第6章变电站防雷保护与接地(答案)
电气自动化技术《习题及答案6.1.2雷的防御及防雷设计》
雷的防御及防雷设计1对直击雷、感应雷和雷电侵入波分别采用什么防雷措施？答：防御直击雷的方法：〔1〕装设独立的避雷针；〔2〕在建筑物上装设避雷针或避雷线；〔3〕在建筑物屋面铺设避雷带或避雷网。
所有防雷装置都须有可靠的引下线与合格的接地装置相焊连。
除独立的避雷针外，建筑物上的防雷引下线应不少于两根。
这既是为了可靠，又是对雷电流进行分流，防止引下线上产生过高的电位。
为避雷针与被保护物〔如建筑物和配电装置〕之间在空气中的间距，一般不小于5m；为在地下的接地装置之间的距离，一般不小于2m。
防御感应雷的方法如下：〔1〕在建筑物屋面沿周边装设避雷带，每隔20米左右引出接地线一根。
〔2〕建筑物内所有金属物如设备外壳、管道、构架等均应接地，混凝土内的钢筋应绑扎或焊成闭合回路。
〔3〕将突出屋面的金属物接地；〔4〕对净距离小于100mm的平行敷设的长金属管道，每隔20～30米用金属线跨接，防止因感应过电压而产生火花。
雷电侵入波的防御(1) 架空线1〕对6～10kV架空线，如有条件就采用30～50m的电缆段埋地引入，在架空线终端杆装避雷器，避雷器的接地线应与电缆金属外壳相连后直接接地，并连入公共地网。
2〕对没有电缆引入的6～10kV架空线，在终端杆处装避雷器，在避雷器附近除了装设集中接地线外，还应连入公共地网。
3〕对低压进出线，应尽量用电缆线，至少应有50m的电缆段经埋地引入，在进户端将电缆金属外壳架相连后直接接地，并连入公共地网。
(2) 变配电所1〕在电源进线处主变压器高压侧装设避雷器。
要求避雷器与主变压器尽量靠近安装，相互间最大电气距离不超过的规定，同时，避雷器的接地端与变压器的低压侧中性点及金属外壳均应可靠接地。
2〕3～10kV高压配电装置及车间变配电所的变压器要求它在每路进线终端和各段母线上都装有避雷器。
避雷器的接地端与电缆头的外壳相连后须可靠接地。
3〕在低压侧装设避雷器在多雷区、强雷区及向一级防雷建筑供电的Yyn0和Dyn11联结的配电变压器，应装设一组低压避雷器。
光伏电站防雷与接地设计(完整电子文档,配习题)
防雷与接地设计（完整电子文档，配习题）在光伏发电系统中，光伏方阵还有控制器、逆变器等其他一些设备，线缆较长，容易遭受雷电感应和雷电波的侵袭。
为了使光伏电站能够安全、稳定地运行，必须为系统提供防雷接地装置。
7.1雷电对光伏系统危害雷电对太阳能光伏发电系统设备的影响，主要由直击雷、雷电感应和雷电波侵入3种方式对物体形成灾害，一般在设计中应当分别对其加以防范。
1.直击雷直击雷是带电积云与地面目标之间的强烈放电。
雷电直接击在受害物上，产生电效应、热效应和机械力，从而对设施或设备造成破坏，对人畜造成伤害。
直击雷的电压峰值通常可达几万V 甚至几百万V，电流峰值可达几十kA 乃至几百kA，其破坏性之所以很强，主要是由于雷云所蕴藏的能量在极短的时间（其持续时间通常只有几μs到几百μs）就能释放出来，从瞬间功率来讲，是巨大的。
2 雷电感应(感应雷)感应雷的能量远小于直击雷，但感应雷发生的可能性远大于直击雷。
感应雷分为由静电感应形成的雷和由电磁感应形成的雷两种。
(1)静电感应雷：当雷云来临时地面上的一切物体，尤其是导体，由于静电感应，都聚集起大量的雷电极性相反的束缚电荷，在雷云对地或对另一雷云闪击放电后，束缚电荷就变成了自由电荷，从而产生很高的静电电压(感应电压)，其过电压幅值可达到几万到几十万V，这种过电压往往会造成建筑物内的导线、接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电。
(2)电磁感应雷：雷电放电时，由于雷电流的变化率大而在雷电流的通道附近产生迅速变化的强磁场。
这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动势。
感应雷沿导体传播，损坏电路中的设备或设备中的器件。
