2、变电站内阀型避雷器的保护作用
变电所的防雷保护
摘要变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所,是联系发电厂与电力用户的纽带,担负着电压变换和电能分配的重要任务。
如果变电所发生雷击事故,会给国家和人民造成巨大的损失。
所以变电所的防雷是不可忽视的问题。
随着电力系统的快速发展,使得电能这一清洁能源在人民生产、生活中得到了普遍使用。
但当高压输电网在为人们提供动力和照明时,不能忽视自然界产生的雷电对高压输变电设备产生的大量危害。
因此,必须加强变电所雷电防护问题的认识与研究。
关键词:变电所;防雷保护;雷击原因;防雷原则;具体措施目录摘要 (2)1，变电所遭受雷击的主要原因 (4)1.1微机设备屡遭雷害的原因 (4)1.2远动载波系统受雷害特别严重原因 (4)2、变电所防雷的原则 (4)2.1、外部防雷和内部防雷 (5)2.2、防雷等电位连接 (5)3、变电所防雷的具体措施 (5)3.1、变电所装设避雷针对直击雷进行防护 (5)3.2、变电所的进线防 (6)3.3、变电站对侵入波的防护 (6)3.4、变压器的防护 (6)3.5、变电所的防雷接地 (7)3.6、变电所防雷感应 (7)4教训与收获 (7)5结束语 (7)6参考文献 (8)1变电所遭受雷击的主要原因雷电放电是带电荷的雷云引起的放电现象，在某种大气和大地条件下，潮湿的热气流进入大气层冷凝而形成雷云，大气层中雷云底部大多数带负电，它在地面上感应出大量的正电荷，这样就形成了强大的电场，当空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度时，就会发生雷云之间或是雷云对地的放电，从而形成雷电。
按其发展方向可分为下行雷和上行雷。
下行雷是在雷云产生并向大地发展的，上行雷是接地物体顶部激发起，并向雷云方向发起的。
供电系统在正常运行时,电气设备的绝缘处于电网的额定电压作用之下,但是由于雷击的原因,供配电系统中部分电压会大大超过正常状态下的数值.雷电波通常是通过变电所临近的10kV线路侵入10kV母线，再经过10kV所用变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合，闯入低压出线。
避雷器的作用和分类各有哪些
避雷器的作用和分类各有哪些避雷器是用于保护电气设备免受雷电过电压和操作过电压损害的一种电器。
避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备，其工作原理是泄流降压和钳电位（引导电位）两种方式。
避雷器按其发展的先后可分为：间隙避雷器、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器。
一、间隙避雷器间隙避雷器又称为空气间隙避雷器，它的发展历史比较早，早在19世纪80年代，就有使用间隙避雷器来保护一些发电厂和变电所的电气设备。
间隙避雷器通常由两个串联间隙组成，当雷电过电压或操作过电压出现时，两个串联间隙将放电，从而限制了过电压的发展。
二、管型避雷器管型避雷器是一种保护间隙避雷器，它的发展是在间隙避雷器的基础上进行的。
管型避雷器主要由内部间隙和外部间隙组成。
当过电压出现时，内部间隙放电，同时产生的电弧将被限制在管内，从而防止过电压的进一步发展。
然而，管型避雷器的动作电压比较高，因此它主要用于保护一些重要的电气设备。
三、阀型避雷器阀型避雷器是一种先进的过电压保护装置，它主要由多个非线性电阻片和串联间隙组成。
当过电压出现时，串联间隙放电，而非线性电阻片则将过电压限制在一定的范围内，从而有效地保护了电气设备。
由于阀型避雷器的动作速度快、通流容量大、无续流等特点，它被广泛应用于电力系统中。
四、氧化锌避雷器氧化锌避雷器是一种新型的过电压保护装置，它主要由氧化锌电阻片和均压环组成。
氧化锌电阻片具有良好的非线性特性，当过电压出现时，它的电阻会迅速减小，从而限制了过电压的发展。
同时，均压环的设计可以使氧化锌电阻片之间的电压分布更加均匀，从而提高了避雷器的性能。
由于氧化锌避雷器的动作速度快、通流容量大、无续流等特点，它被广泛应用于电力系统中。
发电厂和变电所的防雷保护
分析用图
避雷器上的电压
变压器上的电压波形
变压器承受雷电波能力
U c.5
2
l
Uj
变电所中变压器距避雷器的最大允许电气距离
lm
U j U c.5
2 /
三.变电所的进线段保护
保护目的：
为使变电所内避雷器能可靠地保护电气设 备，限制流经避雷器的电流幅值不超过 5kv、限制侵入波陡度α不超过一定的允 许值
1.进线段首端落雷，流经避雷器电流的计算 计算条件：
进线段1---2公里 雷电侵入波最大幅值为线路绝缘50%冲击 闪络电压
