb2O12。

ZnO电阻片的非线性特性主要取决于晶界电阻片的非线性特性主要取决于晶界层，在低电场下其电阻率很高；当层间电层，在低电场下其电阻率很高；当层间电位梯度达到位梯度达到104~105V/cm时，其电阻率急时，其电阻率急剧下降到低阻状态剧下降到低阻状态 38一类特制硅橡胶复合外套避雷器硅橡胶复合外套避雷器39一类特制ZnOZnO的伏安特性曲线的伏安特性曲线u区域区域Ⅰ为低电场区，电流密度与电场强度的开方成正比，非线性系为低电场区，电流密度与电场强度的开方成正比，非线性系数数 约为约为0.1~0.2；；u区域区域Ⅱ为中电场区，晶界层电阻为中电场区，晶界层电阻Rv减小，非线性系数减小，非线性系数α大为下降，大为下降，约为约为0.01~0.04；－；－近似为直线近似为直线u区域区域Ⅲ为高场强区，为高场强区，ZnO本体电阻本体电阻R起主要作用，电流与电压成起主要作用，电流与电压成正比，伏安特性曲线向上翘正比，伏安特性曲线向上翘 40一类特制ZnO避雷器的主要避雷器的主要优点：点：u无间隙无间隙 结构简单、重量轻、无电压分布不均、放电电压不结构简单、重量轻、无电压分布不均、放电电压不稳定等，保护可靠性高稳定等，保护可靠性高u无续流无续流 不需吸收续流能量，动作负载轻；可承受多次重复不需吸收续流能量，动作负载轻；可承受多次重复雷击或者重复操作过电压雷击或者重复操作过电压u电气设备所受过电压可减低电气设备所受过电压可减低 在整个过电压阶段都有电流流过，因此降低了过电压在整个过电压阶段都有电流流过，因此降低了过电压幅值幅值u通流容量大通流容量大 不受串联间隙被灼伤的制约，阀片的通流能力仅与不受串联间隙被灼伤的制约，阀片的通流能力仅与本身通流能力有关。

可并联进一步提高通流能力本身通流能力有关可并联进一步提高通流能力u易于制成易于制成直流避雷器直流避雷器41一类特制ZnO避雷器的参数避雷器的参数u额定电压额定电压 能短期耐受的最大工频电压有效值能短期耐受的最大工频电压有效值u最大持续运行电压最大持续运行电压 能长期持续运行的最大工频电压有效值能长期持续运行的最大工频电压有效值u起始动作电压（参考电压、转折电压）起始动作电压（参考电压、转折电压） 开始进入动作状态的电压，通常为开始进入动作状态的电压，通常为U1mAu压比压比 在在8/20us的冲击电流规定值下，残压与起始动作电压之比的冲击电流规定值下，残压与起始动作电压之比越小，非线性越好越小，非线性越好u荷电率荷电率 持续运行电压与起始动作电压之比，老化持续运行电压与起始动作电压之比，老化u工频耐受电压特性工频耐受电压特性 对工频过电压的耐受能力（对工频过电压的耐受能力（1.2 1000s；；1.3 100s；；1.4 1s））u保护比保护比 额定残压与最大长期工作电压峰值之比越小，保护性能越好额定残压与最大长期工作电压峰值之比。

越小，保护性能越好42一类特制额定电压和容许最大持续运行电压为有效值，1mA参考电压常在直流下测得ZnO避雷器的参数避雷器的参数43一类特制ZnO避雷器的参数避雷器的参数u压比：u荷电率：u压比反映了避雷器伏安特性的非线性程度，压比越小非线性程度越大、保护性能越好u荷电率反映了长期工作条件下避雷器承担电压负荷的轻重，荷电率较高时避雷器老化速度加快44一类特制ZnO避雷器的避雷器的优劣劣评判判显然避雷器A的非线性程度好于避雷器B，其保护性能也优于避雷器B45一类特制46一类特制47一类特制8.5￿￿.5￿￿接地技接地技术与接地装置与接地装置 接地接地接地接地：把地面上的电气设备的一部分经埋入地中：把地面上的电气设备的一部分经埋入地中：把地面上的电气设备的一部分经埋入地中：把地面上的电气设备的一部分经埋入地中（包含水泥和水）的接地体（如金属棒、管、带、网（包含水泥和水）的接地体（如金属棒、管、带、网（包含水泥和水）的接地体（如金属棒、管、带、网（包含水泥和水）的接地体（如金属棒、管、带、网等）与大地作电气连接，从而使接地点对地保持尽可等）与大地作电气连接，从而使接地点对地保持尽可等）与大地作电气连接，从而使接地点对地保持尽可等）与大地作电气连接，从而使接地点对地保持尽可能低的电位。

