13 防雷及过电压保护

以下内容为本人参加注册电气工程师考试（供配电专业），复习时总结的资料，供大家参考 ( )内为复习《 注册电气工程师 执业资格考试复习指导书 》上对应页数

13 防雷及过电压保护（249）

13.1 电力系统过电压的种类和过电压水平（249） 13.1.1 系统运行中出现于设备绝缘上的电压

13.1.1.1设备绝缘上的电压:正常工频电压/暂时过电压（工频/谐振）/操作过电压/雷电过电压；过电压类型图（249） 13.1.1.2相对地暂时过电压工频(Um/√3)和谐振/操作过电压标幺值：(√2Um/√3)，Um最高电压：220kV↓=1.15,220↑=1.1；范围Ⅰ：3.6~252，范围Ⅱ：> 252kV

13.1.2 电气设备在运行中承受的过电压:雷电/内部过电压。 13.1.3 电力系统的过电压水平(250)

13.1.3.1工频过电压允许水平：110-1.3;35~66-√3;3~6Kv-1.1*√3标幺

13.1.3.2操作过电压允许水平：相对地：110-3；66-4；35-3.2；相间：3~110KV-(1.3~1.4*相对地) 13.2 交流电气装置过电压保护设计要求及限制措施 13.2.1 雷电过电压及其对保护设计的要求

1架空线上的雷电过电压：1、距离S>65m，感应过电压最大值计13.2.1.1雷电过电压：直接雷击、雷电反击、感应雷电过电压；○

2变电所内的雷电过电压：直接算；2、线上直击过电压，宜导致绝缘闪络，架避雷线；3、选塔杆接地电阻，减少雷电反击过电压；○

雷击/反击/架空线上的雷电侵入波。高压配电装置防直击雷措施：避雷针/避雷线，并采取防反击措施；所内设阀式避雷器减少雷电侵入波过电压；雷电侵入波保护范围为2kM以外。

13.2.1.2变电所的直击雷过电压保护（251）：避雷针/避雷线，设集中接地装置，下列设施应装设。配电房屋顶避雷网8~10M/10~20引下线；露天的GIS可不防雷，但应接地；爆炸场所应设独立避雷针，并防雷电感应,间距要求：接地点间≧30m；避雷针宜设独立接地装置，与道路≦3m。35Kv以下的配电装置不宜装避雷针；接地点（雷/电）间≦15m; 35Kv在门型构架上装避雷针接地电阻≧4Ω；严禁安装未保护的其他线路。独立避雷针/避雷线与配电装置/接地装置间距离（253）：空气中距离Sa不宜小于5m（为降低感应过电压Sa应尽量大），Se不宜小于3m。

13.2.1.3变电所范围Ⅰ雷电侵入波保护（254）：1、防近区雷电闪络，1~2kM架避雷线，耐雷水平（表13-2-4）（259）。2、架空避雷线的防雷；电缆进线防雷；35KV以上的敞开高配每母线上装阀式避雷器，与主变及其他设备的电气距离（表13-2-1，13-2-2）（254）； 中性点不接地变压器可不装保护装置；自耦变压器必须在自耦合的绕组出线上装设阀式避雷器；3~10kV配电装置，应在每组母线/架空进线上装设阀式避雷器，与主变电气距离不宜大于（表13-2-3）。排气式避雷器外间隙10KV-15MM,20KV-40MM

13.2.1.4 GIS变电所雷电侵入波保护（256）;

13.2.1.5小容量变电所雷电侵入波保护过电压简易保护（257）：3150~5000Kva/35kV;小于3150KVA供非重要负荷;简易保护的最大电器距离不宜超过10m。

13.2.1.6配电系统的雷电过电压保护（258）：3~10KV配电系统 13.2.1.7旋转电机的雷电过电压保护（258）

13.2.1.8高压架空线路的雷电过电压保护（35KV↓）：1、一般线路保护：不沿全线架避雷线，塔杆的接地电阻（表13-2-5），避雷线耐压水平（表13-2-4）。与架空线连接>50M的电缆应在两端装阀式 2、线路交叉部分保护：绝缘；避雷线间垂直净距（260）≦（表13-2-6）且不小于0.8m；交叉档保护措施；3、大跨越档的雷电过电压保护：

13.2.1.9雷电过电压保护装置：(1) 避雷针/避雷线:单针保护范围计算（261）；两根等高针；多支等高针；单根避雷线保护范围（262）；两根等高平行避雷线保护范围(263);不等高避雷针/避雷线保护范围：作水平线，得等效顶点；山地按0.75折算；避雷针/线的联合保护（264）。(2) 阀式避雷器：选型：接地（宜金）\\不接地（金/碳化硅）\\GIS（应金）；旋转电机选型（金/磁吹）；串联间隙金额定电压；无间隙金属电压（表13-2-7）（265）；阀式残压71%；装多次动作记录器/磁钢记录器。(3)排气式避雷器：外间隙距离（表13-2-8）；设置要求，应装动作指示器。(4)保护间隙(266)：主间隙距离（表13-2-9），辅助间隙间距（表13-2-10） 13.2.2 暂时过电压及其对保护设计的要求（266）

13.2.2.1暂时过电压（工频/谐振）的性质：1、工频(1S,2%~3%) 对110kv↓电网设备没有危害。2、限制谐振过电压的方法： 13.2.2.2暂时过电压（工频/谐振）的保护：可能出现谐振的范围；电磁谐振过电压（267）；消弧线圈（脱谐度） 13.2.3 操作过电压及其对保护设计的要求（268）

13.2.3.1 操作过电压的性质：4Urg

1

13.2.3.2 操作过电压的保护：(269)

