避雷针安装实验报告
演示内容:演示尖端放电原理的应用:避雷针。仪器装置:高压电源、模拟避雷针装置。【实验原理】
当避雷针演示仪接通静电高压电源后,绝缘支架上的两个金属板带电了。在极板间电压超过1万伏时,由于导体尖端处电荷密度大于金属球处,所以金属尖端附近形成了强电场,在强电场的作用下,空气分子被电离,致使极板和金属尖端之间处于连续的电晕放电状态,即尖端放电现象。而金属球与极板间的电场不能达到火花放电的数值,故金属球不放电。在实际应用中,尖端导体与大地相连接,云层中的电荷通过导体与大地中和,因而避免了人身和物体遭到雷电等静电的伤害。如高层建筑物顶端都安有高于屋顶物体的金属避雷针。【实验操作与现象】
1.将静电高压电源正、负极分别接在避雷针演示仪的上下金属板上,把带支架的金属球放在金属板两极之间。接通电压,金属球与上极板间形成火花放电,可听到劈啪声音,并看到火花。若看不到火花,可将电源电压逐渐加大。演示完毕后,关闭电源。
2.用带绝缘柄的电工钳将带支架的顶端呈圆锥状(尖端)的金属物体也放在金属板两极之间,此时金属球和尖端的高度一致。接通静电高压电源,金属球火花放电现象停止了,但可听到丝丝的电晕放电声,看到尖端与上极板之间形成连续的一条放电火花细线。若看不到放电火花细线,将电源电压提高。演示完毕后,关闭电源。【注意事项】
1.由于电源电压较高,关闭电源后,不能完全充分放电,故每一步演示后都应取下电源任一极与另一极接头相碰触人工进行放电,以确保仪器设备和操作者的安全。
2.晴天演示电源电压应降低些,阴天演示电源电压应提高些。
3.静电高压电源是用一号电池供电,改变电池伏数(即改变电池电压输出电极位置),高压输出亦随之改变。讨论: 1.尖端放电跟火花放电
孤立的导体处于静电平衡时,它的表面各处的面电荷密度与各处表面的曲率有关,曲率越大的地方,面电荷密度也越大。
尖端上的面电荷密度很大的时候,尖端周围的电场就会很强。空气中离散的带电粒子(电子或者离子)在这强电场的作用下作加速运动时就可能获得足够大的能量,以致它们和空气分子碰撞时,能使后者离散成电子或离子。这些新的电子或离子与其他空气分子相碰,又能产生新的带电粒子。这样就会产生大量的带电粒子。与尖端上的电荷异号的带电粒子受尖端电荷的吸引,飞向尖端,使尖端上的电荷被中和掉;与尖端上电荷同号的带电粒子受到排斥而从尖端附近飞开。从外表看,就好像尖端上的电荷被“喷射”出来放掉一样,所以叫做尖端放电。
而电火花放电是电极间的气体被击穿,形成电流在气体中的通道中呈现明显的电火花,故叫做电火花放电。电晕放电属于尖端放电,电晕放电时,电极间的气体还没有被击穿,是电荷在高电压的作用下发生移动而进行的放电。并且,火花放电的电流都很大,而电晕放电的电流就比较小。
放电尖端与放电球的区别正是在此。放电尖端或者放电球与顶端的导体板形成一个电容器,由于放电尖端比较尖,即放电尖端形成的电容器的两极板的正对面积比较小,所以尖端形成的电容器的电容就要小于放电球形成的电容器的电容,前者所容纳的电荷就要小于后者,当两者聚集相同的电荷时,前者就更容易放电,释放电荷,形成导体通路。云层的电荷就可以通过这个通路导入大地。所以避雷针要采用尖端装置。
2.避雷针
明白了上述尖端放电及火花放电的原理,也就知道了避雷的原理。其实所谓的“避雷”,并不是阻挡,相反是靠“吸引”来中和电荷,似乎叫“引雷针”更合适。所以避雷针一定要高于被保护的建筑物的突出部分,因为在突出部分能形成畸形的电场,在雷电形成的电路导向地面时就会受到畸形电路的影响,从而改变方向,转向避雷针,而避免了击中建筑物。这样,在避雷针的一定高度下也就形成了一定的安全保护区。保护区的范围跟避雷针的高度是有关的。
