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1、第7章建筑防雷及接地系统第7章建筑防雷及接地系统过电压7.1建筑物的防雷等级分类7.2建筑物的防雷原理、装置及措施7.3低压配电系统接地方式7.4接地装置与接地电阻7.5建筑物等电位联结7.67.1 过电压1内部过电压2雷电过电压3雷云放电过程4雷电流特性5雷电过电压的基本形式6雷电的危害7.1 过电压过电压是指电气设备上或线路上出现的超过正常工作要求的电压。在电力系统中,按过电压产生的原因不同,可分为内部过电压和雷电过电压两大类7.1过电过电压内部过电压外部过电压雷电过电压直击雷击闪电感应闪电电涌侵入操作过电压谐振过电压切断小电感电流断开小容量负载中性点不直接接地间隙性的电
2、弧接地1.内部过电压内部过电压是由于电力系统的开关操作、故障和某些不正常运行状态,使电力系统的工作状态突然改变,从而在其过渡过程中出现因电磁能在系统内部发生振荡而引起的过电压。运行经验证明,内部过电压的幅值与电网的额定电压成正比,一般不会超过系统正常运行时相对地(单相)额定电压的3~4倍,因此对电气设备或线路的绝缘威胁不是很大。2.雷电过电压雷电过电压又称为大气过电压或外部过电压,它是大气中带电云块之间或带电云层与地面之间所发生的一种强烈的自然放电现象。7.1 过电压图7-1 负极下行先导雷击发展示意图4.雷电流特性雷云放电具有很高的电压幅值和强大的电流幅值。通常可能测量的是
3、雷电流幅值及其增长变化速度(也称为雷电流陡度)这两个参数。5.雷电过电压的基本形式(1)直击雷(DirectLightningFlash)(2)闪电感应(LightningInduction)(3)闪电电涌侵入(LightningSurgeonIncomingServices)图7-2 架空线路上的感应过电压a)雷云在线路上方时,线路上感生束缚电荷 b)雷云消失后,自由电荷在线路上形成过电压6.雷电的危害(1)雷电的热效应(2)雷电的电磁效应(3)雷电的机械效应(4)雷电的闪络放电雷电波侵入造成的危害图例雷电波沿电力和通讯线路侵入的危害电路板及元器件损坏配电柜被损坏配电柜遭雷
4、电波侵入被损坏雷击引起的火灾建筑物被烧毁加油站遭雷击烧毁的图例雷击建筑的现场图例广东惠阳市元祥制品厂遭雷击现场图7.2 建筑物的防雷等级分类1雷电活动规律2建筑物的防雷分类7.2.1 雷电活动规律1.雷暴日雷暴日是指每年中有雷电活动的天数,在一天内只要听到雷声或看到雷闪就算一个雷暴日。雷暴日次数一般由当地气象台、站统计多年雷暴日的年平均值,称为年平均雷暴日数。表7-1 某些城市的年平均雷暴日地 区年平均雷暴日地 区年平均雷暴日上海30.1西安17.3北京35.6重庆36.0南京35.1南昌58.5天津28.2长沙49.5广州81.3福州57.6哈尔滨30.9兰州23.6沈
5、阳27.1太原407.2.1 雷电活动规律年平均雷电日数超过90的地区叫作强雷区把超过40的地区叫作多雷区把不足15的地区叫作少雷区。2.建筑物年预计雷击次数式中N——建筑物预计雷击次数(次/a);k——校正系数,在一般情况下取1,在下列情况下取相应数值:位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物,以及特别潮湿的建筑物取1.5;金属屋面没有接地的砖木结构建筑物取1.7;位于山顶上或旷野的孤立建筑物取2;Ng——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/(km2·a)]Ae——与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(km2)。Ng=0
6、.1Td雷击大地的年平均密度式中Td——年平均雷暴日,根据当地气象台、站资料确定(d/a)。与建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae1当建筑物的高小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算D——建筑物每边的扩大宽度(m);L、W、H——分别为建筑物的长、宽、高(m)。与建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae2)当建筑物的高度小于100m,同时其周边在2D范围内有等高或比它低的其他建筑物,这些建筑物不在所考虑建筑物以hr=100m的保护范围内时按式(7-4)算出的Ae可减去(D/2)×(这些建筑物与所考虑建筑物边长平行以米计的长度总和)×10-6(km2)。当四周在
7、2D范围内都有等高或比它低的其他建筑物时,其等效面积可按下式计算:与建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae3)当建筑物的高度小于100m,同时其周边在2D范围内有比它高的其他建筑物时,按式(7-4)算出的等效面积可减去D×(这些建筑物与所考虑建筑物边长平行以米计的长度总和)×10-6(km2)。当四周在2D范围内都有比它高的其他建筑物时,其等效面积可按式(7-6)计算:Ae=LW×10-6与建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae4)当建筑物的高H等于或大于100m时,其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高H计算