原理接线和等值电路图
3. 35kv及以上变电所的进线段保护
计算方程：
2.进入变电所的雷电波陡度α的计算
u
u
l
0.5
0.008u hd
令v=300m/us,陡度化为kv/m单位
2u
ib
ub z1
z1
ub
ub
ib
z1 2
u
用图解法求解
分析
避雷器电压有两个峰值：
uch
避雷器冲击放电电压，由于阀式避雷
器的伏的特性较平，可认为是一个定
值
uca 避雷器最高的残压，由于流经避雷器
的雷电流一般不超过5kA，因此其值取 为5kA下的残压
(2).变压器和避雷器之间有一定的电器距离 接线图
110kv及以上 可以相连，若ρ>1000Ω·m 应 加集中接地装置
35—60kv 当ρ<=500Ω·m 允许相连，但应 加集 中接地装置
当ρ>500Ω·m 不允许相连
二.变电所的侵入波保护
1.阀式避雷器的保护作用分析
(1).变压器与避雷器之间的距离为零
(完整)高电压技术复习题(2)
1、电子极化具有以下四种类型：电子位移极化；离子位移极化；转向极化；空间电荷极化。
2、电子位移极化电场中的所有电介质内都从在电子位移极化，它是弹性的并不引起能量损耗，完成极化的时间极短，该时间已于可见光相近；单元粒子的电子极化电矩与温度有关，温度的变化只是通过介质密度的变化（即介质单位体积中粒子数的变化）才使介质的电子位移极化率发生变化。
3、离子位移极化在大多数情况下，离子位移极化有微量的能量损耗。
电介质的离子位移极化率随温度的升高而略有增大。
这是由于温度升高时电介质的体积膨胀，离子间的距离增大，离子间相互作用的弹性力减弱的结果。
4、转向极化外电场愈强，极性分子的转向定向就愈充分，转向极化就愈强烈。
转向极化的建立需较长的时间。
并伴有能量损耗。
5、空间电荷极化以上三种极化都是带电质点的弹性位移或转向形成的空间电荷极化的机理与上述不同，它是由带电质点（电子或正、负离子）的移动而形成的；在电场作用下，带电质点在电介质中移动时可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在电介质中新的分布从而产生电矩。
这种极化称为空间电荷极化。
5、气体介质的相对介电常数由于气体物质分子间的距离相对很大，即气体的密度很小，气体的极化率也就很小，故一切气体的相对介电常数都接近于1。
任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，但其影响过程都很小。
6、中性液体介质中性液体介质的相对介电常数不大，其值在1.8~2.8范围内；7、极性液体介质低温时分子间的黏附力强，转向较难，转向极化对介电常数的贡献较小，随着温度的升高，分子间的黏附力减弱，转向极化对介电常数的贡献就较大，介电常数随之增大；另一方面，温度升高时，分子的热运动加强，对极性分子定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成，所以当温度进一步升高时介电常数反而趋向减小。
当频率相当低时，极性分子来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，并且接近于直流电压下测得的介电常数，当频率超过某一临界值时，极性分子的转向就跟不上电场的变化，介电常数就开始减小，随着频率的增高介电常数最终接近于自由电子位移极化所引起的介电常数值。
比较阀型避雷器和氧化锌避雷器的优缺点
比较阀型避雷器和氧化锌避雷器的优缺点11阀型避雷器的工作原理当系统正常时火花间隙将阀片电阻和工作母线隔离以免由工作电压在阀片电阻中产生的电流使阀片电阻烧坏。
一旦工作母线上的电压超过其击穿电压值时火花间隙将被击穿并引导雷电流通过阀片电阻泄入大地此时阀片电阻的阻值将自动变小以降低在其两端形成的残压。
雷电流消逝后作用在阀片电阻上的电压即为工频电压此时阀片电阻的阻值将自动变大限制了工频续流以促使电弧快速可靠熄灭。
2阀型避雷器由多个火花间隙和阀片电阻串联构成。
火花间隙极间距离小电场近似与均匀电场伏秒特性比较平坦易于实现绝缘配合。
且多个间隙使工频续流时电弧分段短弧相对长弧而言更易于切断提高了间隙绝缘强度的恢复能力。
阀片电阻的存在避免出现对绝缘不利的截波。
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。
21氧化锌避雷器的工作原理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阀片上的电压超过某一值起始动作电压U1mA时将发生“导通”“导通”后ZnO阀片的电阻很小残压与流过它的电流大小基本无关。
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因此不存在工频续流。
