七章雷电放电及防雷保护装置-
高电压重点知识复习
第一章 电介质的电气强度第一节平均自由行程长度：单位行程中的碰撞次数Z 的倒数λ。
影响因素：气体分子的半径、温度、气压。
迁移率：E vk =，表示带电粒子在单位场强（m /1V ）下沿电场方向的漂移速度。
电离：产生带电粒子的物理过程，气体放电的首要前提。
使基态原子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能，外界能量必须大于电离能才能使电离发生。
四种电离方式：光电离、热电离、碰撞电离、电极表面的电离其中引起碰撞电离的条件为i e W Ex q ≥。
电极表面的电离的四种方式：正离子撞击阴极表面、光电子发射、热电子发射、强场发射。
负离子的形成：当电子与气体分子碰撞时，有可能引起碰撞电离而产生出正离子和新电子，也可能会发生电子和中性分子结合形成负离子（称为附着）。
对放电的形成起什么作用及其原因：负离子的形成并没有使气体中的带电粒子数改变，但却能使自由电子数减少，因而对气体放电的发展起抑制作用。
带电粒子的消失三种形式：1.在电场驱动下作定向运动，到达电极时消失于电极上而形成外电路中的电流2.因扩散现象而逸出气体放电空间3.带电粒子的复合第二节发生电子崩后抵达阳极的电子数：d a e n n α0= 电子碰撞电离系数E BPApe -=α，表明该系数与场强和气压有关。
场强很大时，α急剧增大，气压过大或过小时α都较小。
（电子碰撞电离系数越大击穿电压越低）第三节汤逊放电的γ过程及汤逊放电全过程：（1）正离子撞击到阴极表面发生表面电离，使阴极释放出二次自由电子的过程称为γ过程（2）在电极的气隙中，因外界电离因子产生出自由电子，这些自由电子在电极两端电压的作用下向阳极移动，当空间的电场强度足够大，这些电子将引起碰撞电离，产生出新的电子，新的电子又将引发碰撞电离，如此持续就会产生电子崩。
在碰撞电离过程中产生的正离子在电场的作用下撞击阴极，当场强足够大时，初始电子崩的正离子能在阴极上产生的新电子数大于或等于由外界电离因子产生的电子，那么即使除去外界电离因子的作用，放电也能够自持。
高电压技术——(八)
第七章 雷电放电及防雷保护装置
第二节 防雷保护装置
雷电放电作为一种强大的自然力的爆发是难以 制止的， 制止的，产生的雷电过电压可高达数百至数千 kV，如不采取防护措施，将引起电力系统故障， kV，如不采取防护措施，将引起电力系统故障， 电力系统故障 造成大面积停电。 造成大面积停电。 目前人们主要是设法去躲避和限制 躲避和限制雷电的破坏 目前人们主要是设法去躲避和限制雷电的破坏 基本措施就是加装避雷针 避雷线、 避雷针、 性，基本措施就是加装避雷针、避雷线、避雷 防雷接地、电抗线圈、电容器组、 器、防雷接地、电抗线圈、电容器组、消弧线 自动重合闸等防雷保护装置。 圈、自动重合闸等防雷保护装置。 避雷针、避雷线用于防止直击雷过电压， 用于防止直击雷过电压 避雷针、避雷线用于防止直击雷过电压，避雷 用于防止沿输电线路侵入变电所的感应雷过 器用于防止沿输电线路侵入变电所的感应雷过 电压。 电压。
《高电压技术》第八讲 5
第七章 雷电放电及防雷保护装置
第一节 雷电放电和雷电过电压
3、雷电参数
地面落雷密度（ （2）地面落雷密度（γ）和雷击选择性
表征雷云对地放电的频繁程度以地面落雷密度（ ） 表征雷云对地放电的频繁程度以地面落雷密度（γ） 对地放电的频繁程度以地面落雷密度 来表示， 来表示，是指每一雷暴日每平方公里地面遭受雷击 的次数。 的次数。 地面落雷密度和雷暴日的关系式为： 地面落雷密度和雷暴日的关系式为：
高电压技术
主讲教师： 主讲教师：李 丹 13872606770 lucy2140@ 三峡大学电气与新能源学院输电线路系
第七章 雷电放电及防雷保护装置
第七章 雷电放电及防雷保护装置
雷电在电力系统中的危害： 雷电在电力系统中的危害： （1）雷电过电压 （2）雷电流
第七章 雷电放电及防雷保护装置
