供配電系統(tǒng)論文

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摘要

在任何給定時(shí)刻，世界上都有1800場(chǎng)雷電在發(fā)生，每秒大約有100次雷擊。在美國(guó)，雷電每年會(huì)造成大約150人死亡和250人受傷。全世界每年有4000多人慘遭雷擊。在雷電發(fā)生頻率呈現(xiàn)平均水平的平坦地形上，每座300英尺高的建筑物平均每年會(huì)被擊中一次。每座1200英尺的建筑物，比如廣播或者電視塔，每年會(huì)被擊中20次，每次雷擊通常會(huì)產(chǎn)生6億伏的高壓。  　　每個(gè)從云層到地面的閃電實(shí)際上包含了在60毫秒間隔內(nèi)發(fā)生的3到5次獨(dú)立的雷擊，第一次雷擊的峰值電流大約為2萬(wàn)安培，后續(xù)雷擊的峰值電流減半。最后一次雷擊之后，可能會(huì)有大約150安培的連續(xù)電流，持續(xù)時(shí)間達(dá)100毫秒。  　　經(jīng)測(cè)量，這些雷擊的上升時(shí)間大約為200納秒或者更快。通過(guò)2萬(wàn)安培和200納秒，不難計(jì)算得到dI/dt的值是每秒10^11安培。可見(jiàn)雷電是不可阻止的其危害也是無(wú)窮大的，所以我們要不但提高防雷技術(shù)，提高防雷意識(shí)并曾加防雷措施。 一、 雷電的基本知識(shí) 1.雷電的分類 雷電分直擊雷、電磁脈沖、球形雷、云閃四種。其中直擊雷和球形雷都會(huì)對(duì)人和建筑造成危害，而電磁脈沖主要影響電子設(shè)備，主要是受感應(yīng)作用所致；云閃由于是在兩塊云之間或一塊云的兩邊發(fā)生，所以對(duì)人類危害最小。  直擊雷就是在云體上聚集很多電荷，大量電荷要找到一個(gè)通道來(lái)泄放，有的時(shí)候是一個(gè)建筑物，有的時(shí)候是一個(gè)鐵塔，有的時(shí)候是空曠地方的一個(gè)人，所以這些人或物體都變成電荷泄放的一個(gè)通道，就把人或者建筑物給擊傷了。直擊雷是威力最大的雷電，而球形雷的威力比直擊雷小。 2、雷電對(duì)電氣系統(tǒng)的危害 雷電對(duì)電力系統(tǒng)的傷害分為：直擊，繞擊，反擊，感應(yīng)，侵入等幾類。雷成的過(guò)電壓具有波峰陡，波幅大的特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)中絕緣最薄弱的設(shè)備（如變壓器等）威脅最大，戶外架空線及開(kāi)關(guān)閘刀互感器的絕緣瓷瓶都會(huì)受到威脅，甚至室內(nèi)的電氣設(shè)備也會(huì)受到雷電波的侵害。除了設(shè)備的直接損失，線路跳閘，局部停電，所造成的間接損失更大。 二、 防雷裝置和措施 1避雷器 避雷器并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備或設(shè)施上，正常時(shí)裝置與地絕緣，當(dāng)出現(xiàn)雷擊過(guò)電壓時(shí)，裝置與地由絕緣變成導(dǎo)通，并擊穿放電，將雷電流或過(guò)電壓引入大地，起到保護(hù)作用。過(guò)電壓終止后，避雷器迅速恢復(fù)不通狀態(tài)，恢復(fù)正常工作。避雷器主要用來(lái)保護(hù)電力設(shè)備和電力線路，也用作防止高電壓侵入室內(nèi)的安全措施。避雷器有保護(hù)間隙、管型避雷器和閥型避雷器和氧化鋅避雷器 2、 接地裝置 　　 　　現(xiàn)代高層建筑的防雷接地、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和工作接地都是合在一起的，組成綜合接地系統(tǒng)，接地電阻通常要求小于4Ω（鑒于目前高層建筑智能化設(shè)施日益增加，設(shè)計(jì)時(shí)接地電阻不宜大于1Ω）。