电力系统大气过电压及保护.教学提纲
第四章电力系统大气过电压及防护(教案).docx
电力系统大气过电压及防护4、1 电力系统的过电压一、过电压定义：超过止常运行电压并可使电力系统的绝缘或保护设备损坏的危险电压升高二、分类：外部过电压和内部过电压(1)外部过电压形式：直击雷过电压、感应过电压、侵入波过电压(2)内部过电压屯力系统内部因操作或发生故障，使系统常数发生变化所引起的过电压，其能量来自系统内部，幅值与最大工作相电压有一定比例关系。
形式：工频过电压、操作过电压及谐振过电压4、2 高压设备的绝缘旋转电机的绝缘1、旋转电机绝缘的工作条件旋转电机绝缘在运行中受到热、机械和电场的作用2、旋转电机常用的绝缘材料(1)云母制品(2)绝缘漆和漆布3、旋转电机常用的绝缘结构绕组绝缘分主绝缘、匝间绝缘、股间绝缘和层间绝缘定子绕组主绝缘的绝缘结构分套筒式绝缘和连续式绝缘4、新技术、新产品简介二、变压器绝缘1、电力变压器绝缘的工作条件(对各方面的要求)电气性能、机械性能、热性能以及其它性能方面的要求2、油浸变压器屮常用的绝缘材料变压器油、绝缘纸、油一屏障绝缘3、干式电力变压器特点4、新技术、新产品简介：采用SF6气体绝缘变压器（GIT）三、电缆的绝缘电力电缆常用的绝缘材料1、35KV及以下：采用油浸纸绝缘、塑料绝缘、橡皮绝缘2、110KV及以上：充油电缆、钢管油压电缆、充气电缆4、3 高压线路的绝缘一、电瓷产品的分类：绝缘子、瓷套、套管二、绝缘子的特点：1、对于电气和机械性能要求高2、工作环境差3、使用数量大，要求保证良好的老化性能。
三、绝缘子1支持绝缘子2线路绝缘了3新技术、新产品简介：有机复合绝缘子、玻璃绝缘子4、4 高压保护电气设备（本章重点）一、气体间隙二、避雷器1、避雷器的作用：它是一种保护电器。
用于防止侵人波过电压。
2、对避雷器的要求（1）当电压超过一定值时，避雷器动作（放电）（2）过电压消失后，避雷器迅速切断工频电弧。
三、避雷器的类型：1、管型避雷器2、阀型避雷器3、磁吹避雷器4、氧化锌避雷器四、阀型避雷器:1、结构：主要由火花间隙和阀片组成。
第4章电力系统大气过电压及防护
第4章电力系统大气过电压及防护
220KV线路都有架空避雷线，保护作用不 是绝对的，仍有一定的绕击概率。保护角 越小，杆塔越低，绕击概率越低。)
2）雷绕过避雷线击于导线 绕击时的耐雷水平Pa (4-14) 避雷线对导线外侧的保护角越小,绕击率越低; 杆塔高度越低,绕击率越低
第4章电力系统大气过电压及防护
式（4-21）说明：提高雷击塔顶耐雷水平IL， 与耦合系数K、分流系数β、冲击接地电阻Rch 、 杆塔等值电感Lgt和U50%有关。
减少线路雷电冲击闪络，主要是提高导线与避 雷线的耦合系数K，降低杆塔接地电阻Rch。
雷电造成的闪络时间短，来不及跳闸，但随即 有工频电压的作用，跳闸与否，决定与是否建立 稳定的电弧。雷电冲击闪络转化为工频稳定电弧 的概率称为建弧率
根；220KV及以上全线两根。相应保护角符合要 求 2、耦合地线 在导线下方架设，增加耦合系数，减少感应过 电压（强雷电区） 3、 降低杆塔接地电阻 装设避雷线的杆塔10-30Ω，不装设接地电阻的 杆塔靠自然接地
第4章电力系统大气过电压及防护
4、加强线路绝缘 增加一片绝缘子或当为6-10KV时改用瓷
第4章电力系统大气过电压及防护
特 点：
感应过电压极性与直击雷过电压极性相反， 即雷电为负极性，感应雷正极性；
三相导线会同时产生过电压，相间不会闪络； 有避雷线时的过电压数值低于无避雷线时的
过电压数值。
第4章电力系统大气过电压及防护
雷击地面时，线路上的感应过电压：
1、 无避雷线时，Ug.d=25 Il hd / S； (4-9)
(直击+感应)耦合
第4章电力系统大气过电压及防护
第四章 电力系统大气过电压及防护
压侧断路器断开时，保护中压侧绝缘；在高压侧套管与 断路器之间，也应加装一组避雷器，当高压侧断路器开 断时保护高压侧绝缘；当中压侧接有负荷，高压侧有过 电压波，或高压侧接有负荷，中压侧有过电压波时，其