能低的电位能低的电位能低的电位8 8.5.1 .5.1 接地和接地电阻的概念接地和接地电阻的概念uu电工中电工中电工中电工中“ “地地地地” ”的定义是地中不受入地电流的影响而保持着零电位的定义是地中不受入地电流的影响而保持着零电位的定义是地中不受入地电流的影响而保持着零电位的定义是地中不受入地电流的影响而保持着零电位的土地 uu将地面上的金属物体或电气回路的某一节点通过导体与大地相连，将地面上的金属物体或电气回路的某一节点通过导体与大地相连，将地面上的金属物体或电气回路的某一节点通过导体与大地相连，将地面上的金属物体或电气回路的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地保持等电位，称为接地使该物体或节点与大地保持等电位，称为接地使该物体或节点与大地保持等电位，称为接地使该物体或节点与大地保持等电位，称为接地 u接地电阻并不是金属接地体自身的电阻，而是电流通过接地体流入大地土壤过程中土壤呈现的电阻48一类特制接地装置原理接地装置原理图uu由于大地电阻率的存在，由于大地电阻率的存在，由于大地电阻率的存在，由于大地电阻率的存在，当有电流流过时，出现电当有电流流过时，出现电当有电流流过时，出现电当有电流流过时，出现电场分布，相对与无穷远处场分布，相对与无穷远处场分布，相对与无穷远处场分布，相对与无穷远处的零电位点，接地体处有的零电位点，接地体处有的零电位点，接地体处有的零电位点，接地体处有电位升高。

电位升高电位升高电位升高uu需要降低接地电阻值需要降低接地电阻值需要降低接地电阻值需要降低接地电阻值uu接地体有人工和天然的两接地体有人工和天然的两接地体有人工和天然的两接地体有人工和天然的两类：人工是指专门为接地类：人工是指专门为接地类：人工是指专门为接地类：人工是指专门为接地而设置的；自然的是指用而设置的；自然的是指用而设置的；自然的是指用而设置的；自然的是指用于别的目的，也可兼做接于别的目的，也可兼做接于别的目的，也可兼做接于别的目的，也可兼做接地接触电位差接触电位差接触电位差接触电位差跨步电位差跨步电位差跨步电位差跨步电位差49一类特制8.5.2￿￿.5.2￿￿接地的分接地的分类1）） 工作接地工作接地 工作接地电阻一般为0.5 ～10 2）） 保护接地保护接地 为保障人身安全而将设备外壳接地 通常保护电阻约为1~103）） 防雷接地防雷接地 目的是减小雷电流通过接地装置时的地电位升高 火花效应火花效应：如果雷电流较大，则土壤中电流密度较大，造成土壤空隙承受压降较大，如果土壤空隙中发生电火花击穿，等价于在空隙上并联了一个导体，宏观上接地电阻降低。

电感影响电感影响：如果接地体比较长，在雷电流波头部分其电抗较大，阻止了雷电流向接地体远端流动，结果接地体得不到充分利用，宏观上接地电阻增大ØØ由于火花效应和电感效应，冲击电流下和工频电流下接地电阻阻值有所由于火花效应和电感效应，冲击电流下和工频电流下接地电阻阻值有所由于火花效应和电感效应，冲击电流下和工频电流下接地电阻阻值有所由于火花效应和电感效应，冲击电流下和工频电流下接地电阻阻值有所不同 冲击系数冲击系数：50一类特制8.5.3￿￿.5.3￿￿工程工程实用的接地装置用的接地装置一、典型接地体的接地电阻一、典型接地体的接地电阻减小接地电阻的方法Ø降低土壤电阻率Ø增大电容（表面积）51一类特制（一）垂直接地体单根垂直接地体：n根垂直接地体并联时：一般η＝0.650.852一类特制（二）水平接地体ØØL L L L为为为为总长度总长度总长度总长度；；；；ØØH H H H为为为为埋设深度埋设深度埋设深度埋设深度；；；；ØØA A A A为形状系数为形状系数为形状系数为形状系数 53一类特制（三）伸长接地体u伸长接地伸长接地体高土壤电阻率地区体高土壤电阻率地区，以减小，以减小R R。

Ø电感效应电感效应————增大接地电阻增大接地电阻Ø火花效应火花效应————降低接地电阻降低接地电阻54一类特制冲冲击系数系数 u火花效应，火花效应， < <1 1u电感效应（长接地体），电感效应（长接地体），  > >1 1接地接地体只在体只在4040m m－－60m60m的范围内有效超过的范围内有效超过此范围，阻抗不再发生变化此范围，阻抗不再发生变化55一类特制二、二、输电线路的防雷接地路的防雷接地56一类特制三、三、发电厂和厂和变电站的防雷接地站的防雷接地Ø按按安全接地和安全接地和工作工作接地要求接地要求，，敷设统敷设统一一的接的接地网Ø一般一般埋入地下埋入地下0.6-0.8m57一类特制地网地网结构、接地构、接地电阻估算阻估算一般取一般取0.5~5Ω58一类特制本章重点本章重点u雷电发展过程，雷击可以视为电流源，等值电路u雷电流的幅值分布概率u雷暴日，落雷密度计算u避雷针、避雷线的保护范围特点uZnO避雷器的伏安特性，简化表示（U固定，水平线）u接地形式，变电站接地电阻59一类特制作作业uP209 1、3、460一类特制。