这就是MOA 可以做到无间而又无续流的原因。
雷电流过去即变为绝缘体故只有雷电流通过ZnO阀片与碳化硅SiC阀片相比ZnO阀片具有很理想的非线性伏安特性。
2与由SiC阀片和串联间隙构成的传统避雷器相比氧化锌无间隙避雷器具有下述优点①结构简单适合大规模自动化生产尺寸小重量轻造价低廉。
②保护性能优越。
由于ZnO阀片具有优异的伏安特性残压更低在整个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。
避雷线、避雷针与避雷器有什么作用
避雷线、避雷针与避雷器有什么作用避雷线、避雷针与避雷器的作用一、避雷线和避雷针的作用用于防止直击雷，使在它们保护范围内的电气设备（架空输电线路及变电站设备）遭直击雷绕击的几率减小。
二、避雷器的作用通过并联放电间隙或非线性电阻的作用，对入侵流动波进行削幅，降低被保护设备所受过电压幅值。
避雷器既可用来防护大气过电压，也可用来防护操作过电压。
附1，避雷线和避雷针的作用是什么避雷线和避雷针的作用是从被保护物体上方引导雷电通过，并安全泄人大地，防止雷电直击，减小在其保护范围内的电器设备（架空输电线路及通电设备）和建筑物受到直击雷的概率。
补充：避雷线避雷线是铁质的，避雷针是铜质（也可以是银质的），避雷针顶端向天，避雷网埋地，避雷线连接避雷针，雷雨季节，雷电从天空从避雷针进入避雷线直至埋地的避雷网，是除去雷击保护建筑物或仪器的设施.大都用于建筑，变压器电线竿，机房，发射架等.避雷线分圆截面和扁截面两大类型。
接复层金属包基体金属的不同分为：铅包钢、铅包铜、铜包钢、铅包钢避雷线。
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构成.针类采纳不锈钢；针体须用铜包钢圆棒或钢管为基材.避雷针又名防雷针，是用来保护建筑物等避开雷击的装置.在高大建筑物顶端安装一根金属棒，用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来，利用金属棒的尖端放电，使云层所带的电和地上的电渐渐中和，从而不会引发事故.避雷针规格必需符合GB标准，每一个级别的防雷需要的避雷针规格都不一样。
附2，避雷针的作用装置避雷针是避开雷击的有效方法.在房屋最高处竖一金属棒，棒下端连一条充足粗的铜线，铜线下端连一块金属板埋入地下深处潮湿处.金属棒的上端须是一个尖头或分叉为几个尖头.有了这样的装置，当空中有带电的云时.避雷针的尖端因静电感应就集中了异种电荷，发生尖端放电，与云内的电相中和，避开发生激烈的雷电、这就是避雷针能避雷的一方面.但这种作用颇慢，假如云中积电很快，或一块带有大量电荷的云蓦地飞来，有时来不及按上述方式中和，于是有猛烈的放电，加雷电仍会发生。
设备认知-避雷器的参数、作用、原理、结构及注意事项
设备认知--避雷器的参数、作用、原理、结构及注意事项避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一，主要用于限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压。
一旦出现不正常电压，避雷器产生作用，起到保护作用。
氧化锌避雷器是在20世纪70年代出现的一种新型避雷器，它具有无间隙、无续流、残压低等优点。
已经成为取代阀型避雷器、磁吹阀式避雷器的新一代产品，在电力系统广泛使用。
一、避雷器的型号说明、主要性能参数及代表意义1、型号说明2、名牌含义避雷器铭牌如上图，HY5WS-17/150型，HY表示凝合物外套氧化锌避雷器，无间隙，配电型，额定电压为17kV、标称放电电流下残压50kV，标称放电电流5kA。
二、避雷器的基本要求为了可靠地保护电气设备，使电力系统安全运行，需满足以下要求：避雷器的伏秒特性与被保护设备的伏秒性要正确配合，即避雷器的冲击放电电压任何时刻都要低于被保护设备的冲击电压。
避雷器的伏安型与被保护的电气设备的伏安型要正确配合，即避雷器动作后的残压要比被保护设备通过同样电流时所能耐受的电压低。
避雷器的灭弧电压与安装地点的最高工频电压要正确的配合，使在系统发生一相接地的故障情况下，避雷器也能可靠地熄灭工频续流电弧，从而避免避雷器发生爆炸。
当过电压超过一定值时，避雷器产生放电动作，将导线直接或经电阻接地，以限制过电压。
三、过电压1、过电压的含义在电力系统正常运行时，电气设备的绝缘处于电网的额定电压下，由于雷击、操作、故障或参数配合不当等原因，电力系统中某些部分的电压可能升高，有时会大大超过正常状态下数值，此种电压升高称为过电压。
2、过电压的分类过电压主要分为内部过电压和大气过电压。
