过电压防护设备培训课件
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《过电压保护》PPT课件
特点:过电压持续时间较长，频率低 . 会引起电压互感器损坏和阀型避雷器爆炸。 防止措施 :电压互感器组采用V/V接线
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8
3．操作过电压
操作过电压是指电力系统中由于操作或事 故，使设备运行状态发生改变,引起振荡， 从而产生过电压。
例: 切、合高压空载长线路 （空载变压器、 电容器、高压电动机）
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20
1.掌握继电保护基本要求。
2.掌握变压器（线路、高压电动机、电力电 容器）保护的配置及作用、保护原理。
3.掌握自动重合闸的作用、装置及要求。
4.掌握备用电源自动投入装置的作用、及基 本要求。
5.掌握变电站的操作电源（直流、交流）。
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21
第一节 继电保护任务及基本要求
雷电过电压
内部过电压
工频过电压和谐振过电压 称为暂时过电压
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4
三.雷电过电压
1． 形成： 雷电是带电荷的云所引起的放电现象。（一般情 况负电荷的雷云较多）
2. 雷云对地放电大多数要重复2-3次 第一次主放电电流最大，时间很短，只有 50-100μS 余 辉放电电流很小，时间较长。
3. 直接雷击过电压
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9
开关设备的灭弧能力特别强 引发截流过电 压。开断空载变压器和开断高压电动机都 有可能出现强制灭弧（截流）过电压。
在中性点不接地系统中发生单相不稳定电 弧接地时，可能产生过电压，一般把这种 过电压称为电弧接地过电压。
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10
第二节 直接雷击过电压保护
为防止直接雷击电力设备，一般采用避雷 针或避雷线。 一.单支避雷针的保护范围 例：某避雷针高20m，则该避雷针在8m的高 度的保护半径为（ ）
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8
3．操作过电压
操作过电压是指电力系统中由于操作或事 故，使设备运行状态发生改变,引起振荡， 从而产生过电压。
例: 切、合高压空载长线路 （空载变压器、 电容器、高压电动机）
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20
1.掌握继电保护基本要求。
2.掌握变压器（线路、高压电动机、电力电 容器）保护的配置及作用、保护原理。
3.掌握自动重合闸的作用、装置及要求。
4.掌握备用电源自动投入装置的作用、及基 本要求。
5.掌握变电站的操作电源（直流、交流）。
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21
第一节 继电保护任务及基本要求
雷电过电压
内部过电压
工频过电压和谐振过电压 称为暂时过电压
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4
三.雷电过电压
1． 形成： 雷电是带电荷的云所引起的放电现象。（一般情 况负电荷的雷云较多）
2. 雷云对地放电大多数要重复2-3次 第一次主放电电流最大，时间很短，只有 50-100μS 余 辉放电电流很小，时间较长。
3. 直接雷击过电压
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9
开关设备的灭弧能力特别强 引发截流过电 压。开断空载变压器和开断高压电动机都 有可能出现强制灭弧（截流）过电压。
在中性点不接地系统中发生单相不稳定电 弧接地时，可能产生过电压，一般把这种 过电压称为电弧接地过电压。
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10
第二节 直接雷击过电压保护
为防止直接雷击电力设备，一般采用避雷 针或避雷线。 一.单支避雷针的保护范围 例：某避雷针高20m，则该避雷针在8m的高 度的保护半径为（ ）