压降加在 AA上，绕组越短，越危险。当变比小于1.25 时，在 AA 之间还应加装一组避雷器。
年 因雷击引起的线路跳闸次数。
输电线路防雷性能用耐雷水平和雷击跳闸率来衡量。
4.2.1 输电线路感应雷过电压
雷击线路附近地面或建筑物时，主放电通道周 围电磁场的剧烈变化，在线路上将产生过电压。
感应过电压与直击雷过电压的极性相反。
一、无避雷线时 雷击点距导线距离s>65m时， ug 25 ILhd
3、雷电流幅值 雷电流幅值： IL 2u0
z0
雷电流幅值概率曲线
：lg
p
I 108
P 为雷电流超过I（KA）的概率 雷电流活动较弱的地区l：g p
I。
54
4、雷暴日与雷暴小时
雷暴日：一天中，听到雷声即为一个雷暴日。
雷暴小时：一个小时内听到雷声，就是一个雷暴小时。
年雷暴日：一年中听到雷声的天数。
4.3 发电厂、变电所雷闪过电压及其保护
发电厂、变电所的雷害事故主要来自两方面：一是
直击雷，保护措施：避雷针；二是雷电入侵波，保护措
施：避雷器。
iL SK
A
4.3.1 发电厂、变电所的直击雷防护
L
h
安放避雷针的原则：
（1）所有被保护设备应在避雷针的保护
范围内。
Rch
Sd
（2）应防止反击。
图4-12 独立避雷针离配电构架的距离
过电压保护的过电压保护教学学习教案
11.3
感应(gǎnyìng)雷过电压的防护 当供电系统(ɡònɡ diàn xì tǒnɡ)遭到大气过电压时，保护 间隙S1作为一个薄弱环节首先 击穿，并将雷电流释放到地中.
11.3.2 避雷器
1．保护(bǎohù)间隙
保护(bǎohù)间隙又称放 电间隙，是最简单的防雷 保护(bǎohù)装置，它由 主间隙S1、辅助间隙S2 和支持瓷瓶组成。主间隙 保 能 雷按型护 力 器间 很 的结、隙 差 参构环构。数型型造 规 不式和简 程 能单 规 满不角， 定 足同型成 ， 安，。本 在 装低 具 地辅分了短助廉 有 点防为间路止， 自 的隙引棒主维 动 要S起2间的护 重 求误隙作动方合时被用作异便 闸 ，是。物， 的 可为 但 线 以由 路 采于 中 用无 和 保专 管 护门 型 间灭 避 隙孤 雷 。装 器置 或， 阀灭 型弧 避
第第6七页页，/共共353页4。页
11.2 直击雷过电压的防护(fánghù)
11.2.1 建筑物的防雷分类 （1）第一类防雷建筑物 因电火花而引起爆炸，会造成巨大 破坏和人身伤亡者，包括制造、使用或贮存炸药、火药、起爆 药、化工品等大量爆炸物质的建筑物；具有气体爆炸、粉尘爆 炸危险环境的建筑物。 （2）第二类防雷建筑物 包括：①国家级重点文物保护的建 筑物；②具有特别重要用途的建筑物，如国家级的会堂、大型 火车站等；③对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建 筑物，如国家级计算中心( jì suàn zhōnɡ xīn)、国际通信枢 纽等；④具有气体爆炸危险的可能，且电火花不易引起爆炸的 建筑物；⑤工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐；⑥年 预计雷击次数大于0.06次的办公建筑物及其他重要或人员密 集的公共建筑物；⑦年预计雷击次数大于0.3次的住宅、办公 楼等一般性民用建筑物。
过电压及其保护教案
淮海技师学院教案编号：SHJD—508—14 版本号：A/0 流水号：授课日期班级15电力1 15电力2课题：§2-7 过电压及其保护教学目的、要求：知识目标:1、掌握大气过电压及其防护2、掌握内部过电压及其防护教学重点：大气过电压及其防护、内部过电压及其防护教学难点：漏电保护器的应用授课方法：引导法、讲授法、练习法、讨论法教学参考及教具含电教设备：多媒体课件板书设计：一、过电压的种类1、外部原因造成的：雷击过电压、电磁感应过电压、静电感应过电压..2、内部原因造成的：操作过电压、谐振过电压、变压器高压侧的过度电压或感应电压..二、大气过电压及其防护一大气过电压的原因雷云对地放电..