内部过电压:由于操作(合闻、拉闻)，事故(接地、短路、断线等)或其他原因，引起电力系统的状态发生突然变化，从一种稳态转变为另一种稳态的过渡过程，这个过程中可能产生对系统有危险的过电压。
这些过电压是系统内部电磁能的振荡和积聚引起的称为内部过电压。
（完整）高电压技术复习题（2）
（完整）高电压技术复习题（2）1、电子极化具有以下四种类型：电子位移极化；离子位移极化；转向极化；空间电荷极化。
2、电子位移极化电场中的所有电介质内都从在电子位移极化，它是弹性的并不引起能量损耗，完成极化的时间极短，该时间已于可见光相近；单元粒子的电子极化电矩与温度有关，温度的变化只是通过介质密度的变化（即介质单位体积中粒子数的变化）才使介质的电子位移极化率发生变化。
3、离子位移极化在大多数情况下，离子位移极化有微量的能量损耗。
电介质的离子位移极化率随温度的升高而略有增大。
这是由于温度升高时电介质的体积膨胀，离子间的距离增大，离子间相互作用的弹性力减弱的结果。
4、转向极化外电场愈强，极性分子的转向定向就愈充分，转向极化就愈强烈。
转向极化的建立需较长的时间。
并伴有能量损耗。
5、空间电荷极化以上三种极化都是带电质点的弹性位移或转向形成的空间电荷极化的机理与上述不同，它是由带电质点（电子或正、负离子）的移动而形成的；在电场作用下，带电质点在电介质中移动时可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在电介质中新的分布从而产生电矩。
这种极化称为空间电荷极化。
5、气体介质的相对介电常数由于气体物质分子间的距离相对很大，即气体的密度很小，气体的极化率也就很小，故一切气体的相对介电常数都接近于1。
任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，但其影响过程都很小。
6、中性液体介质中性液体介质的相对介电常数不大，其值在1.8~2.8范围内；7、极性液体介质低温时分子间的黏附力强，转向较难，转向极化对介电常数的贡献较小，随着温度的升高，分子间的黏附力减弱，转向极化对介电常数的贡献就较大，介电常数随之增大；另一方面，温度升高时，分子的热运动加强，对极性分子定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成，所以当温度进一步升高时介电常数反而趋向减小。
当频率相当低时，极性分子来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，并且接近于直流电压下测得的介电常数，当频率超过某一临界值时，极性分子的转向就跟不上电场的变化，介电常数就开始减小，随着频率的增高介电常数最终接近于自由电子位移极化所引起的介电常数值。
避雷器的作用和分类各有哪些
若不满足会出现的后果：
(1)联接组标号(联接组别)不同，则二次电压之间的相位差会很大，在二次回路中产生很大的循环电流，相位差越大，循环电流越大，肯定会烧坏变压器。
(2)一、二次侧额定电压分别不相等，即变比不相等，在二次回路中也会产生循环电流，占据变压器容量，增加损耗。
（2）远后备——在每个被保护元件配置的一套保护中有分别起主保护、后备保护作用的两部分。作为后备保护的部分既可作为该元件主保护拒动的后备，更主要是作为相邻下一元件的断路器或保护拒动的后备。
（3）近后备——在每个被保护元件上都装设分别起主保护和后备保护作用的两套独立保护，近后备作用实现的特点为：首先是“就近”实现，不依靠相邻上一元件处的保护；其次是主保护拒动，由本处的后备保护起作用。断路器拒动则由本站装设的断路器失灵保护（属近后备）动作切除连接在该段母线上的其它断路器。
B、因温度下降或漏油致使油面缓慢低落。
C、因变压器轻微故障而产生少量气体。
D、由于外部穿越性短路电流的影响。
引起重瓦斯保护动作跳闸的原因，可能是由于变压器内部发生严重故障，油面剧烈下降或保护装置二次回路故障，在某种情况下，如检修后油中空气分离得太快，也可能使重瓦斯保护动作于跳闸。
轻瓦斯保护动作时，首先应解除音响信号，并检查瓦斯继电器动作的原因，根据气体分析，进行处理，若是由于带电滤油，加油而引起的，则主变可继续运行。
消弧线圈的作用是什么？
答：是一个具有铁芯（带有间隙）的可调电感线圈。接于变压器中性点与大地之间。其主要作用是当系统发生单相接地时，产生一个与接地（电容）电流方向相反的电感电流，将接地电流补偿成较小的数值或接近于零，以防止电弧重燃，从二有效地降低过电压值。
（2）缺点是：不能实现全线速动，装置本身元件多可靠性较低、接线复杂维护较难。
变电站防雷措施
变电站防雷措施变电站是电力系统重要组成部分，变电站发生雷击事故，将造成大面积的停电，会对电网形成较大的危害，这就要求防雷措施必须十分可靠。