过电压及防护 ppt课件
dq udC uC0dx
dq dC
dx
充电电流 i dt u dt uC0 dt
(1)
16
第七章 过电压及防护
充电电流
dq dC dx i dt u dt uC0 dt
(1)
行波前进了dx距离， 磁通的增加量：
d idL iL0dx
d dL
dx
u
6000km (20ms)
13
第七章 过电压及防护
波沿均匀无损单导线传播示意图 u,i
t=0
E
x
t=0
L0dx
L0dx
L0dx
E
C0dx
C0dx
C0dx
C0dx
14
第七章 过电压及防护
一、波沿均匀无损单导线的传播
1. 均匀无损单导线系统的波阻抗： 线路各点电气参数完全一样； 线路无能量损耗（R0=0，G0=0） 单元等值电路：
t
8
第七章 过电压及防护
(2) 等值斜角平顶波
i I
0 T1
t
i at(t T1) i aT1 I (t T1)
9
第七章 过电压及防护
(3) 等值半余弦波
i
I
0.5I
0 T1
t
i I (1 cost)
2
T1
10
第七章 过电压及防护
第二节 雷电冲击波 沿导线的传播
L0dx C0dx
L0dx C0dx
L0dx
15
第七章 过电压及防护
x
L0 dx C0dx
dx
i
L0 dx
u C0dx
电力系统过电压保护培训教材
x≥h/2， rx=0.47(h-hx)p ▪ 当hx＜h/2， rx=(h-1.53hx)p
2021/7/1
15
▪ 五、两根避雷线保护范围
两避雷线间各横截面的保护范围，由通过两避雷线 顶点1、2及保护范围边缘最低点0的圆弧确定，0点 高度的计算式为
h0=h-D/4P
过电压：电力系统中危及绝缘的电压升高。 危害：造成人员伤亡、线路或设备绝缘击穿损
坏，不仅中断供电，甚至引起火灾等。
2021/7/1
3
二、过电压分类
直接雷击过电压
雷电反击过电压
雷电过电压 感应雷过电压
雷电侵入波过电压
过电压
工频过电压 线性谐振过电压
谐振过电压 非线性谐振过电压
内部过电压
参数谐振过电压
2021/7/1
5
三、雷电过电压 1、雷云形成 雷电是带电荷的云
所引起的放电现象
2、雷电放电
放电分三步：先导放电、主放电、余辉放电。
雷电流可达几千安甚至几十、上百千安,电压可达千 万伏至上亿伏.
2021/7/1
6
2021/7/1
7
3、直接雷击过电压
雷云直接对电器设备或电力线路放电，雷电流流过这些设
2021/7/1
12
二、两支等高避雷针保护范围
▪ 两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘 最低点的圆弧来确定，点的高度按下式计算：
▪ h0=h-D/7p
▪ 水平面上保护范围的一侧宽度可按下式计算，
2021/7b/1x=1.5(h0-hx)
13
▪ 三、多支避雷针保护范围
2021/7/1
2021/7/1
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第四节 过电压保护设备
2021/7/1
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▪ 五、两根避雷线保护范围
两避雷线间各横截面的保护范围，由通过两避雷线 顶点1、2及保护范围边缘最低点0的圆弧确定，0点 高度的计算式为
h0=h-D/4P
过电压：电力系统中危及绝缘的电压升高。 危害：造成人员伤亡、线路或设备绝缘击穿损
坏，不仅中断供电，甚至引起火灾等。
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3
二、过电压分类
直接雷击过电压
雷电反击过电压
雷电过电压 感应雷过电压
雷电侵入波过电压
过电压
工频过电压 线性谐振过电压
谐振过电压 非线性谐振过电压
内部过电压
参数谐振过电压
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5
三、雷电过电压 1、雷云形成 雷电是带电荷的云
所引起的放电现象
2、雷电放电
放电分三步：先导放电、主放电、余辉放电。
雷电流可达几千安甚至几十、上百千安,电压可达千 万伏至上亿伏.
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7
3、直接雷击过电压
雷云直接对电器设备或电力线路放电，雷电流流过这些设
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12