二、雷击防护1、基本原理通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地..2、直接雷击的防护原理用导体将雷云的电荷导入大地3、直接雷击防护系统的组成：接闪器、引下线、接地装置三部分三、内部过电压及其防护四、内部过电压及其防护一击穿保险器1、作用：减轻过电压危险2、接法：把低压配电网的中性点或一相经击穿保险器接地3、结构：由两片黄铜电极夹以带小孔的云母片组成4、工作原理：正常情况下;击穿保险器处在绝缘状态;配电系统不接地；当过电压产生时;云母片带孔部分的空气隙被击穿;故障电流经接地装置流入大地..注：要求以一块黑板的版面来进行板书设计教 案 纸教 案 纸教 案 纸教学过程 学生活动 学时分配 复习：1、什么是漏电保护 漏电保护的作用是什么2、什么是漏电保护装置 常见的漏电保护装置有哪些类型 任务引入 配电网中出现过电压的原因很多..由外部原因造成的有雷击过电压、电磁感应过电压和静电感应过电压；由内部原因造成的有操作过电压、谐振过电压以及来自变压器高压侧的过电压或感应电压..今天就让我们一起来学一学..知识链接一、过电压的种类 1、外部原因造成的：雷击过电压、电磁感应过电压、静电感应过电压..2、内部原因造成的：操作过电压、谐振过电压、变压器高压侧的过度电压或感应电压.. 二、大气过电压及其防护一大气过电压的原因 雷云对地放电.. 二、雷击防护1、基本原理 通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地..2、直接雷击的防护原理 用导体将雷云的电荷导入大地3、直接雷击防护系统的组成：接闪器、引下线、接地装置三部分对所学知识进行复习巩固;了解学生掌握情况先让学生看书;了解过电压的种类;教师再讲解 学生思考大气过电压的原因学生讨论雷击防护的原理看书学习直接雷击防护系统的组成;简述各部分的作用5min 15min 10min三分类介绍 1、避雷针用于高层建筑、烟囱或油罐上..下引可用避雷线连接..避雷针由针体及安装类别结构件组成..针类采用不锈钢；针体须用铜包钢圆棒或钢管为基材 注意： 顶端是削尖的直立金属棒或管;安装时要高出建筑物一定高度 2、避雷线主要作用;防止雷直击导线;还有两点：1分流作用;可减小流经杆塔的雷电流;从而降低塔顶电位..2通地对导线的耦合作用减小线路绝缘子的电压.. 3、避雷线适用于长距离高压供电线路的防雷保护..架空避雷线和避雷网宜采用截面积大于35mm2的镀锌钢绞线.. 适用于长距离高压供电线路的防雷保护..宜采用截面积大于35mm2的镀锌钢绞线.. 4、避雷带小截面圆钢或扁钢做成的条形长带;装设在建筑物易遭雷击部位多沿屋脊、山墙、通风管道及平屋顶的边沿等地方敷设.. 学生观察图片;认识常用防雷装置;然后听讲各防雷装置的作用及安装要求.. 学生注意思考避雷线的应用场合 10min 10min 5、避雷网相当于纵横交错的避雷带叠加在一起;原理与避雷带同.. 使用避雷网接闪后一般是由多根引下线泄散电流;室内设备上的反击电压也较低.. 6、避雷器有保护间隙、管型避雷器和阀型避雷器之分;应用最多的是阀型避雷器.. 1 用途：主要用来保护电力设备和电力线路;也用作防止高电压侵入室内的安全措施.. 2 工作原理 避雷器并联在被保护设备或设施上;正常时处在不通的状态..出现雷击过电压时;击穿放电;切断过电压;发挥保护作用；过电压终止后;避雷器迅速恢复不通状态;恢复正常工作.. 学生看图片;认识各避雷器..看书了解避雷网、避雷器的用途 学生听讲避雷器的工作原理;并能熟练理解.. 15min 15min教 案 纸 教 案 纸教后记：三、内部过电压及其防护对于不接地配电网;由于配电网与大地之间没有直接的电气连接;在意外情况下可能产生很高的对地电压 四、内部过电压及其防护 一击穿保险器 1、作用：减轻过电压危险 2、接法：把低压配电网的中性点或一相经击穿保险器接地 3、结构：由两片黄铜电极夹以带小孔的云母片组成 4、工作原理：正常情况下;击穿保险器处在绝缘状态;配电系统不接地；当过电压产生时;云母片带孔部分的空气隙被击穿;故障电流经接地装置流入大地.. 