因?yàn)楦邔咏ㄖ匿摻罨炷粱A(chǔ)埋地深，與大地的接觸面積大，其接地電阻比一般人工接地所得到電阻低得多，容易滿足上述要求?？紤]到大部分高層建筑的基礎(chǔ)均做了防水處理，致使接地電阻增大，應(yīng)盡量在建筑物周邊做圈式接地，周圈式接地可避開(kāi)防水處理層，同時(shí)由于接地體埋在基礎(chǔ)的外邊，也具有均衡電位的效果，提高了安全性。某酒店及辦公為一體的高層綜合大樓就是遇到這種情況，加上大地土壤電阻率偏高，基礎(chǔ)完工測(cè)試接地電阻無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，后采用上述方法處理，效果顯著。在大地土壤電阻率高的地區(qū)，當(dāng)一般做法的聯(lián)合接地體的接地電阻值難以滿足要求時(shí)，可以采用向外延伸接地體、改良土壤（換土、采用降阻劑）、深埋電極以及外引等方式。 　　 　　3. 接閃器 　　 　　接閃器有避雷針、避雷帶（網(wǎng)）、消雷器等幾種，采用何種方式應(yīng)根據(jù)建筑物的造型及避雷效果而定。目前一般高層建筑較多采用避雷針、明裝避雷帶和暗裝避雷網(wǎng)相結(jié)合的方式，接閃器的布置應(yīng)符合下面要求。 　　 　　建筑物30m以上部分，每?jī)蓪釉谕鈬帽怃撟霭捣笏奖芾讕В杉孀鼍鶋涵h(huán)及金屬預(yù)埋件）；樓頂可利用梁、板內(nèi)鋼筋相互焊接成尺寸不大于10*10m暗裝避雷網(wǎng)。此外，高層建筑的屋頂?shù)慕饘倨鞐U、廣告牌、鋼爬梯、風(fēng)冒、透氣管、水管、設(shè)備等必須與就近的避雷帶、避雷網(wǎng)焊接。利用不銹鋼欄桿樓梯的上人屋面女兒墻，可在其下暗敷扁鋼與支架和引下線焊接牢靠，欄桿間和支架也應(yīng)焊接。 　　 　　塔樓頂采用避雷針時(shí)，為了降低避雷針的高度，增強(qiáng)防雷效果，可采用半導(dǎo)體少長(zhǎng)針消雷裝置（一般用于35m以上的建筑）及避雷針。 　　 　　3. 引下線及均壓環(huán) 　　 　　高層建筑柱主筋和梁板鋼筋可直接利用作為引下線和均壓環(huán)，但應(yīng)注意意引下線、接地裝置、均壓環(huán)和接閃器間必須牢固可靠地連接。當(dāng)建筑物高度超過(guò)30m時(shí)，每三層沿建筑物四周設(shè)置均壓環(huán)，30m以上外墻欄桿、金屬門窗等較大金屬物通過(guò)預(yù)埋件與均壓環(huán)或引下線相連；建筑物內(nèi)的各種豎向金屬管道每三層要與均壓環(huán)連接一次，平行或交叉的管道間也應(yīng)跨接。 　　 　　高層建筑室外玻璃幕墻、大型復(fù)合金屬板及不銹鋼金屬面材的應(yīng)用增強(qiáng)了建筑的藝術(shù)效果，但同時(shí)也對(duì)防雷提出了要求。由于幕墻的面板是裝在金屬龍骨架由支座固定在主體結(jié)構(gòu)預(yù)埋件上，支座是與預(yù)埋件焊接的，所以只需將該處的圏梁或柱與支座預(yù)埋件、引下線可靠連接即可滿足要求。 4、防范措施　 由于高層建筑在結(jié)構(gòu)上已形成等位體，雷擊對(duì)電氣設(shè)備的損害主要是感應(yīng)雷造成的。感應(yīng)雷通過(guò)以下途徑入侵： 　　 　　(1)雷電的地電位反擊電壓通過(guò)接地體入侵； 　　(2)由通信信號(hào)線路入侵。 　　(3)由交流供電電源線路入侵。 　　 　　為防止雷電波侵入，在建筑物內(nèi)供電線路的各部位逐級(jí)安裝電涌保護(hù)器，以消除雷擊過(guò)電壓；進(jìn)入建筑物的各種線路及金屬管道應(yīng)全線埋地引入，在入戶端將電纜的金屬外皮、鋼皮及金屬管道應(yīng)與接地裝置連接；進(jìn)出建筑物的各種金屬管道及電氣設(shè)備的接地裝置，應(yīng)在進(jìn)出處與防雷接地裝置連接。 　　 　　