避雷针避雷线的保护范围
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高电压技术
重庆电力高等专科学校 伍家洁 副教授
学习情境三 电力系统过电压防护
子情境3.1 防雷设备认知 子情境3.2 发电厂和变电站的防雷保护 子情境3.3 电力系统过电压与绝缘配合
1.1 绝缘材料的电气性能
重庆电力高等专科学校
子情境 3.1 防雷设备认知
3.1.1 雷电的模型 3.1.2 避雷针、避雷线的保护范围 3.1.3 避雷器的认知 3.1.4 防雷接地装置的选择 3.1.5 防雷设备的检测试验
影响先导发展路径
H---定向高度 针
h≤30m H≈20h h >30m H=600m
线 H ≈10h H=300m
3.1 防雷设备认知
保护范 围是指 被保护 物在此 空间范 围内不 致遭受 雷击。
重庆电力高等专科学校
注意
绕击率：雷电绕过避雷装置而击于被保护物的现象，规 程推荐的保护范围是对应0.1%绕击率而言。
针与油罐之间的最远距离为
x ? 17.5 ? 10 ? 7.5m
2. 两支等高避雷针的保护范围
两针外侧的保护范围同单支避雷针 两针间保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点的圆弧确定
一般两针间 的距离D不宜 大于5h。
h0
?
h?
D 7P
b x ? 1 .5 (h0 ? h x )
3. 单根避雷线的保护范围
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
将雷电流引起的电力系统过电压称为大气过电压，也称雷电过电压
大气过电压
由直击雷引起, 持续时 间短暂，冲击性强， 与设备电压等级无关。 决定220KV以下系统 的绝缘水平。
直击雷过电压
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
雷电入侵波
感应雷过电压
直击雷
? 直接击中物体，雷电大电流引起可达上百万伏的过电 压，破坏设施绝缘，引发故障，必须加以防范
引雷作用和保护宽度比避雷针要 小，但其保护范围的长度与线路等 长，而且两端还有其保护的半个圆 锥体空间。
当hx≥h/2 rx=0.47(h-h x)P
当hx< h/2 r x=(h-1.53h x)P
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
4. 两根等高避雷线的保护范围
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
防雷保护装置
引雷于本身，并泄入大地 使被保护物体避免雷击
防雷接地装置
避雷器
防止沿输电线侵入变电站 的雷电过电压波
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
减小电阻值，降低过电压幅值
?3.1.2 避雷针、避雷线的保护范围
【学习任务】 学习避雷针、避雷线的结构、保护原
理，掌握避雷针、避雷线保护范围的计算、设计
▲引下线：连接接闪器与接地体的金属导体。 （Φ6mm圆钢或截面积≮ 25mm的镀锌钢绞线 , 也可以利用钢筋或铁塔）
▲接地体：一组埋入土壤或混凝土基础中、满 足规定接地电阻值的管状或带状接地电极，起 散流用。
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
? 二、避雷针（线）保护原理
引雷作用
畸变电场
形成局部场强集中
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
? 一、避雷针（线）的结构
避雷针用于保护发电厂和变电站，或装设在配电构架上，或独立架设。
独立避雷针
构架避雷针
避雷线用于保护架空线路，或厂站狭窄地区。
单回避雷线
双避雷线
避雷针（线）结构组成
▲接闪器: 避雷线本身或避雷针的针头。（Φ 10 －12mm长1－2m的镀锌或镀镍钢棒）
P—高度影响系数 h—避雷针的高度，m r—保护半径，m
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
在被保护物高度水平面上的保护半径
当hx
?
h 2
时，rx
?
(h ?
hx )P
?
ha P
当 hx＜
h 2
时，
rx
?
(1 .5 h
?
2hx )P
hx——被保护物的高度，m
ha——避雷针的有效高度，m
特别提醒
由于高度影响系数P的存在，避雷针太高时保护半径不与避雷针高度 成正比增大，所以不能得出 “避雷针越高保护范围越大”的结论。 被保护面积较大：多支避雷针联合保护、与避雷带结合。
感应雷
? 击中设备附近，在放电过程中由于空间电磁场的急剧 变化而使设备感应出的过电压。不超过500kV, 威胁 35kV及以下
? 直击雷或感应雷从输电线路、通讯光缆、无线天线等 金属的引入线引入建筑物内，发生闪击或雷击事故
雷电入侵波
重庆电力高等专科学校
3.1 防雷设备认知
直击雷防护
侵入波防护Baidu Nhomakorabea
避雷针 避雷线
相对的意义，不能认为在保护范围内的物体就完全不受 雷直击，在保护范围外的物体就完全不受保护。
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
电力系统 “折线法”、建筑
? 三、避雷针（线）保护范围 物“滚球法”
1.单支避雷针的保护范围
避雷针在地面上的保护半径
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
r ? 1.5hP
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
例：某厂油罐，高10m，直径10m，用一根高25m的避雷针保护。问针 与罐之间的距离x不得超过多少？
3.1 防雷设备认知
解：由于避雷针高度h=25m，故
10m
x
10m
P ?1
则被保护物高度上的保护范围为
rx
rx ? (1.5h ? 2hx )P
? (1.5? 25 ? 2? 10) ? 1 ? 17.5m
外侧的保护范围按单根避雷 线的计算方法来确定。
h0
?
h?