注意：正常情况下;击穿保险器必须保证绝缘良好..否则;不接地配电网变成接地配电网;用电设备上的保护接地不足以保证安全..二过电压保护器 1、作用：三相组合式过电压保护器TBP;能可靠地对被保护电器设备完成相-地和相-相之间的过电压保护;使被保护设备的绝缘免受雷电和操作等过电压的损坏..2、提示：过电压保护器在投入运行前或使用五年后;应做预防性试验学生看书处理内容;思考击穿保险器的作用、接法、结构和工作原理.. 教师提问后再讲解;学生听讲学生思考过电压保护器的作用注意过电压保护器使用的注意事项..5min 15min10min课堂练习: 1、过电压是指对电气设备绝缘有危险的 电压;按其产生的原因可分为 和 两大类..2、通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能地引入到大地的防护是 ..一个完整的防雷系统包括两个方面： 的防护和 的防护..3、避雷装置均由 、 和 ..其中的主要形式有 、 、 .. 4、常用的内部过电压的防护措施有 和 .. 5、 内部过电压分为 、 和 等.. 6、 避雷针主要用于保护狭长的物体.. 7、 避雷器并联在被保护设备或设施上;正常时处于在导通的状态 8、 简述避雷器的工作原理9、 击穿保险丝是如何工作的 使用时有哪些注意事项 10、 过电压保护器的优势是什么 使用时有哪些注意事项课堂小结： 通过本次课的学习;要求学生掌握大气过电压及其防护;内部过电压及其防护等相关知识.. 作业：P24 一、二、三、四学生练习;抢答方式较好;教师点评讲解..教师可以试着让学生自己总结 20min。
过电压及其保护教案
的引入到大地。
2、直接雷击的防护原理用导体将雷云的电荷导入大地
3、直接雷击防护系统的组成：接闪器、引下线、接地装置
三部分
学生学观看生察图活图片动片，，认 对认置识所识，各学常然避知用后雷识防听器进雷讲。行装各 复防看习雷书巩装了固置解，的避了作雷解用 学及网生安、掌装避握要雷情求器况。的用 先学途让生学注生意看思书考，避 了雷学解线生过的听电应讲压用避的场雷种器 类合的，？工教作师原再理讲，解并 学生思考大气过 电能压熟的练原理因解？。 学生讨论雷击防 护的原理？ 看书学习直接雷 击防护系统的组 成，简述各部分 的作用
3避、雷避器雷并线联适在用被于保长护距设离备高或压设供施电上线，路正的常防时雷处保在护不。通架的空状 知识链接 避态一雷。、线出过和现电避雷压雷击的种网过类宜电采压用时截，面击积穿大放于电，切35断m过m电2的压镀，锌发钢挥绞保线护。 适作1用、于；外长过部原距电因离压造高终成压止的供后：雷电，击线避过路雷电的器压防迅、电雷速磁保恢感护复应。不过宜通电压采状、用态静截，电面恢感积复应过大正于常
配电网中出现过电压的原因很多。由外部原因造成的有雷 （1主）要分用流来作保用护，电可力减设小备流和经电杆力塔线的路雷，电也流用，作从防而止降高低电塔压顶侵电 击过电压、电磁感应过电压和静电感应过电压；由内部原因 位入。室内的安全措施。 造成的有操作过电压、谐振过电压以及来自变压器高压侧的 （2）) 工通作地原对理导线的耦合作用减小线路绝缘子的电压。 过电压或感应电压。今天就让我们一起来学一学。
学时 105min 分配 51m05minin 15min 10min
教案纸
教案纸 教案纸
三、课内堂部练过习电: 压及其防护 对1、于过不电接压地是配指电对网电，气由设于备配绝电缘网有与危大险地的之电间压没，有按直其接产的生电
第4章电力系统大气过电压及防护
第4章电力系统大气过电压及防护4、 1 雷闪过电压一、雷闪放电过程1、先导放电阶段：当云中的电荷达到一定数量时，电场强度达到使空气绝缘破坏（击穿），变成导电通道，即先导放电通道，向地面发展（逐级）。
2、主放电阶段：当先导通道头部接近地面时，先导通道头部对大地的极大电位差，使剩余间隙中产生极大的场强，造成强烈的游离，形成高导电通道，将先导通道头部与大地接通，即主放电阶段开始，发生闪电和巨大的雷响。
