供配電系統(tǒng)論文

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摘要

在任何給定時刻，世界上都有1800場雷電在發(fā)生，每秒大約有100次雷擊。在美國，雷電每年會造成大約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，每年會被擊中20次，每次雷擊通常會產生6億伏的高壓。  　　每個從云層到地面的閃電實際上包含了在60毫秒間隔內發(fā)生的3到5次獨立的雷擊，第一次雷擊的峰值電流大約為2萬安培，后續(xù)雷擊的峰值電流減半。最后一次雷擊之后，可能會有大約150安培的連續(xù)電流，持續(xù)時間達100毫秒。  　　經測量，這些雷擊的上升時間大約為200納秒或者更快。通過2萬安培和200納秒，不難計算得到dI/dt的值是每秒10^11安培?？梢娎纂娛遣豢勺柚沟钠湮：σ彩菬o窮大的，所以我們要不但提高防雷技術，提高防雷意識并曾加防雷措施。 一、 雷電的基本知識 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對人和建筑造成危害，而電磁脈沖主要影響電子設備，主要是受感應作用所致；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通道來泄放，有的時候是一個建筑物，有的時候是一個鐵塔，有的時候是空曠地方的一個人，所以這些人或物體都變成電荷泄放的一個通道，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、雷電對電氣系統(tǒng)的危害 雷電對電力系統(tǒng)的傷害分為：直擊，繞擊，反擊，感應，侵入等幾類。雷成的過電壓具有波峰陡，波幅大的特點，對系統(tǒng)中絕緣最薄弱的設備（如變壓器等）威脅最大，戶外架空線及開關閘刀互感器的絕緣瓷瓶都會受到威脅，甚至室內的電氣設備也會受到雷電波的侵害。除了設備的直接損失，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)在被保護設備或設施上，正常時裝置與地絕緣，當出現雷擊過電壓時，裝置與地由絕緣變成導通，并擊穿放電，將雷電流或過電壓引入大地，起到保護作用。過電壓終止后，避雷器迅速恢復不通狀態(tài)，恢復正常工作。避雷器主要用來保護電力設備和電力線路，也用作防止高電壓侵入室內的安全措施。避雷器有保護間隙、管型避雷器和閥型避雷器和氧化鋅避雷器 2、 接地裝置 　　 　　現代高層建筑的防雷接地、電氣設備的保護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施日益增加，設計時接地電阻不宜大于1Ω）。因為高層建筑的鋼筋混凝土基礎埋地深，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均做了防水處理，致使接地電阻增大，應盡量在建筑物周邊做圈式接地，周圈式接地可避開防水處理層，同時由于接地體埋在基礎的外邊，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，基礎完工測試接地電阻無法滿足設計要求，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)，當一般做法的聯(lián)合接地體的接地電阻值難以滿足要求時，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）、消雷器等幾種，采用何種方式應根據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相結合的方式，接閃器的布置應符合下面要求。 　　 　　建筑物30m以上部分，每兩層在外圍用扁鋼做暗敷水平避雷帶（可兼做均壓環(huán)及金屬預埋件）；樓頂可利用梁、板內鋼筋相互焊接成尺寸不大于10*10m暗裝避雷網。此外，高層建筑的屋頂的金屬旗桿、廣告牌、鋼爬梯、風冒、透氣管、水管、設備等必須與就近的避雷帶、避雷網焊接。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，欄桿間和支架也應焊接。 　　 　　塔樓頂采用避雷針時，為了降低避雷針的高度，增強防雷效果，可采用半導體少長針消雷裝置（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。當建筑物高度超過30m時，每三層沿建筑物四周設置均壓環(huán)，30m以上外墻欄桿、金屬門窗等較大金屬物通過預埋件與均壓環(huán)或引下線相連；建筑物內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跨接。 　　 　　高層建筑室外玻璃幕墻、大型復合金屬板及不銹鋼金屬面材的應用增強了建筑的藝術效果，但同時也對防雷提出了要求。由于幕墻的面板是裝在金屬龍骨架由支座固定在主體結構預埋件上，支座是與預埋件焊接的，所以只需將該處的圏梁或柱與支座預埋件、引下線可靠連接即可滿足要求。 4、防范措施　 由于高層建筑在結構上已形成等位體，雷擊對電氣設備的損害主要是感應雷造成的。