发电厂电气装置第六讲过电压与接地[1]
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为了防止雷直击于发电厂、变电所， 可以装设避雷针，应该使所有设备都处 于避雷针保护范围之内，此外，还应采 取措施，防止雷击避雷针时的反击事故。
• 3、变电所内阀型避雷器的保护作用
变电所内必须装设阀型避雷器以限制 雷电波入侵时的过电压，这是变电所防 雷保护的基本措施之一。
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
双支避雷针
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
避雷线
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•线路与避雷线选择
•避雷线 •1）110kV及以上的架空输电线路，一般全线装设避雷线 •2）35kV架空线只在进变电所的1-2km线路上装设避雷 线； •3）10kV一般不设避雷线。
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•雷电流的分类：
•直雷电过电压和感应过电压
• •（1）直击雷——雷直接击在建筑物和设备上而发 生的机械效应和热效应。
• 变电所采用避雷针和避雷线作为直击雷保护。
•（2）感应过电压——雷电流产生的电磁效应和静 电效应。发生雷击后，电气设备感应的电压。
内过电压
• 由于电力系统内部操作或故障而引起的过 电压称为内过电压。
• 内过电压持续时间较长，过电压的幅值和 瞬时功率比外部过电压来得小，但它同样 具有极大的破坏性。
• 外过电压和内过电压由于产生的原因不同， 变化的特性不同，因而所采用的防护方法 也不完全相同。
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•此人手的电位 为UE，脚的电
位为所在地的 电压U1，故其
手脚之间的电 压达到UC，是
•当作用电压降到动作电压以下时，ZnO阀片“导通”终止，又相当于绝缘体，
在的高非温线下性烧 伏结 安而 特成 性。 。氧 如化 图锌所具示有：很理想 •••与因这故碳此就只化不是有硅存M雷••①②（具SO在电结保iCA2有工流）阀构护可下频通与片简性以述续过由相单能做优流ZS比，优到n点i。CO，适越无：阀阀Z合。间片n片大由而O和）阀规于又串片模无Z联n具自续O间有阀动流隙很片化的构理具生原成想有产因的的优，。传非异尺（统线的寸雷避性伏小电雷伏安，流器安特重过相特性量去比性，轻即，。残，变氧压造为化更价绝锌低低缘无；廉体间在。，隙整避个雷器
输电线路的防雷
• 1、架设避雷线 • 2、降低杆塔接地电阻 • 3、架设耦合地线 • 4、装设自动重合闸 • 5、采用消弧线圈接地方式 • 6、装设管型避雷器 • 7、加强绝缘
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
变电所防雷保护
• 变电所遭受雷害可能来自两个方面： (1)雷直击于变电所； (2)雷击线路，沿线路向变电所入侵的雷电波。
美观和伸缩问题。暗装时可利用建筑内不小于3mm的钢筋。
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•保护间隙和避雷器：第2道防 线
•2、保护间隙和避雷器
•保护电气设备免遭入侵雷电波损坏。
•1 保护间隙
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•6.4 过•管型电避雷压器技术防护、接地
• 3）余辉放电。雷云中剩余电荷沿着雷电通道继续流向大地。
•
雷电放电速度很快，雷电流的幅值很
大，陡度很高，且其电流的大小与土壤电阻
率、雷击点的散流电阻有关。发电厂电气装置第六讲过电压与接地
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[1]
•6.4 过电压防护、接地 及电气安全知识
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
埋在土壤中或水中的金属导体（接地体）相连接。按照接地的
作用，电气设备的接地主要有三种形式：
• ⑴工作接地。工作接地是为了使电气装置正常工作而
将电气回路中的某一特定点接地，使之与地基本保持
同电位。如三相系统中性点直接接地，或经小电阻或消弧线圈
接地。
• ⑵保护接地。保护接地是将主要电气设备可能带电的
金属部分进行接地，防备由于绝缘损坏使外壳带危险电压，