在先导放电阶段，虽然有束缚电荷的存在，但是由于负电荷 移动较慢，故线路上产生的的电流较小，相应的电压也较小， 可忽略。主放电阶段，负电荷迅速被中和，束缚的正电荷产 生的电场使导线对地形成一定电压，而雷电流产生的磁通在 导线也感应出一定电压。这两者之和就是感应雷击过电压， 分别称为雷击过电压的静电分量和电磁分量。 高电压技术 河北科技师范学院电气教研室
' 雷击点电压 U A = I 2 ⋅
Z0Z Z =I⋅ 2 2Z 0 + Z
若取 Z 0 = 300Ω, Z = 400Ω U A ≈ 120 I 若取 Z0 ≈ Z 2
U A ≈ 100 I
(三)感应雷击过电压 雷击于线路附近大地或接地的线路杆塔顶部 等，在绝缘的导线上引起感应过电压。
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第二节 防雷保护装置
避雷针和避雷线 保护间隙和避雷器 防雷接地
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现代电力系统中实际采用的防雷保护装置主要有： 避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器、防雷接 地、电抗线圈、电容器组、消弧线圈、自动重合闸 等等。
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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。
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(一)单支避雷针
rx = ( h − hx ) P h ( hx ≥ ) 2 h (hx < ) 2
防雷和接地装置课件
三、贯通地线
1、电气化区段、繁忙干线、铁路枢纽、编组场、强雷 区和埋设地线困难地区及微电子设备集中的区段，应设 置贯通地线,贯通地线任一点的接地电阻不得大于1Ω。 2、贯通地线应采用截面积不小于铜当量35mm2、耐腐 蚀并符合环保要求 3、贯通地线在信号机房建筑物一侧每隔2-3m用50m㎡ 裸铜线与环形接地装置连接，两端各连接两次。 4.设置贯通地线的区段，铁路沿线及站内的各种室外信 号设备的各种地线均应就近与贯通地线连接
逻辑地线。上述地线均由共用接地系统的地网引出。 室内信号设备的接地装置应构成网状（地网）。 接地导线上严禁设置开关、熔断器或断路器。
二、地网
地网由各接地体、建筑物四周的环形接地装置、基础钢 筋构成的接地体相互连接构成。 接地体应设置永久性明显标志。 新建建筑物混凝土基础的钢筋必须焊接成基础接地网 环形接地装置一般由水平接地体和垂直接地体组成, 应 环绕建筑物外墙闭合成环 接地电阻不得大于1欧姆, 难以达到要求时, 可采取深埋 接地体、设置外延接地体、换土、在接地体周围添加经环 保部门认可的降阻剂或其他新技术、新材料等措施
二、信号设备的防雷
➢ 纵、横向防雷: ➢ 纵向防雷是指信号线、通信线或电源线
等与大地间的防护:
➢
➢ 横向防雷是指信号线、通信线或电源线 等线间的防护:
横向、纵向防护原理图
纵横向防护原理图
二、信号设备的防雷
(2)信号设备雷电防护的原则 ①防雷装置和被防护设备的绝缘应
匹配, 将雷电感应过电压限制到被保护 设备的冲击耐压水平以下。
1.金属陶瓷放电管（一种充气管，安装在线路与大地之间） (1)金属陶瓷二极放电管 (2)金属陶瓷三极放电管
（3）放电管的主要电器参数 ①直流点火电压：在放电管电极间施加缓慢上升(即一
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第一章 电介质的电气强度第一节平均自由行程长度：单位行程中的碰撞次数Z 的倒数λ。
影响因素：气体分子的半径、温度、气压。
迁移率：E vk =，表示带电粒子在单位场强（m /1V ）下沿电场方向的漂移速度。
电离：产生带电粒子的物理过程，气体放电的首要前提。
