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電力系統中將電源避雷器分為高壓和低壓兩種.其技術要求和指標如下:
一、高壓避雷器驗收技術要求和指標
A.避雷器型號:檢查是否按設計要求安裝相應的避雷器。要求3-10 kV配電變壓器。采用閥式避雷器保護(型號有:FS,FZ閥式,FCD,FCZ磁吹式,GB管式).
B.安裝位置:要求每相線上安裝一只閥式避雷器;也可兩相裝閥式避雷器,一相裝保護間隙或三相均用保護間隙.避雷器應并列安裝在同一直線上并保持垂直.支架牢固。
C.拉緊絕緣子串受力:拉緊絕緣子串必須緊固,彈簧應能伸縮自如.同相各拉緊絕緣子串的拉力應均勻。
D.器件外觀:避雷器外部應完整無損,封口處密封良好,器件的銘牌應位于易觀察的同一側,油漆完整,相色正確。
E.傾斜角度:閥式避雷器必須垂直安裝.排氣式避雷器應傾斜安裝,其軸線與水平方向夾角不應小于15°;無續流避雷器不應小于45°;裝于污穢地區時,應加大傾斜角度。
F.絕緣墊:放電計數器密封良好,絕緣墊子及接地良好,牢靠。
G.接地電阻:避雷器應用短的接地線接地,并與絕緣子鐵腳、變壓器接地連接.接地電阻值R≤5歐姆.
二、低壓防雷器驗收技術要求和指標
A. 防雷器型號:檢查是否按設計要求安裝相應的防雷器.檢查通流量是否符合指標數據及防爆要求。根據IEC的規定,防雷器的選擇應根據雷電流分配原理確定各級防雷器通流量的大小.在可能被直擊雷擊中的線路上,采用10/350 雷電流波形測試表示其通流能力的防雷器.在不可能被直擊雷擊中的線路上,采用8/20雷電流波形測試表示其通流能力的防雷器.
B.安裝位置及保護等級:要求多級防護.每級防護器件安裝位置為:
級:應安裝在架空線和埋地電纜的連接處,或安裝在總配電柜(屏)架上。
第二級:要求安裝在樓層的配電箱(柜)_上。
第三級:要求安裝在被保護設備前端的配電柜處或設備處。
三、接地電阻:
接地線共用接地時,R≤4歐姆,單獨接地時,R≤5歐姆。根據防雷器所處位置,接地線應采用≥6mm2(LPZ1與LPZ2區處交界處)或16mm2(LPZ-PB區與LPZ1區交界處)以上的多股或單股銅芯線,并盡量短。
四、狀態顯示:
檢查器件工作狀態是否正常,觀察狀態顯示窗口或按下號顯示按鈕,窗口或發光二極管為綠色時為正常,紅色為不正常,重要場所應選用帶有聲光報替裝置的SPD.