绝绝缘配合：1、少雷区≤15，中15~40，多40~90，特强≥90;2绝缘配合标准：P=101.325，T=20，H=11g/m;3、绝缘配合中操作□

3

冲击电压的波形：+250/2500，雷电：1.2/50；4、绝缘子串的片数：35Kv-3片，110Kv-7片，220Kv-13，330-16片。5、设备耐冲击电压：（255) 6、雷电下的绝缘配合：雷电冲击强度。7、计算方法：统计法，简化统计法，确定性法。8、绝缘子风偏风速：工频过电压/最大；操作/0.5最大；雷电/10m/s,15m/s 13.3.1 建筑物的防雷分类（规范中1633）

13.3.1.1按重要性、使用性质、发生雷电事故的可能和后果分为三类。13.3.1.2第一类（270）：0，10，1；13.3.1.3第二类：1，2，11，>0.06，<0.3；13.3.1.4第三类：≥0.012~≤0.06，≥0.06~≤0.3。 13.3.2 建筑物的防雷措施( 270):

13.3.2.1一般规定：1、防直击雷/防雷电波侵入/防雷电感应（一类，二类456）2、无法隔离时应等电位连接。 13.3.2.2第一类防雷措施：

1、防直击雷措施：（规范中1637）避雷针/避雷线，保护网5X5,6X4m；与管帽距离（表13-3-1）或管口上5m半球体；避雷针接地与建筑距离计算（271）；架空避雷线至风帽距离计算，但≦3m；架空避雷网至风帽距离计算，但≦3m（272）冲击电阻不宜>10Ω。 2、防雷电感应的措施：金属、混凝土屋面18~24m引下接地一次，<100mm跨接(30m一次)，屋内接地干线与防雷电感应的接地装置连接，不应少于2处。设环形接地体。

3、防雷电波侵入的措施：低压线路宜全线电缆直埋或≦15m(埋地长度计算)（273）；架空管道25m接地一次，不应>20Ω； 4、屋面避雷引下线不应少于2处，不应大于12m，应装设均压环，距离不应>12m。设环形接地体敷设方法（273）计算补加接地体长度。当大于30m时，应设防侧击雷措施：间隔≧6m，总配宜设过电压保护器。 5、当树木高，与建筑净距不应小于5m。

13.3.2.3第二类防雷措施（274）： 1、（规范中1640）10X10,12X8M的网络；2、突出屋面的物体保护 3、引下线不应少于2处，不应大于18m，4、冲击电阻不应>10Ω，各接地间间距≦2m。5、利用钢筋作为引下线，基础内设人工基础接地体的规定（表13-3-2）6、与其他建筑接地相连，可不记接地电阻。7、防雷电感应的措施：（276）8、防止引下的对附近的雷电反击，距离计算；变压器高、低压侧均装避雷器 9、防雷电波侵入措施：10、防侧击雷措施：45M↑ 11、钢气罐>4mm壁厚，可不装接闪器,应2点接地≧30m

13.3.2.4第三类防雷措施（278）：1、20x20,24x16 20 2、不宜>30Ω 2、引下线间距不大于25m。9、防雷电波侵入措施防侧击雷措施：60m↑

13.3.2.5其他防雷措施：1、一~三类防雷兼有的选择，30%。2、只有部分一~三类防雷时（280） 13.3.2.6特殊建、构筑物的防雷措施：(280) 13.4 建筑物防雷设计的计算方法和设计要求(283) 13.4.1 防雷装置的设计要求（规范中1646）

13.4.1.1 接闪器的一般要求：1、避雷针12，16。2、避雷网/避雷带8。3、架空避雷线/网≦35mm.4、金属屋面。5、屋顶永久性金属物 6、混凝土构件 7、不得利用共用天线上的接闪器保护建筑物。

13.4.1.2接闪器的选择

13.4.1.3接闪器的布置（表13-4-1）：采用滚球法、避雷网。

13.4.1.4引下线：距地0.3~1.8m设断接卡。≦0.3m设连接板，地上1.7~-0.3m设保护。

13.4.1.5接地装置：垂直接地体2.5M,埋深0.5M;降低接地电阻的方法，人工接地体距入口不应小于3m,措施（285）。 13.4.2 滚球法确定接闪器的保护范围（286）

13.4.2.1单支针保护；13.4.2.2双支等高针保护 13.4.2.3双支不等高针保护 13.4.2.4矩形布置的四支等高（288） 13.4.2.5单根避雷线（290） 13.4.2.6两根等高避雷线保护；13.4.2.7边沿避雷（292） 13.4.3 防雷击电磁脉冲（292）（规范中1648）

13.4.3.1一般规定：13.4.3.2防雷区：LPZ0A （直接雷击） LPZ0B （不可能>滚球半径直击） LPZ1(不可能直接雷击，电磁场可能衰减) LPZn+1后续区，各区间界面做等电位连接，并宜采取屏蔽措施。

13.4.3.3屏蔽、接地和等电位连接的要求：1、基本屏蔽措施2、接地应采用共用接地装置，各建筑间宜连接。各种连接导线的最小截面(13-4-2)(294)。

13.4.3.4对电涌保护器和其他的要求（296）：1、电源必须采用TN-S系统。2、屏蔽线路的屏蔽层截面应符合要求计算（13-4-18）电缆绝缘的耐冲击电压（表13-4-4）4、电涌保护器能预期通过雷电流（297）5、最大持续运行电压Uc应符合：TT,1.55Uo相；TN/TT(3),1.15；IT,1.15U线。SPD-Ⅰ级分类产品。M\\S型接地装置。

建筑物年预计雷击次数计算（规范中1656），冲击接地电阻与工频接地电阻的换算（规范中1658）

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