•管内径会逐渐增大，
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•熄弧能力会下降甚致消失。发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•6.4 过电压防护、接地 • 阀型避雷器的工作原理： 及电气安全知识 • 当系统正常时，火花间隙将阀片电阻和工作母线隔离，
• 以•（免2由）阀工型作避电雷器压由在多阀个火片花电间阻隙和中阀产片生电阻的串电联流构成使。阀片电阻烧坏。
• 接地电阻是接地体的流散电 阻与接地线的电阻之和。接地线 电阻一般很小，可以忽略不计。 因此，可以认为流散电阻就是接 地电阻。
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
▉ 接触电压
•该点为 接地体 电压
•电气设 备外壳是 接地的， 即与接地 体同电位
•书本上 有
•详细的 电压曲线 计算公式
•雷电过电压的形成,及特性
• 雷云：潮湿热气流上升进入稀薄大气层冷凝而形成。
• 带不同电荷雷云之间形成强大电场，临近地面的雷云在大 地或建筑物感应出电荷而形成电场。
• 1）先导放电。当电场强度达到使空气绝缘破坏（约25～ 30kV/cm）,空气游离，导电通道形成，由雷云逐步向地面 发展。
• 2）主放电。到达异性电荷中心，开始主放电阶段，电流可 达几十万安，电压可达几百万伏，温度可达二万摄氏度。
发电厂电气装置第六讲 过电压与接地
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2020/11/14
发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
过电压概念
• 正常运行的电力系统，由于雷击、倒闸操 作、故障或电力系统参数配合不当等原因， 会使电力系统中某些部分的电压突然升高， 成倍超过其额定电压。这种电压升高的现 象称为“电力系统过电压”。
在工作电压作用下，流经ZnO阀片的电流远小于1mA（主要成分为电容电流）， •相当于绝缘体，不会使阀片烧坏，所以可以不用串联间隙来隔离工作电压。
•当作用在ZnO氧阀片化上的锌电压避超过雷某器一值，（起其始动阀作片电压以U1m氧A）化时，锌为主要 ••将电发流生大“小导基通本材”无，关料“。导，通”附后以ZnO少阀片量的电精阻很选小过，残的压与金流过属它的氧化物，
• 4、三相绕组变压器的防雷保护
当变压器高压侧有雷电波入侵时，通 过绕组间的静电和电磁耦合，在其低压 侧也将出现过电压。为了限制这种过电 压，只要在任一相低压绕组直接出口处 对地加装一个避雷器即可，中压绕组虽 也有开路的可能，但其绝缘水平较高， 一般不装。
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
大气过电压或称外过电压
• 由于直击雷或雷电感应面引起的过电压称 为大气过电压或称外过电压。
• 这种过电压持续时间很短，具有脉冲特性， 雷电冲击电流和冲击电压的幅值都很大， 所以破坏性大。
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•3• 阀一•型旦避工雷作器母线上的电压超过其击穿电压值时，火花间隙将
• 被击•火穿花并间引隙导极雷间电距流离通小过，阀电片场电近阻似泄与入均大匀地电，场此，时伏阀秒片特电阻的 •性•比阻较值平将坦自，动易变于小实以现降绝低缘在配其合两。端且形多成个的间残隙压使。工频续流时
• 雷•电电弧流分消段逝，后短，弧作相用对在长阀弧片而电言阻，上更的易电于压切即断为，工提频高电了压间，隙 • 此•绝时缘阀强片度电的阻恢的复阻能值力将。自动变大，限制了工频续流以促使
•火花间隙放电电压不稳定的问题，易于制造防污型和带电清洗型避雷器。 •（不受表面污染影响）
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❖ 金属氧化物避雷器（MOA）
金属氧化物避雷器又称为压敏电阻避雷器。这是一种没有 火花间隙，只有压敏电阻片的新型避雷器。
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及电气安全知识 •2、••管间保型隙护避装间雷置隙器，技此和术装避是 置雷利有器用内一外种两具个有间喷隙气，熄外弧间功隙能类的似
•保•护保•避电护雷间气器隙设管，备内两，免极当遭均雷入固电定侵过在雷电绝电压缘内波件外损上间坏，隙内。击间穿隙时置，于
•2 管型•避雷电雷流器和工频短路电流经管内壁接地，