二、两支等高避雷针保护范围
▪ 两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘 最低点的圆弧来确定，点的高度按下式计算：
▪ h0=h-D/7p
▪ 水平面上保护范围的一侧宽度可按下式计算，
2021/7b/1x=1.5(h0-hx)
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▪ 三、多支避雷针保护范围
2021/7/1
2021/7/1
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第四节 过电压保护设备
过电压保护ppt课件
想； 间隙动作后会形成截波； 熄弧能力低
3.阀式避雷器 (1).普通型阀式避雷器
a.结构与元件的作用：
火花间隙：
作用原理：
根据火花间隙的结构，使间隙的放电时间 缩短，由于其伏秒特性曲线平缓，放电分散性 也较小，由于火花间隙由若干个小间隙组合串 联，易于切断工频续流，且不易重燃。
具有分路电阻的火花间隙：
1.保护间隙
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。
6KV和10KV保护间隙，主间隙分别不小于15mm和25mm 辅助间隙不小于10mm。
优缺点：
优点： 结构简单、制造方便 缺点： 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理
优缺点
熄弧能力比保护间隙要强，但伏秒特 性较陡且放电分散性大，且会形成截波， 并受大气条件影响较大，所只用在线路 保护和变电所进线段保护
5.金属氧化物（氧化锌）避雷器
(1)、工作原理
正常运行时，在工频电压下氧化物 电阻片具有极高阻值，呈绝缘状态；当 出现过电压时，阀片呈低阻状态，泄放 电流，避雷器两端维持较低的残压，保 护电气设备不受损坏。过电压过后，立 即恢复高电阻值，继续保持绝缘。金属 氧化物避雷器不需要设置火花间隙，也 不需要进行灭弧。
第二节 直接雷击过电压
一.避雷针和避雷线
1.保护作用的原理
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
独立避雷针
构架避雷针
消雷器
2.保护范围
(1).单支避雷针
hx
h 2
3.阀式避雷器 (1).普通型阀式避雷器
a.结构与元件的作用：
火花间隙：
作用原理：
根据火花间隙的结构，使间隙的放电时间 缩短，由于其伏秒特性曲线平缓，放电分散性 也较小，由于火花间隙由若干个小间隙组合串 联，易于切断工频续流，且不易重燃。
具有分路电阻的火花间隙：
1.保护间隙
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。
6KV和10KV保护间隙，主间隙分别不小于15mm和25mm 辅助间隙不小于10mm。
优缺点：
优点： 结构简单、制造方便 缺点： 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理
优缺点
熄弧能力比保护间隙要强，但伏秒特 性较陡且放电分散性大，且会形成截波， 并受大气条件影响较大，所只用在线路 保护和变电所进线段保护
5.金属氧化物（氧化锌）避雷器
(1)、工作原理
正常运行时，在工频电压下氧化物 电阻片具有极高阻值，呈绝缘状态；当 出现过电压时，阀片呈低阻状态，泄放 电流，避雷器两端维持较低的残压，保 护电气设备不受损坏。过电压过后，立 即恢复高电阻值，继续保持绝缘。金属 氧化物避雷器不需要设置火花间隙，也 不需要进行灭弧。
第二节 直接雷击过电压
一.避雷针和避雷线
1.保护作用的原理
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
独立避雷针
构架避雷针
消雷器
2.保护范围
(1).单支避雷针
hx
h 2
过电压及过电压保护课件
过电压及过电压保护
运行设备绝缘上的电压
• 工频电压 • 暂时过电压（工频、谐振过电压） • 操作过电压 • 雷电过电压
2020/5/21
过电压及过电压保护
2
暂时过电压、操作过电压的标幺值
工频过电压 1.0 pu Um 3
谐振过电压和操作过电压
1.0 pu 2Um 3
2020/5/21
过电压及过电压保护
过电压及过电压保护
32
5
空载线路
U1
U2
2020/5/21
过电压及过电压保护
6