变电站遭受的雷击主要来自两个方面：一是雷直击在变电站的电气设备上；二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。
因此，直击雷和雷电侵入波对变电站进线及变压器的破坏的防护十分重要。
变电站的直击雷防护。
装设避雷针是直击雷防护的主要措施，避雷针是保护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接受器。
它将雷吸引到自己的身上，并安全导入地中，从而保护了附近绝缘水平比它低的设备免遭雷击。
装设避雷针时对于35 kV变电站必须装有独立的避雷针，并满足不发生反击的要求；对于110kV及以上的变电站，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可以将避雷针直接装设在配电装置的架构上，因此，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。
变电站对雷电侵入波的防护。
变电站对侵入波防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器或保护间隙。
阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻，目前，FS系列阀型避雷器为火花间隙和非线性电阻，其主要用来保护小容量的配电装置SFZ系列阀型避雷器，主要用来保护中等及大容量变电站的电气设备；FCZ1系列磁吹阀型避雷器，主要用来保护变电站的高压电气设备。
变电站的进线防护。
对变电站进线实施防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度。
当线路上出现过电压时，将有行波沿导线向变电站行进，其幅值为线路绝缘的50%冲击闪络电压。
线路的冲击耐压比变电站设备的冲击耐压要高很多。
因此，在靠近变电站的进线上加装避雷线是防雷的主要措施。
如果没架设避雷线，当靠近变电站的进线上遭受雷击时，流经避雷器的雷电电流幅值可超过5kA，且其陡度也会超过允许值，势必会对线路造成破坏。
变压器的防护。
变压器的基本保护措施是靠近变压器安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。
发电厂和变电站的防雷保护
➢ 避雷针的设计计算
1. 独立避雷针
uA
Rii
L0h
di dt
uB Rii
i = 100kA，L = 1.55hμH/m，
空气击穿场强500 kV/m， 土壤击穿场强300kV/m， di / dt按斜角波头= 2.6 μs。
s1 0.2Ri 0.1h s2 0.3Ri
➢ 构架避雷针
（1）对于110kV及以上的配电装置，由于绝缘较强，不 易反击，一般可将避雷针装设在构架上。构架避雷针有造价 低廉，便于布置的优点。但因构架离电气设备较近，必须保 证不发生反击的要求。在土壤电阻率 10的00地Ω区 m，仍宜 装设独立避雷针，以免发生反击。
（2）35kV 及以下配电装置的绝缘较弱，所以其构架或 房顶上不宜装设避雷针，而需要装设独立避雷针。
（3）60kV的配电装置，在 500的Ω地 m区宜装设独立避
雷针，在
的地区50容0Ω许采m用、阀型避雷器保护作用的分析
采用阀型避雷器是变电所对入侵波进行防护的主要措施，其保护售后服
第一节 变电所的直击雷保护
变电站防止直击雷的措施：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，则有可能在避雷针、避雷线与被保护设备之间发生放电， 或叫做逆闪络。此类放电现象不但会在空气中发生，而且还 会在地下接地装置间发生，一旦出现，高电位就将加到电力 设备上，有可能导致电力设备的绝缘损坏。
务主要是限制来波的幅值。配合进线段保护，是现代变电所防雷接线的基
本思路
变电站电子设备的防雷分析及保护措施
一、概述随着我国现代化建设的不断提高，各类先进的电子设备广泛地运用到了各电压等级的变电站内。
但是一方面由于电子设备内部结构高度集成化，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电（包括感应雷及操作过电压浪涌）的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。
据统计，雷电对电子设备的损坏占设备损坏因素的比例高达26%，例如变电站线路落雷，造成主控地与设备之间的电位差而损坏大量的保护设备；变电站的微波塔落雷，由于感应过电压而造成大量的通讯、远动设备损坏，我们应当对雷电的危害性引起高度重视，加强防雷意识，做好变电站预防工作，将雷害损失降到最低限度。
二、几种主要的雷击方式2.1雷的直击和绕击雷云单体浮在大地上空，其所带电荷拖着地表相反电荷犹如一个影子随风移动。
