高电压技术 雷电及防雷保护措施
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于330W及以上超高压系统用的避雷器，除了雷电冲击放 电电压外，还包括在标准操作冲击波下的放电电压(幅值) 的上限。 • 工频放电电压：普通避雷器是靠间隙与阀片的配合使电弧 不能维持而自熄的，所以这种避雷器的灭弧能力和通流容 量是有限的，一般不容许它们在持续时间较长的内过电压 下动作，以免损坏。因此，它们的工频放电电压除了应有 上限值外，还必须规定一个下限值，以保证它们不至于在 内过电压作用下误动作。
它没有灭弧问题，相应地却产生了它的独特的热稳定性问 题。
二. 保护间隙和管式避雷器
1. 保护间隙 • 接线
二. 保护间隙和管式避雷器
1. 保护间隙 • 结构：（如图） • 原理：雷电波侵入时，间隙击穿，工
作母线接地，避免被保护设备上的电 压升高。（如附图） • 角形电极的作用：两电极间的电场为 极不均匀电场，雷电压下易于燃弧； 使工频电弧在自身电动力和热气流作 用下上升被拉长而自行熄灭。
严重后果的场合；往往和自动重合闸配合使用。
t
二. 保护间隙和管式避雷器
被保护设备 的伏秒特性
二. 保护间隙和管式避雷器
2.管式避雷器 • 结构：（如图） • 原理：冲击电流过后再加上工
频续流电弧的高温，使产气管 产生大量的气体，可达数十甚 至上百个大气压；高压气体急 速喷出产气管，形成纵向吹弧 作用，使工频续流在1～3周 波内熄灭。 • 外间隙的作用：正常运行时隔 离。
三. 阀式避雷器
（2）主要特性参数 • 保护水平[Up(l)]：它表示避雷器上可能出现的最大冲击电
压的峰值。 • 保护比：它等于避雷器的残压与灭弧电压之比。保护比越
小，表明残压越低或灭弧电压越高，意指绝缘上受到的过 电压较小，而工频续流又能很快被切断，因而避雷器的保 护性能越好。
三. 阀式避雷器
避雷器
一.避雷器基本知识
1.避雷器：避雷器是一种过电压限制器，它实质上是过电 压能量的吸收器，它与被保护设备并联运行，当作用电 压超过一定幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量， 限制过电压，保护电气设备。
2.分类：有间隙避雷器，无间隙避雷器
3.工频续流：避雷器放电时，强大的冲击电流泄人大地， 大电流过后，工频电流将沿原冲击电流的通道继续流过， 此电流称为工频续流。避雷器应能迅速切断续流，才能 保证电力系统的安全运行。
三.阀式避雷器
（2）主要特性参数 • 灭弧电压：指避雷器应能可靠地熄灭续流电弧时的最大工
频作用电压。灭弧电压应大于避雷器安装点可能出现的最 大工频电压。 • 冲击系数：它等于避雷器冲击放电电压与工频放电电压幅 值之比，一般希望它接近于1，这样间隙的伏秒特性就比 较平坦，易于绝缘配合。 • 切断比：它等于避雷器工频放电电压的下限与灭弧电压之 比。如前所述，灭弧电压是避雷器最重要的设计依据，而 切断比是表征间隙灭弧能力的一个技术指标，切断比愈接 近于1，说明该间隙的灭弧性能愈好。
二. 保护间隙和管式避雷器
• 优点：熄弧能力较强（与保护间隙相比）。 • 缺点： （1）保护配合困难：间隙为极不均匀电场，伏秒特性陡，
而设备的伏秒特性较平，因而不易配合。 （2）会产生截流现象，对设备的纵绝缘不利。 • 应用：输电线路个别地段的保护，如：大跨距、交叉档距、
变电所的进线段保护。
三. 阀式避雷器
（3）动作过程
• 在系统正常工作无过电压时，间隙将阀片与工作导线隔开， 以免由于工作电压在阀片中产生的电流使阀片长期受热烧 坏。为此，采用电场比较均匀的间隙，伏秒特性较为平坦； 能与被保护设备很好地配合。
• 当系统中出现过电压且其幅值超过间隙放电电压时，间隙 击穿冲击电流通过阀片流人大地。由于阀片的非线性特性， 其电阻在流经冲击电流时变得很小，故在阀片上产生的压 降(即残压)得到限制，使其低于被保护设备的冲击耐压。 同时，由于残压的存在，间隙被击穿后，不致形成波。
主要有：保护间隙、管式避雷器、带间隙阀式避雷器。
避雷器
5.无间隙避雷器的基本要求
• 由于无间隙，它长期承受系统工频工作电压和间或承受各 种过电压的作用，要求：