3.跟避雷针类似原理
一、安装基本情况
2012年6月5日,经生产运行科安排,采油大队长负责,在xxx大队开展陕西省中生科技有限公司照明灯节能效果实际实验,该实验实际灯具安装由中生科技有限公司于6月10日完成,设计单灯单表数据计量。
安装后由采油大队长负责,采油区队长具体落实,使用井站负责人详细记录,经过实际实验分析,证明节能效果相对比较明显。
二、实际实验对比
节能灯具照明实验效果对比分析汇总表安装地点灯具类型额定功率(w)使用时长(h)单位时间耗电量(kw/h)照明效果(lux)耗电数量(kwh)对比节电量(kwh)xxx 检查站普通灯2001350.4556061.726.5节能灯1201350.26145035.22x-40普通灯2001240.17320
21.616.5节能灯851240.04750
5.12x-29普通灯2002900.2320
5829.0节能灯402900.1900
28.12x-19普通灯20063 0.23320
14.5 11.4节能灯120630.051450
3.11号注水站普通灯2502710.38200
103.671.1节能灯1202710.12750
32.5三、实验效果分析
根据实际实验对比分析
1、在亮度方面,节能灯额定功率相对较小的情况下,其照明亮度是普通灯的3—5倍。
在相同使用时间内:
(1)室内照明灯费用对比
一个普通照明灯全年费用=单小时耗电量x实际日平均使用时间x使用天数x电价=0.2 kw/h x4h/天x360天x0.79元/kw/h =227.52元
一个节能照明灯全年费用=单小时耗电量x实际日平均使用时间x使用天数x电价=0.046 kw/h x4h/天x360天x0.79元/kw/h =52.33元
单灯全年节约175.19元
(2)室外防爆灯费用对比
一个普通防爆灯全年费用=单小时耗电量x实际日平均使用时间x使用天数x电价=0.45 kw/h x11h/天x360天x0.79元/kw/h =1404.78元
一个节能防爆灯全年费用=单小时耗电量x实际日平均使用时间x使用天数x电价=0.26 kw/h x11h/天x360天x0.79元/kw/h =813.38元
单灯全年节约591.4元
(3)计算
设:每宗井场有2个照明灯,1个防爆灯
单井节能灯年耗电费=52.33 x2+813.38=918.04元
注
3、在使用年限方面,相同使用时间内,普通灯的使用寿命平均为1年,节能灯的使用寿命厂家直销,保5年。
4、在商品价格方面,普通照明灯价格为2元/个,节能灯价格为680元/个,是普通灯的340倍;普通防爆灯价格为368元/具,节能防爆灯价格为2050元/具,是普通防爆灯的5.6倍。
5、在体积大小方面,节能灯的体积比较大,普通灯的体积相对比较小,节能灯的体积约为普通灯的4倍。
6、在产品重量方面,普通灯泡的重量约为0.05kg,节能灯的重量为0.25kg,其重量是普通灯的5倍。
四、综合实验评价
(一)优点
1、有节能的效果,室内照明灯平均单灯节约电量0.15/kw/h,防爆照明灯平均单灯节约电量0.19/kw/h,可以降低采油厂生产成本费用。
2、在功率相同的情况下,节能灯的照明亮度是普通照明灯的3—5倍,照明亮度比较高。
3、厂家在安装后,负责质量跟踪服务,从使用日起,五年内质量保证,除人为因素外损坏可以更换,且不在收去费用。
4、厂家负责安装,可以减少本单位人员工作量和劳动强度。
(二)缺点