使基态原子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能，外界能量必须大于电离能才能使电离发生。
四种电离方式：光电离、热电离、碰撞电离、电极表面的电离其中引起碰撞电离的条件为i e W Ex q ≥。
电极表面的电离的四种方式：正离子撞击阴极表面、光电子发射、热电子发射、强场发射。
负离子的形成：当电子与气体分子碰撞时，有可能引起碰撞电离而产生出正离子和新电子，也可能会发生电子和中性分子结合形成负离子（称为附着）。
对放电的形成起什么作用及其原因：负离子的形成并没有使气体中的带电粒子数改变，但却能使自由电子数减少，因而对气体放电的发展起抑制作用。
带电粒子的消失三种形式：1.在电场驱动下作定向运动，到达电极时消失于电极上而形成外电路中的电流2.因扩散现象而逸出气体放电空间3.带电粒子的复合第二节发生电子崩后抵达阳极的电子数：d a e n n α0= 电子碰撞电离系数E BPApe -=α，表明该系数与场强和气压有关。
场强很大时，α急剧增大，气压过大或过小时α都较小。
（电子碰撞电离系数越大击穿电压越低）第三节汤逊放电的γ过程及汤逊放电全过程：（1）正离子撞击到阴极表面发生表面电离，使阴极释放出二次自由电子的过程称为γ过程（2）在电极的气隙中，因外界电离因子产生出自由电子，这些自由电子在电极两端电压的作用下向阳极移动，当空间的电场强度足够大，这些电子将引起碰撞电离，产生出新的电子，新的电子又将引发碰撞电离，如此持续就会产生电子崩。
在碰撞电离过程中产生的正离子在电场的作用下撞击阴极，当场强足够大时，初始电子崩的正离子能在阴极上产生的新电子数大于或等于由外界电离因子产生的电子，那么即使除去外界电离因子的作用，放电也能够自持。
第七章雷电放电及防雷保护装置
7.1 雷电放电和雷电过电压
3. 雷电参数
➢ 雷电流的极性
国内外实测结果表明，负极性雷占绝大多数，约占 75 ~ 90 %。
➢ 雷电流幅值
雷电流：雷击接地体时，若被击物阻抗为零，流过被击物的电流。规 程规定，雷电流是指雷击于的低接地电阻(<=30欧姆)物体时，流过该物 体的电流。
一般地区：
lg p
第7章 雷电放电及防雷保护装置
7.1 雷电放电和雷电过电压 7.2 防雷保护装置
第七章雷电放电及防雷保护装置
7.1 雷电放电和雷电过电压
雷电研究的历史
中国古代对雷电的认识
➢公元前1500年殷商甲骨文中就有“雷”字，稍晚的西
周青铜器上有“电”字，他指的是闪电
➢最早的文字记载是东汉哲学家王充（27－约97年）他
联系起来的是伦敦皇家学会馆长Francis Hauksbee
➢ 1706年他观察摩擦起电的放电不仅产生闪电，而
且产生类似雷鸣的声音。认为其与雷电类似
➢ 富兰克林证明二者在12个方面是相似的
第七章雷电放电及防雷保护装置
7.1 雷电放电和雷电过电压
雷电研究的历史
➢著名的风筝试验（17世纪，富兰克林）： 240米长
15年（公元前645年）雷击夷伯之庙，这是展氏的祖 庙，史书未见说展氏有什么罪恶事迹，但《左传》就 认为他们祖上有“阴过”
第七章雷电放电及防雷保护装置
7.1 雷电放电和雷电过电压
雷电研究的历史
➢ 王充、沈括、柳宗元、朱熹等反对神鬼论。元代末刘基
（刘伯温）（1311－1375）在《刘文正公文集》中讲“ 雷何物也？曰雷者，大气之郁而激发也，阴气团于阳， 必迫，迫极而迸，迸而声为雷，光为电。”
高电压技术-第七章-雷电及防雷保护装置
雷电流的等值计算波形。
标准冲击波形，斜角平顶波，等值半余弦波前
雷道波阻抗。雷电通道在主放电时如同导体， 具有等值波阻抗。一般取300R
I et et
1 I 1 cost
2
7.2 防雷保护装置
防雷保护装置
防雷保护装置（定义） ：能使被保护物体避免雷击， 引雷于自身并顺利泄入大地的装置。
优点：
结构简单、价廉。
缺点：
熄弧能力低，易使断路器跳闸； 与被保护设备伏秒特性不易配合；
不均匀电场，放电分散性大，伏秒特 性陡
动作后有截波，威胁绕组绝缘
不能保护主变和发电机等重要设备 只能用于线路保护和进线段的保护 需其它设备配合使用
带间隙的阀式避雷器——结构