（1）工频下流过很小的泄漏电流； （2）过电压下其残压应小于被保护设备冲击绝缘强度； （3）它必须具有长时间工频稳定性和过电压下的热稳定性，
避雷器
4.有间隙避雷器的基本要求
（1）过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电，这 需要由两者的伏秒特性的配合来保证；
（2）避雷器应具有一定的熄弧能力，以便可靠地切断在第 一次过零时的工频续流，使系统恢复正常。
（3）过电压下其残压应小于被保护设备冲击绝缘强度。 • 以上பைடு நூலகம்述要求对有间隙的避雷器都是适宜的，这类避雷器
二. 保护间隙和管式避雷器
• 保护间隙的优点：结构简单，价廉。
• 保护间隙的缺点
（1）可靠性差：间隙的熄弧能力差，往往不能熄灭工频续 流电弧，造成跳闸。
（2）保护配合困难：间隙为极不均匀电场，伏秒特性陡，
而设备的伏秒特性较平，因而不易配合。 u
间隙
（3）会产生截流现象，对设备的纵绝缘不利。
• 保护间隙的应用：不重要或单相接地不会造成
二. 保护间隙和管式避雷器
• 熄弧能力与工频续流的关系：续流太大，则产气过
多，气压过高，可能引起管子炸裂而损坏；续流太小，则产 气量不足，吹弧作用不明显，电弧不能熄灭；因此，管型避 雷器所能熄灭的工频续流有上下限。型号计为：
GXW U N I max I min
应保证安装点的单相接地电流在此上下限范围内。
三. 阀式避雷器
（2）主要特性参数 • 残压(UR)：指波形为8／20μs的一定幅值的冲击电流通过
避雷器时，在阀片上产生的电压峰值称为避雷器的残压。 我国标准规定：220kV及以下避雷器冲击电流幅值为5kA， 330kV及以上避雷器相应幅值为10kA。 • 通流容量：包括冲击通流容量和工频通流容量。冲击通流 容量是用具有一定波形和幅值的所允许通过的次数表示的； 而工频通流容量以一定幅值的半波电流所允许通过的次数 来表示，因为在工频半波内，避雷器必须吸收半波能量完 成工频灭弧。
1. 带间隙阀式避雷器 （1）结构 • 火花间隙F • 工作电阻（阀片电阻）R
三.阀式避雷器
（2）主要特性参数 • 额定电压：指正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压，
也就是使用该避雷器的电网额定电压。 • 冲器击，放指电的电是压在[标U准b(i雷)]：电对波额下定的电放压电为电2压20(幅kV值及)以的下上的限避。雷对
它没有灭弧问题，相应地却产生了它的独特的热稳定性问 题。
二. 保护间隙和管式避雷器
1. 保护间隙 • 接线
二. 保护间隙和管式避雷器
1. 保护间隙 • 结构：（如图） • 原理：雷电波侵入时，间隙击穿，工
作母线接地，避免被保护设备上的电 压升高。（如附图） • 角形电极的作用：两电极间的电场为 极不均匀电场，雷电压下易于燃弧； 使工频电弧在自身电动力和热气流作 用下上升被拉长而自行熄灭。
严重后果的场合；往往和自动重合闸配合使用。
t
二. 保护间隙和管式避雷器
被保护设备 的伏秒特性
二. 保护间隙和管式避雷器
2.管式避雷器 • 结构：（如图） • 原理：冲击电流过后再加上工
频续流电弧的高温，使产气管 产生大量的气体，可达数十甚 至上百个大气压；高压气体急 速喷出产气管，形成纵向吹弧 作用，使工频续流在1～3周 波内熄灭。 • 外间隙的作用：正常运行时隔 离。
三. 阀式避雷器
（2）主要特性参数 • 保护水平[Up(l)]：它表示避雷器上可能出现的最大冲击电
压的峰值。 • 保护比：它等于避雷器的残压与灭弧电压之比。保护比越
小，表明残压越低或灭弧电压越高，意指绝缘上受到的过 电压较小，而工频续流又能很快被切断，因而避雷器的保 护性能越好。
三. 阀式避雷器
避雷器
一.避雷器基本知识
1.避雷器：避雷器是一种过电压限制器，它实质上是过电 压能量的吸收器，它与被保护设备并联运行，当作用电 压超过一定幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量， 限制过电压，保护电气设备。
2.分类：有间隙避雷器，无间隙避雷器
3.工频续流：避雷器放电时，强大的冲击电流泄人大地， 大电流过后，工频电流将沿原冲击电流的通道继续流过， 此电流称为工频续流。避雷器应能迅速切断续流，才能 保证电力系统的安全运行。