3、余辉放电阶段：主放电完成后，云中的剩余电荷沿雷电流通道继续流向大地，形成余辉放电。
二、雷电特点和参数1、雷电特点：雷击具有冲击性一一在很短的时间内（<0.5s）,电压、电流会迅速上升（1亿伏、几十万安），电能达到2500kW.h。
雷电具有重复性——放电的平均数是3。
雷击具有选择性——雷云附近，因静电感应而产生的电荷的分布的特点是：地面上弯曲的部分比平坦的电荷多而密集，容易将带异性电荷的雷云拉过来，对其放电，造成定向雷击。
2、雷电参数：1）雷电通道波阻抗——Z = 300~400 欧2）雷电流的波形一一波头1~4卩s, —般取T 1=2.6卩s。
波长40~50卩s。
雷电流的上升陡度为dI L/dt= I L/2.63）雷电流幅值及概率分布lgP=-I L/108例：当I L =100kA时，P=11.9%。
表明每100次雷电中，大约有12次雷电流超过100kA。
从曲线知：I L =300kA 的概率很小。
4）雷暴日T――每年中有雷电的日数。
T与纬度及距海洋远近有关。
我国第1 大雷区：海南省那大镇130.7 日/年我国第2 大雷区：海南省海口市115 日/年广州市84 日/年5）地面落雷密度r ——每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷击的次数。
r=0.015 次/km2. 雷暴日三、冲击波过电压和伏秒特性1、冲击波过电压——作用时间很短的非周期变化的过电压2、标准冲击电压波形：标准冲击电压波形的参数：波前时间T1 =（1.2 ±0.36）us，波长T2 = （50 ±0）us，通常表示为：1.2 / 50 us3、50%冲击击穿电压U50%：由于冲击电压作用下放电的分散性，如果在某一冲击电压作用下，间隙击穿的概率为50%时，称此电压为50%冲击击穿电压，用U50%表示。
电力系统过电压教学大纲
«电力系统过电压»课程教学大纲课程编号: 00200320课程名称：电力系统过电压英文名称：Power System Over Voltage总学时：32总学分：2适用对象: 电气工程及其自动化专业先修课程：《电路理论》、《电力系统分析基础》一、课程性质、目的和任务«本课程为电气工程及其自动化专业的专业选修课。
课程的任务是阐述电力系统过电压产生机理、过电压防护和绝缘配合。
通过本课程的学习，使学生掌握过电压的产生机理，主要的理论计算和分析方法，熟悉对各种类型过电压的防护对策和限制措施，了解对线路和电气设备的绝缘要求，从而具有进行电力系统的防雷设计、选择过电压的防护措施和处理过电压事故、确定输电线路和电气设备的绝缘水平以及从事相应的科学研究工作的初步能力。
»二、教学的基本要求«1、掌握集中参数回路中的暂态计算方法。
2、掌握分布参数的长线路、变压器绕组中电磁波的传播规律；了解单相长线、三相长线路中的数值计算方法，以及长线路中波的衰减和变形。
3、熟悉防雷装置的基本原理、结构，了解防雷接地的主要设计和测试方法。
掌握各电压等级的输电线路的防雷要求和主要计算方法，以及改善防雷效果的主要途径。
了解变压器、变压器中性点、直配电机的防雷特点和主要的防雷接线方式。
4、了解研究工频过电压的重要意义，掌握产生工频电压升高的主要原因，熟悉计算方法。
掌握并联电抗器的限压作用。
5、掌握主要类型的操作过电压（切、合空线、切空变、解列和弧光接地）的产生机理、主要特点、对不同电压等级电网所起的作用和主要限制措施。
6、掌握线性谐振、铁磁谐振过电压的产生机理和主要特点，通过断线谐振和互感器谐振的实例了解谐振过电压的实际危害性以及不同的抑制对策。
了解自激过电压的产生机理和防护方法。
7、掌握绝缘配合的基本原则和方法。
了解线路绝缘子片数、空气间隙距离和主要电气设备试验电压的确定方法。
»三、教学的基本内容«1、集中参数回路和长线路中的暂态过程集中参数回路的暂态计算方法；长线路中电磁波的传播过程；用网格法计算波的多次折、反射过程；白日隆数值计算法；计算三相长线暂态的相模变换法；波的衰减和变形。