光伏发电系统中电缆多，线路长，给感应雷的产生，耦合和传播提供了良好环境，而光伏发电系统设备随着科技的发展，智能化程度越来越高，低压电路和集成电路也用得很普遍，抗过电压能力越来越差，极易受LEMP的袭击，并且损害的往往是集成度较高的系统核心器件，所以更不能掉以轻心。
电力系统中的防雷保护有哪些基本措施
1 电力系统中的防雷保护有哪些基本措施？并简述其原理。
答：输电线路保护：1、架设避雷线，防止雷直击导线，对雷电有分流作用。
2、降低杆塔接地电阻3、架设耦合地线，有一定分流作业和增大导、地线之间的耦合系数。
4、采用不平衡绝缘方式。
5、装设自动重合闸6、采用消弧线圈接地，能使雷电过电压所引起的相对地冲击电流变为稳定的工频电弧。
变电站保护：装设避雷针和避雷器，使所有被保护物体在保护范围内，防止直击雷。
另外变电站还要进行进线端保护，限制侵入波的陡度。
2为什么说与SiC避雷器相比，MOA具有无可比拟的优点？答：氧化锌避雷器简称MOA, 与传统的碳化硅避雷器相比，MOA具有保护特性好，通流能力大，耐污能力强，结构简单，可靠性高等特点，能对输变电设备提供最佳保护。
SiC避雷器存在着一定的缺点：一是只有雷电最大幅值限压保护功能，而无雷电陡波保护功能，防雷保护功能不完全；二是没有连续雷电冲击保护能力；三是动作特性稳定性差可能遭受暂态过电压危害；四是动作负载重使用寿命短等。
MOA避雷器的结构为将若干片ZnO阀片压紧密封在避雷器瓷套内。
ZnO阀片具有非常优异的非线性特性，在较高电压下电阻很小，可以泄放大量雷电流，残压很低，在电网运行电压下电阻很大很大，泄漏电流只有50～150μA，电流很小可视为无工频续流，这就是作成无间隙氧化锌避雷器的原因，其突出优点是它对雷电陡波和雷电幅值同样有限压作用，防雷保护功能完全。
3答：(1)防止雷电直击导线，使作用到线路绝缘子串的过电压幅值降低。
(2)雷击带有避雷线的杆顶时，对雷电有分流作用，可减少流人杆塔的雷电流。
,(3)对导线有耦合作用，降低雷击塔头绝缘上的电压。
(4)对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。
(5)直线杆塔的避雷线对杆塔有支持作用。
(6)避雷线保护范围呈带状，十分适合保护电力线路。
以雷击带有避雷线的杆塔部为例，分析避雷线在提高线路耐雷水平中的作用。
4为什么切除带负载的变压器不会产生过电压，而切除空载变压器会产生过电压？答：变压器空载时励磁电流很小，而断路器中的去游离作用很强切除空载的变压器时，，故当电流不为零时，就发生强制熄弧的截流现象，故电流极速下降为0，电感的电压、电流关系u=L (di/dt)，故而产生过电压。
第六 雷电过电压防护
地电阻时，可采用多根放射形接地体，或连续伸 长接地体，或采用某种有效的降阻剂降低接地电
Hale Waihona Puke 阻值土壤电阻 率 Ω.m接地电阻 Ω
≤10 100~5 0 00
≤10 ≤15
500~10 00
≤20
1000~20 00
≤25
>200 0
≤30
3）尽量缩短避雷器与被保护设备间的电气距 离。
三、变电站避雷器保护配置
（1）配电装置每组母线上应装设避雷器，但是进出 线都装有避雷器的除外。
（2）旁路母线是否装设避雷器视其运行时避雷器到 被保护设备的电气距离是否满足要求而定。
（3）330KV及以上变压器和并联电抗器处必须装设 避雷器，避雷器应尽可能靠近设备本体。
第六章 雷电过电压防护
输电线路上的雷电过电压
1、直击雷过电压：是由雷电直接击中杆塔、避雷 线或导线引起的过电压；一般采用避雷线保护
2、感应雷过电压：是由雷击线路附近大地，由于 电磁感应在导线产生的过电压
运行经验表明，直击雷过电压对电力系统的危害 最大，感应雷过电压只对35KV及以下的线路会造 成雷害。
3
五、采用消弧线圈接地方式
适用条件： 雷电活动强烈、接地电阻又难以降低的地区
作用原理： 单相对地闪络时，消弧线圈使其不至于发展成持
