第6章工廠供配電系統的保護內容提要供配電系統保護裝置的作用和要求

常用保護繼電器的類型與結構工廠高壓線路繼電保護電力變壓器的保護工廠低壓供電系統的保護電氣設備的防雷與接地6.1供配電系統保護裝置的作用在供配電系統的運行過程中，往往由于電氣設備的絕緣損壞、操作維護不當以及外力破壞等原因，造成系統故障或不正常的運行狀態。在供配電系統中最常見的故障和不正常運行狀態為斷線、短路、接地及過載。為了保證供電系統的安全可靠運行，避免過載引起的過電流或短路產生的故障電流對系統的影響，因此在供電系統中需裝設不同類型的保護裝置。保護裝置的作用是：在發生故障時自動檢測出故障，迅速而有選擇地將故障區域從供電系統中切除，以免系統設備繼續遭到破壞。另一作用是及時發現系統中不正常運行，如過載、欠電壓等情況時，能發出報警信號，以便及時處理，保證安全可靠地供電。過流保護裝置的基本要求選擇性當供電系統發生故障時，離故障點最近的保護裝置應先動作，切除故障，而供電系統的其它無故障部分繼續運行，滿足這一要求的動作就叫有選擇性。如果供電系統發生故障時，離故障最近的保護裝置不動作，而離故障點遠的保護裝置動作，這叫失去選擇性。快速性保護裝置應盡快動作，迅速切除故障。可靠性保護裝置在其保護范圍內發生故障時，必須可靠動作，不應拒動作，在不該它動作的情況下就不應該誤動作。靈敏性保護裝置對其保護區內發生故障或不正常運行狀態的反應能力稱為靈敏性保護裝置選擇性動作保護裝置的靈敏性靈敏系數為：系統在最小運行方式（指電力系統處于短路阻抗為最大，短路電流為最小的狀態的一種運行方式）時保護區末端的短路電流；保護裝置一次側動作電流。兩相短路電流與三相短路電流的關系為：繼電保護裝置靈敏度被保護的電氣設備繼電保護裝置類型最低靈敏度Sp變壓器、線路等所有電氣設備過電流保護5（如滿足此要求將使保護復雜時，靈敏度可降為1.25）電流速斷保護2后備保護1.2（如滿足此要求將使保護過分復雜或在技術上難以實現時，可僅按常見的運行方式和故障類型校驗靈敏度）變壓器縱聯差動保護23～10kV電纜線路中性點不直接接地電力網中的零序電流保護1.253～10kV架空線路

1.5工廠常用保護裝置的類型繼電保護用各種不同類型的繼電器按一定方式連接和組合，構成繼電保護裝置。繼電保護適用于要求供電可靠性較高的高壓供電系統中。熔斷器保護適用于高低壓供電系統。由于裝置簡單經濟，在供電系統中廣泛應用，但是它的斷流能力較小、選擇性差，熔體熔斷后更換不方便，不能迅速恢復供電，因此在要求供電可靠性較高的場所不宜用。低壓斷路器保護又稱低壓自動開關保護。由于低壓斷路器帶有多種脫扣器，能夠進行過電流、過負載、失電壓和欠電壓保護等，而且可作為控制開關進行操作，因此在對供電可靠性要求較高且頻繁操作的低壓供電系統中廣泛應用。6.2常用保護繼電器的類型與結構繼電器是組成繼電保護裝置的基本元件。繼電器的特征是，當輸入的物理量達到一定值時或某物理量一輸入時就能自動動作。按反應的物理量分，有電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器等按工作原理分，有電磁式、感應式等。按其反應參量變化情況分，有過電流繼電器、過電壓繼電器、欠電壓繼電器等。按其與一次電路的聯系分，有一次式（繼電器的線圈是與一次電路直接相連的）和二次式（繼電器的線圈連接在電流互感器或電壓互感器的二次側）。繼電保護中用的繼電器都是二次式繼電器電磁型繼電器和感應型繼電器是工廠企業運用較廣泛的一類繼電器。繼電器的種類較多，有電流繼電器、電壓繼電器、時間繼電器、中間繼電器、信號繼電器等。電流繼電器電流繼電器常用的是DL-10系列，鐵芯上繞有兩個相等的線圈，線圈可串聯或并聯接線。當線圈中的電流超過繼電器的最小電流時，電流繼電器的接點動作，這個最小電流稱繼電器的動作電流。當線圈的電流減小到一定值時，鋼舌片在彈簧作用下返回起始位置所需的最大電流值，稱繼電器的返回電流，繼電器的返回電流與繼電器的動作電流的比值稱返回系數，用Kre表示，過電流繼電器的返回系數總是小于1，越接近1繼電器越靈敏，一般取0.8。電壓繼電器電壓繼電器與電流繼電器的結構基本相同，只是電壓繼電器的線圈為電壓線圈，多做成欠電壓繼電器。正常工作時，電壓繼電器的接點動作，當電壓低于它的整定時，繼電器會恢復起始位置。低電壓繼電器的返回系數Kre大于1，越接近1，越靈敏，一般取1.25。電壓繼電器的文字符號為KV。電磁式中間繼電器中間繼電器觸頭數量多（一般有8對），容量也大（5~10A）。當電壓繼電器、電流繼電器的觸點容量不夠時，可以利用中間繼電器作為功率放大，當繼電器的觸點數量不夠時，利用中間繼電器增加觸點數量以控制多條回路。所以說中間繼電器的作用是增加觸點的數目或增大觸點的容量。電磁式信號繼電器信號繼電器在繼電保護裝置中的作用是用來發出指示信號的。分為電流型和電壓型兩種，電流型信號繼電器的線圈為電流線圈，串聯在回路中，電壓型信號繼電器的線圈為電壓線圈，并聯在回路中。常用的是DX-11型電磁式信號繼電器電磁式時間繼電器時間繼電器在繼電保護裝置中的作用是用來保護裝置獲得所需要的延時。常用的是DS110（用于直流）、120（用于交流）系列感應式電流繼電器感應式電流繼電器常用的型號是GL10、20系列，它屬測量元件，廣泛應用于反時限的繼電保護中。GL型電流繼電器實際上由感應部分和電磁部分構成，感應部分帶有反時限特性，而電磁部分是瞬時動作的GL電流繼電器的動作特性曲線GL電流繼電器的特點可以用一個繼電器兼作兩種保護，即利用感應部分做過電流保護，利用電磁部分做速斷保護。由于GL型電流繼電器的接點容量大，可省略中間繼電器，能實現斷路器的直接跳閘，還有動作信號牌可省略信號繼電器，感應部分具有反時限特性可省略時間繼電器。缺點是結構復雜，準確性不高。各種繼電器的圖形表示符號6.3工廠高壓線路繼電保護為了表述繼電器電流IKA與電流互感器二次電流I2的關系，特引入一個接線系數KW6.3.1電流互感器與電流繼電器的接線方式三相三繼電器的三相星形接線（三相式接線）三相星形接線時，兩個電流是相等的，因此接線系數KW＝1。常用于110kV及以上中性點直接接地系統中，作為相間短路和單相短路的保護。Ｙ，d11變壓器的過電流保護大都采用這種接線方式，以提高繼電保護裝置的靈敏度。電流互感器與電流繼電器的接線方式兩相兩繼電器的兩相星形接線（兩相式接線）接線系數KW＝1。