感應雷通過以下途徑入侵： 　　 　　(1)雷電的地電位反擊電壓通過接地體入侵； 　　(2)由通信信號線路入侵。 　　(3)由交流供電電源線路入侵。 　　 　　為防止雷電波侵入，在建筑物內供電線路的各部位逐級安裝電涌保護器，以消除雷擊過電壓；進入建筑物的各種線路及金屬管道應全線埋地引入，在入戶端將電纜的金屬外皮、鋼皮及金屬管道應與接地裝置連接；進出建筑物的各種金屬管道及電氣設備的接地裝置，應在進出處與防雷接地裝置連接。 　　 　　室外安裝有空調主機及其支架的高層住宅，應在窗洞口下方30cm~50cm處預先埋設密封性良好的金屬分線盒，盒內敷設鍍鋅扁鐵。扁鐵的一端與主體內均壓環(huán)或鋼筋引下線焊接，另一端與帶銅接線端子的10mm2以上的多股導線相連接，待使用時，將盒子內的導線引出連接到空調室外機及其支架。 　　 　　固定在建筑物上的彩燈、航空障礙燈及其它用電設備的線路則采用置于接閃器保護內、線路外穿鋼管及配電箱裝設過電壓保護器等措施保護。 5、防雷新技術 由中國科學院研究員、國際宇航科學院院士在國際上首次提出了通過消除雷擊危險性，使保護目標不再遭受雷擊的新一代避雷技術，稱為“智能避雷技術” 。以原中國科學院空間中心電學組專家團隊，經過十多年的潛心研究開發(fā)，從理論分析、模擬計算、實驗測試、模型實驗、工程實用化研究、外場實驗等各個角度和方法的研究，都證明了這一技術的合理性和可行性。期間經多次大小各類專家會議的評審鑒定，得到充分肯定，被譽為“21世紀防雷事業(yè)的曙光” 。 三、電氣設備的接地與接零                            '所謂接地，就是電氣設備的任何部分與土壤間作良好的連接。在這里，接地系統(tǒng)按其設備和作用可分為保護接地、工作接地、保護接零和重復接地4種。在正?；蚴鹿薁顟B(tài)下，為了保證電氣設備可靠運行，而將電力系統(tǒng)中某一點進行接地，無論是直接接地或經特殊裝置接地均稱工作接地;當電氣設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而將金屬外殼或構架同接地體之間作良好的連接，使設備外殼保持和大地同為零電位，稱之為保護接地;如果將與帶電部分相絕緣的金屬外殼或構架與中性點直接接地系統(tǒng)中的零線連接，（稱為保護接地）？如果將與帶電部分相絕緣的金屬外殼或構架與中性點直接地系統(tǒng)中的零線連接，稱為保護接零;將零線的一點或幾點再次與地作金屬性連接，稱為重復接地，總而言之，無論是接地和接零，其目的不外乎有兩個：一是電氣設備在任何范圍內，它的金屬外殼及其靠近它垢金屬結構都始終保持低電位，以防觸電危險，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時也不會有火花或其它明顯的過熱現象，以避免易燃物質或氣體引燃，造成火災危險。   1安全電壓 安全電壓是在一定條件下、一定時間內不危及生命安全的電壓。安全電壓的限值是在任何情況下，任意兩導體之間都不得超過的電壓值。我國標準規(guī)定工頻安全電壓有效值的限值為50V。我國規(guī)定工頻有效值的額定值有42V、36V、24V、12V、和6V。特別危險環(huán)境使用的攜帶式電動工具應采用42V安全電壓；有電擊危險環(huán)境使用的手持照明燈和局部照明燈應采用36V和24V安全電壓；金屬容器內、隧道內、水井內以及周圍有大面積接地導體等工作地點狹窄、行動不便的環(huán)境應采用12V安全電壓；水上作業(yè)等特殊場所應采用6V安全電壓。 2單相觸電  當人體直接碰觸帶電設備其中的一相時，電流通過人體流入大地，這種觸電現象稱為單相觸電。對于高壓帶電體，人體雖未直接接觸，但由于超過了安全距離，高電壓對人體放電，造成單相接地而引起的觸電，也屬于單相觸電。 3兩相觸電 人體同時接觸帶電設備或線路中的兩相導體，或在高壓系統(tǒng)中，人體同時接近不同相的兩相帶電導體，而發(fā)生電弧放電，電流從一相導體通過人體流入另一相導體，構成一個閉合回路，這種觸電方式稱為兩相觸電。發(fā)生兩相觸電時，作用于人體上的電壓等于線電壓，這種觸電是最危險的。 4跨步電壓觸電 當電氣設備發(fā)生接地故障，接地電流通過接地體向大地流散，在地面上形成電位分布時，若人在接地短路點周圍行走，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)現場急救原則： 1、迅速：施救者要迅速將觸電者移到安全的地方進行施救。 2、就地：要爭取時間，在現場(安全地方)就地搶救觸電者。 3、準確：搶救的方法和施救的動作要正確。 4、堅持：急救必須堅持到底，直至醫(yī)務人員判定觸電者已經死亡，才能停止搶救。 (二)現場急救措施： 1、立即切斷電源，或用不導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行。  2、當傷員脫離電源后，應立即檢查傷員全身情況，特別是呼吸和心跳，發(fā)現呼吸、心跳停止時，應立即就地搶救。 3、呼吸心跳均停止者，則應在人工呼吸的同時施行胸外心臟按壓，以建立呼吸和循環(huán)，搶救一定要堅持到底一直到醫(yī)護人員到達。 參考文獻：《供配電系統(tǒng)》  徐濾非  編          網絡資源           《電工技術》   石生    編