续工频电弧 两相或三相对地闪络时，第一相闪络并不会造成
跳闸，先闪络的导线相当于一根避雷线，增加了分流和对 未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下降，从 而提高了线路的耐雷水平。
与通信线路之间的交叉跨越档、过江大跨越高杆塔、变电 站的进线保护段等处。
九、采用线路型金属氧化物避雷器
变电站防雷与接地
第四十一页，编辑于星期六：点 五十三分。
4、变电所进线段的保护 变电所进线段保护的作用在于限制流经 避雷器的雷电流和限制入侵波的陡度。 5、三相绕组变压器的防雷保护 当变压器高压侧有雷电波入侵时，通过 绕组间的静电和电磁耦合，在其低压侧 也将出现过电压。为了限制这种过电压， 只要在任一相低压绕组直接出口处对地 加装一个避雷器即可，中压绕组虽也有 开路的可能，但其绝缘水平较高，一般 不装。
1、中性点直接接地电力系统 主要优点是：单相接地时，其中性点电 位不变，非故障相对地电压接近于相电 压（可能略有增大），因此降低了电力 网绝缘的投资，而且电压越高，其经济 效益也越大。
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第五页，编辑于星期六：点 五十三分。
2、中性点不接地电力系统 主要优点是运行可靠性高。单相接地时， 不能构成短路回路，接地相电流不大， 电力网线电压的大小和相位关系仍维持 不变，但非接地相的对地电压升为线电 压。
第三节 防雷装置
一、避雷针 二、避雷线（又称架空地线） 三、避雷器
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第二十二页，编辑于星期六：点 五十三分。
一、避雷针
1、用途 为了防止设备免受直接雷击，通常采用装 设避雷针或避雷线的措施，避雷针高于被 保护物，其作用是将雷电吸引到避雷针本 身上来并安全地将雷电流引入大地，从而 保护了设备。
一、雷电的形成 二、雷电过电压 三、雷电的危害
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一、雷电的形成
雷电产生原因的解释很多，现象也比较复 杂。几个主要名次如下： （1）雷云 （2）导电通道 （3）先导放电 （4）主放电阶段（回击放电）
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二、雷电过电压
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防雷检测考试问答题汇总及答案
防雷检测考试问答题汇总及答案1、解释什么是防雷装置？答：用于减少闪击击于建（构）筑物上或建（构）筑物附近造成的物质性损害和人身伤亡，由外部防雷装置和内部防雷装置组成。
2、解释什么是接闪器？答：由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面、金属构件等组成。
3、解释什么是接地线？答：从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体；或从接地端子、等电位连接带至接地体的连接导体。
4、解释什么是防雷等电位连接？答：将分开的诸金属物体直接用连接导体或经电涌保护器连接到防雷装置上以减小雷电流引发的电位差。
5、解释什么是等电位连接带？答：将金属装置、外来导电物、电力线路、电信线路及其他线路连于其上以能与防雷装置做等电位连接的金属带。
6、解释什么是防雷区？答：划分雷击电磁环境的区，一个防雷区的区界面不一定要有实物界面，例如不一定要有墙壁、地板或天花板作为区界面。
7、解释什么是电气系统？答：由低压供电组合部件构成的系统。
也称低压配电系统或低压配电线路。
8、解释什么是电涌保护器？答：用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件。