1、价格特别高,引进使用时前期投资比较大。
2、体积比较大,安装使用、运输占用空间相对比较大,且整体外形不美观,影响整体审美效果。
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3、室外的节能灯与普通灯一致,都缺少防水和保护装置。
4、重量比较大,悬挂在空中易掉落后损坏。
在供水安全日益重要的今天,针对我司很多配电柜分布在雷区范围内,夏季雷击频繁的特点,避雷器作为水厂电气设备中雷电保护的重要元件,在生产运行中起着非常重要的作用。我司目前还没有专门设备对我司避雷器进行检测,不能判断避雷器在运行中的工作状态是否完好。采用避雷器在线监测仪器能够在日常运行中对避雷器的工作状态进行定性分析,能够判断避雷器是否完好。因此电气专业委员会认为,我司可以考虑对原有高压开关柜加装避雷器测试仪器,用来对避雷器进行在线检测非常必要。
为了对避雷器在线检测仪器的制造和使用情况有更清楚的认识,按照公司安排,工程师**、技师**和工程师**一行三人,于2008年*月9日至*月17日,对生产避雷器在线检测仪器的多家企业进行了实地考察。
1基本概况
生产避雷器在线检测仪器的厂家很多,绝大多数集中在江苏、西安、北京等地。在众多的企业生产的产品目录中,目前普遍生产和使用的避雷器在线检测仪器是指针式的,动作机构和雷击次数均为机械形式,对于现有高压开关柜,该产品只能安装在开关柜后侧下部高压电缆室内,安装位置特殊,加装不易施工,日常运行观测和记录不方便;开发制造的数字式避雷器在线检测仪器,相对指针式而言,数字式更直观、更准确,便于读书和操作。因此本作“技术可靠、适度靠前”的技术选型原则,对避雷器在线检测仪器中数字式生产厂家较多的江苏省常州市、南京市等相关企业进行了实地考察。
2各企业具体情况
①常州帕斯菲克自动化技术有限公司:公司位于常州高新技术开发区,原名叫常州市常工电子仪器有限公司,是常州工学院于1992年创办的企业,现已民营化。该公司从事电力行业的继电保护、测量仪器的研究、开发和生产。属于小型企业,由于处于半生产状态,车间没有生产,未能看到该企业的实际情况;
该企业优势:该企业规模不小,生产电子产品时间较长,有一定的核心技术,主要生产继电产品,生产电气产品时间长,产品质量可靠。
该企业不足:避雷器在线监测器是指针式的,主要集中在户外式,柜内使用的没有。不适合我司开关柜内安装使用和日常运行维护要求。
②常州顺创电气科技有限公司,又叫常州埃依琦科技有限公司,民营小型企业,主要生产SF6在线监测产品,也生产避雷器在线检测仪器。
该企业优势:该公司主要SF6在线监测仪器,对SF6在线监测仪器有自己的专利技术。该企业不足:生产避雷器在线检测仪器,主要是室外使用的,且是指针式,不生产柜内用检测器,安装使用不方便。
③常州利德伏安电气有限公司(原南京伏安电气有限公司武进伏安电力电器厂):是一家专业从事高压电器部件开发生产的制造公司,主要以生产的避雷器在线检测仪,消谐电阻器等产品为主。该公司为个体乡镇企业,从事避雷器产品多年,但是只生产指针式避雷器在线检测仪器。
该企业优势:多年从事指针式避雷器在线检测产品生产。
该企业不足:产品全部是为指针式避雷器在线检测仪器,不便于柜内安装和使用。
④常州市新创电器有限公司:民营小型企业,规模较小,从事避雷器产品有2年左右,产品有数字式和指针式,产品销往东北,未看到用户使用情况;JSH-806型是专门设计用于在线监测 6~35KV 氧化锌避雷器的一种先进装置。穿心式无残压的雷击电流取样计数器的方式,避免了原阀片式计数器残压过高对于避雷器保护作用的不良影响,提高了避雷器对线路过电压保护的准确性,也大大提高了计数可靠性和使用寿命。
