雷电放电优秀课件

避雷器有以下四种类型：
1. 保护间隙 2. 管式（排气式）避雷器 3. 阀型避雷器 4. 氧化锌避雷器
避雷器保护作用原理示意
1 — 保护间隙 2 — 排气式避雷器 3 — 阀型避雷器 4 — 氧化锌避雷器 5 — 被保护电器设备
避雷器的基本要求
u 具有良好的伏秒特性，以易于实现合理的绝缘配合 u 应有较强的绝缘强度自恢复能力，以利于快速切断工
先导放电通道具有分布参数 特征，称为雷电通道，其波 阻抗为Z(300 )
主放电过程，自雷云通过雷 电通道向地面传播的电磁波 （u0、i0）到达A点 由c图得出其彼德逊等值电 路
三 雷电放电的计算模型
能够测知的电量，主要是流过被击物的电流。跟据计算模 型（电流源模型）推出雷电波的参数
国际上定义雷击小接地阻抗物体时，流过该物体的电流定 义为雷电流
基本原理
当雷云放电接近于地面时它使地面电场发生畸变， 在避雷针（线）的顶端，形成局部电场强度集中的空 间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避 雷针（线）放电，再通过接地线和接地装置将雷电流 引入大地，从而使被保护物体免遭雷击
保护范围
保护范围：表示避雷装置的保护效能，保护范围是 相对的，每一个保护范围都有规定的绕击（概）率， 绕击指的是雷电绕过避雷装置而击中被保护物体的现 象。我国有关规程所推荐的保护范围对应于0.1％的 绕击率。
(四)两根等高避雷线
两线外侧的保护范围按单根避雷线方法确定； 两线内侧的保护高度由两线及保护范围上部 边缘最低点O的圆弧来确定。
二 避雷器的基本原理
避雷器是用以限制由线路传来的雷电过电压或由操作引 起的内部过电压的一种电气设备
避雷器的保护原理与避雷针不同。它实质上是一种放电 器，并联连接在被保护设备附近，当作用电压超过避雷 器的放电电压时，避雷器即先放电，限制了过电压的发 展，从而保护了其他电气设备免遭击穿损坏
雷电放电优秀课件
§7.1 雷电放电和雷电过电压
雷电科学发展历史
雷电科学的建立 – 著名的风筝试验（17世纪，富兰克林）： 240米长的缠绕钢丝的麻绳上产生20cm的电 火花 – 高速摄影、记录示波器、雷电定向定位仪等 现代化测量技术
一 雷电放电过程
基本过程：先导放电阶段 ；主放电阶段
30kV/cm
® 雷云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释放 ® 从电源性质看，相当于一个电流源的作用过程 ® 人们能够测知的电量，重要是流过被击物体的电流
二 雷电参数
雷电活动频率－雷暴日及雷暴小时 地面落雷密度 雷道波阻抗 雷电流幅值 雷电流的计算波形
三 雷电放电的计算模型
开关S闭合前后对应不同的 雷电放电阶段（先导放电和 主放电），A点电位发生变 化，从零突升到u=iZ
❖ 由于主放电的平均速度很快，导线上的束缚电荷的释放
过程也很快，所以形成的电压波u＝iZ幅值可能很高。这
种过电压就是感应过电压的静电分量
感应雷电过电压与相邻导线间的过电压的区别
❖ 感应雷电过电压的极性与雷云的极性相反，相邻导线 间的感应过电压的极性与感应源同极性
❖ 感应雷电过电压发生在主放电阶段，相邻导线间的感 应过电压与感应源同时发生
（二）管式避雷器（亦称排气式避雷器）
它实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙，其基本 元件为装在消弧管内的火花间隙，在安装时再串接一 只外火花间隙。
缺点： 1）续流太小时不能灭弧，太大时产气过多，使管子爆裂 2）伏秒特性和产生截波方面与保护间隙相似,维护较麻
烦 应用范围：仅安装在输电线路上绝缘比较薄弱的地方和 用于变电所、发电厂的进线段保护中。
(一)单支避雷针
rx (hhx)P （（
hx
h） 2
rx(1.5h2hx)P
（ hx
h） 2
h – 避雷针高度
P – 高度修正系数
当h<30m时,P＝1 当30m<h<120m时,P5 ＝. 5
h
rx- 被保护物的高度 hx- 保护范围
（二）两支等高避雷ห้องสมุดไป่ตู้（通过叠加求出联合保护范围）
避雷线的保护范围
(三) 普通阀式避雷器
i
2i0
Z0 Z0 Z
2i0
2i0
A
Z0
Z
雷电流源
被击电路
四 感应过电压
❖ 在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷 云及先导通道与大地构成的电场之中。由于静电感应， 最靠近先导通道的一段导线上感应形成形成束缚电荷
❖ 主放电开始以后，先导通道中的负电荷自下而上被迅速 中和。相应电场迅速减弱，使导线上的正束缚电荷迅速 释放，形成电压波向两侧传播
❖ 感应雷电过电压的波前平缓、波长较长 ❖ 感应雷电过电压在三相导线上同时发生，且数值相等
§7.2 防雷保护装置
一 避雷针和避雷线
基本原理 保护范围 绕击率
一 避雷针和避雷线
电力系统中需要安装直接雷击防护装置，广泛 采用的即为避雷针和避雷线（又称架空地线）。 避雷针适宜用于变电所、发电厂这样相对集中 的保护对象；避雷线适宜用于象架空线路那样 伸展很广的保护对象。
1 先导放电通道；2 强游离区；3 主放电通道
分级先导：多次先导 主放电的重复过程， 每次间歇时 间为几十毫秒，放电次数一般为2~3次，最多为４０次
u 雷电放电由带电荷的雷云引起 u 大多数的放电发生在雷云之间－不危险 u 少数的放电发生在雷云和大地之间－危险 u 对地放电的雷云大多数带负电荷，实测75％～90％ u 理解以下几点：
u 保护线路 § 我国一般110kV以上线路采用避雷线 § 35kV线路的进线段 § 国外，如日本配电线路也用
u 保护500kV大型超高压发变电站
（三）单根避雷线
rx0.4(7hhx)P （（
hx
h） 2
rx(h1.5h3x)P
（ hx
h） 2
因此单根避雷线的保护半径 要比单根避雷针的保护半径 小得多
频续流，使系统得以继续运行
避雷器与电气设备的伏秒特性配合图
(a)
(b)
(c)
1——电气设备的伏秒特性， 2——避雷器的伏秒特性
（一） 保护间隙
保护间隙与被保护绝缘并联，它的击穿电压比 后者低，使过电压波被限制到保护间隙的击穿 电压Ub。 缺点： 1）伏秒特性很陡； 2）保护间隙没有专门的灭弧装置 3）产生大幅值的截波。 应用范围：仅用于不重要和单相接地不会导致 严重后果的场合。