阀型避雷器主要由火花间隙和阀片（非线 性电阻）组成
第七章 雷电及防雷保护装置
主要内容
雷电放电过程
雷电参数
防雷保护装置
重点是：电压能量吸收 器——避雷器
7.1 雷电过程与雷电参数
什么是雷电放电
雷电放电:一种气体放电现象。路径达数千米，是一种超长 间隙的火花放电。
与实验室的长间隙火花放电有某些共同之处。 但又具有重复雷击等特点。
放电的条件：云中电荷密集处的场强达到：25~30kV/cm 放电型式：线状雷电、片状雷电、球状雷电 “云-地”之间的线状放电，是电力系统雷击危害的主因
主放电和迎面流注阶段。当先导放电接地地面时，地面场强 增大，地面突出物将向上形成迎面先导（迎面流注）。上下 先导放电相遇时，进入主放电阶段。
出现强烈的电荷中和过程，伴随雷鸣和闪光。 主放电时间极短，约50~100uS。发展速度50~100m/uS 电流幅值大，达数十千安到数百千安
007--发电厂和变电所的防雷保护
第七章
发电厂和变电所的
防雷保护
高电压技术
概
述
一、发、变电所雷电过电压来源及危害： 发电厂、变电所是电力系统的中心环节，另外变电所是 多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽。 1、雷电直击发电厂和变电所 2、雷击线路产生的雷电过电压沿线路侵入发、变电所 3、雷电直击发电厂和变电所造成大面积停电，影响工 业生产和人民生活。 4、雷击线路产生的雷电过电压沿线路侵入发、变电所电 气设备，发电机、变压器等主要电器设备的内绝缘大都没 有自恢复的能力，一旦受损，直接经济损失严重；同时修 复困难，影响时间较长，间接损失无法估量。
旋转电机的防雷保护要比变压器困难得多，其雷害事故 也往往大于变压器，这是由它的绝缘结构、运行条件等方 面的特殊性造成的。 1、旋转电机主绝缘的冲击耐压值远低于同级变压器的冲 击耐压值。在同一电压等级的电气设备中，以旋转电机的冲 击电气强度为最低。运行中的旋转电机主绝缘更低于出厂时 的核定值。
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第一节 发电厂、变电所的直击雷保护
发电厂、变电所防雷保护的措施： 按照安装方式的不同，装设独立避雷针、构架避雷针。
直击雷防护设计内容：
选择避雷针的支数、高度、装设位置、验算它们的保护范 围、应有的接地电阻、防雷接地装置设计等。
高电压技术
一、独立避雷针
适用范围：35kv及以下变电所 1、 避雷针的反击问题： 雷电经引下线入地时，在引下线上产生高电位，会 对被保护对象或与其有联系的物体（母线、电缆、金属 管道等）产生反击。 2、安全距离的确定： 为避免反击发生，就要求避雷针的引下线与被保护物体之 间有一定的安全距离。
设辅助集中接地装置，且避雷针与主接地网的地下连接 点到变压器接地线到主接地网的地下连接点，沿接地体
电气防火及防雷电ppt课件
以下情况可能引起空间爆炸： 1．周围空间有爆炸性棍合物，在危险温度或电火 花作用下引起空间爆炸。 2．充油设备的绝缘油在电弧作用下分解和汽化， 喷出大量油雾和可燃气体，引起空间爆炸 。 3．发电机氢冷装置漏气、酸性蓄电池排出氢气等， 形成爆炸性淞合物，引起空间爆炸。
14
第二节危险物质和危险环境 危险物质：是指在大气条件下，能与空气混合形 成爆炸性混合物的气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维。 爆炸性混合物：是指一经点燃，即在充有混合物 的范围内能极为迅速地传播燃烧的混合物。 爆炸危险物质分为三类： Ι．类指矿井甲烷； Ⅱ．类指爆炸性气体、蒸气、薄雾； Ш．类指爆炸性粉末、纤维。
15
爆炸性物质分级、分组
气体分级
物质分组
Ⅲ Ⅱ Ⅰ
级级 级
abcde 450 300 200 135 100
16 16
一、危险物质的性能参数 1．闪点：在规定条件下，易燃液体能释放出足够的蒸 气并在液面上方与空气形成爆炸性混合物，点火时能 发生闪燃的最低温度。闪点越低者危险性越大。 2．燃点：物质在空气中点火时发生燃烧移去火源仍能 继续燃烧的最低温度。对于闪点不超过45℃的易燃液 体，燃点仅比闪点高1～5℃，一般不必考虑燃点，而 只考虑闪点。