1500
2020/5/21
过电压及过电压保护7 NhomakorabeaL Cc Cb Ca
2020/5/21
过电压及过电压保护
8
2020/5/21
过电压及过电压保护
9
谐振过电压
• 防止发电机参数变化引起的自励磁过电压
– 发电机容量大于空载线路充电功率 – 避免发电机代空载线路、空载线路充电 – 快速励磁自动调节器 – 速动过电压保护
2020/5/21
过电压及过电压保护
12
• 开断高压电动机
– 空载 2.5pu – 启动过程 4.0pu – 高频重复击穿 5.0pu
2020/5/21
过电压及过电压保护
13
间歇电弧
• 不接地 3.5pu • 消弧线圈 3.2pu • 电阻接地 2.5pu
2020/5/21
过电压及过电压保护
14
23
ΔY L
ΔY L
2020/5/21
C12
C12 Un1
过电压及过电压保护
L2
24
变压器绕组间耦合串联谐振过电
运行设备绝缘上的电压
• 工频电压 • 暂时过电压（工频、谐振过电压） • 操作过电压 • 雷电过电压
2020/5/21
过电压及过电压保护
2
暂时过电压、操作过电压的标幺值
工频过电压 1.0 pu Um 3
谐振过电压和操作过电压
1.0 pu 2Um 3
2020/5/21
过电压及过电压保护
过电压及过电压保护
32
5
空载线路
U1
U2
2020/5/21
过电压及过电压保护
6
1500
2020/5/21
过电压及过电压保护7 NhomakorabeaL Cc Cb Ca
2020/5/21
过电压及过电压保护
8
2020/5/21
过电压及过电压保护
9
谐振过电压
• 防止发电机参数变化引起的自励磁过电压
– 发电机容量大于空载线路充电功率 – 避免发电机代空载线路、空载线路充电 – 快速励磁自动调节器 – 速动过电压保护
2020/5/21
过电压及过电压保护
12
• 开断高压电动机
– 空载 2.5pu – 启动过程 4.0pu – 高频重复击穿 5.0pu
2020/5/21
过电压及过电压保护
13
间歇电弧
• 不接地 3.5pu • 消弧线圈 3.2pu • 电阻接地 2.5pu
2020/5/21
过电压及过电压保护
14
23
ΔY L
ΔY L
2020/5/21
C12
C12 Un1
过电压及过电压保护
L2
24
变压器绕组间耦合串联谐振过电
过电压保护 PPT
第三节
雷电侵入波防护
• 具体措施： • 对于3kV~ 10kV配电装置其进线防雷保护和母 线防雷保护的接线方式： • 35kV~110kV架空线路，如果未沿全线架设避雷 线，则应在变电所1km~2km的进线段架设避雷 线，其保护角不宜超过200，最大不应超过300。 • 35kV~110kV线路如果有电缆进线段，在电缆与 架空线的连接处应装设阀型避雷器，其接地端 应与电缆的金属外皮连接。
第三节
雷电侵入波防护
四、配电变压器防雷保护 • 3kV~10kV配电变压器装设阀式避雷器保 护。 • 35kV/0.4kV配电变压器其高低压侧均应 装设阀式避雷器保护，以防止低压侧雷 电侵入波击穿高压侧绝缘。
第四节
过电压保护设备
一、保护间隙 • 是由两个金属电极构成的较简单的防雷 设备。固定在绝缘子上的电极一端和带 电部分相连，另一个电极则通过辅助间 隙与接地装置相连接，辅助间隙的作用， 主要是防止主间隙因鸟类、树枝等造成 短路时，不致引起线路接地。 • 按结构的不同分为棒型、球型、角型等。
第五章 过电压保护
第一节
过电压概述
• 过电压及其危害 • 电力系统中这种危及绝缘的电压升高称 为过电压。 • 危害：雷击会造成人员伤亡；会造成电 力线路或电气设备绝缘损坏，中断供电， 甚至引起火灾；由于操作不当引起的内 部过电压会引起电气设备绝缘击穿损坏， 造成电力系统的极大破坏。
雷电 过电压
第一节
• 四、内部过电压
过电压概述
第一节
过电压概述
• 工频过电压的特点是持续时间可能较长， 但工频过电压数值并不很大，对电力系 统的正常绝缘危险不大。但是，如果在 发生其他内部过电压的时候，又存在工 频过电压，则过电压更为严重。
《电力系统过电压》课件
设备绝缘损坏
设备损坏
过电压可能导致设备绝缘层击穿，引 发短路或设备故障。
过高的过电压可能导致设备直接损坏 ，造成经济损失。
设备性能下降
过电压可能使设备性能参数发生变化 ，导致设备运行不稳定。
对系统的危害
系统稳定性受影响
过电压可能引起系统电压波动， 影响电力系统的稳定运行。
设备连锁跳闸
过电压可能导致连锁跳闸，影响整 个系统的供电可靠性。