• 阀片电阻的•存在电避弧免快出速现可对靠绝熄缘灭不。利的截波。它的非线性 •使通过雷电流时呈现低电阻，以限制避雷器的残压， •提高了保护性能；通过工频续流时呈现高电阻，电压一定， •以限制工频续流，提高了灭弧性能。
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• 氧化锌避雷器 •（1）氧化锌避雷器的工作原理：
•过电压作用期间均能释放能量，没有火花 ，所以不存在放电时延，具有很好 •的陡波响应特性，特别适用于GIS气体绝缘变电站、直流系统的保护。 ③耐重复动作能力强，只吸收过电压能量，不需吸收续流能量。
④通流容量大。ZnO阀片单位面积的通流能力为SiC阀片的4~5倍。可作为内部 •过电压的后备保护。 ⑤耐污性能好。由于没有串联间隙，因而可避免因瓷套表面不均匀污染使串联
1、对直击雷的保护，一般采用避雷针或避雷线。 （建筑物及电气、电子设备等） 2、由于线路落雷频繁，所以沿线路入侵的雷电 波是变电所遭受雷害的主要原因。其主要防护 措施是在变电所内装设阀型避雷器，在线路进 口及沿线布置，以限制入侵雷电波的幅值。
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• 2、变电所的直击雷保护
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•防雷设备
•（三）防雷设备 •1、避雷针与避雷线
•避雷针的保护范围。 •常采用“滚球法”来确定
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• 滚球法
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•内部过电压的防范
• 内部过电压与电力网的结构、参数、中性点接地方式、断路 器的性能、操作方式等因素有关。
• 防护措施 • 1.阀型避雷器 • 2、压敏电阻 • 3、调节电路参数 • 4、装设电容器—破坏谐振。
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•接地与接零
• 一、接地，既将电气设备的某些部分用导线（接地线）与
•管壁物质受热气化，
•有较大压力气体经内间隙喷出管外，强制间隙熄弧。
•管型避雷器技术也存在很多的缺点：此装
•置的的选用受安装地点的限制，其次还受线路最大、
•最小短路电流的制约，最大短路电流大于避雷器的
•断流上限时避雷器会爆炸；短路电流小于避雷器
•的断流下限时就不能熄弧，避雷器可能烧坏。
•另外管型避雷器多次动作后，
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•避雷网
• 当建筑物较高。屋顶面积较大但坡度不大时，可采用避雷 网作为屋面保护的接闪装置。
• 避雷网（带）分明装和暗
•装两种。明装避雷网（带）一
•般可用直径8mm的圆钢或截
•面12x4mm2的扁钢做成。为
•避免接闪部位的振动力，宜将
•网（带）支起10～20cm，支持点间距取1~1.5m，应注意
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•半径为45米的滚球在建筑物上的移动轨迹
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[1]
•接闪器的保护范围
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•滚球半径的确定 （表10－1 ）
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单支避雷针
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以保护人身的安全。
• ⑶防雷接地。其作用是将雷电流安全地泄入地中，消除
过电压的危险影响。
• 二、接零，与系统中性点（零）连接在一起。
发电厂电气装置第六讲过电压与接地
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[1]
接地电阻和地中电位的分布
• 接地电流流入地下以后，就通过 接地体向大地作半球形散开，这 一接地电流就叫做流散电流。流 散电流在土壤中遇到的全部电阻 叫叫做流散电阻。
•内部过电压的三大原因
•内部过电压产生的3大原因：
•1.操作过电压： • 1）切断空载线路或并联电容器组时：可能出现LC震荡， • 从而产生过电压。 • 2）切断空载变压器时；可能出现磁能转化为电能。