11
二、电火花和电弧 电火花是电极间的击穿放电，电弧是大量的电火花汇 集而成的。 一般电火花的温度都很高，特别是电弧，温度可高达 6000℃～8000℃，因此，电火花和电弧不仅能引起可 燃物燃烧，还能使金属熔化、飞溅，构成危险的火源。 在有爆炸危险的场所，电火花和电弧更是引起火灾和 爆炸的一个十分危险的因素。 电火花包括：工作火花和事故火花两类。
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引起短路的原因主要有： ①当电气设备的绝缘老化变质，或受到高温、潮湿 或腐蚀的作用而失去绝缘能力时，即可能引起短路。 ②绝缘导线直接缠绕，勾挂在铁钉或铁丝上时，由 于磨损和铁锈腐蚀，很容易使绝缘破坏而形成短路。 ③由干设备安装不当或工作疏忽．可能使电气设备 的绝缘受到机械损伤而形成短路。 ④由于雷击等过电压的作用形成短路，电气设备的 绝缘可能遭到击穿而在安装和检修工作中路事故。 ⑤在安装和检修工作中，由于接线和操作的错误， 也可能造成短路事故。
高电压技术题库
高电压技术题库第一章 气体放电的基本物理过程选择题 流注理论未考虑 _______ 的现象。
A .碰撞游离B .表面游离C.光游离D.电荷畸变电场先导通道的形成是以 __________ 的出现为特征。
A .碰撞游离B .表面游离C.热游离D.光游离电晕放电是一种 _________ 。
A •自持放电B •非自持放电C •电弧放电D •均匀场中放电气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为_______ 。
A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离_______ 型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。
A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨污秽等级II 的污湿特征：大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场 3km~10km 地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为 _______________ mg/cmlA. w 0.03B.>0.03~0.06C.>0.06~0.10D.>0.10~0.25以下哪种材料具有憎水性？ A.硅橡胶 B.电瓷 C.玻璃 D 金属填空题气体放电的主要形式： __________ 、 ________ 、 ________ 、 _______ 、 ________ 根据巴申定律，在某一 PS 值下，击穿电压存在 ______________ 值。
在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压 _________________ 。
流注理论认为，碰撞游离和 ___________ 是形成自持放电的主要因素。
工程实际中，常用棒一板或 _____________ 电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。
1)2)3)4)5)6)7)8)9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16)17)气体中带电质子的消失有___________ 、复合、附着效应等几种形式对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是 _________________________ 。
6.雷电放电及防雷装置
• 雷击所造成的危害主要有两种形式：