只用了兩個電流互感器和兩個繼電器，接線簡單，所用設備較少，在6~10kV小接地短路電流系統中廣泛應用。電流互感器與電流繼電器的接線方式兩相一繼電器的兩相差式接線（兩相差式接線）能反應所有相間短路，而不能完全反應單相短路和兩相接地短路，但保護靈敏度有所不同，有的甚至相差一倍，因此不如兩相式接線。但它接線簡單，使用繼電器最少，可以作為10kV及以下工廠企業的高壓電動機保護。繼電保護裝置的操作電源繼電保護裝置、信號裝置及斷路器操作機構等都需要有一個可靠的電源，即操作電源。它應能在正常或故障情況下向這些裝置不間斷的供電。繼電保護裝置的操作電源，有直流操作電源和交流操作電源。直流操作電源，有蓄電池組和硅整流裝置。現在工廠企業的變配電所大多采用硅整流裝置（一般帶有電容儲能裝置）作直流操作電源。交流操作電源具有投資少，保護裝置接線簡單，運行維護方便等優點，因此在中小工廠中廣泛應用。直接動作式利用斷路器操作機構內的過流脫扣器（跳閘線圈）YR直接動作于跳閘，可接成兩相式或兩相差式接線。正常運行時，YR流過的電流小于YR的動作電流，因此不動作。而當一次電路發生相間短路時，短路電流反應到電流互感器的二次側，流過YR的電流達到動作值。使斷路器QF跳閘。這種接線不另設繼電器，設備最少，接線簡單，但由于受脫扣器型號的限制，實際上很少用。去分流式正常運行時，電流繼電器KA的常閉接點將跳閘線圈YR短路，YR無電流流過，斷路器QF不會跳閘。而在一次電路發生相間短路時，KA動作，其常閉接點斷開，使YR的短路分流支路被去掉（即“去分流”），電流互感器的二次側的電流全部流過YR，斷路器跳閘。接線簡單，靈敏度較高，但要求繼電器的觸點容量較大。對于GL15、16的反時限的電流繼電器完全能達到要求。因此這種去分流跳閘的操作方式在工廠企業中應用相當廣泛。6.3.2線路過電流保護在供電系統中發生短路時，線路上的電流劇增。因此，必須設置過電流保護裝置，對供電線路進行保護。為了具有選擇性，過電流保護通常應有一定的時限。按動作的時限特性：定時限過電流保護反時限過電流保護定時限過流保護裝置組成所謂定時限過流保護裝置，就是保護裝置的動作時限是一定的，不隨通過保護裝置電流大小的變化而變化。這里定時限保護裝置是用的直流操作電源定時限保護裝置通常由電流繼電器、時間繼電器、以及信號繼電器與中間繼電器組成。電流繼電器為DL-10系列過流繼電器，時間繼電器一般采用DS-100系列，中間繼電器一般采用DZB-100系列，信號繼電器一般采用DX-11系列。在工廠供電系統中多采用兩相式接線，定時限過流保護裝置原理當一次電路發生相間短路時，電流繼電器KA瞬時動作，閉合其接點，使時間繼電器KT動作，KT經過整定的時限后，其延時觸點閉合，使串聯的信號繼電器（電流型）KS和中間繼電器KM動作，KS動作后，其指示牌掉下，同時接通信號回路，給出燈光信號和音響信號，向值班人員發出信號。KM動作后，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。在短路故障切除后，繼電保護裝置除KS外的其它所有繼電器都自動返回起始狀態，而KS需手動復位。兩相式定時限過流保護裝置的原理圖兩相式定時限過流保護裝置的接線圖反時限過電流保護裝置組成所謂反時限過流保護裝置，就是保護裝置動作的時限是變化的，它是隨通過保護裝置電流大小的變化而成反時限的變化，即通過保護裝置的故障電流越大，動作時間越短，故障電流越小，動作時間就長。它是由GL型電流繼電器組成。由于現在生產的GL15、16等型電流繼電器，其觸點容量較大，短時分斷電流能力可達150A，所以采用交流操作電源“去分流跳閘”的操作方式。這種方式在工廠供電系統中廣泛應用。反時限過電流保護裝置原理當一次電路發生相間短路時，電流繼電器KA經過一定延時后（反時限特性），其常開觸點閉合，緊接著其常閉觸點斷開（觸點是先合后斷的轉換觸點）。這時斷路器因其跳閘線圈YR去分流而跳閘，切除短路故障。同時GL型繼電器的信號牌掉下，指示保護裝置已動作。在短路故障切除后，電流繼電器自動返回，信號牌需手動復位。交流操作的反時限過電流保護裝置原理圖交流操作的反時限過電流保護裝置展開圖過電流保護裝置的動作原理在供電系統中發生過載或短路時，主要特征是在供電線路上的電流增大。因此必須設置過電流保護裝置，對供電線路進行過電流保護。過電流保護動作電流的整定能使保護裝置起動的最小電流稱為保護裝置的動作電流。帶時限的過電流保護裝置（包括定時限和反時限）的動作電流應躲過線路正常運行時流經本線路的最大負荷電流，其保護裝置的返回電流也必須躲過線路的最大負荷電流。過電流保護裝置動作電流的整定計算公式為：定時限過電流保護的動作時限的整定和配合各套保護裝置必須具有不同的動作時限，為了保證前后兩級保護裝置動作的選擇性，應該按“階梯原則”進行整定，也就是在后一級保護裝置的線路首端（此點為配合點）k點發生三相短路時，前一級保護的動作時間t1應比后一級保護中的動作時間t2要大一個時間差Dt。即t1=t2+Dt，Dt一般取0.5。定時限過電流保護的動作時間，利用時間繼電器來整定。一般說來，某一保護裝置的時限應選擇得比它下一段各個保護裝置中最長的一個時限大一個時間階段Dt。反時限過電流保護的動作時限的整定和配合為了保證各保護裝置動作的選擇性，反時限過電流保護裝置也應該按照階梯形的原則來選擇。但是由于它的動作時限與通過保護裝置的電流有關，因此，它的動作時限實際上指的是在某一短路電流下，或者說在某一動作電流倍數下的動作時限。前后級的配合點仍然在后一級保護裝置的線路首端，k點短路時，t1=t2+Dt，Dt一般取0.7。由于GL型電流繼電器的時限調節機構是按10倍動作電流的時間來標度的，因此，反時限過電流保護的動作時間，要根據前后兩級保護的GL型繼電器的動作曲線來整定。過電流保護裝置的靈敏度為被保護線路末端在系統最小運行方式下的兩相短路電流越級跳閘處理斷路器越級跳閘后應首先檢查保護及斷路器的動作情況。如果是WL2的保護動作，斷路器QF2拒絕跳閘造成越級，則應在拉開拒跳斷路器QF2兩側的隔離開關后，將其它非故障線路送電；如果是因為保護未動作造成越級跳閘，則應將各線路斷路器斷開，合上越級跳閘的斷路器QF1，再逐條線路試送電，發現故障線路后，將該線路停電，拉開斷路器兩側的隔離開關，再將其它非故障線路送電；如果是保護動作，斷路器QF2跳閘，則應拉開斷路器QF2兩側隔離開關，最后再查找斷路器拒絕跳閘或保護動作的原因。