雷电参数及防雷措施

引下线的电阻
接地体的电阻
接触电阻
工频接地电阻
冲击接地电阻
四、屏蔽效应
利用系数，≤1
2根并联其值约为0.9 6根并联其值约为0.7
五．冲击接地电阻与工频接地电阻
Re Ri
火花效应
电感效应
Re Ri
Re Ri
冲击系数
Ri 1 Re
伸长接地体的有效长度，一般在40~60m
六、发电厂和变电站的接地
4.3.2 避雷线
单根避雷线的保护范围
时 时
两根避雷线的保护范围
避雷线的保护角α
4.4 避雷器与电子设备防雷保护器件 避雷器的作用
防止设备遭受雷电波（侵入波）的危害
4.4.1 基本要求 （1）过电压限制器的放电电压应略高于系 统的最大工作电压。
（2）过电压限制器应具有良好的伏秒特性， 与被保护设备有合理的绝缘配合。 （3）过电压限制器应有较强的绝缘强度自 恢复能力。
标称电流下的残压 压比 起始动作电压
压比愈小，表明通过冲击大电流时的 残压愈低，避雷器的保护性能愈好
9. 荷电率
AVR
AVR ↑ AVR ↓
单位阀片上的负荷↑ 持续运行电压uc ↓
加速老化 保护性能下降
所以
应根据具体电网确定合理的荷电率
4.4.3
电子设备防雷保护器件
电子设备的防雷器件分类 1.电源系统防雷器件 2.信号系统保护器件
4.2.4 雷电放电的计算模型
4.3 防雷保护装置
4.3.1 避雷针 1.避雷针的结构
接闪器 Φ10～12mm
Fra Baidu bibliotek
引下线Φ 6mm
接地体
2.避雷针的作用:引雷 、泄雷
3. 避雷针的保护范围:
被保护物不遭雷击的某个空间范围 单支避雷针的保护范围
避雷针的高度
系数
两支等高避雷针联合保护范围
21
发电厂和变电站地网的作用 1. 防雷 2. 防止工频短路电流对发电厂和变电站人员及设备造成危害 在中性点直接接地系统
工频短路电流，A
地网接地电阻，
变电站的地网
0.44 R 0.5 L S S
52
跨步电势与跨步电压
接触电势与接触电压
七、工频接地电阻的测量
1.接地电阻测量的原理
第四章 雷电参数及防雷设施
目
雷电及其危害 雷电参数 防雷保护装置
录
避雷器与电子设备防雷保护器件 接地装置
4.1 雷电及其危害
4.1.1 雷云的形成
雷云： 带电的云
(是产生雷电放电的先决条件)
一大块雷云同极性的总电荷可达数百库每个电荷中心的 电荷约为0.1～10C
5～10km的高度主要是正电荷的云
无间隙
无续流
优点
耐重复动 作能力強 通流容量 大
易于制成 直流系统 用避雷器
无间隙氧化锌避雷器的电气参数
1.标称放电电流
1kA 1.5k A 2.5k A
冲击波形为8/20µs的放 电电流峰值
20kA
10kA
5kA
2.残压 放电电流通过避雷器时在端子间的 最大电压值(kV 峰值)
残压
• 标称放电电流下的残压 • 陡波电流下的残压 • 操作冲击电流下的残压
1～5km的高度主要是负电荷的云
q 4.1.2 雷电放电
雷电放电的三个段 先导放电
• 云、地间电场强度达到空气的击 穿场强时(约10-30kV/cm)，空气 发生电离，产生一个向地面发展 的等离子通道
• 下行先导到达地面、或与地面上 的突出物上产生的迎面先导相遇， 产生雷云与大地的放电通道 • 主放电结束后，云中剩余电荷沿 主放电通道释放
1.放电管(续)
固体
放电管
• 响应速度较快10-20ns、吸收电流 大，动作电压稳定、重复性好、寿 命长 • 用于电源电路时需要采取限流措施 串联电阻或快速熔断，使浪诵过后 电流迅速恢复到维持值以下 • 适用于网络、通信设备的浪涌保护
3.压敏电阻
优点 缺点
• 使用电压范围宽从几伏到几万伏以上， 耐浪涌能力强，生产工艺简单、价格 低、电压温度系数小 • 钳位特性相对差一些
主放电
余光放电
对地雷击
下行雷——由云向地面发展
上行雷——由地面向云发展
各阶段的特点
先导放电 主放电 余光放电