案例二：某变电站操作过电压事故
总结词
操作过电压事故
案例分析
操作人员未按照规程进行操作 ，导致断路器断口电容放电， 产生过电压。
详细描述
某变电站在进行倒闸操作时， 因操作不当引发过电压事故。
解决方案
加强操作人员的培训和管理， 确保严格按照规程进行操作，
并定期检查和维护设备。
案例三：某输电线路内部过电压事故
调度管理
合理调度和管理电力系统的运行，避免因操作不当或调度失误引 起的过电压问题。
人员培训
培训计划
制定详细的培训计划，对电力系统的工作人员进行定期培训，提高 他们的技能和知识水平。
培训内容
培训内容应包括电力系统的基本知识、过电压的危害及预防措施、 应急处理等方面的知识和技能。
培训效果评估
对培训效果进行评估，及时发现并改进培训中的不足之处，确保工作 人员具备足够的技能和知识来应对过电压问题。
继电保护
02
继电保护是电力系统中的重要组成部分，当系统出现异常时，
继电保护能够迅速切断故障部分，防止过电压的扩大。
系统监控
03
通过实时监测系统的运行状态，可以及时发现和解决潜在的问
题，从而避免过电压的发生。
04
避雷器及过电压防护基础知识ppt课件
上者，设备与主地网未连接，应尽快检查处理。
避雷器及过电压防护
八、电力系统的防雷接地
关于接地事故的反措要求
（1）根据地区短路容量的变化，应校核接地装置(包括设备接地引下线)的热 稳定容量，并据短路容量的变化及接地装置的腐蚀程度对接地装置进行改 造。
式中：Sg——接地线的最小截面，mm2； Ig——流过接地线的短路电流稳定值，A(根据系统5～10 年发展规划， 按系统最大运行方式确定)； te——短路的等效持续时间，s； c——接地线材料的热稳定系数，根据材料的种类、性能及最高允许温 度和短路前接地线的初始温度确定。
避雷器及过电压防护
七、避雷器相关反措要求
2012中国南方电网公司反事故措施 ——防止雷害及过电压事故 （1）110kV及以上电压等级变电 站线路侧均应安装避雷器，防止因 雷击跳闸期间重复落雷造成已跳开 的断路器断口击穿。 （2）在10kV及35kV系统中为限制 雷电过电压、操作过电压，应采用 金属氧化物避雷器，不宜使用过电 压保护器。对已安装过电压保护器 的应配合设备停电进行整改。
避雷器及过电压防护
三、避雷器类型
（1）保护间隙：保护间隙可以说是一种最简单的避雷器，按 其形状可分为棒形、角形、环形、球形等。它是由它是由主间 隙和辅助间隙串联而成的。 保护间隙的优点就是结构简单、造价低。但是，由于放电间 隙暴露在空气中，放电特性受环境影响大，放点分散性大，并 且由于一般保护间隙的电场属于极不均匀电场，因此他的伏秒 特性曲线比较陡，与被保护设备的绝缘配合不理想；保护间隙 另一个严重的缺点是弧灭能力差，对于间隙动作后流过的工频 续流往往不能自行熄灭，将引起断路器的跳闸，为了保护安全 供电，往往与自动重合闸装置配合使用。因此保护间隙主要用 于10kV以下的配电线路中。
避雷器及过电压防护
八、电力系统的防雷接地
关于接地事故的反措要求
（1）根据地区短路容量的变化，应校核接地装置(包括设备接地引下线)的热 稳定容量，并据短路容量的变化及接地装置的腐蚀程度对接地装置进行改 造。
式中：Sg——接地线的最小截面，mm2； Ig——流过接地线的短路电流稳定值，A(根据系统5～10 年发展规划， 按系统最大运行方式确定)； te——短路的等效持续时间，s； c——接地线材料的热稳定系数，根据材料的种类、性能及最高允许温 度和短路前接地线的初始温度确定。
避雷器及过电压防护
七、避雷器相关反措要求
2012中国南方电网公司反事故措施 ——防止雷害及过电压事故 （1）110kV及以上电压等级变电 站线路侧均应安装避雷器，防止因 雷击跳闸期间重复落雷造成已跳开 的断路器断口击穿。 （2）在10kV及35kV系统中为限制 雷电过电压、操作过电压，应采用 金属氧化物避雷器，不宜使用过电 压保护器。对已安装过电压保护器 的应配合设备停电进行整改。
避雷器及过电压防护
三、避雷器类型
（1）保护间隙：保护间隙可以说是一种最简单的避雷器，按 其形状可分为棒形、角形、环形、球形等。它是由它是由主间 隙和辅助间隙串联而成的。 保护间隙的优点就是结构简单、造价低。但是，由于放电间 隙暴露在空气中，放电特性受环境影响大，放点分散性大，并 且由于一般保护间隙的电场属于极不均匀电场，因此他的伏秒 特性曲线比较陡，与被保护设备的绝缘配合不理想；保护间隙 另一个严重的缺点是弧灭能力差，对于间隙动作后流过的工频 续流往往不能自行熄灭，将引起断路器的跳闸，为了保护安全 供电，往往与自动重合闸装置配合使用。因此保护间隙主要用 于10kV以下的配电线路中。