5电力系统大气过电压及保护课件
一般地区，雷电流幅值超过 I的概率可按下式计算
lgP IL 108
6、雷电流的波前时间、陡度及波长
➢雷电流的波前时间T1处于1～4µs的范围内，平均为 2.6µs。波长T2处于20～100µs的范围内，多数为50µs 左右。
➢我国防雷设计采用2.6/50µs的波形；在绝缘的冲击 高压试验中，标准雷电冲击电压的波形定为 1.2/50µs
电力系统的接地分为三类：
工作接地：根据系统正常运行要求设置。如三相系统的中 性点接地，其作用是稳定电网的对地电位，以降低电气设 备的绝缘水平。（0.5-10Ω） 保护接地：为保障人身安全而将电气设备金属外壳等接地， 它在故障条件下才发挥作用（1-10Ω） 防雷接地：用来将雷电流顺利泻入大地，以减小引起的过 电压（1-30Ω）
发电厂和变电站的防雷接地：根据安全和工作接
地要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针 和避雷器下面增加接地体以满足防雷接地的要求。
小结
• 电力系统中广泛采用避雷针和避雷线作为直接雷击防 护装置。
• 保护间隙与被保护绝缘并联，它的击穿电压比后者低， 使过电压波被限制到保护间隙F的击穿电压Ub。
• 变电所的防雷保护主要依靠阀式避雷器。
研究表明：雷电放电的 先导通道具有分布参数 的特性，可认为它是一 个具有电感、电容等均 匀分布参数的导电通道， 称为雷电通道，其波阻 抗为Z0
雷电流波： i0 .L
彼德逊法则 2
iL2L 2i0
5.1.3 雷电参数
1、雷暴日及雷暴小时
• 为评价某地区雷电活动的强度，常用该地区多年统 计所得到的平均出现雷暴日或雷暴小时来估计的
避雷针保护范围
rx(hh x)P (h xh 2)
rx(1 .5 h2h x)P (h xh 2)
5电力系统大气过电压及保护-1
3.2 输电线路直击雷过电压（续4）
2. 雷击避雷线档距中央时的过电压
3.2 输电线路直击雷过电压（续5）
流入雷击点的雷电流波为
iZ
1
iL Zb
/2
Z0
雷击点的电压
uAiZZ2b iL2ZZ00ZbZb
取雷电流为斜角波头：iL=at 雷击处避雷线与导线间的空气间隙上所承受的最大电压
件等有关，只有通过大量实测才能正确估计其概 率分布规律
lg IL
108
I L 为 雷 电 流 的 峰 值 （ kA ） ； P 为 峰 值 超 过 I L 的雷电流的概率。
1.2 雷电流波形
我国规定在防雷设计中采用2.6/40μs的波形，波 长对防雷计算结果几乎无影响，为简化计算， 一般可视波长为无限长
度（约40m以下）的线路可用下式计算感应雷过电压
最大值：
ui(c) ahc
a为感应过电压系数（kV/m），数值上等于雷电流的 时间陡度平均值，即a＝I/2.6（kV/μs）
有避雷线时，由于屏蔽作用，感应雷过电压应为：
ui(c) ahc(1k) '
3.2 输电线路直击雷过电压
3.2 输电线路直击雷过电压（续1）
2.2 避雷器（续1）
1. 保护间隙
2. 当雷电波入侵时： 3. 间隙先击穿、工作母线接地 4. 过电压消失后： 5. 间隙中仍有由工作电压 6. 所产生的工频电弧电流 7. ——续流 8. 缺点：灭弧能力差，造成 9. 线路跳闸
2.2 避雷器（续2）
2. 阀型避雷器
（1）基本元件 火花间隙 火花间隙的并联电阻 阀片（非线性电阻） 阀片的作用：限制工频 续流，保证火花间隙可靠熄弧； （希望电阻大些） 当雷电过电压击穿时，电压不至 于突然下降形成截断波（为了降低残压要求电阻小些）
电力系统大气过电压及保护 2009
防雷接地：用来将雷电流顺利泻入大地，以减小引起的过
电压（1-30Ω）
43
5.2 防雷保护装置
2、接地电阻 接地电阻Re等于从接地体到地下远处零位面之间的电压 Ue与流过的工频或直流电流Ie之比。
冲击接地电阻，工频或直流下的接地电阻，二者之比称 为冲击系数。
44
5.2 防雷保护装置