五、漏電流和啟動電壓:
用防雷元件測試儀檢測所需安裝的防雷器的漏電電流、啟動電壓值是否符合出廠時的檢測結果,是否符合設計要求。
防雷產品中的主要材料是氧化鋅壓敏電阻,其材料的品質和工藝水平的高低對產品遭受雷擊時是否能產生預期的保護作用有直接的影響,所以你在選擇防雷器時一定要了解廠家的壓敏電阻的來源。
電源防雷器的重要參數:
標稱電壓Un:被保護系統的額定電壓相符,在息技術系統中此參數表明了應該選用的保護器的類型,它標出交流或直流電壓的有效值。
大持續工作電壓Uc:能長久施加在保護器的指定端,而不引起保護器特性變化和保護元件的大電壓有效值。
標稱放電電流In:給防雷器保護器施加波形為8/20s的標準雷電波沖擊10次時,保護器所耐受的大沖擊電流峰值。
大放電電流Imax:給保護器施加波形為8/20s的標準雷電波沖擊1次時,保護器所耐受的大沖擊電流峰值。
電壓保護級別Up:保護器在下列測試中的大值:1KV/s斜率的跳火電壓;額定放電電流的殘壓。
級防雷器可以對于直接雷擊電流進行泄放,或者當電源傳輸線路遭受直接雷擊時傳導的巨大能量進行泄放,對于有可能發生直接雷擊的地方,必須進行CLASS—I的防雷。第二級防雷器是針對前級防雷器的殘余電壓以及區內感應雷擊的防護設備,對于前級發生較大雷擊能量吸收時,仍有一部分對設備或第三級防雷器而言是相當巨大的能量會傳導過來,需要第二級防雷器進一步吸收浪涌保護器。同時,經過級防雷器的傳輸線路也會感應雷擊電磁脈沖輻射LEMP,當線路足夠長感應雷的能量就變得足夠大,需要第二級防雷器進一步對雷擊能量實施泄放。第三級防雷器是對LEMP和通過第二級防雷器的殘余雷擊能量進行保護。
目的是防止浪涌電壓直接從LPZ0區傳導進入LPZ1區,將數萬至數十萬伏的浪涌電壓限制到2500—3000V。
入戶電力變壓器低壓側安裝的電源防雷器作為級保護時應為三相電壓開關型電源防雷器,其雷電通流量不應低于12.5kA(T1測試)。該級電源防雷器應是連接在用戶供電系統入口進線各相和大地之間的大容量電源防雷器。一般要求該級電源防雷器具備每相12.5kA(T1測試)以上的大沖擊容量,要求的限制電壓小于2500V,稱之為CLASSI級電源防雷器。
建筑物防雷類別的判定是一項極為重要但又可能較為煩瑣的工作,它牽涉到防雷工程能否做到既又經濟合理.目前社會各界對此認識不足.一些人輕視防雷工作,而另一些人盲目追求所謂高規格防雷裝置.比如不合理地選取過高性能的防雷器,大大增加了工程成本。
建筑物防雷主要應根據其重要性、使用性質、發生雷電事故的可能性和后果等綜合考慮分為三類.重要性包括政治愈義和經濟意義上的重要性,所以有、省部級和普通建筑物之分;使用性質主要看是否是具有爆炸和火災危險環境的建筑物.爆炸和火災危險環境按釋放源及通風條件分為:爆炸性氣體0區--連續出現或長期出現爆炸性氣體混合物的環境;爆炸性氣體1區—正常時可能出現爆炸性氣體混合物的環境;爆炸性氣體2區—正常時不可能出現爆炸性氣體混合物的環境。爆炸性粉塵環境和火災危險環境類似的分別分為10區,11區和21區(可燃性液體),22區(可然性粉塵),23區(可燃性或纖維固體)。還要根據通風條件提高或降低等級。發生雷電事故的可能性應按GB 50057-1994(2000版)標準中附錄1對建筑物年預計雷擊次數的計算方法來確定。后果應著重考慮人的價值,人員集中的公共建筑物如集會場所、展覽館、博物館、體育館、大型商場、影劇院、學校、醫院等大多應劃為第二類防雷建
筑物。
在設有息系統的建筑物需防雷擊電磁脈沖的情況下,當該建筑物不屬于類、第二類、第三類防雷建筑物時,宜將其劃屬第三類或第二類防雷建筑物.這是因為息系統設備耐雷電過電壓水平低,抗毀能力差。建筑物電子息系統防雷技術規范(GB 50343-2004)對此有規定.