低電壓閉鎖的過電流保護為了降低起動電流，提高保護裝置的靈敏度，可采用具有低電壓閉鎖的過電流保護裝置。在線路過電流保護的過電流繼電器KA的常開觸點回路中，串入低電壓（欠電壓）繼電器KV的常閉觸點，而KV經過電壓互感器TV接在被保護線路上。當供電系統正常運行時，母線電壓接近額定電壓，電壓繼電器KV處于吸合狀態，其常閉觸點斷開。過電流保護裝置的動作電流，是按躲過線路上的計算電流來整定的，不必按躲過線路上的最大負荷電流來整定。這是因為KV的常閉觸點與KA的常開觸點是串聯的，即便線路上由于過負荷而使電流繼電器KA動作，但這時KV的常閉觸點是斷開的，QF也就不會誤動作。裝有低電壓閉鎖的過電流保護的動作電流整定計算公式為低電壓閉鎖的過電流保護線路定時限和反時限過電流保護的比較定時限過電流保護的優點是：動作時間準確，容易整定。而且不論短路電流大小，動作時間是一定的，不會出現因短路電流小動作時間長。缺點是：繼電器數目較多，接線比較復雜。在靠近電源處短路時，保護裝置的動作時間太長。反時限過電流保護的優點是：接線簡單，用一套GL系列繼電器也可實現速斷保護，在靠近保護裝置安裝處短路時，能自動縮短動作時間，特別是可采用交流操作，因此簡單經濟，在工廠供電系統中，車間變電所和配電線路用得較多。缺點是：整定、配合較麻煩，繼電器動作時限誤差較大，當距離保護裝置安裝處較遠的地方發生短路時，其動作時間較長，延長了故障持續時間。6.3.3電流速斷保護電流速斷保護的組成電流速斷保護實質上是一種瞬時動作的過電流保護。對于采用DL系列電流繼電器的速斷保護，就相當于定時限過流保護中抽去時間繼電器。對于采用GL系列電流繼電器，則利用該繼電器的電磁元件來實現電流速斷保護。電流速斷保護裝置的原理接線圖電流速斷保護的整定線路中短路電流的大小決定于短路點與電源間阻抗的大小，短路點離電源越遠短路電流就越小。為了保證前后兩級瞬動的電流速斷保護的選擇性，因此電流速斷保護的動作電流應按躲過它所保護線路的末端最大短路電流來整定。整定公式為電流速斷保護的靈敏度按其安裝處（即線路首端）在系統最小運行方式下的兩相短路電流作為最小短路電流來校驗。即線路電流速斷保護的保護區電流速斷保護的“死區”及其彌補由于電流速斷保護的動作電流是按被保護線路末端的最大短路電流來整定的，電流速斷保護裝置雖然能迅速地切除故障，但由于它的整定值提高了，因而使保護范圍受到一定的限制。速斷保護只能保護線路的一部分而不能保護線路的全長，保護不到的區域，通常稱為“死區”。電流速斷保護的優點是動作迅速，接線簡單和維護方便，缺點是動作范圍較小，它不能作為線路的主保護，為了彌補死區得不到保護的缺點，電流速斷保護不能單獨使用，必須與帶時限的過電流保護配合使用。在電流速斷的保護區內，速斷保護為主保護，過電流保護為后備保護；而在電流速斷保護的死區內，過電流保護為基本保護。如果配電線路較短，配電線路可只裝過電流保護，不裝電流速斷保護。這是因為不論短路故障發生在線路的首端還是末端，短路電流的差別都很小，裝速斷保護后，保護范圍很小，甚至沒有保護范圍。同時該處短路電流較小，用過電流保護作為該配電線路的主保護足以滿足系統穩定的要求，所以不裝設速斷保護。電流速斷保護的“死區”及其彌補檢驗的項目為了保證在供電系統故障的情況下，繼電保護裝置能正確動作，對運行中的繼電保護裝置應定期進行校驗和檢查。對10kV用戶的繼電保護裝置一般每年進行一次校驗。在繼電保護裝置進行設備改造、更換、維修以及發生事故后，都應對繼電保護裝置進行補充檢驗。檢驗的項目是：（1）對繼電器進行機械部分檢查及電氣特性試驗；（2）二次通電試驗；（3）二次回路絕緣電阻試驗；（4）保護裝置的整組動作試驗。巡視檢查對運行中的繼電保護裝置，要定期進行巡視檢查，內容如下：（1）各類繼電器外殼有無破損，整定值的位置是否變動；（2）查看繼電器有無接點卡住、變位傾斜、燒傷、脫軸、脫焊等情況；（3）感應型繼電器的圓盤轉動是否正常，經常帶電的繼電器接點有無大的抖動及磨損，線圈及附加電阻有無過熱現象；（4）有無異常響聲、發熱冒煙以及燒焦等異常氣味；（5）在繼電保護裝置的運行過程中，發現異常現象時，應加強監視并立即向主管部門報告；（6）繼電保護裝置動作斷路器跳閘后，應檢查保護動作情況，并查明原因。在送電前，應將所有的掉牌信號全部復位。注意事項在運行中，如果過電流保護和速斷保護帶電改變定值應注意：首先應根據定值通知單核對一下繼電器的規范是否相符，然后斷開跳閘壓板，按應改的定值撥動相應繼電器的撥子。最后用萬用表測量一下壓板兩端分別與地間的電壓，核對無誤后，即可恢復正常運行。應注意，更改電流繼電器串并聯時，應首先短路電流互感器二次回路。反時限繼電器改定值時可用備用銷子插入短路小孔內。6.3.4線路的過負荷保護線路的過負荷保護只對可能出現過負荷的電纜線路才予以裝設，一般延時動作于信號。其動作電流整定為6.3.5單相接地保護在中性點直接接地系統中，當發生單相接地故障時，將產生很大的短路電流，一般能使保護裝置迅速動作，切除故障部分。在中性點不接地或經消弧線圈接地的系統中發生單相接地時，其故障電流不大，只有很小的接地電容電流，而相間電壓仍然是對稱的，因此仍可繼續運行一段時間。如故障點系高電阻接地，則接地相電壓降低，其它兩相對地電壓高于相電壓；如系金屬性接地，則接地相電壓為零，但其它兩相的對地電壓升高倍，故對電氣設備的絕緣不利，如果長此下去，可能使電氣設備的絕緣擊穿而導致兩相接地短路，從而引起斷路器跳閘，線路停電，因此必須裝設專用的絕緣監察裝置或單相接地保護裝置。當發生單相接地故障時，一般不跳閘，僅給出信號，使工作人員及時發現，采取措施。絕緣監察裝置利用單相接地后出現零序電壓而發出信號的，在工廠供電系統中常用三相五柱式電壓互感器或三只三繞組單相電壓互感器作中性點不接地系統的絕緣監測裝置單母線接線的10kW系統發生單相接地用瞬停拉線查找法，依次斷開故障所在母線上各分路開關。（1）試拉充電線路；（2）試拉雙回線路或有其他電源的線路；（3）試拉線路長、分支多、質量差的線路；（4）試拉無重要用戶或用戶的重要程度差的線路；（5）最后試拉帶有重要用戶的線路。如果接地信號消失，絕緣監察電壓表指示恢復正常，即可以證明所瞬停的線路上有接地故障。對于一般不重要的用戶線路，可以停電并通知查找；對于重要用戶的線路，可以轉移負荷或者通知用戶做好準備后停電查找故障點。