• 一是带电的云层对大地上的某一点发生猛烈放电， 叫“直击雷”。当“直击雷”发生时，往往会对 地面的物体产生强大的打击作用，其破坏力也是 巨大的。 • 另一种叫“感应雷”，它的形成过程是由带电云 层的静电感应作用，使地面某一范围带上异种电 荷。当“雷电”发生后，云层带电迅速消失，而 地面某些范围内由于地电阻或导体电阻的存在， 当瞬间大电流流过时，就会导致小范围或局部的 瞬间过电压。或者由于直击雷放电过程中，强大 的脉冲电流周围的导线或金属物产生电磁感应而 发生瞬间过电压，以致形成闪击的现象，称“感 应雷”。“感应雷”造成的瞬间过电压，指在微 秒到毫秒之内产生的尖峰冲击电压。
• 以上是没有避雷线的情况，如果在导线上方装有 接地的避雷线，由于它的电磁屏蔽作用，会使导 线上的感应过电压降低，因为在导线的附近出现 了带地电位的避雷线，会使导线的对地电容C增大， 另一方面，避雷线位于导线之上，吸引了一部分 电力线，使导线上感应出来的束缚电荷Q减少。导 线的对地电压为: U=Q/C • 显然Q的减少和C的增大将使电压U降低。 • 另一方面，从电磁感应的角度来看，装设避雷线 相当于在“导线—大地”回路的近旁增加了一个 “避雷线—大地”短路环，因而部分抵消导线上 的电磁感应电动势，所以感应雷击过电压的电磁 分量会受到削弱。
7 雷电流的计算波形
• 8 雷电的多重放电次数及总延续时间 • 有55％的对地雷击包含两次以上的重复冲击； 3～5次冲击者有25%；10次以上者有4%。 平均重复冲击次数取3次。 • 一次雷电总延续时间，有50%小于0.2s。 • 9 放电能量 • 放电能量其实不大，但是在极短时间内放出 的，因而所对应的功率很大。雷电放电就象 把原先产生雷云时所吸收的能量在一瞬间返 还给大自然。
七章雷电放电及防雷保护装置-
消雷器
保护原理
能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发 展沿着避雷针的方向发展，直击于其上， 雷电流通过避雷针（线）及接地装置泄入 大地而防止避雷针（线）周围的设备受到 雷击
保护范围
是否处于避雷针（线）保护范围内的物 体一定不会遭受雷击
单支避雷针保护范围
hx
h 2
hx
h 2
rx (hhx)P rx (1.5h2hx)P
雷电对电力系统的危害
1.雷电放电在电力系统中引起很高的雷电 过电压（大气过电压）从而造成电力系统 的绝缘损坏和停电。
2.雷电放电所产生的巨大电流使导体熔断 或通过电动力引起机械损坏。
地面落雷密度
地面落雷密度（）：每一雷暴日、每平方公里地
面遭受雷击的次数
为什么引入“地面落雷密度”这一概 念
“地面落雷密度”和“雷暴日”的联系
(5). 残压：指雷电流通过避雷器时在阀片电阻上 产生的压降
(6).保护比：指避雷器残压与灭弧电压之比。保 护比愈小，说明残压愈低或灭弧电压愈高，显示 保护性能愈好。
(7).保护水平：避雷器上可能出现的最大冲击电 压峰值。
U p (l) m a x [ U R ,U b (i),U s t/1 .1 5 ]
两支不等高避雷针
避雷线的保护角
二、避雷器
什么是避雷器
与保护绝缘并联的能限制过电压波幅值的保护 装置
避雷器的必要性
1.绕击率的问题 2过电压波沿线路入侵发电厂和变电所
保护间隙
为什么通常做成角形
绝缘支撑
防止主间隙 被外物短接
作用原理：当雷电侵 入波要危及它所保护 的电气设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工作 母线接地，避免了被 保护设备上的电压升 高，从而保护了设备。
雷电现象及防护
雷电现象及防护电闪雷鸣是一种自然现象。
我国雷电的分布特点是：夏季多于春秋季，陆地多于海洋，山区多于平原，南方多于北方。
雷电的电压很高，瞬时电流强度很大，因此，一次雷电的放电时间虽然只有0．01S 左右，但其释放出的能量却大得惊人。
雷电放电时，可使电气设备绝缘击穿，建筑物造成破坏，家用电器击毁，人体及牲畜死亡或受伤等。
雷击分为直接雷击和感应雷击两种。