如果途经变电站的避雷针或地表其他突出物，地电荷会导致突出物顶端电场畸变集中。
闪电开展之前先是雷云底部的始发先导按间歇分级跃进方式向地表发展，当距地面50～100m时，由避雷针等地表电场畸变集中的地方产生垂直向上的迎面先导。
两者相接，进入直击或绕击的主放电阶段。
通常当地面上突出物的高度为h，雷云正下方的平均电场强度大于和等于580h-0.7 kV/m 时，则该突出物将容易受到直击雷。
原因是高为h的避雷针可影响雷云单体向下的始发先导发展方向的半径，用公式表述为：R＝16.3h0.61m。
该式还表明，地表安装独立避雷针后，将会在其附近出现大量的散击，甚至对避雷针进行直击，对受避雷针保护范围内的物体进行绕击。
一次雷击主放电一般为几万安培到十几万安培，释放的能量相当大，瞬间所产生的强大电流、灼热的高温、猛烈的冲击波、剧变的静电场和强烈的电磁辐射等物理效应给人们的生产生活带来多种危害，如引起火灾和大爆炸，金属导体连接部分断裂破损，建筑物倒塌，电气设备损坏等等。
2.2雷击反击直击雷电流通过地表突出物的电阻入地散流。
假如地电阻为10Ω，一个30kA的雷电流将会使地网电位上升至300kV。
避雷器结构及原理基础知识
四、金属氧化锌避雷器
（1）无间隙金属氧化锌避雷器（压敏避雷器）， 是20世纪70年代开始出现的一种新型避雷器。与传 统的避雷器相比，无间隙金属氧化物避雷器没有火 花间隙，且用氧化锌代替阀式避雷器中的碳化硅。 在结构上采用压敏电阻制成的阀片叠装而成，该阀 片在工频电压下，呈现最大电阻，有效的抑制工频 电流，而在过电压的情况下又呈现小电阻，能很好 的释放过电流，保护设备。
避雷器的分类
常用的避雷器有：阀式、管式、保护间隙、金 属氧化物等。 1、阀式避雷器：阀式避雷器主要 分为普通阀式避雷器和磁吹阀式避 雷器俩大类，普通阀式避雷器有 FS和FZ俩系列。磁吹阀式避雷器 有FCD和FCZ俩系列。避雷器符 号的含义：F-阀式避雷器、S-配 （变）电作用、Z-电站用、Y-线 路用、D-旋转电机用、C-具有磁吹 放电间隙。
阀式避雷器的等效电路
磁吹式避雷器
普通阀式避雷器
阀式避雷器应用
FS系列由于避雷器阀片较小，通流容量较低一般用于保 护变配电设备和电路。
SZ系列由于阀片较大，且火花间隙并联了碳化硅电阻， 通流容量较大，一般用于35KV及以上的电气设备。
二、保护间隙
保护间隙是最简单的防雷设备，一般用镀锌圆钢制成 ，有主间隙和辅助间隙组成。主间隙做成角形的，水平安 装，以便灭弧。为了防止主间隙被外物短路而引起误动作 ，在主间隙的下方串联有辅助间隙。因为保护间隙灭弧能 力弱，一般要求与自动重合闸装置配备使用，以提高供电 的可靠性。
无间隙金属氧化锌避雷器
金属氧化锌避雷器
（2）有串联间隙型金属氧化物避雷器，在复 合外套金属氧化物避雷器的电阻片与一间隙件串 联，适用于非中性点接地的系统中。当单相接地 时，可能发生比较严重的长时间暂态过电压，无 间隙氧化锌避雷器难于承受此过电压。而有串联 间隙氧化锌避雷器在单相接地较低幅值的过电压 下不动作，是避雷器与系统隔离。高于上述电压 时间隙导通，避雷器放电。有效的保护设备和避 雷器。
第7章发电厂和变电站的防雷保护
可在进线的终端杆上安装一组 1000左右的电抗线圈来
H
代替进线段，此电抗线圈既能限制流过避雷器的雷电
流又能限制入侵波陡度。
变压器的防雷保护
一、三绕组变压器的防雷保护
高压侧有雷电过电压波时，通过绕组间
的静电耦合和电磁耦合，低压侧出现一
定过电压。在任一相低压绕组加装阀式
➢ 电缆段保护（进线段保护）：限制流经避雷器中
的雷电流小于3kA（对直配电机以3kA下的残压作
为设计标准）
➢ 电抗器保护：使F2可靠动作
电机母线上装设电容C以限制来波陡度
（a）原理接线图 （b）等值电路 Zg—电机波阻抗
有电缆段的电机进线段保护接线
L1-电缆芯线的自感；L2- 电缆外皮的自感；
L3- 电缆末端外皮接地线的自感 ；L4- 电缆末
➢110kV及以上的中性点有效接地系统
1、中性点为全绝缘时，一般不需采用专门的保护。但在变电
所只有一台变压器且为单路进线的情况下，仍需在中性点加装
一台与绕组首端同样电压等级的避雷器。
2、当中性点为降级绝缘时，则必须选用与中性点绝缘等级相
当的避雷器加以保护，同时注意校核避雷器的灭弧电压
➢ 35kV及以下的中性点非有效接地系统
发电厂和变电所雷电过电压来源及危害
雷直击发电厂和变电所
雷击输电线路产生的过电压沿线路侵入
发电厂和变电所
造成大面积停电。发电机、变压器等主
要电气设备的内绝缘大都没有自恢复的
能力
过电压防护的主要措施
防止直击雷过电压的主要措施是装设专门的避雷针或
悬挂避雷线。
对雷电侵入波过电压防护的主要措施是在发电厂、变
5避雷器的类型、作用及其应用.