特別重要的、需防雷擊的系統若無明確的防雷類別規定,則必須首先進行雷電災害風險評估.以確定防雷等級,才能實施合理的雷電防護。風險評估是認識和評價風險的有效方法,也是風險控制和風險管理的前提和基礎,準確的雷電災害風險評估是雷電風險管理的決策依據.國際上,IEC62305-2《雷電災害風險管理》是國際電工委員會關于雷電災害風險評估的標準.其適用范圍是地閃雷電對建筑物(包括其服務設施)造成的風險的評估,其內容主要包括建筑物與服務設施的分類、雷災損害與雷災損失、雷災風險、防護措施的選擇過程以及建筑物與服務設施防護的基本標準等.ITU-T K. 39是由國際電聯盟發布的標準,其名稱為通局、站雷電損壞危險的評估.其適用范圍是通局、站雷電過電壓(過電流)造成的設備危害和人員危害的風險的評估,它的主要內容包括標準適用范圍、危險程度的決定因素、損失、評估原則、有效面積的計算、概率因子、損失因子和可承受風險(允許風險)等。
雷云對大地的電壓低則幾百萬伏,高則數千萬伏,甚至更高,雷云對大地一次閃擊放電的峰值電流平均為30多千安,它的瞬時功率很高,由于瞬時功率很大,所以它的破壞力是相當大的。
到現在為止.直擊雷的防護都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網作為接閃器,把雷電流引下來,然后通過良好的接地裝置迅速而地引入大地。
常用的接閃裝置,如避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等,它們都是用金屬做成,安裝在建筑物的高點,如屋脊或尾角等易受雷擊的地方。避雷網是用金屬線、帶做成的網格,架在建筑物頂部空間或者利用建筑物屋面板筋連接成網格狀,然后與大地可靠地連接。
當高空出現雷云的時候,大地上由于靜電感應作用,必然帶上與雷云相反的電荷,然而接閃設備(避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等)都處于地面上建筑物的高處.與雷云的距離近,而且與大地有良好的電氣連接,所以它與大地有相同的電位、以致接閃設備附近空間電場強度相對比較大.比較容易吸引需電先導,使主放電集中到地面,因而在它附近尤其是比它低的物體受雷擊的幾率就大大減少。而接閃器被雷擊的幾率卻大大提高,所以就接閃器本身而言.它不但不能避免雷擊.相反是招來更多的雷擊,它以自身多受雷擊而使周圍免受雷擊.
由于接閃器都與大地有良好的電氣連接,使大地積存的電荷能量迅速與雷云的電荷中和。這樣由雷擊而造成的過電壓的時間大大地縮短.雷擊危害性就
大大減少。
雷擊的時候,雷云通過接閃器向大地放電的過程,可以近似用RC放電過程來模擬。因為大地和雷云之間相當于一個充了電的電容器,如圖1.5所示。圖中雷云與大地之間的電容用電容器C表示.雷云內部和雷電流通道的電阻用R1表示,接閃器和它與大地之間連接的電阻(包括連接線的電阻和接地體的散流電
阻)用R2來表示。
由等效電路圖可知,雷擊時電流i與R及接閃器上的高電壓相互關系適合
RC放電方程:
iR-Uc=0
R=R1+R2
式中:R1-雷云內部和雷電流通道的電阻;
R2-接閃器和它與大地之間的連接電阻。
雷電流源的電阻包括主放電通道的電阻,大約幾千歐,如果把帶電的雷云當作電源,接閃器到大地看作是負載。那么,放電的時候就相當于一個有幾千歐內阻的電源,與一個僅有幾歐接地電阻和少許引線的阻抗的負載連接(如圖1.5所示),這電源一般為幾百萬伏和幾千萬伏,甚至更高。雷擊時接閃器對大地的電壓就是雷云的電壓,在雷云內阻(包括通道電阻)與接地電阻(包括引線電阻)的分壓,接地電阻越小.其分壓值越小,相對來講就越。所以,理論上要求避雷裝置接地電阻越小越好,但是如果要求做到接地電阻很小,勢必造價很高。工程上往往只要求做到足夠的范圍即可。以上說明避雷裝置必須有足夠可靠和足夠小接地電阻的接地裝置,否則它不但起不到避雷的作用,反而增加雷擊的危險。
需要指出的是,大氣變化是大規模的,雷云的發生也是大規模的,而且雷云的移動受很多可變因素支配.很多條件是隨機的,因此,認為有了避雷裝置就萬無一失的想法是錯誤的。避雷裝置只能大大地減少被雷擊的可能性。
(a)雷擊時雷云與大地的示意圖
(b)雷擊時的等效電路圖
圖1.5 雷擊時的電氣原理圖
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