雷电的类型 直击雷：雷云直接对建筑物或地面上的其他物体放电。 感应雷：包括静电感应雷和电磁感应雷。 球形雷：是一种球形的发红光或极亮白光的火球。
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§1.2 雷电的危害
防雷与接地
直击雷：雷云放电时，雷电流可达几百千安。通过被雷击物 体时，产生大量的热量，使物体燃烧。
感应雷：雷电感应是雷电的第二次作用，即雷电流产生的电 磁效应和静电效应作用。
❖ 电气设备的接地：通常情况下是指不带电的金属导体（一 般为金属外壳或底座）。
❖ 非电气设备的导体接地：如风管、输油管及建筑物的金属 构件经金属接地线与接地电极相连接。
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§2.1 接地基本概念
防雷与接地
Uk
❖ 接地电阻：即接地装置对 地电压与入地电流之比。
它包括接地线、接地体的
电阻以及接地体与土壤间
属体，如输油金属管道等，称为防电蚀接地。牺牲阳极保 护阴极的称为阴极保护。
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防雷与接地
§2.3 接地的一般要求
§2.3.1 接地网设计基本要求
❖ 1）电气设备及设施宜接地或接中性线，并做到因地制宜， 安全可靠，经济合理。
❖ 2）不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定者外， 应使用一个总的接地系统，接地电阻应符合其中最小值的 要求。
➢ 电力设备传动装置。 ➢ 互感器的二次绕组。 ➢ 配电、控制保护屏（柜、箱）及操作台等的金属框架。 ➢ 屋内配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架，以及靠近带
电部分的金属围栏和金属门、窗。 ➢ 交、直流电力电缆桥架、接线盒、终端盒的外壳、电缆的
屏蔽铠装外皮、穿线的钢管等。 ➢ 装有避雷线的电力线路杆塔。 ➢ 在非沥青地面的居民区内，无避雷线非直接接地系统架空
生单相接地或同点两相接地时，接触电位差和跨步电位差 不应超过下式计算值：
Et (174 0.17ρs )/ t
Es (174 0.7ρs )/ t
➢ 3~66KV不接地、经消弧线圈接地和高电阻接地系统发生单 相接地故障后，当不迅速切除故障时，接触电位差和跨步 电位差不应超过下式计算值：
防雷与接地
工作接地
保护接地
功能性接地
逻辑接地
保护性接地
信号接地
防雷接地 防静电接地
屏蔽接地
防电腐蚀接地
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防雷与接地
§2.2.1 功能性接地
❖ 1．工作接地 ❖ 为保证电力系统的正常运行，在电力系统的适当地点进行
的接地，称为工作接地。在交流系统中，适当的接地点一 般为电气设备，例如变压器的中性点；在直流系统中还包 括相线接地。 ❖ 2．逻辑接地 ❖ 电子设备为了获得稳定的参考电位，将电子设备中的适当 金属部件，如金属底座等作为参考零电位，把需要获得零 电位的电子器件接于该金属部件上，如金属底座等，这种 接地称为逻辑接地。该基准电位不一定与大地相连接，所 以它不一定是大地的零电位。
电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土的杆塔。
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防雷与接地
§2.3.1 接地网设计基本要求
➢ 铠装控制电缆的外皮、非铠装或非金属护套电缆的1～2根 屏蔽芯线。
➢ 电力设备的下列金属部分，除非另有规定，可不接地或不 接中性线（保护线）：
➢ 在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，交流额定电 压380V及以下的电力设备外壳。但当维护人员可能同时 触及设备外壳和接地物体时除外。
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§1.3 雷电的一般防护
避雷带和避雷网：在建筑物最可能遭到雷击的地方采用镀锌 扁钢或镀锌圆钢，并通过接地引下线与埋入地中的接地体 相连构成避雷带，再由避雷带构成的避雷网。
原理：避雷带、避雷网与避雷针及避雷线一样可用于直击雷 防护。
接地装置：对地保持一个低的电位差，埋入地中并直接与大 地接触的金属导体。
Rd
r0 dRd
dr
r0 2r 2
2r0
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§2.1 接地基本概念
防雷与接地
❖ 接触电压：即当电气设备绝缘损坏外壳带电时，有可能施 加于人体的电压。为保证人身安全（≤50V）。
U jc U d U1
❖ 跨步电压：未触及该设备，但由于人在跨步过程中，两只 脚所处的位置不同所产生的电压。同样不允许超过安全电 压（≤50V）。
风电场的防雷和接地
防雷与接地
❖1 雷电的产生机理、危害及防护 ❖2 接地的原理、意义及措施 ❖3 大型风力机的防雷保护 ❖4 集电线路的防雷与接地 ❖5 升压变电站的防雷与接地
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防雷与接地
§1 雷电的产生机理、危害及防护
§1.1 雷电的产生机理
雷电是雷云间或雷云与地面物体间的放电现象。 电位差可达数兆伏甚至数十兆伏，放电电流几十千安甚至几 百千安。经验表明，对地放电的雷云绝大部分带负电荷，所 以雷电流的极性也为负的。