經逐條線路試停電查找，但接地現象仍不能消失，可能的原因是，兩條回路線路同時接地或站內母線及連接設備接地。零序電流保護在中性點不接地的系統中，除采用絕緣監測裝置以外，也可以在每條線路上裝設單獨的接地保護，又稱零序電流保護，它是利用故障線路的比非故障線路的零序電流大的原理來實現有選擇性動作的。1）架空線路的單相接地保護三相的二次電流矢量相加后流入繼電器。當三相對稱運行以及三相和兩相短路時，流入繼電器的電流等于零，發生單相接地時，零序電流才流過繼電器，所以稱它為零序電流過濾器零序電流保護2）電纜線路的單相接地保護電纜線路的單相接地保護一般采用零序電流互感器。零序電流互感器的一次側即為電纜線路的三相，其鐵芯套在電纜的外面，二次線圈繞在零序電流互感器的鐵芯上，并與過電流繼電器相接注意：電纜頭的接地線必須穿過零序電流互感器的鐵芯，否則接地保護裝置不起作用零序電流保護3）單相接地保護裝置動作電流的整定

IC—發生單相接地時，被保護線路本身流入電網的電容電流；

Ki—零序電流互感器的變流比；

Krel—可靠系數。保護裝置不帶時限，取4～5，保護裝置帶時限，取1.5～2。校驗在本線路發生單相接地時保護裝置的靈敏度，即：——流經接地點的接地電容電流總和故障對于裝有絕緣監察裝置和各出線裝有零序保護的系統，若各裝置正常投入，當該系統發生單相接地時，故障范圍很容易區分，若報出母線接地信號的同時，某一線路也有接地信號，則故障點多在該線路上。先檢查站內設備有無異常，再查找線路。若只報出母線接地信號，對于這種情況，故障點可能在母線及連接設備上。應檢查母線及連接設備、變壓器有無異常。如經檢查，站內設備無異常，則有可能是某一線路有故障，而其接地故障保護裝置失靈，應用瞬停的方法，查明故障線路。在某些情況下，系統的絕緣并沒有損壞，而是由于其它原因產生某些不對稱狀態，可能報出接地信號，此種接地稱為“虛幻接地”，應注意區分判斷。如電壓互感器內部發生故障時，電壓互感器一相高壓熔斷器熔體可能熔斷，而報出接地信號，此時應將電壓互感器立即停運。6.4電力變壓器的保護變壓器是供電系統中的重要電氣元件，必須根據其容量的大小和重要程度，設置性能良好、動作可靠的保護裝置，確保變壓器的正常運行。變壓器易產生的故障和不正常工作狀態變壓器故障分內部故障和外部故障兩種。常見內部故障包括：線圈的相間短路、匝間或層間短路、單相接地短路以及燒壞鐵芯等。這些故障都伴隨有電弧產生，電弧將會引起絕緣油的劇烈氣化，從而可能導致油箱爆炸等更嚴重的事故。常見的外部故障包括：套管及引出線上的短路和接地。最容易發生的外部故障是由于絕緣套管損壞而引起引出線的相間短路和碰殼后的接地短路。變壓器常見的不正常工作狀態是：過負荷、溫升過高以及油面下降超過了允許程度等。變壓器的過負荷和溫度的升高將使絕緣材料迅速老化，絕緣強度降低，除影響變壓器的使用壽命外，還會進一步引起其它故障。變壓器的保護裝置高壓側為6～10kV的車間變電所主變壓器：帶時限的過電流保護：反應變壓器外部的短路故障，并作為變壓器速斷保護的后備保護。一般變壓器均應裝設。電流速斷保護：反應變壓器內外部故障。如果帶時限的過電流保護動作時間大于0.5～0.7均應裝設。瓦斯保護：反應變壓器內部故障和油面降低時的保護裝置。對于800kV.A及以上的油浸式變壓器以及400kV.A及以上的車間內油浸式變壓器均應裝設。通常輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳閘。過負荷保護：反應因過負荷引起的過電流。應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護，一般過負荷保護動作于信號。溫度保護裝置：反應變壓器上層油溫超過規定值（一般為95℃）的保護裝置。一般動作于信號。變壓器的保護裝置對于高壓側為35kV及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，應裝設過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護；在有可能過負荷時，也需裝設過負荷保護和溫度保護。如果單臺運行的變壓器容量在10000kVA及以上和并列運行的變壓器每臺容量在6300kVA及以上時，則要求裝設縱聯差動保護來取代電流速斷保護。變壓器的過電流保護動作電流整定：—為（1.5~3）I1N.T；其動作時間亦按“階梯原則”整定，與線路過電流保護完全相同。對車間變電所來說，其動作時間可整定為最小值（0.5s）。靈敏度按變壓器低壓側母線在系統最小運行方式下發生兩相短路的高壓側穿越電流值來校驗。變壓器的電流速斷保護動作電流整定計算公式與線路電流速斷保護基本相同。動作電流整定：Ik.max為變壓器低壓側母線的三相短路電流換算到高壓側的穿越電流值。靈敏度按保護裝置安裝處（高壓側）在系統最小運行方式下發生兩相短路的短路電流值來校驗。電流速斷保護的不足之處是保護范圍受到限制，一般只能保護到變壓器電源側的部分線圈。因此，電流速斷保護必須和瓦斯保護以及過電流保護互相配合，才能可靠的對中小容量的變壓器起到保護作用。變壓器在空載投入或突然恢復電壓時將出現一個沖擊性的勵磁電流，為了避免電流速斷保護誤動作，可在速斷電流整定后，將變壓器空載試投若干次，以檢查速斷保護是否誤動作。變壓器過電流保護動作后的故障分析變壓器過電流保護動作跳閘,應作如下檢查和處理:（1）檢查母線及母線上的設備是否有短路；（2）檢查變壓器及各側設備是否短路；（3）檢查低壓側保護是否動作，各條線路的保護有無動作；（4）確認母線無電時，應拉開該母線所帶的線路；（5）如系母線故障，應視該站母線設置情況，用倒母線或轉帶負荷的方法處理；（6）經檢查確認是否越級跳閘，如是，應試送變壓器；（7）試送良好，應逐路檢查故障線路。變壓器的過負荷保護變壓器過負荷保護的組成、工作原理與線路過負荷保護的組成、工作原理完全相同，動作電流整定計算公式與線路過負荷保護基本相同，只是式中的應為變壓器一次側的額定電流。動作時間取10~15s。運行中的變壓器發出過負荷信號時，當班人員應檢查變壓器各側電流是否超過規定值，并即時報告，然后檢查變壓器的油溫、油位是否正常，同時將冷卻器全部投入運行，及時掌握過負荷情況，并按規定巡視檢查。變壓器的瓦斯保護瓦斯保護又稱氣體繼電保護，是保護油浸式變壓器內部故障的保護裝置，是變壓器的主保護之一。對于800kVA及以上的油浸式變壓器以及400kVA及以上的車間內油浸式變壓器均應裝設瓦斯保護。輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于斷路器跳閘。瓦斯繼電器的結構及工作原理瓦斯繼電器主要有浮筒式和開口杯式兩種類型，由于浮筒式瓦斯繼電器的接點不夠可靠，所以現在廣泛應用的是開口杯式。上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落，這時上接點接通而接通信號回路，這稱之為“輕瓦斯動作”。下觸點接通跳閘回路，這稱之為“重瓦斯動作”