•2.电弧接地过电压。
•3.谐振过电压：LC参数，出现LC谐振，从而引起过电压。
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• 3、变电所内阀型避雷器的保护作用
变电所内必须装设阀型避雷器以限制 雷电波入侵时的过电压，这是变电所防 雷保护的基本措施之一。
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双支避雷针
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避雷线
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•线路与避雷线选择
•避雷线 •1）110kV及以上的架空输电线路，一般全线装设避雷线 •2）35kV架空线只在进变电所的1-2km线路上装设避雷 线； •3）10kV一般不设避雷线。
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•雷电流的分类：
•直雷电过电压和感应过电压
• •（1）直击雷——雷直接击在建筑物和设备上而发 生的机械效应和热效应。
• 变电所采用避雷针和避雷线作为直击雷保护。
•（2）感应过电压——雷电流产生的电磁效应和静 电效应。发生雷击后，电气设备感应的电压。
内过电压
• 由于电力系统内部操作或故障而引起的过 电压称为内过电压。
• 内过电压持续时间较长，过电压的幅值和 瞬时功率比外部过电压来得小，但它同样 具有极大的破坏性。
• 外过电压和内过电压由于产生的原因不同， 变化的特性不同，因而所采用的防护方法 也不完全相同。
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•此人手的电位 为UE，脚的电
位为所在地的 电压U1，故其
手脚之间的电 压达到UC，是
•当作用电压降到动作电压以下时，ZnO阀片“导通”终止，又相当于绝缘体，
在的高非温线下性烧 伏结 安而 特成 性。 。氧 如化 图锌所具示有：很理想 •••与因这故碳此就只化不是有硅存M雷••①②（具SO在电结保iCA2有工流）阀构护可下频通与片简性以述续过由相单能做优流ZS比，优到n点i。CO，适越无：阀阀Z合。间片n片大由而O和）阀规于又串片模无Z联n具自续O间有阀动流隙很片化的构理具生原成想有产因的的优，。传非异尺（统线的寸雷避性伏小电雷伏安，流器安特重过相特性量去比性，轻即，。残，变氧压造为化更价绝锌低低缘无；廉体间在。，隙整避个雷器
输电线路的防雷
• 1、架设避雷线 • 2、降低杆塔接地电阻 • 3、架设耦合地线 • 4、装设自动重合闸 • 5、采用消弧线圈接地方式 • 6、装设管型避雷器 • 7、加强绝缘
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变电所防雷保护
• 变电所遭受雷害可能来自两个方面： (1)雷直击于变电所； (2)雷击线路，沿线路向变电所入侵的雷电波。
美观和伸缩问题。暗装时可利用建筑内不小于3mm的钢筋。
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发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•保护间隙和避雷器：第2道防 线
•2、保护间隙和避雷器
•保护电气设备免遭入侵雷电波损坏。
•1 保护间隙
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•6.4 过•管型电避雷压器技术防护、接地
• 3）余辉放电。雷云中剩余电荷沿着雷电通道继续流向大地。
•
雷电放电速度很快，雷电流的幅值很
大，陡度很高，且其电流的大小与土壤电阻
率、雷击点的散流电阻有关。发电厂电气装置第六讲过电压与接地
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[1]
•6.4 过电压防护、接地 及电气安全知识
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埋在土壤中或水中的金属导体（接地体）相连接。按照接地的
作用，电气设备的接地主要有三种形式：
• ⑴工作接地。工作接地是为了使电气装置正常工作而
将电气回路中的某一特定点接地，使之与地基本保持
同电位。如三相系统中性点直接接地，或经小电阻或消弧线圈
接地。
• ⑵保护接地。保护接地是将主要电气设备可能带电的