它至少含有一个非线性元件。
9、解释什么是保护模式？答：电气系统电涌保护器的保护部件可连接在相对相、相对地、相对中性线、中性线对地及其组合，以及电子系统电涌保护器的保护部件连接在线与线、线与地及其组合。
10、解释什么是最大持续运行电压？答：可持续加于电气系统电涌保护器保护模式的最大方均根电压或直流电压；可持续加于电子系统电涌保护器端子上，且不致引起电涌保护器传输特性减低的最大方均根电压或直流电压。
11、解释什么是标称放电电流？答：流过电涌保护器 8/20μs电流波的峰值。
12、解释什么是以Iimp试验的电涌保护器？答：耐得起 10/350μs典型波形的部分雷电流的电涌保护器需要用 Iimp电流做相应的冲击试验。
13、解释什么是Ⅰ级试验？答：电气系统中采用Ⅰ级试验的电涌保护器要用标称放电电流 In、 1.2/50μs冲击电压和最大冲击电流 Iimp做试验。
防雷题库及解答
防雷题库及解答题库11、建筑物的防雷应根据其、、按防雷要求分为三类。
2、北京市毛主席纪念堂，其建筑物防雷应划为类。
3、广州市有一个位于珠江畔的疗养院，建筑物群长200米，宽高20米，该疗养院年预计雷击次数为次/a（广州市平均雷暴天数为87.6天）。
4、某厂区测得土壤电阻率为1000Ωm，用摇表测得避雷针的接地电阻为15.0Ω，引下线接地点到接地体最远端为25.3m，则计算出接地冲击电阻为Ω。
5、有一座属于一类防雷建筑物的高层大厦，高度为米，在此应采用以下防侧击雷措施：米起每隔不大于米沿建筑物四周设；米及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与。
6、建筑物的防雷区一般可划分为、、、等区。
7、等电位连接的目的在于减少需要防雷的空间内各金属系统之间的。
8、防雷击电磁脉冲，采取的主要措施有、。
9、第一、第二、第三类防雷建筑物首次雷电流幅值分别为KA、KA、KA，其雷电流陡度di/dt分别为KA、KA/μs、KA/μs。
10、办理新建筑物的防雷手续，须提交、、、、二、问答题、计算题：1、如何进行对新建建筑物防雷设计图纸审核？应注意什么？2、有一栋15层二类防雷框架结构的建筑物，该楼设有15根引下线，计算机放在第10层的LPZ1区中，计算机房的六面体由Φ的网格1m×1m组成，计算机离楼顶为2米，离四壁最短距离，①邻近100米情况下发生首次雷击，求计算机房LPZ1区中的磁场强度和安全距离。
②直击雷击中该大楼（注：首次雷击），求计算机房LPZ1区中的磁场强度和安全距离。
3、有一栋12层高的二类防雷综合楼（长30米，宽9米），设防雷引下线，当在楼顶雷击点的雷电流为10KA（10/350μs），第11层和第9层在磁感应强度为2.4GS时的安全距离，并画出等高斯线。
四、设计题与计算题：1、有一个储存硝化棉的仓库，长21米，宽7.5米，要求设独立针保护，请设计绘制该仓库的hx高度的保护范围（注：要求独立针离仓库不小于3米，比例：1：300）。
输变电设备防雷技术规定
安徽省电力公司输变电设备防雷技术规定第一章总则第一条为预防输变电设备雷击故障的发生，减少雷击故障造成的影响，确保电网安全、可靠运行，特制定本技术规定。
第二条本规定依据国家有关标准、规程和规范并结合近年来国家电网公司输变电设备雷击故障分析及运行经验制定。
第三条本规定针对输变电设备所发生的雷击故障，从设计选型、基建和验收、运行维护、技改和报废设备全寿命周期角度提出了具体的技术措施。
第四条本规定适用于安徽省电力公司系统所属交流输变电设备，直流系统可参照执行。