• 下行负先导是逐级向下发展的； • 电流小，约100A； • 放电速度约为光速的1/20-1/2； • 持续时间短，约50-100微秒； • 放电电流大，达几十至上百千安； • 放电速度慢，约为光速的1/100； • 持续时间长，约为0.03-0.15秒； • 放电电流不大。
2.电流极对地面电位分布的影响
3.电极呈直线布置
测得接地电阻
半球形接地电极的接地电阻
要减小测量误差，应尽量增大电流极、电压极与 接地电极间的距离
二、接地分类
工作接地 保护接地 防雷接地
• 根据电力系统的正常运行方式 • 的需要而将电网中某一点接地 • 某些电气设备的金属外壳必须妥善 接地，以免绝缘损坏时外壳带电危及 人身安全 • 金属杆塔、避雷针（线）和避雷器 等的接地
三、接地电阻
电流I经接地电极流入大地时， 接地体对地电压U与电流I之比值 土壤的电阻
用途
• 可用于IC及其他电子设备的浪涌保护
2.TVS---瞬变电压抑制二极管
优点 缺点
• 响应时间快、瞬时功率大、击穿电压 偏差小、鉗位电压容易控制、体积小
• 耐受重复性脉冲时有可能损坏 • 广泛适用于家用电器、电子仪表、通 信设备、电源、计算机等各个领域
用途
4.5 接地装置
一、接地
将电力系统及其电气设备的某些部分与大地相连接， 与大地保持等电位
电子设备防雷特点
1.工作电压低，几伏的脉冲电压就可造成电子设备损坏 2.要求在纳秒级的时间内将被保护设备接入等电位系统， 并将雷电脉冲的能量释放到大地
常用的电子设备保护器件
1.放电管
气体
放电管
• 通流容量大，可达100kA以上； 电压在75-10000V • 残压高2-4kV，响应时间慢100ns • 用于数据线、有线电视、交流电 源、电话系统等
3.雷电冲击保护水平
避雷器标称放电电流下的残压值
4.操作冲击保护水平
避雷器在操作冲击电流(波头时间为30至100µs)下的最大 残压
5.额定电压
施加在避雷器两端的最大允许工频电压有效值，单位： kV
6.最大持续运行电压
运行中允许持续地施加在避雷器上的最大允许工频电压 有效值，单位：kV
施加在避雷器两端的最大允许工频电压 有效值，单位：kV 8.压比
优点 伏-秒特性平坦,不产生截波 防止截波: 与间隙串联一个电阻R
防止截波
电阻的作用:
阻尼振荡
阀片的伏安特性
单个平板型放电间隙的结构
标准放电间隙组
4、氧化锌避雷器
u ci
α
非线性系数
ZnO : α 0.01 ~ 0.04
Si C : α 0.2 ~ 0.5
适用于大批 量生产、造 价低、经济 性好
规程规定：
标准雷暴日：40
q 4.2.2 地面落雷密度γ:
单位时间、单位面积的地面平均落雷次数 γ ＝0.24Td0.3
Td 40 γ ＝0.07次/平方公里˙雷暴日
线路每百公里每年的雷击次数N
4.2.3 雷电流
雷电流
幅值
波形
陡度
极性
a= I/T1 = I/2.6
90%是负极 性
[kA /μ s ]
下行雷
4.1.3 雷电的危害
侵入波 感应雷 跨步电压和 接触电压
直击雷
雷电的 危害
高电位引外
4.2 雷电参数
雷暴日 最大陡度 雷电流幅值 雷电流波形
地面落雷密度
雷电的极性
4.2.1
雷暴日（Td）: 一年中发生雷电放电的天数
(衡量雷电活动频繁的程度)
少雷区 中雷区 多雷区 强雷区 Td ＜15 15 ≤ Td ＜40 40≤ Td ＜90 90≤ Td
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U 1 2
U 1 2
U 1
2
(a)
t
(b)
t
(c)
t
伏秒特性的配合 （a）配合好； （b）配合不好 （c）带状伏秒曲线
4.4.2 避雷器
1.保护间隙
优点:结构简单、 价格便宜 缺点:熄弧能力差
要消除故障必须开关动作
多用于配电变压器或中性点保护
2.排气式避雷器
存在问题：
产生截波
3.阀式避雷器