雷电及防雷装置
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的通道向被击物体传播的过程。彼得逊等值电路如 图（8-1-3）所示或看成电流形式的彼得逊等值电路。
2
z0
iL z0
iZ
zj iL
z0 iZ
a
b
图（8-1-3）计算流经被击物体电流的等值电路
(a) 电压源等值电路
b 电流源等值电路
zj
iZ
iL
z0 z0 zJ
式(8-1-2) 因为 iZ为雷通
四、地面落雷密度和输电线路落雷次数
地面落雷密度：每一雷暴日每平方千米地面遭受 雷击的次数，以γ表示。
5
§8-2 避雷针、避雷线的保护范围
对直击雷的防护措施通常是装设避雷针或避雷线。 避雷针(线)高于被保护的物体，其作用是吸引雷电 击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使避雷 针(线)附近的物体得到保护。
道电流的两倍。
二、雷电流波形
波形用峰值、波前时间和半峰值时间来表示 （大多为负极性雷）。如5kA,2.6/50μs即表示波前时 间为2.6μs,半峰值时间为50μs,峰值为5kA的电流。
3
电气设备的雷击试验和防雷设计时将雷电流波形等值
为可用公式表示的典型波形。常用的雷电流等值波形有
双指数波、斜角波、半余弦波等。
h 2
时，rx
(1.5h
2hx )
ห้องสมุดไป่ตู้
p
h——避雷针的高度；
hx——被保护物体的高度；
p ——高度影响系数，
当h 30m时，p＝1
当30 h 120m时，p 5.5 h
7
2、两支等高避雷针
h0＝h
D 7p
bx 1.5(h0 hx )
一般两避雷针之间距离与针高之比D/h不宜大于5。
11
一、保护间隙与管型避雷器
⑴ 保护间隙
缺点：对工频续流的灭弧能力较差。 用途：常用于配电系统、线路和发、变电所进线段对大 气过电压的保护。
12
⑵管型避雷器
结构：两个相互串联的间隙构成，一个用于隔离过电压, 一个用于灭弧。实质上是一个具有较高熄弧能力的保护间隙。
原理：雷击时内外间隙均被击穿，过电压消失后，工频续 流由续流电弧高温使管内材料产生的气体熄灭。
阀型避雷器分为普通型和磁吹型两类，由熄弧能力决定。 3. 用途：变电所、发电厂的保护；220KV及以下限制大气 过电压；超高压系统中用于限制内过电压。
14
三、氧化锌避雷器
结要构成：分省为去Z n串O联，火还花掺间入隙多，种非微线量性金电属阻化采合用物Z）n。O阀片（主
ZnO阀片的伏安特性可分为小电流区、非线性区和饱和区。
低压时电阻极大，电压达到一定值时电阻迅速下降，非线
性特性较 隙。
S
i
C
强烈。正常电压下电流还小于S
i
C
阀片的间
15
原理：过电压时，Z nO 阀片电阻迅速下降，能量通过阀片 入地，被保护设备承受的是残压。过电压过去后，正常电压 时：ZnO 阀片电阻迅速上升，流过电流极子正常运行。为了 减少氧化锌避雷器的老化，常采用并联或串联间隙的方法。 （正常情况下承压小）
缺点：①伏秒特性分散性大，与设备不能较好配合。 ②动作后工作母线直接接地形成截波，对变压器纵
绝缘不利。 用途：与保护间隙相近。
13
二、阀型避雷器
1.结构：由间隙与线性电阻(阀片)串联。 2.原理：正常工作时，间隙将电阻阀片与母线电阻隔离， 使电阻受到较好保护。(老化、劣化)
当系统电压过大时，间隙击穿，冲击电流通过阀片流 入大地，由于阀片的非线性特性，故在阀片上产生的压降 (称为残压)将得到限制，使其低于被保护设备的冲击耐压， 设备得到保护。当过电压消失后，正常电压工作，电压小， 电阻大，工频续流小，使间隙能在工频续流第一次经过零 值时就将电流熄灭。
特点：①可做成无间隙的。因此，无防污问题，气压的影 响，陡坡响应特性。
§8 雷电及防雷装置
§8-1 雷电参数 §8-2 避雷针、避雷线的保护范围 §8-3 避雷器 §8-4 接地装置
1
§8-1 雷电参数
一、等值电路 雷电流：雷击于接地阻抗为零的物体时流经接地
体的电流。国际规定接地体阻抗小于30Ω。
实际上可将雷击物体看成一个入射波为 iL/2( iL为
雷电流) 的电流波沿一条波阻抗为雷通道波阻抗 z0
保护角是指避雷线和边相导线的连线与经过避雷线的垂 直线之间的夹角。
雷击导线的概率随保护角的减小而降低。
10
§8-3 避雷器
避雷器是由保护间隙发展而来，主要作用是限制 过电压以保护电气设备。其类型只要有保护间隙、 管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种。