第二章规范性引用技术文件以下为本技术规定所引用的国家、行业和企业的标准及规范，但不仅限于此：GB 50150 电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB 311.1高压输变电设备的绝缘配合GB/T 311.2 绝缘配合第2部分：高压输变电设备的绝缘配合使用导则GB 11032 交流无间隙金属氧化物避雷器GB/T 17949.1 接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第一部分：常规测量DL/T 475 接地装置工频特性参数的测量导则DL/T 620 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T 621 交流电气装置的接地DL/T 815 交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器DL/T 804 交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则DL / T 474.5 现场绝缘试验实施导则：避雷器试验国家电网公司十八项重大反事故措施安徽电网电力设备预防性试验规程安徽电力通信站过电压保护标准第三章输电线路第五条在线路初设阶段，应收集线路路径区域内的雷电活动历史资料，并结合所途经单位提供的运行经验，优化路径，尽可能避开雷电活动强烈地区，必要时开展专题分析，采取相应的防雷措施。
第六条根据土壤电阻率，优化地网设计，尽可能降低杆塔接地阻抗。
第七条线路避雷器的选用应满足DL/T 815-2002的要求，并选择通过产品鉴定、具有良好运行业绩的制造厂的产品。
第八条架空地线的接地方式应综合考虑感应损耗和防雷效果等因素，雷害严重地区应采用直接接地方式。
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第7章 变电站的防雷保护与接地习题答案
1.大气过电压的形式有几种？
答：雷云对大地的放电，将产生有很大破坏作用的大气过电压，其基本形式有三种：直击雷过电压（直击雷）、感应过电压（感应雷）、侵入波（行波）过电压。
2.简述避雷针和避雷线的作用和结构。
答：避雷针作用是吸引雷电，并安全导入大地，从而保护了附近的建筑和设备免受雷击。
避雷针由接闪器、引下线、接地体三部分组成。
避雷线主要用来保护架空线路。
它由悬挂在空中的接地导线，接地引下线和接地体组成。
3.避雷器的作用是什么？有几种类型？
答：避雷器是防止雷电波侵入的主要保护设备，与被保护设备并联。
当雷电冲击波侵入时，避雷器能及时放电，并将雷电波导入地中，使电气设备免遭雷击。
而过电压消失后，避雷器又能自动恢复到初始状态。
同时避雷器还能保护操作过电压。
常见的避雷器有阀型避雷器、管型避雷器、保护间隙和金属氧化物避雷器。
4.简述氧化锌避雷器的特点。
答：氧化锌避雷器由中间有孔的环形氧化锌阀片组成，孔中有一根有机绝缘棒，两端用螺栓紧固。
内部元件装入瓷套内，上、下两端各用一个压紧弹簧压紧。
瓷套两端法兰各有一个压力释放口，当避雷器内部发生故障时，可将内部高压力释放出来，以防瓷套爆炸。
阀片具有较理想的伏安特性，当作用在氧化锌阀片上的电压超过某一值（此值称为动作电压）时，阀片将“导通”，而后在阀片的残压与流过其本身的电流基本无关。
在工频电压下，阀片的电阻值极大，能迅速抑制工频续流，因此可以不串联火花间隙来熄灭工频续流引起的电弧。
阀片通流能力强，阀片直径小。
金属氧化物避雷器具有无间隙、无续流、体积小、重量轻等优点，而且保护性能好，阀片的残压比阀型避雷器的低。
由于雷电流通过氧化锌避雷器没有工频续流的问题，因此可以承受多重雷击。
5. 变电站对直击雷的防护，采取何种措施？有什么原则？
答：。
变电站对直击雷的防护，一般装设避雷针。
装设避雷针应考虑两个原则：所有被保护的设备均应处于避雷针的保护范围之内，以免受到直接雷击；防止反击。
6.什么是反击，防止反击采取什么措施？
答：当雷击避雷针后，雷电流沿引下线入地时，对地电位很高，如果它与被保护设备之间的绝缘距离不够，就有可能在避雷针受雷击之后，从避雷针至被保护设备发生放电，这种情况叫逆闪络或反击。