过电压防护(EAT、ETY)
三、组合式过电压保护的问题分析
1 结构有重大事故隐患
(热崩溃）
2 间隙的固有缺陷
3 制造工艺的复杂性，
给密封带来难度。
4
无在线监测
和离线检验退出手段
A BC A BC A BC
D
D
D
1.绝缘间隙的完全隔离作用,不良 产品很难通过试验检验出来;不能 实现有效的在线监测和离线检验。 2.这类产品的例行试验和预防性试 验主要是工频放电电压试验这一项 3.工放值受环境影响大，试验的结 果也不能反应保护器内部的缺陷和 隐患4.最后只能是不炸不换。
量隐患,无淘汰规则,只能运行到出事故为止,损失严重。
长期困扰:结构形式和密封技术,对放电分散度、动作稳定性、
阀片的老化及每组阀片上承受的电压等
尚品上质 一天电气
组合式过电压保护的问题分析
1 结构有重大事故隐患
(热崩溃）
2 间隙的固有缺陷
3 制造工艺的复杂性，
给密封带来难度。
4 无在线监测
和离线检验退出手段
范围内，电气设备的相间绝缘耐受电压与相对地绝 缘耐受电压值相同。而单只氧化锌避雷器只能解决 设备相对地的过电压问题，无法解决各种相间过电 压问题。
普通6kV的氧化锌避雷器，单只对地保护水平最 好值为11.2kV，对于6kV电动机的相对地、相对相 绝缘耐压水平进行了计算均为15.9kV，而操作过电 压不仅产生在相对地而且产生在相间。操作过电压 产生在相间时，避雷器需要两单只ZnO动作来限制 过电压，限制值为11.2kV×2（即22.4kV）。
ABC
1.人为制造一个中性点,阀片单 元的运行工况发生变化,带来绝 缘配合困难。 2.原来整只避雷器承受相-地运行
电压,现由1/2只避雷器来承担, 使得相间阀片单元长期运行荷 电率过高。
过电压防护设备培训课件
第五章 过电压防护设备
过电压防护设备配置
• 目的：解决过电压对电力系统的危害 • 子目的： • 认识高电压防护设备
会配置发电厂、变电站外部过电压防护设备 会配置发电厂、变电站内部过电压防护设备 实例分析、读图能力
方法：案例分析法、分组讨论法、自主学习法等
超过设备最大 运行电压的电压
过电压
操作过电压 内部过电压 弧光过电压
▲保护范围是按保护概率99.9％确定的。保护范围有模 拟实验确定，它只有相对的意义，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。
4、避雷针的保护范围
（1）单支避雷针
单支避雷针的保护范围
◆避雷针在地面上的保护半 径
r=1.5hP
r—保护半径，m h—避雷针的高度，m P—高度影响系数 当h≤30m时， P=1 当30<h≤120时，P=5.5/ h 当h>120m时，P=5.5/ 120
缘最低点的圆弧确定。
R0
（3）两支不等高避雷针保护范围
A、两支不等高避雷针外侧的保护范围按单支避雷 针的计算方法确定。
B、两支不等高避雷针间保护范围按图7—10确定。
h0
h
D' 7P
bx 1.5(h0 hx )
5、避雷针的保护范围
■作用原理同避雷针，主要用于输电线路的保护，也 可用于保护发电厂和变电所。
▲绕击率：雷云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。
▲避雷针保护第一要对直击雷屏蔽，第二要防止反击。
畸变电场
• 高电压技术的应用与试验
引雷作用 形成局部场强集中
影响先导发展路径 H：定向高度
针： 线： h≤30m H≈20h H≈10h h>30m H=600m H=300m
过电压防护设备配置
• 目的：解决过电压对电力系统的危害 • 子目的： • 认识高电压防护设备
会配置发电厂、变电站外部过电压防护设备 会配置发电厂、变电站内部过电压防护设备 实例分析、读图能力
方法：案例分析法、分组讨论法、自主学习法等
超过设备最大 运行电压的电压
过电压
操作过电压 内部过电压 弧光过电压
▲保护范围是按保护概率99.9％确定的。保护范围有模 拟实验确定，它只有相对的意义，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。
4、避雷针的保护范围
（1）单支避雷针
单支避雷针的保护范围
◆避雷针在地面上的保护半 径
r=1.5hP
r—保护半径，m h—避雷针的高度，m P—高度影响系数 当h≤30m时， P=1 当30<h≤120时，P=5.5/ h 当h>120m时，P=5.5/ 120