保护间隙和管型避雷器主要用于限制大气过电压， 一般用于配电系统、输电线路和发、变电所进线段 的保护。阀型避雷器用于变电所和发电厂的保护， 在220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在 超高压系统中还用来限制内过电压或作内过电压的 后备保护。
iL
IL
①双指数波形（标准波形）（图a)
0.9I L
0.5I L
i(t) AIL (et et )（8-1-6）
②斜角波(为简化计算)(图b）
0.1I 0
L
f t1
t
iL
(a)
IL
t2
t
0
iL
f (b)
t
③对波前范围,较近似的为半余弦波(图c)
IL
i(t )
IL 2
(1 cost)
8
3、两支不等高避雷针
两针外侧的保护范围仍按单针的方法确定。两针内侧的保 护范围按以下方法确定：先按单针作出高针1的保护范围， 然后经过较低针2的顶点作水平线与之交于点3，再设点3为 一假想针的顶点，作出2和3两等高避雷针的保护范围。
9
4、避雷线（又称架空地线）的保护范围
避雷线一般用于输电线路的直击雷保护，常用保护角的 大小赖表示其对导线的保护程度。
（8-1-7）
0.5IL
0 0.5f f
t
(c)
4
三、雷暴日与雷暴小时
雷暴日：一年中有雷电流活动的日数。凡是有雷 电活动的一天，不管雷电次数多少都记为1。
雷暴小时：一年中有雷电的小时数。一个小时中 有听到雷声就为一个雷暴小时。
以上的定义表述该地区雷电活动的频率程度。我 国雷电活动分布是沿海强于内陆，南方强于北方， 东方强于西方。
避雷针（线）的保护范围可以通过模拟试验并结 合运行经验来确定。由于雷电放电受很多偶然因素 的影响，因此要保证被保护物体绝对不遭受直击雷 的危害是不现实的。通常，保护范围是指具有0.1% 左右雷击概率的空间范围。
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一、避雷针的保护范围:
1、单支避雷针
当 hx
h 2
时，rx
(h
hx )
p
当hx
2
z0
iL z0
iZ
zj iL
z0 iZ
a
b
图（8-1-3）计算流经被击物体电流的等值电路
(a) 电压源等值电路
b 电流源等值电路
zj
iZ
iL
z0 z0 zJ
式(8-1-2) 因为 iZ为雷通
四、地面落雷密度和输电线路落雷次数
地面落雷密度：每一雷暴日每平方千米地面遭受 雷击的次数，以γ表示。
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§8-2 避雷针、避雷线的保护范围
对直击雷的防护措施通常是装设避雷针或避雷线。 避雷针(线)高于被保护的物体，其作用是吸引雷电 击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使避雷 针(线)附近的物体得到保护。
道电流的两倍。
二、雷电流波形
波形用峰值、波前时间和半峰值时间来表示 （大多为负极性雷）。如5kA,2.6/50μs即表示波前时 间为2.6μs,半峰值时间为50μs,峰值为5kA的电流。
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电气设备的雷击试验和防雷设计时将雷电流波形等值
为可用公式表示的典型波形。常用的雷电流等值波形有
双指数波、斜角波、半余弦波等。
h 2
时，rx
(1.5h
2hx )
ห้องสมุดไป่ตู้
p
h——避雷针的高度；
hx——被保护物体的高度；
p ——高度影响系数，
当h 30m时，p＝1
当30 h 120m时，p 5.5 h
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2、两支等高避雷针
h0＝h
D 7p
bx 1.5(h0 hx )
一般两避雷针之间距离与针高之比D/h不宜大于5。
11
一、保护间隙与管型避雷器
⑴ 保护间隙
缺点：对工频续流的灭弧能力较差。 用途：常用于配电系统、线路和发、变电所进线段对大 气过电压的保护。
12
⑵管型避雷器
结构：两个相互串联的间隙构成，一个用于隔离过电压, 一个用于灭弧。实质上是一个具有较高熄弧能力的保护间隙。
原理：雷击时内外间隙均被击穿，过电压消失后，工频续 流由续流电弧高温使管内材料产生的气体熄灭。
阀型避雷器分为普通型和磁吹型两类，由熄弧能力决定。 3. 用途：变电所、发电厂的保护；220KV及以下限制大气 过电压；超高压系统中用于限制内过电压。
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三、氧化锌避雷器
结要构成：分省为去Z n串O联，火还花掺间入隙多，种非微线量性金电属阻化采合用物Z）n。O阀片（主
ZnO阀片的伏安特性可分为小电流区、非线性区和饱和区。
低压时电阻极大，电压达到一定值时电阻迅速下降，非线