❖ 当雷电流流过接地装置时，接地体和土壤所呈现的响 应不同于工频响应，即冲击接地电阻一般不等于工频 接地电阻
5.2 防雷保护装置
火花间隙： 结构特点； 电压分布（并联电阻）； 作用
隔离工作电压，避免电阻阀片长期流过电流； 伏秒特性平坦，易与被保护设备伏秒特性配合； 工频续流电弧被分割成许多短弧，使电弧容易熄灭。
电阻阀片：
阀片电阻的伏安特性 u=Ciα ；（α ：非线性系数）
作用
主要内容
5.1 雷电放电过程及雷电参数
5.2 防雷保护装置 5.3 输电线路的防雷保护 5.4 发电厂和变电所的防雷保护 5.5 变压器的防雷保护 5.6 直配电机的防雷保护
1
5.1 雷电放电过程及雷电参数
2
5.1 雷电放电过程及雷电参数
雷电是自然中最宏伟壮观的现象也 是最普遍的现象之一，它对人类的 生活环境、工作条件等都造成了很 大的影响，因此对雷电的研究和防 护意义重大。
雷云中的 电荷分布
6
5.1 雷电放电过程及雷电参数
雷电放电就其本质而言是一种超长气隙的火花放电。
雷电放电的基本过程
1－先导放电通道；2－强电离区；3－主放电通道
7
5.1 雷电放电过程及雷电参数
雷电放电类型 l－先导；r－主放电；v－发展方向
8
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
➢ 若一般高度的线路的等值受雷面的宽度为10h(h为线 路平均高度(m))，则输电线路年平均遭受雷击的次数：
N10 h100T
1000
单位：次/100公里•年
3、雷电通道的波阻抗
雷电通道长度数千米，半径仅为数厘米，类 似于一条分布参数线路，具有某一等值波阻 抗，称为雷电通道波阻抗。我国有关规程建议 取
随着物理学的进一步发展，人们对雷电这一自然现象有了 更深刻的认识。
雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所 产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引 起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。
从电力工程的角度来看，最值得我们注意的两个方是： ➢ 雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造
成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一 ➢ 产生巨大电流，使被击物体炸毁、燃烧、使导体熔断或
雷击时计算雷电流的等值电路
流经被击物体的电流：
iZ
2.L
Z0 Z0 Zj
❖ 流经物体的电流波与被击 物体的波阻抗有关
❖ 当Zj=0时，流经被击i0
研究表明：雷电放电的
先导通道具有分布参数
的特性，可认为它是一
个具有电感、电容等均
匀分布参数的导电通道，
称为雷电通道，其波阻
雷电流波前的平均陡度为
(kA/µs)
7、雷电流的计算波形 在防雷计算中，按不同要求采用不同的计算波形
1、双指数波
2、斜角波
3、斜角平顶波
4、半余弦波
输电线路的防雷保护
输电线路耐雷性能的若干指标
输电线路的耐雷性能和所采用防雷措施效果在工 程上用耐雷水平和雷击跳闸率来衡量。
每100km线路的年落雷次数N
雷击大地时的电流：
研究表明：雷电放电的 先导通道具有分布参数 的特性，可认为它是一 个具有电感、电容等均 匀分布参数的导电通道， 称为雷电通道，其波阻 抗为Z0 雷电流波： i0 .L
彼德逊法则 2
iL2L 2i0
雷电参数
1、雷暴日及雷暴小时
• 为评价某地区雷电活动的强度，常用该地区多年统 计所得到的平均出现雷暴日或雷暴小时来估计的
IL 2I0
一般地区，雷电流幅值超过 I的概率可按下式计算
lg P IL 88
(Td≥20)
6、雷电流的波前时间、陡度及波长
➢雷电流的波前时间T1处于1～4µs的范围内，平均为 2.6µs。波长T2处于20～100µs的范围内，多数为50µs 左右。