h
(二)多只避雷针（通过叠加求出联合保护范围）
(三)单根避雷线
rx 0.47(h hx ) P
h (hx ) 2
rx (h 1.53hx ) P
h (hx ) 2
因此单根避雷线的保护半径要比单根避雷针的保护半径小得多
(四)两根等高避雷线
两线外侧的保护范围按单根避雷线方法确定；两线内侧的保 护高度由两线及保护范围上部边缘最低点O的圆弧来确定
应用范围：仅用于不重要和单相接地不会导致严重后果的场合。
二、保护间隙和避雷器
（一）保护间隙
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。 缺点： 1）伏秒特性很陡； 2）保护间隙没有专门的灭弧 装置 3）产生大幅值的截波。
（二）管式避雷器（亦称排气式避雷器）
2、灭弧栅型磁吹避雷器
(五)金属氧化物避雷器（MOA）
金属氧化物避雷器又称压敏避雷器。它是一种没有火花间隙只 有压敏电阻片的阀型避雷器。压敏电阻片是氧化锌等材料烧结而成。 优点： 1）可省去串联火花间隙， 结构大大简单 2）由于具有极好的非线 性伏安特性，保护性能 优越 3）无续流、动作负载轻、能重复动作实施保护 4）流通容量大，能制成重载避雷器 5）耐污性好
接闪器
接闪器---专门用来接受直接雷击的物体。 避雷针 避雷线 接闪器 避雷带 避雷网 电力系统中需要安装直接雷击防护装置，广泛采用的 即为避雷针和避雷线（又称架空地线）。 保护原理：避雷针（线）一般均高于被保护对象，它们的 迎面先导往往开始得最早，发展得最快，最先影响雷电下行先 导的发展方向，使之击向避雷针（线），并顺利泄入地下，使 处于它们周围的较低物体受到屏蔽保护、免遭雷击。
阀型避雷器的工作原理
阀型避雷器的工作原理
阀型避雷器是一种用于保护电力系统设备免受雷电冲击的装置。
它基于阀放电原理，当系统因雷击而产生过电压时，阀型避雷器能在毫秒级时间内将过电压引导到地线，保护设备，防止设备损坏。
阀型避雷器由可调节电阻、阀区、弧探测装置和控制单元组成。
当电力系统的电压超过设定值时，阀型避雷器的电阻降低。
这时，过电压将通过阀区的间隙放电到地线，以达到放电的目的。
阀型避雷器的放电过程分为三个阶段，即电压上升阶段、过电压维持阶段和放电阶段。
在电压上升阶段，阀型避雷器处于高电阻状态，不发生放电。
当电压升至设定值时，阀型避雷器的电阻迅速降低，进入过电压维持阶段。
在这个阶段，阀型避雷器将持续放电，将过电压引导到地线。
当电压降低至设定值以下时，阀型避雷器的电阻恢复到高电阻状态，放电停止。
阀型避雷器的控制单元会监测设备的状态，并根据需要调整阀型避雷器的电阻。
这样可以根据系统电压的变化，及时地进行过电压的引导，保护设备免受雷击的影响。
总结起来，阀型避雷器通过调节电阻，根据系统的过电压情况，将过电压引导到地线，以保护电力系统设备免受雷电冲击。
它的工作原理简单可靠，在电力系统中起到了重要的保护作用。
变电站避雷器的知识
变电站避雷器的知识一、避雷器是啥？变电站避雷器呀，就像是变电站的小保镖呢。
它的作用可大啦，主要是用来保护变电站里那些很重要的电气设备，像变压器之类的，防止它们被雷击或者其他过电压给弄坏咯。
你想啊，变电站里的设备都很娇贵的，就像我们自己心爱的宝贝一样，要是被雷劈一下或者电压突然变得很高，那可就惨啦。
避雷器就站在那里，随时准备把那些多余的、危险的电压给导走，就像超级英雄一样。
二、避雷器的类型1. 有阀型避雷器。
这个避雷器呢，它里面有一些特殊的结构，能够在正常电压的时候保持绝缘，一旦电压过高，就会像打开阀门一样，让电流通过，把过电压给释放掉。
它就像是一个很聪明的小卫士，知道什么时候该干活，什么时候该休息。
2. 氧化锌避雷器。
这可是现在比较常用的一种哦。
它的优点可多啦，比如说保护性能好，而且动作很迅速。
就好像一个反应超快的小能手，一察觉到有危险的电压，马上就开始工作，把过电压给制服。
三、避雷器的工作原理简单来说呢，当有过电压的时候，避雷器的电阻会变得很小，这样电流就很容易通过它，然后把过电压导入大地。
等过电压消失了，它又会恢复到高电阻的状态，就像什么都没发生过一样。
这就像是一个会变身的小超人，在危险的时候变成一种状态来应对，危险过去了又变回原来的样子。
四、避雷器在变电站中的重要性变电站可是电力系统里很关键的部分，如果变电站的设备被损坏了，那可能会导致一大片地方停电呢。
避雷器在这中间就起到了一个守护的作用，它就像一个忠诚的小卫士，默默地守护着变电站的安全。
要是没有避雷器，变电站就像是没有城墙保护的城堡，很容易受到外界的攻击。
五、避雷器的安装位置避雷器一般会安装在变电站的进线端、变压器的附近这些关键的地方。