性特性较 隙。
S
i
C
强烈。正常电压下电流还小于S
i
C
阀片的间
15
原理：过电压时，Z nO 阀片电阻迅速下降，能量通过阀片 入地，被保护设备承受的是残压。过电压过去后，正常电压 时：ZnO 阀片电阻迅速上升，流过电流极子正常运行。为了 减少氧化锌避雷器的老化，常采用并联或串联间隙的方法。 （正常情况下承压小）
缺点：①伏秒特性分散性大，与设备不能较好配合。 ②动作后工作母线直接接地形成截波，对变压器纵
绝缘不利。 用途：与保护间隙相近。
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二、阀型避雷器
1.结构：由间隙与线性电阻(阀片)串联。 2.原理：正常工作时，间隙将电阻阀片与母线电阻隔离， 使电阻受到较好保护。(老化、劣化)
当系统电压过大时，间隙击穿，冲击电流通过阀片流 入大地，由于阀片的非线性特性，故在阀片上产生的压降 (称为残压)将得到限制，使其低于被保护设备的冲击耐压， 设备得到保护。当过电压消失后，正常电压工作，电压小， 电阻大，工频续流小，使间隙能在工频续流第一次经过零 值时就将电流熄灭。
特点：①可做成无间隙的。因此，无防污问题，气压的影 响，陡坡响应特性。
§8 雷电及防雷装置
§8-1 雷电参数 §8-2 避雷针、避雷线的保护范围 §8-3 避雷器 §8-4 接地装置
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§8-1 雷电参数
一、等值电路 雷电流：雷击于接地阻抗为零的物体时流经接地
体的电流。国际规定接地体阻抗小于30Ω。
实际上可将雷击物体看成一个入射波为 iL/2( iL为
雷电流) 的电流波沿一条波阻抗为雷通道波阻抗 z0
保护角是指避雷线和边相导线的连线与经过避雷线的垂 直线之间的夹角。
雷击导线的概率随保护角的减小而降低。
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§8-3 避雷器
避雷器是由保护间隙发展而来，主要作用是限制 过电压以保护电气设备。其类型只要有保护间隙、 管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种。
保护间隙和管型避雷器主要用于限制大气过电压， 一般用于配电系统、输电线路和发、变电所进线段 的保护。阀型避雷器用于变电所和发电厂的保护， 在220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在 超高压系统中还用来限制内过电压或作内过电压的 后备保护。
iL
IL
①双指数波形（标准波形）（图a)
0.9I L
0.5I L
i(t) AIL (et et )（8-1-6）
②斜角波(为简化计算)(图b）
0.1I 0
L
f t1
t
iL
(a)
IL
t2
t
0
iL
f (b)
t
③对波前范围,较近似的为半余弦波(图c)
IL
i(t )
IL 2
(1 cost)
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3、两支不等高避雷针
两针外侧的保护范围仍按单针的方法确定。两针内侧的保 护范围按以下方法确定：先按单针作出高针1的保护范围， 然后经过较低针2的顶点作水平线与之交于点3，再设点3为 一假想针的顶点，作出2和3两等高避雷针的保护范围。
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4、避雷线（又称架空地线）的保护范围
避雷线一般用于输电线路的直击雷保护，常用保护角的 大小赖表示其对导线的保护程度。
（8-1-7）
0.5IL
0 0.5f f
t
(c)
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三、雷暴日与雷暴小时
雷暴日：一年中有雷电流活动的日数。凡是有雷 电活动的一天，不管雷电次数多少都记为1。
雷暴小时：一年中有雷电的小时数。一个小时中 有听到雷声就为一个雷暴小时。
以上的定义表述该地区雷电活动的频率程度。我 国雷电活动分布是沿海强于内陆，南方强于北方， 东方强于西方。
避雷针（线）的保护范围可以通过模拟试验并结 合运行经验来确定。由于雷电放电受很多偶然因素 的影响，因此要保证被保护物体绝对不遭受直击雷 的危害是不现实的。通常，保护范围是指具有0.1% 左右雷击概率的空间范围。
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一、避雷针的保护范围:
1、单支避雷针
当 hx
h 2
时，rx
(h
hx )
p
当hx