为防止反击，避雷针和被保护物之间应保持足够的安全距离S K ，被保护物的外壳和避雷针的接地体在地中的距离S d 分别应满足下式的要求：
h R S Sh K 1.03.0+> （m ）
Sh d R S 3.0 （m ）
式中R sh 为避雷装置的冲击接地电阻（Ω）；h 为被保护设备的高度。
7. 防止侵入变电站的行波损坏电气设备，应采取什么措施？
答：为防止侵入变电站的行波损坏电气设备，应从两方面采取保护措施：一是使用阀型避雷器；二是在距离变电站适当距离内装设可靠的进线保护。
8.画图说明变配电站进线段过电压保护应采取何方法，并说明保护元件的作用。
答：
图为35～110千伏无避雷线线路的变电站进线段的保护接线。
进线段长度为1~2千米，其接地电阻应小于10欧。
进线段的避雷线保护角α不宜超过20°，最大不应超过30°，以减少在这一段发生绕击的可能性。
当雷击进线段以外的导线上，由于导线的波阻抗和避雷器串联，故有限流作用，使流过变、配电所的避雷器幅值不超过5千安。
在图中，对铁塔和铁横担、瓷横担的钢筋混凝土杆线路，以及全线有避雷线的线路，其进段首端，一般不装设管型避雷器FE1。
只在对冲击绝缘水平较高的线路上（如木杆线路时）才装设，其接地电阻不宜超过10欧。
目的是为了限制流过变、配电所内阀型避雷器的雷电流幅值不超过5KA 。
在靠近隔离开关或断路器处装设一组管型避雷器FE2。
当雷击线路时，雷电波沿线路传播到隔离开关或断路器断开处产生反射而电压升高。
这种过电压使断开处设备发生闪络，这样在线路侧带电的情况下，将会引起工频短路，将绝缘支座烧毁，威胁设备安全运行，故必须装设FE2加以保护。
9. 接地的一般要求有哪些？
答：一般要求。
①为保证人身和设备安全，电气设备的外壳宜接地。
交流电气设备应充分利用自然接地体，但应校验自然接地体的稳定。
②直流电力回路中，不应利用自然接地体作为电流回路的接地线或接地体。
③设计安装接地装置时，应考虑土壤干燥或冻结等季节变化的影响，接地电阻在一年四季中均能保证所要求的电阻值。
④不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定外，应使用一个总的接地体。
但电气设
图 变电所进线保护
备的工作接地和保护接地，应与防雷接地分开，并保持一定的安全距离以防止雷击。
⑤在中性点直接接地的供用电系统中，应装设能迅速自动切除接地短路故障的保护装置。
在中性点非直接接地的供用电系统中，应装设能迅速反应接地故障的信号装置，必要时，也可装设延时自动切除故障的装置。
10. 简述电气装置中必须接地的部分。
答：（1）电机、变压器、断路器及其他电气设备的金属底座、外壳；
（2）断路器、隔离开关等电气装置的操作机构；
（3）配电盘与控制盘的柜架；
（4）电流互感器及电压互感器的二次线圈；
（5）室内及室外配电装置的金属构架；
（6）电力电缆的金属外皮；电缆终端头金属外壳；导线的金属保护管等。
（7）居民区内，无避雷线的小接地电流线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆；
（8）有架空避雷线的电力线路杆塔；
（9）装在配电线路构架上的电气设备的金属外壳；
（10）避雷针，避雷器，避雷线及各种过电压保护间隙。
11. 电气设备接地电阻值如何确定？
答：
电压在1KV及以上的大接地短路电流系统。
规程规定接地装置接地电阻在一年内任何季节均不超过0.5欧即可。
电压在1KV及以上的小接地短路电流系统。
接地电阻也不允许超过10欧。
1KV以下中性点直接接地系统。
1KV以下的中性点直接接地的三相四线制系统，发电机和变压器的中性点接地装置的接地电阻，不应大于4欧。
容量不超过100千伏安时，接地电阻要求不大于10欧。
零线的每一重复接地的接地电阻不应大于10欧。
容量不超过100千伏安，且当重复接地点多于三处时，每一重复接地装置的接地电阻可不大于30欧。
1KV以下的中性点不接地系统。
规定其接地电阻不大于10欧。