FJ3-80瓦斯繼電器的結構示意圖變壓器瓦斯保護的接線優點是：動作快、靈敏度高、結構簡單，并能反應變壓器油箱內的各種故障。缺點是：不能反應變壓器油箱外、套管及聯接線上的故障，且由于繼電器結構的不完善等造成誤動作較多。運行經驗證明，只要加強試驗及運行維護工作，瓦斯保護誤動作是可以防止的。變壓器瓦斯保護動作后的故障分析收集瓦斯繼電器內的氣體做色譜分析，如無氣體，應檢查二次回路和瓦斯繼電器的接線柱及引線絕緣是否良好；檢查油位、油溫、油色有無變化；檢查防爆管是否爆裂噴油；檢查變壓器外殼有無變形，焊縫是否開裂噴油；如果經檢查未發現任何異常，而確系因二次回路故障引起誤動作時，可退出瓦斯保護，投入其它保護，試送變壓器，并密切監視；在瓦斯保護的動作原因未查清前，不得合閘送電。瓦斯繼電器中的氣體的性質如積聚在瓦斯繼電器內的氣體不可燃，而且是無色無嗅的，說明是空氣進入繼電器內，此時變壓器可繼續運行。如氣體是可燃的，則說明變壓器內部有故障，應根據瓦斯繼電器內積聚的氣體性質來鑒定變壓器內部故障的性質，如氣體的顏色為：黃色不易燃的，為木質絕緣損壞，應停電檢修。灰色和黑色易燃的，有焦油味，閃點降低，則說明油因過熱分解或油內曾發生過閃烙故障，必要時停電檢修。淺灰色帶強烈臭味且可燃的，是紙或紙板絕緣損壞，應立即停電檢修。變壓器的差動保護變壓器的差動保護，主要是用來保護變壓器線圈及其引出線和絕緣套管的相間保護，還可以保護變壓器的匝間短路。保護區在變壓器一、二次側所裝電流互感器之間。

10000kVA及以上的單獨運行的變壓器和6300kVA及以上的并列運行變壓器，應裝設縱聯差動保護；6300kVA及以下單獨運行的重要變壓器，也可裝設縱聯差動保護。當速斷保護靈敏度不滿足要求時，也應裝設縱聯差動保護。差動保護利用故障時產生的不平衡電流來動作，保護靈敏度很高，而且動作迅速。它與瓦斯保護都是變壓器的主保護。在工廠企業的35kV的變電所常使用，10kV變電所一般不用。變壓器差動保護的工作原理變壓器的差動保護，由變壓器兩側的電流互感器和繼電器等構成。差動保護是反映被保護元件兩側電流差而動作的保護裝置。變壓器的差動保護的問題應躲過變壓器合閘瞬間的勵磁電流；由于變壓器接線組別不同而引起的電流互感器二次電流的相角差，應使其相位相同；由于電流互感器的變比和特性的不一致而引起的不平衡電流；由于運行中變壓器分接頭的改變而引起的不平衡電流等。這些問題均以在差動保護中采取不同的措施予以解決。由于變壓器差動保護動作迅速，選擇性好，所以在工廠企業的大中變電所中應用較廣。差動保護還可用于線路和高壓電動機的保護。保護動作跳閘后的檢查和處理查變壓器本體有無異常，檢查差動保護范圍內的瓷瓶是否有閃絡、損壞，引線是否有短路；如果變壓器差動保護范圍內的設備無明顯故障，應檢查繼電保護及二次回路是否有故障，直流回路是否有兩點接地；經以上檢查無異常時，應在切除負荷后立即試送一次，試送后又跳閘，不得再送；如果是因繼電器或二次回路故障、直流兩點接地造成的誤動，應將差動保護退出運行，將變壓器送電后，再處理二次回路故障及直流接地；差動保護及重瓦斯保護同時動作使變壓器跳閘時，不經內部檢查和試驗，不得將變壓器投入運行。保護故障分析實例某中型工廠新建35kV變電所在運行中發生多次越級跳閘事故。10kV線路WL1故障，其斷路器跳閘，但同時變壓器過電流保護跳閘，造成10kV母線停電，中斷其它線路的供電。分析引起變壓器過電流保護動作的原因變壓器過電流保護整定值與下級整定值配合不當；變壓器過電流保護整定值校驗不準，取值過小；WL1線路過電流整定值校驗不準，取值過大；變壓器過電流繼電器線圈并聯接成串聯，以至整定值縮小一半；WL1線路過電流繼電器線圈串聯接成并聯，以至整定值增大一半；變壓器過電流時間與WL1線路過電流時間配合不當。驗證原因在變壓器和WL1線路保護柜的電流互感器二次側的試驗端子排處，把兩過電流保護的交流回路串聯起來，再串接WL1的斷路器的主接點。沖擊地加入可使兩過電流保護動作的電流值。正常的話，WL1的斷路器主接點斷開試驗交流電源（模擬短路電流），變壓器達不到動作時間而返回，不會跳閘。但事實變壓器和WL1的斷路器都動作跳閘。因此判斷問題出在變壓器保護回路的接線上。經查變壓器保護裝置的二次接線，發現過流保護裝置的時間繼電器接點接錯，動作時間縮短，與線路的過流保護動作時間一樣。因而在線路故障時，變壓器過流保護和線路過流保護同時動作，造成越級跳閘母線停電。故障分析電氣人員對任何一套保護做試驗時，不但要做好各繼電器的檢驗，還要認真做好整組試驗。查二次接線故障時，要把控制、保護、信號回路原理圖和安裝接線圖結合在一起分析，查找故障時少走彎路。并要求安裝人員保證施工質量，及時發現缺陷并改正。變壓器的異常聲音當有大容量的動力設備起動時，負荷變化較大，變壓器聲音增大過負荷使變壓器發出很高而且沉重的“嗡嗡”聲個別零件松動，變壓器發出強烈而不均勻的“噪音”內部接觸不良，或絕緣有擊穿，變壓器發出放電的“劈啪”聲系統短路或接地，通過很大的短路電流，使變壓器有很大的噪音系統發生鐵磁諧振時，變壓器發出粗細不均勻的噪音變壓器高壓套管臟污和裂損時，會發生表面閃絡，發出“嘶嘶”或“哧哧”的響聲變壓器電源電壓過高時，會使變壓器過勵磁，響聲增大且尖銳變壓器繞組發生層間或匝間短路時，變壓器會發出“咕嘟咕嘟”的開水沸騰聲變壓器的鐵芯接地斷線時，變壓器將產生“嗶剝嗶剝”的輕微放電聲變壓器投入運行時，若分接開關不到位，將發出較大的“啾啾”響聲，嚴重時造成高壓熔絲熔斷；如果分接開關接觸不良，就會產生輕微的“吱吱”火花放電聲，一旦負荷加大，就有可能燒壞分接開關的觸頭6.4.3變壓器的單相保護變壓器低壓側單相短路時，可采取下列措施之一：在變壓器低壓側裝設三相都帶過流脫扣器的低壓斷路器，這一低壓斷路器，既作低壓主開關，又可用來保護低壓側的相間短路和單相短路，操作方便。