金属部分进行接地，防备由于绝缘损坏使外壳带危险电压，
•管内径会逐渐增大，
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•熄弧能力会下降甚致消失。发电厂电气装置第六讲过电压与接地 [1]
•6.4 过电压防护、接地 • 阀型避雷器的工作原理： 及电气安全知识 • 当系统正常时，火花间隙将阀片电阻和工作母线隔离，
• 以•（免2由）阀工型作避电雷器压由在多阀个火片花电间阻隙和中阀产片生电阻的串电联流构成使。阀片电阻烧坏。
• 接地电阻是接地体的流散电 阻与接地线的电阻之和。接地线 电阻一般很小，可以忽略不计。 因此，可以认为流散电阻就是接 地电阻。
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▉ 接触电压
•该点为 接地体 电压
•电气设 备外壳是 接地的， 即与接地 体同电位
•书本上 有
•详细的 电压曲线 计算公式
•雷电过电压的形成,及特性
• 雷云：潮湿热气流上升进入稀薄大气层冷凝而形成。
• 带不同电荷雷云之间形成强大电场，临近地面的雷云在大 地或建筑物感应出电荷而形成电场。
• 1）先导放电。当电场强度达到使空气绝缘破坏（约25～ 30kV/cm）,空气游离，导电通道形成，由雷云逐步向地面 发展。
• 2）主放电。到达异性电荷中心，开始主放电阶段，电流可 达几十万安，电压可达几百万伏，温度可达二万摄氏度。
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过电压概念
• 正常运行的电力系统，由于雷击、倒闸操 作、故障或电力系统参数配合不当等原因， 会使电力系统中某些部分的电压突然升高， 成倍超过其额定电压。这种电压升高的现 象称为“电力系统过电压”。
在工作电压作用下，流经ZnO阀片的电流远小于1mA（主要成分为电容电流）， •相当于绝缘体，不会使阀片烧坏，所以可以不用串联间隙来隔离工作电压。
•当作用在ZnO氧阀片化上的锌电压避超过雷某器一值，（起其始动阀作片电压以U1m氧A）化时，锌为主要 ••将电发流生大“小导基通本材”无，关料“。导，通”附后以ZnO少阀片量的电精阻很选小过，残的压与金流过属它的氧化物，
• 4、三相绕组变压器的防雷保护
当变压器高压侧有雷电波入侵时，通 过绕组间的静电和电磁耦合，在其低压 侧也将出现过电压。为了限制这种过电 压，只要在任一相低压绕组直接出口处 对地加装一个避雷器即可，中压绕组虽 也有开路的可能，但其绝缘水平较高， 一般不装。
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大气过电压或称外过电压
• 由于直击雷或雷电感应面引起的过电压称 为大气过电压或称外过电压。
• 这种过电压持续时间很短，具有脉冲特性， 雷电冲击电流和冲击电压的幅值都很大， 所以破坏性大。
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•3• 阀一•型旦避工雷作器母线上的电压超过其击穿电压值时，火花间隙将
• 被击•火穿花并间引隙导极雷间电距流离通小过，阀电片场电近阻似泄与入均大匀地电，场此，时伏阀秒片特电阻的 •性•比阻较值平将坦自，动易变于小实以现降绝低缘在配其合两。端且形多成个的间残隙压使。工频续流时
• 雷•电电弧流分消段逝，后短，弧作相用对在长阀弧片而电言阻，上更的易电于压切即断为，工提频高电了压间，隙 • 此•绝时缘阀强片度电的阻恢的复阻能值力将。自动变大，限制了工频续流以促使
•火花间隙放电电压不稳定的问题，易于制造防污型和带电清洗型避雷器。 •（不受表面污染影响）
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❖ 金属氧化物避雷器（MOA）
金属氧化物避雷器又称为压敏电阻避雷器。这是一种没有 火花间隙，只有压敏电阻片的新型避雷器。
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及电气安全知识 •2、••管间保型隙护避装间雷置隙器，技此和术装避是 置雷利有器用内一外种两具个有间喷隙气，熄外弧间功隙能类的似
•保•护保•避电护雷间气器隙设管，备内两，免极当遭均雷入固电定侵过在雷电绝电压缘内波件外损上间坏，隙内。击间穿隙时置，于
•2 管型•避雷电雷流器和工频短路电流经管内壁接地，
• 阀片电阻的•存在电避弧免快出速现可对靠绝熄缘灭不。利的截波。它的非线性 •使通过雷电流时呈现低电阻，以限制避雷器的残压， •提高了保护性能；通过工频续流时呈现高电阻，电压一定， •以限制工频续流，提高了灭弧性能。
