雷电过电压及防护

雷电过电压及防护

雷电过电压及防护

雷电放电涉及气象、地形地质等许多自然因素，有很大的随机性，因而表征雷电特性的各种参数也就带有统计的性质。许多国家地区都选择典型地区地点建立雷电观测站，并在输电线路和变电站中附设观测装置，进行长期而系统的雷电观测，将观测的数据进行系统的分析，得到相应的雷电参数，为研究和防雷提供依据，从而进行保护。

一、雷电参数

雷暴日：每年中有雷电的天数。

雷暴小时：每年中有雷电的小时数。

年平均雷暴日不超过15 的地区为少雷区；超过40 的为多雷区；超过90 的地区及根据运行经验雷害特别严重的地区为强雷区地面落雷密度γ：每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数。电力行业标准DL/T620-1997建议取γ= 0.07次／平方公里. 雷电日。

雷电通道波阻抗：雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，对电流波呈现一定的阻抗，该阻抗叫做雷电通道波阻抗（规程建议取300 ~ 400Ω）

雷电流的极性：国内外实测结果表明，负极性雷占绝大多数，约占

75 ~ 90 %。

雷电流幅值

雷电流：雷击具有一定参数的物体时，若被击物阻抗为零，流过被击物的电流规程规定，雷电流是指雷击于的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。

雷电流波头：1 ~ 5 μs 范围内变化，多为2.5 ~ 2.6 μs，规程规定取2.6 μs；雷电流波长：20 ~ 100 μs ，多数为50 μs 左右。为简化计算，视为无限长；雷电流陡度：陡度α与幅值I 有线性的关系，即幅值愈大，陡度也愈大。一般认为陡度超过50 kA/μs 的雷电流出现的概率已经很小（约为0.04）波形：

二、防雷的基本措施

1、避雷针和避雷线

避雷针（线）的保护原理

当雷云的先导向下发展，高出地面的避雷针（线）顶端形成局部电场强度集中的空间，以至有可能影响下行先导的发展方向，使其仅对避雷针（线）放电，

从而使得避雷针（线）附近的物体免遭雷击。

对避雷针（线）的要求

（1）为了使雷电流顺利地泄入大地，故要求避雷针（线）应有良好的接地装置。（2）被保护设备全面位于避雷针（线）的保护范围内。但为了防止与被保护物之间的间隙击穿（也称为反击），它们之间应保持一定的距离

2、避雷器

避雷器的保护原理

当雷电入侵波或操作波超过某一电压值后，避雷器将优先于与其并联的被保护电力设备放电，从而限制了过电压，使与其并联的电力设备得到保护。

避雷器的技术要求

（1）过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电，当然这要由两者的全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。

避雷器的种类

保护间隙，管式避雷器，阀式避雷器（包括金属氧化物避雷器）

防雷接地

接地：就是把设备与电位参照点的地球作电气上的连接，使其对地保持一个低的电位差。

办法：在大地表面土层中埋设金属电极，这种埋入地中并直接与大地接触的金属导体，叫做接地体，有时也称为接地装置。

①工作接地：为了运行的需要，将电网某一点接地，其目的是为了稳定对地电位与继电保护上的需要。

②保护接地：为了保护人身安全，防止因电气设备绝缘劣化，外壳可能带电而危及工作人员安全。

③防雷接地：导泄雷电流，消除过电压对设备的危害。

④静电接地：在可燃物场所的金属物体接地。

三、架空线路的雷击过电压

输电线路防雷的任务：采用技术上与经济上的合理措施，使系统雷害降低到运行

部门能够接受的程度，保证系统安全可靠运行。

输电线路防雷的措施（“四道防线”）：

（1）防止雷直击导线

沿线架设避雷线，有时还要装避雷针与其配合

（2）防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络

降低杆塔的接地电阻，增大耦合系数，适当加强线路绝缘，在个别杆塔上采用避雷器等

（3）防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧

适当增加绝缘子片数，减少绝缘子串上工频电场强度，电网中采用不接地或经消弧线圈接地方式

（4）防止线路中断供电

采用自动重合闸，或双回路、环网供电等措施

衡量输电线路防雷性能的两个指标：

耐雷水平（单位：kA）

雷击线路不致引起绝缘闪络的最大雷电流幅值，称为线路的耐雷水平。线路的耐雷水平愈高，线路绝缘发生闪络的机会就愈小。

雷击跳闸率（单位：次/ l00km·40雷电日）

雷击跳闸率是指折算为统一的条件下，因雷击而引起的线路跳闸的次数。此统一条件规定为每年40 个雷电日和l00km 的线路长度。

四、无避雷线时的感应雷过电压

雷击线路附近地面：

雷击杆塔或线路附近避雷线：

α——感应过电压系数，kV/m，其值等于以kA/μs为单位的雷电流平均陡度值，即α= I / 2.6。

hd ——导线平均高度，m。

实测表明，感应过电压峰值最大可达300 ~ 400kV。这对35kV 及以下的水泥杆线路可能引起闪络事故；110kV及以上的线路，由于绝缘水平较高，一般不会引起闪络事故，且感应过电压同时存在于三相导线上，故相间不存在电位差，只能引起对地闪络。

雷击导线的过电压及耐雷水平

雷击点电压：

输电线耐雷水平：

雷击塔顶时的过电压及耐雷水平

塔顶电位：

导线电位：

绝缘子承受电压＝塔顶电位－导线电位＝耐雷水平

耐雷水平：

五、发电厂和变电所的防雷保护

发电厂、变电所防止直击雷的措施：采用避雷针、避雷线及良好的接地网。

装设避雷针（线）的原则

装设的避雷针（线）应该使所有设备均处于避雷针及避雷线的保护范围之内。另外，要注意防止反击。即雷击于避雷针及避雷线后，它们的地电位可能提高，如果它们与被保护设备的距离不够大，则有