在變壓器低壓側裝設熔斷器，同樣可用來保護低壓側的相間短路和單相短路，但熔斷器不能作開關用，而且它熔斷后需更換容體才能恢復供電，因此它只能適用于不重要負荷的變壓器。采用兩相三繼電器或三相三繼電器的接線，提高其保護靈敏度。變壓器的零序電流保護零序電流保護的動作電流按躲過變壓器低壓側最大不平衡電流來整定，即：零序電流保護的動作時間一般取0.5～0.7s。靈敏度按低壓干線末端發生單相短路來校驗。采用此種保護，靈敏度較高，但投資較大。6.5.1熔斷器保護在工廠企業供電系統中，對容量較小且不太重要的負荷，廣泛使用高壓熔斷器作為輸配電線路及電力變壓器的過載及短路保護。低壓熔斷器廣泛應用于在低壓500V以下的電路中，作為電力線路、電機等其它電器的過載及短路保護。熔斷器在供電系統中的配置，應符合選擇性的原則，配置的數量應盡量少。必須注意：在低壓系統中，不許在PE（保護線）或PEN（零線）上裝設熔斷器，以免熔斷器熔斷而使零線斷開，如這時保護接零的設備外殼帶電，那對人是十分危險的。熔斷器的選擇斷器的額定電壓應不小于裝置安裝處的工作電壓。熔斷器的額定電流應小于它所裝設的熔體額定電流。熔斷器的類型應符合安裝處條件（戶內或戶外）及被保護設備的技術要求。熔斷器的斷流能力應進行校驗。對限流式對非限流式熔斷器熔體電流的選擇1）熔斷器熔體額定電流IN.FE應不小于線路的計算電流I30。即：2）熔斷器熔體額定電流IN.FE還應躲過線路的尖峰電流IPK。即：式中，K—小于1的計算系數。輕載起動：宜取K=0.25～0.35；重載起動：宜取K=0.35～0.5；頻繁起動：宜取K=0.5～1。3）熔斷器保護還應與被保護的線路相配合，使之不致發生因過負荷和短路引起絕緣導線或電纜過熱起燃而熔斷器不熔斷的事故，因此應滿足以下條件：熔斷器熔體電流的選擇式中，KOL—為絕緣導線或電纜的允許短時過負荷系數。明敷取1.5，穿管或電纜取2.5，作過負荷保護時取1。Ial—為絕緣導線或電纜的允許載流量。如果熔斷器是保護電力變壓器，則它的熔體額定電流應滿足下列要求：如果熔斷器是保護電壓互感器，由于電壓互感器二次側的負荷很小，因此保護高壓電壓互感器的RN2型熔斷器的熔體額定電流一般為0.5A。前后熔斷器之間的選擇性配合如果不用熔斷器的保護特性曲線來校驗選擇性，則一般只有前一級熔斷器的熔體電流大于后一級熔斷器的熔體電流2~3級以上，才有可能保證動作的選擇性。前后熔斷器的選擇性配合，宜按它們的保護特性曲線來校驗。低壓熔斷器的運行維護檢查熔斷管與插座的連接處有無過熱現象，接觸是否緊密；檢查熔斷管的表面應完整無損，否則要進行更換；檢查熔斷管內部燒損是否嚴重、有無炭化現象并進行清查或更換；檢查熔體外觀是否完好，壓接處有無損傷，壓接是否緊固，有無氧化腐蝕現象等；檢查熔斷器的底座有無松動，各部位壓接螺母是否緊固。6.5.2低壓斷路器保護在500V及以下的低壓用電系統中，低壓斷路器廣泛地作為線路短路及失壓保護。低壓斷路器在低壓配電系統中的配置。常用的有單獨接低壓斷路器或低壓斷路器與刀開關的配合。低壓斷路器與接觸器的配合,這種線路常用于頻繁操作的低壓控制線路中，低壓斷路器的作用是作電源開關和短路保護。低壓斷路器的選擇低壓斷路器的額定電壓應不小于保護線路的額定電壓。低壓斷路器的額定電流應小于它所裝設的脫扣器額定電流。低壓斷路器的類型應符合安裝處條件、保護性能及操作方式的要求。低壓斷路器的斷流能力應進行校驗。對動作時間在0.02s以上對動作時間在0.02s以下低壓斷路器脫扣器的選擇和整定1）過流脫扣器的額定電流2）瞬時過流脫扣器動作電流的整定3）短延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定4）長延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定低壓斷路器的選擇性配合1）前后低壓斷路器之間的選擇性配合前一級低壓斷路器的脫扣器動作電流應比后一級低壓斷路器的脫扣器動作電流大一級以上；而前一級低壓斷路器宜采用帶短延時的過流脫扣器，后一級低壓斷路器則采用瞬時過流脫扣器。2）低壓斷路器保護與導線或電纜之間的配合低壓斷路器保護還應與被保護的線路相配合，使之不致發生因過負荷和短路引起絕緣導線或電纜過熱起燃而低壓斷路器不跳閘的事故，因此應滿足以下條件：低壓斷路器的運行維護檢查所帶的正常最大負荷是否超過斷路器的額定值；檢查分、合閘狀態是否與輔助觸點所串接的指示燈信號相符合；監聽斷路器在運行中有無異常響聲；檢查斷路器的保護脫扣器狀態，如整定值指示位置有無變動；如較長時間的負荷變動（增加或減少），則需要相應調節過電流脫扣器的整定值，必要時應更換；斷路器發生短路故障掉閘或遇有噴弧現象時，應對斷路器進行解體檢修。檢修完畢，應作幾次傳動試驗，檢查是否正常。6.5.3漏電保護漏電保護是利用漏電保護裝置來防止電氣事故的一種安全技術措施。漏電保護裝置是一種低壓安全保護電器，是對低壓電網中的直接和間接觸電的一種有效保護，斷路器和熔斷器主要是切斷線路的相間故障，保護動作電流是按線路上的正常工作最大負荷電流來整定的，電流較大，而漏電保護開關是反應系統的剩余電流，正常運行時系統的剩余電流幾乎為零，在發生漏電和觸電時，電路產生剩余電流，這個電流對斷路器和熔斷器來說，根本不動作，而漏電保護開關可以可靠地動作。漏電保護開關根據動作原理，可分為電壓型和電流型兩大類，電流型的漏電保護開關比電壓型的性能優越，目前大多數漏電保護開關都是電流型的，根據結構和動作原理分電磁式和電子式。漏電保護開關的工作原理漏電保護器主要包括檢測元件(零序電流互感器)、中間環節(包括放大器、比較器、脫扣器等)、執行元件(一般是自動開關)以及試驗元件等幾個部分。漏電保護開關的工作原理單相回路的漏電保護與三相三線制的漏電保護器的工作原理基本相同,不同的是單相漏電保護開關穿過零序電流互感器的導線是相線和中線。電磁式漏電保護開關的特性不受電源電壓影響，環境溫度對特性影響也很小，耐壓沖擊能力強，外界磁場干擾小，并具有結構簡單、進出線可倒接等優點；但耐機械沖擊振動能力較差。