雷云对地面物体或人畜直接放电的现象叫直接雷击；架空电缆或室外天线被空中带电云放电形成的强电场的感生电动势冲击家用电器或电子设备的现象叫感应雷击。
避雷的方法视具体情况而定。
1.建筑物防雷措施一般民宅和小型建筑物可安装避雷针。
一方面将地面感生电荷通过尖端放人空中，另一方面将接收的电流迅速流散入地，可避免雷击。
超高建筑和山区建筑物，采用避雷带和避雷网较好；现代化的高层建筑物，可以直接利用钢筋混凝土预制件中的钢筋作为接地装置来防雷。
工业建筑物入户处与防雷电感应接地装置相连邻近100m内，每25m左右接地一次，各冲击接地电阻均不大于20Ω；民用建筑物入户处绝缘子铁脚接地，冲击接地电阻不应大于30Ω；除年平均雷暴日不超过30日，或低压线不高于周围的建筑物，或线路接地点距入户处不超过50m，或土壤电阻低于200Ω，且采用钢筋混凝土杆及铁杆几种情况外，低于架空线路接户线绝缘子铁脚均宜接地，冲击接地电阻不宜超过30Ω。
2．10kV配电线路防雷措施(1).为了提高10kV配电线路的耐雷水平，在农网改造的线路中应尽量选择瓷横担，又因为瓷横担的耐雷水平是铁横担针式绝缘子的3倍多。
对于现有铁横担线路，应更换成高一级的绝缘子。
(2).对于中性点不接地的10kV配电线路，发生单相接地时，线路不会引起跳闸，因此说防止相间短路是线路防雷的基本原则。
(3).10kV配电线路遭受雷击后，往往造成绝缘子击穿和导线烧断事故，尤其是对于多雷区的钢筋混凝土杆铁担的线路最为突出，所以在这些绝缘弱点必须有可靠的电气连接并与接地引下线相连。
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主放电
雷
电
v
先
导
S A
R
A R
雷电过电压的计算等值回路
u 0 , i0
v
Z0
A
R
直击雷过电压计算案例
Case 1:雷击于地面上接地良好的物体： 雷电流：
iZoZ oRi2i0320 03 0105i01.9i02i0 I 2I0
雷电过电压： U A IRi
Case 2:雷击于导线或避雷线：
特点
其熄弧能力与工频续流大小有关，续 流太大，产气过多，易使管子炸裂； 续流太小，产气不足以熄弧，故对工 频续流有上下限的规定。
两支不等高避雷针
避雷线的保护角
二、避雷器
什么是避雷器
与保护绝缘并联的能限制过电压波幅值的保护 装置
避雷器的必要性
1.绕击率的问题 2过电压波沿线路入侵发电厂和变电所
保护间隙
为什么通常做成角形
绝缘支撑
防止主间隙 被外物短接
作用原理：当雷电侵 入波要危及它所保护 的电气设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工作 母线接地，避免了被 保护设备上的电压升 高，从而保护了设备。
统计资料表明：在我国一个雷暴日（Td）大致克折合 为3个雷暴小时(Th)。(通常取40个雷暴日作为基准)
少雷区 多雷区 强雷区
Td小于等于15 Td大于40
Td大于90或运行经验表 明雷害特别严重的地区
地面落雷密度
地面落雷密度（）：每一雷暴日、每平方公里地
面遭受雷击的次数
为什么引入“地面落雷密度”这一概 念
h:避雷针高度（m） h x 被保护物高度（m）
P:高度影响系数
h 30m,P1 30mh 120m,P 5.5
h
一味地增加避雷针的高度是 否是增大保护范围的“良策 ”
两支避雷针保护范围
a.定出保护范围上部边缘最低点高度：
h0
h
D 7P
二针间被保护物高度水平面上保护范围的一侧宽 度：
bx1.5(h0hx)
U0
Z0
Z
Z
感应雷过电压计算案例
雷击点与电力线路间距离大于65m时：
Ui
25
Ihc s
雷击于塔顶等靠近导线的接地物体时：
Ui hc
§7.2 防雷保护装置
防雷保护装置的必要性
防雷保护装置的种类
避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器 、防雷接地
一、避雷针和避雷线
独 立 避 雷 针
构 架 避 雷 针
“地面落雷密度”和“雷暴日”的联系
雷道波阻抗