室外安裝有空調(diào)主機(jī)及其支架的高層住宅，應(yīng)在窗洞口下方30cm~50cm處預(yù)先埋設(shè)密封性良好的金屬分線盒，盒內(nèi)敷設(shè)鍍鋅扁鐵。扁鐵的一端與主體內(nèi)均壓環(huán)或鋼筋引下線焊接，另一端與帶銅接線端子的10mm2以上的多股導(dǎo)線相連接，待使用時(shí)，將盒子內(nèi)的導(dǎo)線引出連接到空調(diào)室外機(jī)及其支架。 　　 　　固定在建筑物上的彩燈、航空障礙燈及其它用電設(shè)備的線路則采用置于接閃器保護(hù)內(nèi)、線路外穿鋼管及配電箱裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)器等措施保護(hù)。 5、防雷新技術(shù) 由中國(guó)科學(xué)院研究員、國(guó)際宇航科學(xué)院院士在國(guó)際上首次提出了通過(guò)消除雷擊危險(xiǎn)性，使保護(hù)目標(biāo)不再遭受雷擊的新一代避雷技術(shù)，稱為“智能避雷技術(shù)” 。以原中國(guó)科學(xué)院空間中心電學(xué)組專家團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)十多年的潛心研究開(kāi)發(fā)，從理論分析、模擬計(jì)算、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、模型實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)用化研究、外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)等各個(gè)角度和方法的研究，都證明了這一技術(shù)的合理性和可行性。期間經(jīng)多次大小各類專家會(huì)議的評(píng)審鑒定，得到充分肯定，被譽(yù)為“21世紀(jì)防雷事業(yè)的曙光” 。 三、電氣設(shè)備的接地與接零                            '所謂接地，就是電氣設(shè)備的任何部分與土壤間作良好的連接。在這里，接地系統(tǒng)按其設(shè)備和作用可分為保護(hù)接地、工作接地、保護(hù)接零和重復(fù)接地4種。在正常或事故狀態(tài)下，為了保證電氣設(shè)備可靠運(yùn)行，而將電力系統(tǒng)中某一點(diǎn)進(jìn)行接地，無(wú)論是直接接地或經(jīng)特殊裝置接地均稱工作接地;當(dāng)電氣設(shè)備與帶電部分相絕緣的金屬外殼由于絕緣破壞可能帶電，造成觸電事故，為了防止這種觸電的危險(xiǎn)而將金屬外殼或構(gòu)架同接地體之間作良好的連接，使設(shè)備外殼保持和大地同為零電位，稱之為保護(hù)接地;如果將與帶電部分相絕緣的金屬外殼或構(gòu)架與中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的零線連接，（稱為保護(hù)接地）？如果將與帶電部分相絕緣的金屬外殼或構(gòu)架與中性點(diǎn)直接地系統(tǒng)中的零線連接，稱為保護(hù)接零;將零線的一點(diǎn)或幾點(diǎn)再次與地作金屬性連接，稱為重復(fù)接地，總而言之，無(wú)論是接地和接零，其目的不外乎有兩個(gè)：一是電氣設(shè)備在任何范圍內(nèi)，它的金屬外殼及其靠近它垢金屬結(jié)構(gòu)都始終保持低電位，以防觸電危險(xiǎn)，確保人身安全。二是提供可靠的電氣通路。