電子式漏電保護開關作用時，檢測元件零序電流互感器輸出端有電流信號，在電子線路中經放大、比較，漏電流達到動作值時，可觸發晶閘管導通，使脫扣器動作，開關跳閘切斷電源。電子式漏電保護開關雖存在電源電壓、環境溫度對特性有影響，耐雷電沖擊能力差，抗外磁場干擾弱，結構復雜，進出線不可倒接的缺點，但制造簡單，靈敏度高，價格便宜。特別是電子技術高速發展，集成電路、集成塊的廣泛應用，因而得到廣泛應用。漏電保護器額定漏電動作電流的選擇為了保證人身安全,額定漏電動作電流應不大于人體安全電流值,30mA為人體安全電流值，動作時間小于0.1s。為了保證電網可靠運行,額定漏電動作電流應躲過低電壓電網正常漏電電流；漏電保護開關的額定電流必須大于線路的最大工作電流；為了保證多級保護的選擇性,下一級額定漏電動作電流應小于上一級額定漏電動作電流。多級保護的選擇性第一級漏電保護器安裝在配電變壓器低壓側出口處。該級保護的線路長，是第一級干線保護，漏電電流較大，一般漏電保護動作電流在60～120mA之間。第二級漏電保護器安裝于分支線路出口處,被保護線路較短,用電量不大,漏電電流較小。漏電保護器的額定漏電動作電流應介于上、下級保護器額定漏電動作電流之間,一般取30～75mA。第三級漏電保護器用于保護單個或多個用電設備,是直接防止人身觸電的保護設備。被保護線路和設備的用電量小,漏電電流小,一般不超過10mA,宜選用額定動作電流為30mA,動作時間小于0.1s的漏電保護器。6.6電氣設備的防雷與接地電力系統中，雷擊是主要的自然災害。雷電可能損壞設備或設施，造成大規模停電，也可能引起火災或爆炸事故，危及人生安全，因此必須對電力設備、建筑物等采取一定的防雷措施。如果工作人員沒有遵守安全操作規程，直接觸及或過分靠近電氣設備，或人體觸及電氣設備中因絕緣損壞而帶電的金屬外殼或與之相連接的金屬構架，遭到傷害，稱其為觸電。為了避免觸電事故的發生，保證人身安全，除遵守安全操作規程外，同時采取一定的保護措施，通常采用保護接地和保護接零。6.6.1過電壓與防雷在供電系統中，過電壓有兩種：內部過電壓和雷電過電壓。內部過電壓是供電系統中開關操作、負荷驟變或由于故障而引起的過電壓，運行經驗證明，內部過電壓對電力線路和電氣設備絕緣的威脅不是很大。雷電引起的過電壓，叫做大氣過電壓。這種過電壓危害相當大，應特別加以防護。雷電現象及危害雷電是帶有電荷的雷云之間或雷云對大地（或物體）之間產生急劇放電的一種自然現象。大氣過電壓的根本原因，是雷云放電引起的。大氣中的飽和水蒸汽在上、下氣流的強烈摩擦和碰撞下，形成帶正、負不同電荷的雷云。當帶電的云塊臨近大地時，雷云與大地之間形成一個很大的雷電場。由于靜電感應，大地感應出與雷云極性相反的電荷。當云中電荷密集處對地的電場強度達到25～30kV/cm時，就會使周圍空氣的絕緣擊穿，云層對大地便發生先導放電。當先導放電的通路到達大地時，大地上的電荷與雷云中的電荷中和，出現極大的電流。這就是所謂的主放電階段。主放電存在的時間極短，電流極大，是全部雷電流的主要部分。可能波及到電力系統的雷云放電，使電力系統電壓升高。引起大氣過電壓。大氣過電壓的基本形式雷電直接對建筑物或其它物體放電，其過電壓引起強大的雷電流通過這些物體如地，從而產生破壞性很大的熱效應和機械效應，這叫做直接雷擊或直擊雷。造成擊毀桿塔和建筑物，燒斷導線，燒毀設備，引起火災。雷電的靜電感應或電磁感應所引起的過電壓，叫做感應過電壓或感應雷。造成擊穿電氣絕緣，甚至引起火災。防雷裝置－－避雷針和避雷線避雷針的作用實質上是引雷作用，是將雷電引到自己身上來，避免了在它所保護范圍其它物體遭受雷擊。避雷針（線）保護范圍的大小與其高度有關。避雷針一般采用針長為1～2m、直徑不小于20mm的鍍鋅圓鋼或采用針長為1～2m、內徑不小于25mm的鍍鋅鋼管制成。它通常安裝在電桿或構架、建筑物上。避雷針由接閃器、引下線、接地體三部分組成。接閃器：避雷針的最高部分，專用來接受雷云放電，稱為“受雷尖端”。接地引下線：它是接閃器與接地體之間的連接線，它將接閃器上的雷電流安全地引入接地體，使之盡快地泄入大地。引下線一般采用直徑為8mm的鍍鋅圓鋼或截面不小于25mm2的鍍鋅鋼絞線。接地體：是避雷針的地下部分，其作用是將雷電流直接泄入大地。接地體埋設深度不應小于0.6m，垂直接地體的長度不應小于2.5m，垂直接地體之間的距離一般不小于5m。接地體一般采用直徑為19mm鍍鋅圓鋼。避雷線主要用來保護架空線路。它由懸掛在空中的接地導線、接地引下線和接地體等組成。避雷線一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線，架設在架空線的上面，以保護架空線或其它物體免遭直擊雷。防雷裝置－－避雷帶、避雷網、避雷器避雷帶和避雷網主要用來保護高層建筑物免遭直擊雷和感應雷。避雷帶和避雷網宜采用圓鋼和扁鋼，優先采用圓鋼。圓鋼直徑應不小于8mm，扁鋼截面應不小于48mm2，其厚度應不小于4mm。避雷器是用來防止雷電產生過電壓波沿線路侵入變電所或其它設備內，從而使被保護設備的絕緣免受過電壓的破壞。它一般接于導線與地之間，與被保護設備并聯，裝在被保護設備的電源側。管型避雷器管型避雷器主要用于室外架空線上。在選擇管型避雷器時，開斷電流的上限，應不小于安裝處短路電流的最大有效值（考慮非周期分量）；開斷電流的下限，應不大于安裝處短路電流可能的最小值（不考慮非周期分量）。主要用于變配電所的進線保護和線路絕緣弱點的保護，保護性能較好的管型避雷器可用于保護配電變壓器。閥型避雷器由火花間隙和閥片組成，裝在密封的磁套管內。閥型避雷器的火花間隙組是由多個單間隙串聯組成的。正常運行時，間隙介質處于絕緣狀態，僅有極小的泄漏電流通過閥片。當系統出現雷電過電壓時，火花間隙很快被擊穿，使雷電沖擊電流很容易通過閥性電阻盤而引入大地，釋放過電壓負荷，閥片在大的沖擊電流下電阻由高變低，所以沖擊電流在其上產生的壓降（殘壓）較低，此時，作用在被保護設備上的電壓只是避雷器的殘壓，從而使電氣設備得到了保護。閥型避雷器有普通型FS、FD系列，如FS4-10型高壓閥型避雷器和FS-0.38型低壓閥型避雷器。磁吹閥式避雷器有FCD型和FCZ型。廣泛用在交直流系統中，保護變配電所設備的絕緣。保護間隙又稱角型避雷器，是一個較簡單的防雷設備，它由兩個金屬電極構成的，其中一個電極固定在絕緣子上，而另一個電極則經絕緣子與第一個電極隔開，并使這一對空氣間隙保持適當的距離。