雷电通道的长度可达数千米，而半径仅为数 厘米，类似于一条具有分布参数的电力线路， 从而具有某一等值的波阻抗，称为雷道波阻 抗（Z0，我国有关规程建议取波阻抗为300 欧）
雷道的极性
为什么防雷计算中一般按负极性雷考虑
雷电流i
幅值（I）：表示
雷电强度的指标，是 产生雷电过电压的根 源
t
i I
t T1 t T1
0
T1
t
半余弦波
i I
i0.5I(1cost)
T1
雷电多重放电次数及总延续时间
统计数据表明：一次雷电放电往往包含多 次重复放电；且每次雷电放电总的延续时 间（包括多次重复放电）不同。
雷电放电能量
雷电放电能量不大，但由于雷电放电的持 续时间很短，因此放电功率很大！
雷电过电压的形成 先导放电 开光S闭合
lg p I 88
幅值大于I的雷电流出现的概率
雷电流的波头、陡度及波长
波前（2.6微秒）
波长（半波峰时 间40微秒）
波前陡度：
I (kA/s)
2.6
雷电流的计算波形
双指数波； 斜角波； 斜角平顶波； 半余弦波；
双指数波
i I
iI0(et et)
0
T1
t
斜角波
i
i t
0
t
斜角平顶波
i I
保护间隙的特点
优点:结Байду номын сангаас简单、制造方便
缺点：
1.伏秒特性曲线比较陡（ ）绝缘 配合不理想； 2.间隙动作后会形成截波； 3.熄弧能力低(电弧不即使熄灭有什 么后果 )
管式避雷器（排气式避雷器）
结构
胶木管（增大 机械强度）
作用原理
当排气式避雷器受到雷电波入侵时，内 外间隙同时击穿，雷电流经间隙流入大 地；过电压消失后，在工作电压作用下， 流经间隙的工频续流电弧的高温使管内 产气材料（电弧高温下能产生大量气体 的纤维、塑料或特种橡胶）分解出大量 气体，管内压力升高，气体从开口孔喷 出，造成对电弧的强烈纵吹，从而使工 频续流在1到3个周波内熄灭。
第三篇 电力系统过电压与绝缘配合
第七章 雷电放电及防雷保护装置
雷电现象
富兰克林（Franklin Benjamin）
统一了天电和地电，彻底破除了人们对雷电的恐惧。 1749年，他的夫人丽达在观看莱顿瓶串联实验时，无意 碰到莱顿瓶上的金属杆，被电火花击倒在地，卧病一周， 使他更坚定了探讨雷电实质的决心。他一方面列举了12 条静电火花与雷电火花的相同之处，一方面通过岗亭实验 和风筝实验（1752年6月）给予实验证明。他的一封封书 信通过柯林森在英国皇家学会宣读，开始时受到的是嘲笑 、怀疑，后来他的论文集《电学实验与研究》出版，特别 是风筝实验的报告轰动了欧洲，使人们看到电学是一门有 广大前景的科学，避雷针也成了人类破除迷信征服自然的 一项重要技术成果，推动了电学、电工学的发展。
罗蒙诺索夫（Lomonosov Mikhil Vasilievich）
俄国化学家，哲学家 ，被誉为“俄国科学史上 的彼得大帝” 18世纪中叶，电学还处于萌芽时 期。在大西洋彼岸的美国科学家富兰克林做风 筝实验，用莱顿瓶收集雷电的同时，俄国科学 家罗蒙诺索夫和利赫曼也在重复富兰克林的风 筝实验，舍身、忘死地研究雷电现象。他们在 自己家的屋顶上架设了所谓的“雷电器”装置 ，在霹雳的雷声中观察雷电器上的电火花。而 利赫曼在实验中不幸以身殉职。
雷电对电力系统的危害
1.雷电放电在电力系统中引起很高的雷电 过电压（大气过电压）从而造成电力系统 的绝缘损坏和停电。
2.雷电放电所产生的巨大电流使导体熔断 或通过电动力引起机械损坏。
§7.1 雷电放电和雷电过电压
衡量雷电活动的雷电参数
雷暴日及雷暴小时（雷电活动频度）
雷暴日 雷暴小时
一年中发生雷电的天数 一年中发生雷电的小时数
消雷器
保护原理
能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发 展沿着避雷针的方向发展，直击于其上， 雷电流通过避雷针（线）及接地装置泄入 大地而防止避雷针（线）周围的设备受到 雷击
保护范围
是否处于避雷针（线）保护范围内的物 体一定不会遭受雷击
单支避雷针保护范围
hx
h 2
hx
h 2
rx (hhx)P rx (1.5h2hx)P