➢我国防雷设计采用2.6/50µs的波形；在绝缘的冲击 高压试验中，标准雷电冲击电压的波形定为 1.2/50µs
通过电动力引起机械损坏。
雷电放电的过程
水滴分裂起电理论：大水滴分裂成水珠和细微的水沫，出现电 荷分离现象，大水珠带正电，小水沫带负电，细微水沫被上升 气流带往高空，形成大片带负电的雷云。雷云的底部大多是带 负电荷，在地面上感应出大量的正电荷。
带有大量不同极性的雷云之间、雷云对地之间就形成了强大的 电场。
抗为Z0 雷电流波：
i0 .L
彼德逊法则
2
雷电流通道的 波 阻 抗 Z0 的 数 值 通 常 取 为 300 欧
iZ
iL
Z0 Z0 Zj
注意理解：
雷云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释放；从电 源性质来看，这相当于一个电流源的作用过程；
雷电放电的物理过程虽然很复杂，但从地面感受到的实际 效果和防雷保护实际工程角度，可以把它看成是一个沿者 固定波阻抗的雷电通道向地面传播电磁波的过程。可依据 此建立计算模型。
在雷电放电的过程中，人们能够测知的电量，是雷击地面 时流过被击物体的电流i，然后再根据计算模型反推雷电波 的电流。
若：Z＜＜Z0时，iZ≈iL
国际上都习惯把雷击于低接地阻抗（Z≈0或≤30欧姆） 物体时，流过该物体的电流称为雷电流。
应特别注意：定义中的雷电流iZ恰好等于沿雷电通道 传播而来的雷电流波 i0 .L 的两倍。 因此，在防雷保护计算的彼德逊等值电路中，等值 电流源通常直接用电流源来表示，如图5.3。
雷云中的 电荷分布
当空间电场强度超过 大气电离的放电的临 界电场强度时，就会 发生云间或对大地的 火花放电。
放电通道的电流可达 几十或几百千安。
雷电放电就其本质而言是一种超长气隙的火花放电
雷电放电的基本过程
1－先导放电通道；2－强电离区；3－主放电通道
雷电放电类型 l－先导；r－主放电；v－发展方向
N10h100T
1000
γ为地面落雷密度； b 为两根避雷线之间的距离； h 为避雷线的平均对地高度； Td 为雷暴日数
[次/(100km.年)]
耐雷水平
耐雷水平是指雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大 雷电流幅值，单位为kA。 我国标准规定的各级电压线路应有的耐雷水平值见下表：
雷击跳闸率
雷 击 跳 闸 率 是 指 折 算 为 统 一 条 件 （ 规 定 每 年 40 个 雷 电 日 和 100km的线路长度）下，因雷击而引起的线路跳闸的次数。单 位为“次/(100km·40雷暴日)”。
Z0≈300Ω
➢ 主放电过程可看作是一个电流波沿着波阻抗为Z0 的雷电通道传播到雷击点的波过程。
4、雷电的极性 雷电的极性由雷云电荷的极性决定，负极性雷击 均占75～90%，对设备绝缘危害较大，防雷计算 中一般均按负极性考虑。
5、雷电流的幅值 通常定义雷电流为雷IL击于低阻接地电阻(≤30Ω) 的物体时流过雷击点的电流。它近似等于电流 入射波I0的两倍，即
电力系统大气过电压及保护.
雷电放电过程及雷电参数
雷电是自然中最宏伟壮观的现象也是最普遍的现象之一， 它对人类的生活环境、工作条件等都造成了很大的影响， 因此对雷电的研究和防护意义重大。
早在18世纪初，富兰克林等物理学家已经揭示了闪电就是 电的本质。例如著名的风筝实验，第一次向人们揭示了雷 电只不过是一种大气火花放电现象的秘密。
• 在一天内或一小时内只要听到雷声就作为一个雷电 日Td或一个雷电小时Th
• 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——年平均雷电日
雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形地貌有关
✓少雷区：Td<15 ✓多雷区：Td>40 ✓强雷区：Td>90
2、地面落雷密度和输电线路落雷次数
➢ 地面落雷密度γ：指每个雷电日每平方公里的地面上 的平均落雷次数（单位：次/平方公里•雷电日）