工作原理：在正常運行的情況下，間隙對地是絕緣的，而當架空電力線路遭受雷擊時，間隙的空氣被擊穿，將雷電流泄入大地，使線路絕緣子或其它電氣設備的絕緣上不致發生閃絡，起到了保護作用。于室外且負荷不重要的線路上。金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器又稱壓敏避雷器。它是一種沒有火花間隙只有壓敏電阻片的閥型避雷器。壓敏電阻片有氧化鋅等金屬氧化物燒結而成的多晶半導體陶瓷元件，具有理想的閥特性。在工頻電壓下，它具有極大的電阻，能迅速有效的阻斷工頻電流，因此無需火花間隙來熄滅由工頻續流引起的電弧，而且在雷電過電壓作用下，其電阻又變得很小，能很好地泄放雷電流。目前氧化物避雷器廣泛應用于高低壓設備的防雷保護。架空線的防雷措施架設避雷線，這是防雷的有效措施，造價高，只在66kV及以上的架空線線路上才裝設。35kV的架空線路上，一般只在進出變電所的一段線路上裝設。而10kV及以下線路上一般不裝設避雷線。提高線路本身的絕緣水平。可以采用高一級電壓的絕緣子，以提高線路的防雷水平。盡量裝設自動重合閘裝置。線路發生雷擊閃絡之所以跳閘，是因為閃絡造成了穩定的電弧而形成短路。當線路斷開后，電弧即行熄滅，而把線路再接通時，一般電弧不會重燃，因此重合閘后，線路恢復正常狀態，能縮短停電時間。裝設避雷器和保護間隙。這是用來保護線路上個別絕緣薄弱地點，包括個別特別高的桿塔，帶拉線的桿塔、跨越桿塔、分支桿塔、轉角桿塔以及木桿線路中的金屬桿塔等處。架空線的防雷措施對于低壓（380/220V）架空線路的保護：在多類雷地區，當變壓器采用Y，yn0或Y，y0接線時，宜在低壓側裝設閥式避雷器或保護間隙。當變壓器低壓側中性點不接地時，應在其中性點裝設擊穿保險器。對于重要用戶，宜在低壓線路進入室內前50m處安裝低壓避雷器，進入室內后再裝低壓避雷器。對于一般用戶，可在低壓進線第一支持物處裝設低壓避雷器或擊穿保險器。變配電所的防雷措施裝設避雷針。裝設避雷針來防止直接雷。裝設避雷器。這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所。

3~10kV變壓器的防雷保護

3~10kV配電裝置防止雷電波侵入的保護接線高壓電動機的防雷措施高壓電動機對雷電波侵入的保護，不能采用普通型的閥式避雷器，應采用FCD型磁吹閥式避雷器或氧化鋅避雷器。建筑物的防雷措施根據發生雷電事故的可能性和后果，建筑物分成三類。第一、二類建筑物是制造、使用或儲存爆炸物質，因電火花而會（或不宜）引起爆炸，造成（或不致造成）巨大破壞和人身傷亡；以及在正常情況下（或在不正常情況下）能（或才能）形成爆炸性混合物，因火花而引起爆炸的建筑物。第三類建筑物是除第一、二類建筑物以外的爆炸、火災危險的場所，按雷擊的可能性及其對國民經濟的影響，確定需要防雷的建筑物。如年預計雷擊次數N≥0.06的一般工業建筑物，或年預計雷擊次數0.3≥N≥0.06的一般性民用建筑物，并結合當地的雷擊情況，確定需要防雷的建筑物。歷史上雷害事故較多地區的較重要的建筑物。15～20m以上的孤立的高聳的建筑物(如煙囪、水塔)。對第一類防雷建筑物和第二類防雷建筑物中有爆炸危險的場所，應有防直擊雷、防雷電感應和防雷電波侵入的措施，指定專人看護，發現問題及時處理，并定期檢查防雷裝置。第二類防雷建筑物除有爆炸危險者外及第三類防雷建筑物，應有防直擊雷和防雷波侵入的措施。對建筑物屋頂的易受雷擊的部位，應裝設避雷針或避雷帶（網）進行直擊雷防護。屋頂上裝設的避雷帶、網，一般應經2根引下線與接地裝置相連。為防直擊雷或感應雷沿低壓架空線侵入建筑物，使人和設備免遭損失，一般應將入戶處或進戶線電桿的絕緣子鐵腳接地，其接地電阻應不大于30歐，入戶處的接地應和電氣設備保護接地裝置相連。6.6.2接地的基本概念1）接地和接地裝置電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。接地裝置是由接地體和接地線兩部分組成。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體或接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、建筑物的基礎等，稱為自然接地體。接地體與電氣設備的金屬外殼之間的連接線，稱為接地線。接地線在設備正常運行時是不載流的，但在故障情況下通過接地故障電流。接地線又分為接地干線和接地支線。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網。接地的基本概念2）接地電流和對地電壓當電氣設備發生接地故障時，電流就通過接地體向大地作半球形散開，這一電流，稱為接地電流。試驗表明，在距單根接地體或接地故障點20米左右的地方，實際上散流電阻已趨近于零，這電位為零的地方，稱為電氣上的“地”或“大地”。電氣設備的接地部分與零電位的“地”（大地）之間的電位差，就稱為接地部分的對地電壓。接地的基本概念3)接觸電壓和跨步電壓接觸電壓是指設備的絕緣損壞時，在身體可同時觸及的兩部分之間出現的電位差。如人站在發生接地故障的設備旁邊，手觸及設備的金屬外殼，則人手與腳之間的電位差，即為接觸電壓。跨步電壓是指在故障點附近行走，兩腳之間出現的電位差。在帶電的斷線落地點附近及防雷裝置泄放雷電流的接地體附近行走時，同樣也有跨步電壓。跨步電壓的大小與距接地點的遠近有關，距離短路接地點愈遠，跨步電壓愈小，距離20米以外時，則跨步電壓近似等于零。而接觸電壓的大小則反之，當距離接地短路點愈遠時，接觸電壓愈大，愈近時，接觸電壓愈小。因此在敷設變配電所的接地裝置時，應盡量使接地網做到電位分布均勻，以降低接觸電壓和跨步電壓。跨步電壓和接觸電壓示意圖接地的種類1）工作接地工作接地是為保證電力系統和電氣設備達到正常工作要求而進行的一種接地，例如電源中性點的接地、防雷裝置的接地等。各種工作接地有各自的功能。例如電源中性點直接接地，能在運行中維持三相系統中相線對地電壓不變，而電源中性點經消弧線圈接地，能在單相接地時消除接地點的斷續電弧，防止系統出現過電壓。至于防雷裝置的接地，其功能更是顯而易見的，不進行接地就無法對地泄放雷電流，從而無法實現防雷的要求。接地的種類2）保護接地由于絕緣的損壞，在正常情況下不帶電的電力設備外殼有可能帶電，為