❖ 6）初期发电时，应根据电网实际的短路电流和所形成的 接地系统，校核初期发电时的接触电位差、跨步电位差和 转移电位。当上述参数不满足安全要求时，应采取及时措 施，保证初期发电时期电站安全运行。
❖ 7）工作接地及要求： ❖ 有效接地系统中，自耦变压器和需要接地的电力变压器中
性点、线路并联电抗器中性点、电压互感器、接地开关等 设备应按照系统需要进行接地。
置集中接地装置。 ➢ 避雷器宜设置集中接地，其接地线应以最短的距
离与接地网相连。 ➢ 独立避雷针（线）应设独立的集中接地装置，接
地电阻不宜超过10Ω 。
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§2.3.2 接触电位差和跨步电位差设计标准
❖ ⑴ 均匀土壤的情况 ➢ 在110KV及以上有效接地系统和6~35KV低电阻接地系统发
❖ 接地体上最大电压出现的时刻，不一定是最大电流出现的 时刻。工程上通常是测量工频（或直流）接地电阻，并用 冲击系数来表示冲击接地电阻与工频接地电阻的关系，即：
Rch
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❖ 冲击系数 ：一般用实验方法求得，在缺乏准确数据时，
对集中的人工接地体或自然接地体的冲击系数，也可按下 式计算：
的过渡电阻和大地的散流
电阻。前两者较小，可忽
略不计，主要是大地的散
流电阻。故接地电阻与土 壤的电阻率ρ成正比，与接 地体的半径成反比。设接
地装置（接地体）为一半 径为r的半球体，并认为接 地体周围土质均匀。
Ud IdRd
Id
U f (r)
Ukb
r0
0.8
r
X
dr
图7-5 接地装置对地电位分布曲线 Uk—接触电位差；Ukb—跨步电位差
避雷针：由接闪器、支持构架、引下线和接地体四部分构成。 原理：使雷云先导放电通道所产生的电场发生畸变，致使雷
云中的电荷被吸引到避雷针，并安全泄放入地。 避雷线：由悬挂在被保护物上空的镀锌钢绞线（接闪器）、
接地引下线和接地体组成。主要用于输电线路、发电厂和 变电站的防雷保护。 原理：与避雷针基本相同，但对电场畸变的影响比避雷针小。 避雷器：用来限制沿线路侵入的雷电过电压（或因操作引起 的内过电压）的一种保护设备。 原理：实质上是一种放电器，把它与被保护设备并联，并在 被保护设备的电源侧。
❖ 3）接地装置应充分利用直接埋入水下和土壤中的各种自 然接地体接地，并校验其热稳定。
❖ 4）当电站接地电阻难以满足运行要求时，可根据技术经 济比较，因地制宜地采用水下接地、引外接地、深埋接地 等接地方式，并加以分流、均压和隔离等措施。
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§2.3.1 接地网设计基本要求
❖ 5）接地设计应考虑土壤干燥或冻结等季节变化的影响， 接地电阻在四季中均应符合设计值的要求。防雷装置的接 地电阻，可只考虑雷季中土壤干燥状态的影响。
❖ 2．防雷接地 ❖ 将雷电流导入大地，防止雷电伤人和财产受到损失而采用
的接地，称为防雷接地。
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防雷与接地
§2.2.2 保护性接地
❖ 3．防静电接地 ❖ 将静电荷引入大地，防止由于静电积累对人体和设备受到
损伤的接地，称为防静电接地。而油罐汽车后面拖地的铁 链子也属于防静电接地。
❖ 4．防电腐蚀接地 ❖ 在地下埋设金属体作为牺牲阳极以达到保护与之连接的金
➢ 在干燥场所，交流额定电压127V及以下，直流额定电压 110V及以下的电力设备外壳，但爆炸危险场所除外。
➢ 安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电气测量仪表、继 电器和其他低压电气等的外壳，以及当发生绝缘损坏时， 在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等。
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§2.3.1 接地网设计基本要求
0.9
1
(I )m
l1.2
式中：I为冲击电流幅值，kA；ρ为土壤电阻率，kΩ·m；l为
垂直接地体或水平接地体长度，或环形闭合接地体的直径，
或方形闭合接地体的边长，m；β及m为与接地体形状有关
的系数，对垂直接地体β=0.9，m=0.8，对水平及闭合接地
体β=2.2，m=0.9。
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§2.2 接地的意义
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§2.2.2 保护性接地
❖ 1．保护接地 ❖ 为防止电气设备绝缘损坏而使人身遭受触电危险，将于电
气设备绝缘的金属外壳或构架与接地极做良好的连接，称 为保护接地。接低压保护线（PE线）或保护中性线（PEN 线），也称为保护接地。停电检修时所采取的临时接地， 也属于保护接地。
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§2.2.1 功能性接地
❖ 3．信号接地 ❖ 为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地，称为信号
接地。
❖ 4．屏蔽接地 ❖ 将设备的金属外壳或金属网接地，以保护金属壳内或金属