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• 氧化锌避雷器 •（1）氧化锌避雷器的工作原理：
•过电压作用期间均能释放能量，没有火花 ，所以不存在放电时延，具有很好 •的陡波响应特性，特别适用于GIS气体绝缘变电站、直流系统的保护。 ③耐重复动作能力强，只吸收过电压能量，不需吸收续流能量。
④通流容量大。ZnO阀片单位面积的通流能力为SiC阀片的4~5倍。可作为内部 •过电压的后备保护。 ⑤耐污性能好。由于没有串联间隙，因而可避免因瓷套表面不均匀污染使串联
1、对直击雷的保护，一般采用避雷针或避雷线。 （建筑物及电气、电子设备等） 2、由于线路落雷频繁，所以沿线路入侵的雷电 波是变电所遭受雷害的主要原因。其主要防护 措施是在变电所内装设阀型避雷器，在线路进 口及沿线布置，以限制入侵雷电波的幅值。
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• 2、变电所的直击雷保护
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•防雷设备
•（三）防雷设备 •1、避雷针与避雷线
•避雷针的保护范围。 •常采用“滚球法”来确定
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• 滚球法
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•内部过电压的防范
• 内部过电压与电力网的结构、参数、中性点接地方式、断路 器的性能、操作方式等因素有关。
• 防护措施 • 1.阀型避雷器 • 2、压敏电阻 • 3、调节电路参数 • 4、装设电容器—破坏谐振。
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•接地与接零
• 一、接地，既将电气设备的某些部分用导线（接地线）与
•管壁物质受热气化，
•有较大压力气体经内间隙喷出管外，强制间隙熄弧。
•管型避雷器技术也存在很多的缺点：此装
•置的的选用受安装地点的限制，其次还受线路最大、
•最小短路电流的制约，最大短路电流大于避雷器的
•断流上限时避雷器会爆炸；短路电流小于避雷器
•的断流下限时就不能熄弧，避雷器可能烧坏。
•另外管型避雷器多次动作后，
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•避雷网
• 当建筑物较高。屋顶面积较大但坡度不大时，可采用避雷 网作为屋面保护的接闪装置。
• 避雷网（带）分明装和暗
•装两种。明装避雷网（带）一
•般可用直径8mm的圆钢或截
•面12x4mm2的扁钢做成。为
•避免接闪部位的振动力，宜将
•网（带）支起10～20cm，支持点间距取1~1.5m，应注意
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•半径为45米的滚球在建筑物上的移动轨迹
发电厂电气装置第六讲过电压与接地
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•接闪器的保护范围
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•滚球半径的确定 （表10－1 ）
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单支避雷针
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以保护人身的安全。
• ⑶防雷接地。其作用是将雷电流安全地泄入地中，消除
过电压的危险影响。
• 二、接零，与系统中性点（零）连接在一起。
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接地电阻和地中电位的分布
• 接地电流流入地下以后，就通过 接地体向大地作半球形散开，这 一接地电流就叫做流散电流。流 散电流在土壤中遇到的全部电阻 叫叫做流散电阻。
•内部过电压的三大原因
•内部过电压产生的3大原因：
•1.操作过电压： • 1）切断空载线路或并联电容器组时：可能出现LC震荡， • 从而产生过电压。 • 2）切断空载变压器时；可能出现磁能转化为电能。
•2.电弧接地过电压。
•3.谐振过电压：LC参数，出现LC谐振，从而引起过电压。
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