该企业优势:专业从事避雷器在线监测仪器开发,技术先进,开发有指针式和数字式两种设备,能够在开关柜内安装和使用。
该企业不足:企业规模很小,抗风险能力较弱,且开发该产品时间不长,未看到用户使用情况,不了解产品实际工作质量。
⑤无锡东瑞电力科技有限公司:是一家电力自动化系统专业制造企业。公司主要生产六氟化硫、氧气在线监测系统,及电力自动化系统、热工测控系统的应用开发。该公司生产避雷器及在线监测产品,不单出售监测产品,未能看到用户使用情况;
该企业优势:专业SF6在线监测仪器开发,有指针式避雷器在线监测仪器。
该企业不足:生产的指针式仪器不便于安装和使用,且该公司避雷器在线监测仪器需要与避雷器一并购买使用,不符合我司实际要求。
⑥南京世都科技有限公司:从事电力自动化系统、测试仪器仪表、高压试验设备的研发、生产与销售等。属于民营小型企业,从事避雷器产品只有2年左右,产品只有指针式产品,未看到用户使用情况;
该企业优势:主要从事自控仪表和变电站电气监测产品,各型测试装置等。
该企业不足:生产指针式避雷器在线监测,没有数字式仪器,产品个体较大,不便于安装和使用。
⑦南京创迪电气有限公司:公司主要从事保护测量用电力设备及仪器仪表的开发、生产、和销售。民营小型企业,位于南京高新区,规模较小,从事避雷器产品只有2年左右,产品只有指针式产品,未看到用户使用情况;
该企业优势:主要从事自控仪表、开关柜触头测温仪器和各型测试装置等。
该企业不足:生产指针式避雷器在线监测,没有数字式仪器,不便于安装和使用。
⑧南京伏安电力设备有限公司:民营中小型企业,位于南京市开发区,从事避雷器产品只有10多年,产品型号齐全,有指针式和数字式产品,未看到用户使用情况;公司拥有规模厂房,还建有220kV避雷器户外试验场、高压试验室等。公司专门从事电力系统高压避雷器的带电测量仪及在线监测设备的开发和生产,每年销售JCQ系列各类避雷器用监测器约1万多只,同时生产、调试、安装(在电脑终端能收到避雷器运行参数的)避雷器运行参数远方在线智能测量装置约20多套。
该企业优势:相对行业其它企业,该企业规模中等,且从事避雷器在线监测仪生产较长,产品型号齐全,有指针式和数字式两种
该企业不足:数字式避雷器在线监测仪刚开发不久,还没有实际用户使用,且主要元件为铝质制造,使用效果有待验证。
3考察意见
通过相关企业考察,发现常规指针式在线检测仪器生产厂家规模都不大,产品外形、功能等大同小异。目前使用广泛避雷器在线检测器的主要是室外型指针式,该产品技术成熟、运行可靠,但不适合在我司开关柜内安装。数字式避雷器在线监测仪器,能够安装在高压柜内,便于安装和运行,但由于是开发不久的新产品,生产厂家较少(我们考察中只有两家企业生产),产品升级换代快,产品形式单一,由于未能考察到该产品用户的使用情况,产品质量有待验证。
因此我们建议对我司需要的数字式避雷器在线检测仪器,目前不宜大规模安装使用,待该技术成熟、产品功能提升和完善后再大面积推广。现在可选择几套在线监测产品进行实验性使用,既可以检验产品质量,又可以对在线检测器的实际效果进行检验。结合我司的具体情况,可以对于水厂部分高压开关柜(主要是水厂进出线高压开关柜尤其是进出线为架空线的开关柜)进行试点安装使用。对于产品厂家选择,在进行综合比较的基础上,建议选用***或***的避雷器在线监测数字式产品。
考察人:****
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