三.阀式避雷器
（2）主要特性参数 • 灭弧电压：指避雷器应能可靠地熄灭续流电弧时的最大工
频作用电压。灭弧电压应大于避雷器安装点可能出现的最 大工频电压。 • 冲击系数：它等于避雷器冲击放电电压与工频放电电压幅 值之比，一般希望它接近于1，这样间隙的伏秒特性就比 较平坦，易于绝缘配合。 • 切断比：它等于避雷器工频放电电压的下限与灭弧电压之 比。如前所述，灭弧电压是避雷器最重要的设计依据，而 切断比是表征间隙灭弧能力的一个技术指标，切断比愈接 近于1，说明该间隙的灭弧性能愈好。
二. 保护间隙和管式避雷器
• 优点：熄弧能力较强（与保护间隙相比）。 • 缺点： （1）保护配合困难：间隙为极不均匀电场，伏秒特性陡，
而设备的伏秒特性较平，因而不易配合。 （2）会产生截流现象，对设备的纵绝缘不利。 • 应用：输电线路个别地段的保护，如：大跨距、交叉档距、
变电所的进线段保护。
三. 阀式避雷器
（3）动作过程
• 在系统正常工作无过电压时，间隙将阀片与工作导线隔开， 以免由于工作电压在阀片中产生的电流使阀片长期受热烧 坏。为此，采用电场比较均匀的间隙，伏秒特性较为平坦； 能与被保护设备很好地配合。
• 当系统中出现过电压且其幅值超过间隙放电电压时，间隙 击穿冲击电流通过阀片流人大地。由于阀片的非线性特性， 其电阻在流经冲击电流时变得很小，故在阀片上产生的压 降(即残压)得到限制，使其低于被保护设备的冲击耐压。 同时，由于残压的存在，间隙被击穿后，不致形成波。
主要有：保护间隙、管式避雷器、带间隙阀式避雷器。
避雷器
5.无间隙避雷器的基本要求
• 由于无间隙，它长期承受系统工频工作电压和间或承受各 种过电压的作用，要求：
（1）工频下流过很小的泄漏电流； （2）过电压下其残压应小于被保护设备冲击绝缘强度； （3）它必须具有长时间工频稳定性和过电压下的热稳定性，
避雷器
4.有间隙避雷器的基本要求
（1）过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电，这 需要由两者的伏秒特性的配合来保证；
（2）避雷器应具有一定的熄弧能力，以便可靠地切断在第 一次过零时的工频续流，使系统恢复正常。
（3）过电压下其残压应小于被保护设备冲击绝缘强度。 • 以上பைடு நூலகம்述要求对有间隙的避雷器都是适宜的，这类避雷器
二. 保护间隙和管式避雷器
• 保护间隙的优点：结构简单，价廉。
• 保护间隙的缺点
（1）可靠性差：间隙的熄弧能力差，往往不能熄灭工频续 流电弧，造成跳闸。
（2）保护配合困难：间隙为极不均匀电场，伏秒特性陡，
而设备的伏秒特性较平，因而不易配合。 u
间隙
（3）会产生截流现象，对设备的纵绝缘不利。
• 保护间隙的应用：不重要或单相接地不会造成
二. 保护间隙和管式避雷器
• 熄弧能力与工频续流的关系：续流太大，则产气过
多，气压过高，可能引起管子炸裂而损坏；续流太小，则产 气量不足，吹弧作用不明显，电弧不能熄灭；因此，管型避 雷器所能熄灭的工频续流有上下限。型号计为：
GXW U N I max I min
应保证安装点的单相接地电流在此上下限范围内。
三. 阀式避雷器
（2）主要特性参数 • 残压(UR)：指波形为8／20μs的一定幅值的冲击电流通过
避雷器时，在阀片上产生的电压峰值称为避雷器的残压。 我国标准规定：220kV及以下避雷器冲击电流幅值为5kA， 330kV及以上避雷器相应幅值为10kA。 • 通流容量：包括冲击通流容量和工频通流容量。冲击通流 容量是用具有一定波形和幅值的所允许通过的次数表示的； 而工频通流容量以一定幅值的半波电流所允许通过的次数 来表示，因为在工频半波内，避雷器必须吸收半波能量完 成工频灭弧。
1. 带间隙阀式避雷器 （1）结构 • 火花间隙F • 工作电阻（阀片电阻）R
三.阀式避雷器
（2）主要特性参数 • 额定电压：指正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压，
也就是使用该避雷器的电网额定电压。 • 冲器击，放指电的电是压在[标U准b(i雷)]：电对波额下定的电放压电为电2压20(幅kV值及)以的下上的限避。雷对