第八章雷电及防雷装置

14
三、两支不等高避雷针
和两支等高避雷针类似。
15
四、三支或更多支避雷针
16
h hx ha h/2
五、 单根避雷线
rx
•当hx≥h/2 rx=0.47(h-hx)P
•当hx<h/2 rx=(h-1.53hx)P
h
h
rx
rx
单根避雷线的保护范围
(当h≤30m时, θ =25o)
17
六、两根等高避雷线
19
线路的保护角
20~30o即可认为导线处 于避雷线的保护范围内
220~330kV：20o 500kV：<15o
20
§ 8- 3 避雷器
21
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 是一种放电限压器。
避雷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。
22
避雷器的基本要求
具有良好的伏秒特性，以易于实现合理的绝缘 配合
应有较强的绝缘强度自恢复能力，以利于快速 切断工频续流，使系统得以继续运行
23
避雷器与电气设备的伏秒特性配合
(a)
(b)
(c)
1——电气设备的伏秒特性； 2——避雷器的伏秒特性
24 3—— 电气设备上可能出现的最高工频电压
避雷器的分类
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。
i
iL
Z0 Z0
Z
i
Z0iL
Z0 A Z
Z0 300
5
雷电流源
被击电路
二、雷电流的波形
雷电流的波形和极性 90%左右为负极性
波形参数 波头时间：1~5s 波长时间：20~100s，平均50s，大于50s 的为18~30% 我国在防雷保护中采用的波形：2.6/50s 55%的落雷包含两次以上冲击，3~5次冲击占 25%，10次以上占4%，平均重复3次，最高纪 录可达42次
Td：雷暴日数
我国取=0.07(40雷电日)，国外一般取0.1~0.2
8
输电线路落雷次数：每100km输电线路每年 遭受雷击的次数。
N
b 4h 1000
100Td
[次/（100km•年）]
式中：h为避雷线的平均高度（m）；b为两避雷线
之间的距离（m）。
9
§ 8- 2 避雷针避雷线的保护范围
10
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
25
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 246 — 氧化锌避雷器 5 — 被保护电气设备
1. 保护间隙
2.管式避雷器
保护间隙没有专门的灭弧装置，可和自动重合闸配合使用
管型避雷器带有产气式灭弧管，可以熄灭更大的工频电弧
主要的缺陷：
动作时产生很陡的截波，对如电机和变压器等高压设备的 纵绝缘造成严重危害
间隙放电的伏秒特性很陡，很难用来保护伏秒特性比较平 坦的设备绝缘（如SF6为绝缘介质的电气设备）
27
3、带有串联放电间隙和SiC非线性电阻的 阀型避雷器 放电间隙的伏秒特性比较平坦 电阻非线性避免了动作时出现很陡的截 波 阀型避雷器的两种类型： 磁吹放电间隙，提高灭弧能力 复合式避雷器，降低冲击残压（雷电过 电压下一部分SiC电阻被并联的间隙短接）
h0 hx
bx
1.5h0
bx bx
两支等高避雷针的联合保护范围
13
两针之间的保护范围可利用下式求得
h0
h
D 7P
bx 1.5(h0 hx )
式中h—避雷针的高度；
h0—两针间联合保护范围上部边缘的最低点的高度； 2bx—在在高度hx的水平面上，保护范围的最低宽度；一般 两针间的距离D不宜大于5h。
这时的保护范围如图所示
R0
1
2
O
h hx ha h/ 2
h D/ 2
0
h
D
rx
18
两根等高避雷线的联合保护范围
•保护架空线输电线路的避雷 线保护范围还有一种更简单的 表达方式，即采用它的保护角 α。
•所谓保护角系指避雷线和边 相导线的连线与经过避雷线的 铅垂线之间的夹角，保护角越 小，避雷线对导线的屏蔽保护 作用越有效。
为了让电力设备的的绝缘能够承受高达数 十万伏、甚至数兆伏的过电压，通常装设 各种防雷保护装置。
在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。
11
一、 单支避雷针
h hx ha
当 hx≥h/2 时： rx=(h-hx)P hx≤h/2 时： rx=(1.5h-2hx)P
6
雷电流幅值的累积概率分布
现行标准：lg P IL / 88
陕南以外的西北地区及内蒙古：lg P I / 44
雷电流的平均陡度和幅值线性相关
7
三、雷电参数
雷暴日（雷暴小时）：一年中有雷电的日数 （小时数）。 不足15日为少雷区，超过40的为多雷区，超过 90的为强雷区。
地面落雷密度：每一雷暴日每平方千米地面遭 受雷击的次数。
3
一、雷电放电的等值电路
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）。
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z0(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
4
能够测知的电量，主要是流过被击物的电流。
第八章 雷电及防雷装置
1
§ 8- 1 雷电参数
2
雷电放电描述
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
h—避雷器的高度（m）
h/2
P—高度修正系数
1.5h
hx 水平面上保护 当h ≤30m时 P=1
范围的截面
300m<h ≤120m时,
P
30 5.5
h
h
12
二、 两支等高避雷针
这时的保护范围不是两支避雷针的保护范围简单相加而是 有所扩大。
R0
D/7P
Fra Baidu bibliotek
O
ha h
hx
rx
h0 O’
D
O—O’截面
h/2 1.5h