就是在接地短路電流通過(guò)時(shí)也不會(huì)有火花或其它明顯的過(guò)熱現(xiàn)象，以避免易燃物質(zhì)或氣體引燃，造成火災(zāi)危險(xiǎn)。   1安全電壓 安全電壓是在一定條件下、一定時(shí)間內(nèi)不危及生命安全的電壓。安全電壓的限值是在任何情況下，任意兩導(dǎo)體之間都不得超過(guò)的電壓值。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工頻安全電壓有效值的限值為50V。我國(guó)規(guī)定工頻有效值的額定值有42V、36V、24V、12V、和6V。特別危險(xiǎn)環(huán)境使用的攜帶式電動(dòng)工具應(yīng)采用42V安全電壓；有電擊危險(xiǎn)環(huán)境使用的手持照明燈和局部照明燈應(yīng)采用36V和24V安全電壓；金屬容器內(nèi)、隧道內(nèi)、水井內(nèi)以及周圍有大面積接地導(dǎo)體等工作地點(diǎn)狹窄、行動(dòng)不便的環(huán)境應(yīng)采用12V安全電壓；水上作業(yè)等特殊場(chǎng)所應(yīng)采用6V安全電壓。 2單相觸電  當(dāng)人體直接碰觸帶電設(shè)備其中的一相時(shí)，電流通過(guò)人體流入大地，這種觸電現(xiàn)象稱為單相觸電。對(duì)于高壓帶電體，人體雖未直接接觸，但由于超過(guò)了安全距離，高電壓對(duì)人體放電，造成單相接地而引起的觸電，也屬于單相觸電。 3兩相觸電 人體同時(shí)接觸帶電設(shè)備或線路中的兩相導(dǎo)體，或在高壓系統(tǒng)中，人體同時(shí)接近不同相的兩相帶電導(dǎo)體，而發(fā)生電弧放電，電流從一相導(dǎo)體通過(guò)人體流入另一相導(dǎo)體，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，這種觸電方式稱為兩相觸電。發(fā)生兩相觸電時(shí)，作用于人體上的電壓等于線電壓，這種觸電是最危險(xiǎn)的。 4跨步電壓觸電 當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障，接地電流通過(guò)接地體向大地流散，在地面上形成電位分布時(shí)，若人在接地短路點(diǎn)周圍行走，其兩腳之間的電位差，就是跨步電壓。由跨步電壓引起的人體觸電，稱為跨步電壓觸電。 5、觸電事故搶救 (一)現(xiàn)場(chǎng)急救原則： 1、迅速：施救者要迅速將觸電者移到安全的地方進(jìn)行施救。 2、就地：要爭(zhēng)取時(shí)間，在現(xiàn)場(chǎng)(安全地方)就地?fù)尵扔|電者。 3、準(zhǔn)確：搶救的方法和施救的動(dòng)作要正確。 4、堅(jiān)持：急救必須堅(jiān)持到底，直至醫(yī)務(wù)人員判定觸電者已經(jīng)死亡，才能停止搶救。 (二)現(xiàn)場(chǎng)急救措施： 1、立即切斷電源，或用不導(dǎo)電物體如干燥的木棍、竹棒或干布等物使傷員盡快脫離電源。急救者切勿直接接觸觸電傷員，防止自身觸電而影響搶救工作的進(jìn)行。  2、當(dāng)傷員脫離電源后，應(yīng)立即檢查傷員全身情況，特別是呼吸和心跳，發(fā)現(xiàn)呼吸、心跳停止時(shí)，應(yīng)立即就地?fù)尵取?3、呼吸心跳均停止者，則應(yīng)在人工呼吸的同時(shí)施行胸外心臟按壓，以建立呼吸和循環(huán)，搶救一定要堅(jiān)持到底一直到醫(yī)護(hù)人員到達(dá)。 參考文獻(xiàn)：《供配電系統(tǒng)》  徐濾非  編          網(wǎng)絡(luò)資源           《電工技術(shù)》   石生    編