缘最低点的圆弧确定。
R0
（3）两支不等高避雷针保护范围
A、两支不等高避雷针外侧的保护范围按单支避雷 针的计算方法确定。
B、两支不等高避雷针间保护范围按图7—10确定。
h0
h
D' 7P
bx 1.5(h0 hx )
5、避雷针的保护范围
■作用原理同避雷针，主要用于输电线路的保护，也 可用于保护发电厂和变电所。
▲绕击率：雷云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。
▲避雷针保护第一要对直击雷屏蔽，第二要防止反击。
畸变电场
• 高电压技术的应用与试验
引雷作用 形成局部场强集中
影响先导发展路径 H：定向高度
针： 线： h≤30m H≈20h H≈10h h>30m H=600m H=300m
过电压保护和绝缘配合PPT课件
•
r=1.5hP
• 式中 r——保护半径，m；
(9-2-5)
•
h——避雷针的高度，m；
•
P—— 高 度 影 响 系 数 ， h≤30m ， P=1;
30mh≤120m ， P=5.5/(h)0.5; 当 h120m 时 ， 取
其等于120m。
•
第11页/共50页
• （2）在被保护物高度hx水平面上的保护半径 rx应按下列方法确定：
• 当雷击发电厂避雷针、线或其他建、构筑物，将引起 接地网冲击电位增高，会造成对电气设备的反击，产生 反击过电压。反击过电压的幅值取决于雷电流幅值、地 网冲击电阻、引流点位置和设备充电回路的时间常数。
• (2)雷击附近物体或地面，由于空间电磁场发生剧烈变 化，在线路的导线上或其他金属导体上产生感应过电压。 一般感应过电压仅对35kV及以下线路和电气设备绝缘有 危害。
• 9.1.2 电力系统过电压水平
• 9.1.2.1 工频过电压的允许水平。
• 系统的工频过电压水平一般不宜超过下列数值:
• 330-500kV 线路断路器的变电所侧 1.3p.u.
• 1.4p.u.
线路断路器的线路侧
第2页/共50页
• 9.1.2.2 操作过电压的允许水平。
• (1)相对地：500kV(直接接地系统) 2.0p.u.
应按式(9—2—11)计算，即
•
h0=h-(D/4P)
(9-2-11)
• 式中 h0——两避雷线间保护范围上部边缘最低点的高 度,m;
•
D——两避雷线间的距离，m；
•
h — — 避 雷 线第的15高页度/共5，0页m 。
• 3)两避雷线端部的两侧保护范围仍按单根避 雷线保护范围计算。两线间保护最小宽度(参
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• 可怕！
危害电力设施安全 危害人生安全 危害电网安全
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主放电
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温度可达20000
↓
↓
↓
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3.设备接地体在雷击时产生瞬 间高电位形成地电位“反击” 而损坏；
4.设备安装的方法或安装位置 不当，受雷电在空中分布的 的电场、磁场影响而损坏。
• 1、雷电的破坏效应：可达数百KA的冲击电流
• 通过被击电气设备时由于电磁效应，形成幅值很高的 冲击电压波，使电气设备绝缘破坏；
• 电动力的机械效应使物体炸裂；
• 冲击电流的热效应使金属熔化。
2、雷电放电的一般特征
• 雷电放电由带电荷的雷云引起 • 大多数的放电发生在雷云之间 不危险 • 少数的放电发生在雷云和大地之间 危险 • 对地放电的雷云大多数带负电荷 ，实测90％ • 理解以下几点：
雷云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释放 被击物体的电位取决于雷电流和被击物体阻抗的乘积 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，主要是流过被击物体的电流
谐振过电压
直击雷 大气过电压（雷电过电压）
感应雷
引言：雷击
• 随着手指状闪电云在云间扩散开来， 美国佐治亚州坎伯兰国家海滩上空 紫光闪现
• 阿根廷巴塔哥尼亚阴云密布的天空 出现枝状闪电的壮观现场
对雷电的感觉
• 可怕？巨大的声响、划破黑夜的强光........ • 月黑风高........ • 小时候奶奶讲的故事.........