D 7P
间各横截面保护范围由通过 两避雷线1、2点及保护范 围边缘最低点O的圆弧确定。
5. 避雷线的保护角
保护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线 连线的夹角。
保护角愈小，避雷线就愈可靠地保护导线免 受雷击
单根避雷线的保护角一般在20～30°； 220～330 kV双避雷线线路的保护角一般在20°； 500 kV的一般不大于15°； 山区宜采用较小的保护角。
重庆电力高等专科学校 伍家洁 副教授
学习情境三 电力系统过电压防护
子情境3.1 防雷设备认知 子情境3.2 发电厂和变电站的防雷保护 子情境3.3 电力系统过电压与绝缘配合
1.1 绝缘材料的电气性能
重庆电力高等专科学校
子情境 3.1 防雷设备认知
3.1.1 雷电的模型 3.1.2 避雷针、避雷线的保护范围 3.1.3 避雷器的认知 3.1.4 防雷接地装置的选择 3.1.5 防雷设备的检测试验
影响先导发展路径
H---定向高度 针
h≤30m H≈20h h >30m H=600m
线 H ≈10h H=300m
3.1 防雷设备认知
保护范 围是指 被保护 物在此 空间范 围内不 致遭受 雷击。
重庆电力高等专科学校
注意
绕击率：雷电绕过避雷装置而击于被保护物的现象，规 程推荐的保护范围是对应0.1%绕击率而言。
针与油罐之间的最远距离为
x ? 17.5 ? 10 ? 7.5m
2. 两支等高避雷针的保护范围
两针外侧的保护范围同单支避雷针 两针间保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点的圆弧确定
一般两针间 的距离D不宜 大于5h。
h0
?
h?
D 7P
b x ? 1 .5 (h0 ? h x )
3. 单根避雷线的保护范围
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
将雷电流引起的电力系统过电压称为大气过电压，也称雷电过电压
大气过电压
由直击雷引起, 持续时 间短暂，冲击性强， 与设备电压等级无关。 决定220KV以下系统 的绝缘水平。
直击雷过电压
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
雷电入侵波
感应雷过电压
直击雷
? 直接击中物体，雷电大电流引起可达上百万伏的过电 压，破坏设施绝缘，引发故障，必须加以防范
引雷作用和保护宽度比避雷针要 小，但其保护范围的长度与线路等 长，而且两端还有其保护的半个圆 锥体空间。
当hx≥h/2 rx=0.47(h-h x)P
当hx< h/2 r x=(h-1.53h x)P
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
4. 两根等高避雷线的保护范围
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
防雷保护装置
引雷于本身，并泄入大地 使被保护物体避免雷击
防雷接地装置
避雷器
防止沿输电线侵入变电站 的雷电过电压波
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
减小电阻值，降低过电压幅值
?3.1.2 避雷针、避雷线的保护范围
【学习任务】 学习避雷针、避雷线的结构、保护原
理，掌握避雷针、避雷线保护范围的计算、设计
▲引下线：连接接闪器与接地体的金属导体。 （Φ6mm圆钢或截面积≮ 25mm的镀锌钢绞线 , 也可以利用钢筋或铁塔）
▲接地体：一组埋入土壤或混凝土基础中、满 足规定接地电阻值的管状或带状接地电极，起 散流用。
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
? 二、避雷针（线）保护原理
引雷作用
畸变电场
形成局部场强集中
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
? 一、避雷针（线）的结构
避雷针用于保护发电厂和变电站，或装设在配电构架上，或独立架设。
独立避雷针
构架避雷针
避雷线用于保护架空线路，或厂站狭窄地区。
单回避雷线
双避雷线
避雷针（线）结构组成
▲接闪器: 避雷线本身或避雷针的针头。（Φ 10 －12mm长1－2m的镀锌或镀镍钢棒）
P—高度影响系数 h—避雷针的高度，m r—保护半径，m
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
在被保护物高度水平面上的保护半径
当hx
?
h 2
时，rx
?
(h ?
hx )P
?
ha P
当 hx＜
h 2
时，
rx
?
(1 .5 h
?
2hx )P
hx——被保护物的高度，m
ha——避雷针的有效高度，m
特别提醒
由于高度影响系数P的存在，避雷针太高时保护半径不与避雷针高度 成正比增大，所以不能得出 “避雷针越高保护范围越大”的结论。 被保护面积较大：多支避雷针联合保护、与避雷带结合。
感应雷
? 击中设备附近，在放电过程中由于空间电磁场的急剧 变化而使设备感应出的过电压。不超过500kV, 威胁 35kV及以下
? 直击雷或感应雷从输电线路、通讯光缆、无线天线等 金属的引入线引入建筑物内，发生闪击或雷击事故
雷电入侵波
重庆电力高等专科学校
3.1 防雷设备认知
直击雷防护
侵入波防护Baidu Nhomakorabea
避雷针 避雷线
相对的意义，不能认为在保护范围内的物体就完全不受 雷直击，在保护范围外的物体就完全不受保护。
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
电力系统 “折线法”、建筑
? 三、避雷针（线）保护范围 物“滚球法”
1.单支避雷针的保护范围
避雷针在地面上的保护半径
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
r ? 1.5hP
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
例：某厂油罐，高10m，直径10m，用一根高25m的避雷针保护。问针 与罐之间的距离x不得超过多少？
3.1 防雷设备认知
解：由于避雷针高度h=25m，故
10m
x
10m
P ?1
则被保护物高度上的保护范围为
rx
rx ? (1.5h ? 2hx )P
? (1.5? 25 ? 2? 10) ? 1 ? 17.5m
外侧的保护范围按单根避雷 线的计算方法来确定。
h0
?
h?
D 7P
间各横截面保护范围由通过 两避雷线1、2点及保护范 围边缘最低点O的圆弧确定。
5. 避雷线的保护角
保护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线 连线的夹角。
保护角愈小，避雷线就愈可靠地保护导线免 受雷击
单根避雷线的保护角一般在20～30°； 220～330 kV双避雷线线路的保护角一般在20°； 500 kV的一般不大于15°； 山区宜采用较小的保护角。