• 雷电：天空中的某一块云层与另一块云层或者与大地，由于 所带的电荷性质相反而产生瞬间剧烈放电的现象。在这放电 过程中，往往伴随着强烈耀眼的闪光和震耳欲聋的巨响。
• 设备遭雷击受损通常有四种 情况：
1.直接遭受雷击而损坏；
2.雷电脉冲沿着与设备相连的 信号线、电源线或其他金属 管线侵入使设备受损；
规定：不足15日为少雷区，超过40的为多雷区，超过90的 为强雷去。
◆雷暴小时数（Th）
指该地区一年四季中有雷电放电的小时数，一小时以内听 到一次及以上雷声就算一个雷暴小时。对大部分地区来 说，一个雷暴日大致拆合为三个雷暴小时。
▲地面落雷密度ϒ：指每个雷暴日每平方公里的地面上的平 均落雷次数 r 0.023Td1.3 【次/平方公里●雷电日】
第五章 过电压防护设备
过电压防护设备配置
• 目的：解决过电压对电力系统的危害 • 子目的： • 认识高电压防护设备
会配置发电厂、变电站外部过电压防护设备 会配置发电厂、变电站内部过电压防护设备 实例分析、读图能力
方法：案例分析法、分组讨论法、自主学习法等
超过设备最大 运行电压的电压
过电压
操作过电压 内部过电压 弧光过电压
生的放电通道的多次放电，并且这些放电的先导是 持续发展的，它们的主放电电流不超过30KA，第一 次冲击放电电流幅值仍然是最高的。
雷电放电的计算模型
4、雷电参数
▲雷电流的幅值：雷闪时，雷电流所能达到的最高值，为一 随机值，雷电流超过Ι的概率Ρ的对数为:
年平均雷暴日> 20的地区 lg P I 88
■防雷器主要防雷电入侵波:利用避雷器与被保护设备间的绝 缘配合关系，以及与其他防入侵波设备共同作用，可以限 制入侵波陡度与幅值。
■防雷接地:将雷电流安全导入地中而进行的接地，如避雷针 （线）和避雷器的接地等
5.1 避雷针（线）
▲保护原理：当雷云放电时地面电场畸变，在避雷针顶端形 成局部场强集中地空间以影响雷电先导放电的发展方向， 使雷电对避雷针放电，在经过接地装置将雷电流引入大地 从而使被保护物体 免遭雷击。
主放电特点： 发展速度快，持续时间短。 放电电流大，一般100-200KA 放电伴随极明亮的闪光和震耳的雷鸣
◆余辉放电阶段 ▲云中残余电荷（主放电剩余的电荷）沿等离子通道
继续流向大地。
余辉放电的特点： 放电电流小，100-1000A（云中电阻大） 持续时间长（热效应）。 由于云中往往有几个电荷中心，可能引起沿第一次产
我国取ϒ=0.07（40雷电日），国外一般取0.1—0.2
▲输电线路落雷次数N：指每百公里输电线路每年落雷次数
N
r
b 4h 1000Fra bibliotek100 Td[次/(100㎞●年）]
h为避雷线的平均高度（m）;b为两避雷线之间的距离（m）
我国雷电分布图
第五章 过电压防护设备
■避雷针（线）主要防直击雷：它是由金属制成，比被保护 设备高，具有良好接地的装置。其作用是将雷吸引到自己 身上，并安全导入地中，从面保护了附近比它矮的设备和 建筑免受雷击。
3、雷电对地放电的一般过程
• 据侧：对地放电的雷云绝大多数（75—90）％是带负电荷， 雷电流为负极性。
• 雷闪放电过程与长间隙极不均匀电场放电过程一样，主要 有：先导放电、主放电和余辉放电三个阶段。
（a）放电的光学照片 （b）雷电流的变化情况
◆先导放电阶段
▲雷云中负电荷逐渐积聚时，地面感应出正电荷。当 电场强度达到空气的击穿强度时，空气开始游离， 出现电子崩→流注→形成向地面运行的不太明亮的 先导（先导通道头部的电位接近雷云电位)。
年平均雷暴日≤20 的地区 lgP I 44
▲波前时间和半峰值时间
我国防雷设计中取2.6/50us波:
T1 2.6us T2 50us
▲陡度（波前斜率）
a
I 2.6
( KA us )
◆雷暴日数(Td )
指该地区一年四季中有雷电放电的天数，一天中只要听到 一次及以上雷声就是一个雷暴日。由于不同年份的雷电 日数变化很大，所以均采用多年平均值—年平均雷暴日 数
▲当先导发展到离地面大约100m时，还常常出现从地 面向上发展的正电荷的迎面先导。
先导放电特点 发展速度慢，持续时间长，呈跳越式逐级发展 放电电流小，约100A 放电伴有不太明亮的闪光，头部最亮
◆主放电阶段
▲当先导通道到达地面或与迎面先导相遇时，通道端部 因强烈游离而产生高密度的等离子区，此导电性能很 好的等电离子区自地面向雷云迅速传播，形成一条高 导电率的等离子通道，使先导和雷云中的电荷与大地 的电荷相中和。