就像在城堡的大门和宝库的门口安排小卫士一样，放在这些地方才能更好地发挥它的保护作用。
把它安装在进线端，可以防止从外面进来的过电压进入变电站内部；安装在变压器附近呢，就能直接保护变压器这个变电站里的大宝贝啦。
007--发电厂和变电所的防雷保护
第七章
发电厂和变电所的
防雷保护
高电压技术
概
述
一、发、变电所雷电过电压来源及危害： 发电厂、变电所是电力系统的中心环节，另外变电所是 多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽。 1、雷电直击发电厂和变电所 2、雷击线路产生的雷电过电压沿线路侵入发、变电所 3、雷电直击发电厂和变电所造成大面积停电，影响工 业生产和人民生活。 4、雷击线路产生的雷电过电压沿线路侵入发、变电所电 气设备，发电机、变压器等主要电器设备的内绝缘大都没 有自恢复的能力，一旦受损，直接经济损失严重；同时修 复困难，影响时间较长，间接损失无法估量。
旋转电机的防雷保护要比变压器困难得多，其雷害事故 也往往大于变压器，这是由它的绝缘结构、运行条件等方 面的特殊性造成的。 1、旋转电机主绝缘的冲击耐压值远低于同级变压器的冲 击耐压值。在同一电压等级的电气设备中，以旋转电机的冲 击电气强度为最低。运行中的旋转电机主绝缘更低于出厂时 的核定值。
高电压技术
第一节 发电厂、变电所的直击雷保护
发电厂、变电所防雷保护的措施： 按照安装方式的不同，装设独立避雷针、构架避雷针。
直击雷防护设计内容：
选择避雷针的支数、高度、装设位置、验算它们的保护范 围、应有的接地电阻、防雷接地装置设计等。
高电压技术
一、独立避雷针
适用范围：35kv及以下变电所 1、 避雷针的反击问题： 雷电经引下线入地时，在引下线上产生高电位，会 对被保护对象或与其有联系的物体（母线、电缆、金属 管道等）产生反击。 2、安全距离的确定： 为避免反击发生，就要求避雷针的引下线与被保护物体之 间有一定的安全距离。
设辅助集中接地装置，且避雷针与主接地网的地下连接 点到变压器接地线到主接地网的地下连接点，沿接地体
第十章 发电厂和变电所的防雷保护
2U 50% I b z U bm
进线段导线波阻
从P288表10-3-2可知，1~2Km的进线端已能够 满足限制避雷器中雷电流不超过5KA或10KA的要 求。 2.进入变电所的雷电流波陡度α的计算 行波电压（KV）
KV s 0.008 u 0 .5 l hd 进线段长度（m） u
入侵波幅值和陡度位于区域Ⅰ， 则变电所出现雷害事故；位于 Ⅱ区，则无雷害事故。危险波 形越偏上或偏右，则运行方式 下的防雷性能越好。
2）改变入侵波幅值，重复上 述过程。
三、变电所避雷器保护配置 1.配电装置的每组母线上应装设避雷器，但进出 线都装有避雷器的除外。 2.旁路母线是否装设避雷器视其运行时避雷器到 被保护设备的电气距离是否满足要求而定。 3.330KV及以上变压器和并联电抗器处必须装设 避雷器，避雷器应尽可能靠近设备本体。
4.220KV及以下变压器到避雷器之间的电气距离 超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。 5.三绕组变压器到低压侧的一相上宜装设一台避 雷器。
6.自耦变压器必须在两个自耦合的绕组出线上装 设避雷器，避雷器装设于变压器与断路器之间。
7.下列情况变压器中性点应装设避雷器： 1）中性点直接接地系统，变压器中性点为分级 绝缘且装有隔离开关时；
动作后：
2u (t ) u b i b z1
避雷器动作前： u b u t
u
b
f i b
Ubm为避雷器残压的最大值，虽然 残压与雷电流的大小有关，但因阀 片的非线性特性，当流过的雷电流 在很大范围内变动时，其残压近乎 不变。
由图可知： 避雷器电压有 两个峰值Uch和 Ubm， Uch是避 雷器冲击放电 电压，由于阀 型避雷器的伏 秒特性uf很平， 故此值基本上 不随侵入波陡 度而变；
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天津理工大学中环信息学院教案首页
题目：变电站与发电厂的防雷保护
讲授内容提要：
1、发电厂、变电站的直击雷防护
2、变电站内阀型避雷器的保护作用
教学目的：掌握发电厂、变电站的防雷保护原理以及保护措施
教学重点：掌握发电厂、变电站的直击雷防护
教学难点：理解变电站内阀型避雷器的保护作用
采用教具和教学手段：多媒体及板书
授课时间：2014年9月1日授课地点：新教学楼1108 教室注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。
第十章变电站与发电厂的防雷保护
本次课主要内容：
1、发电厂、变电站的直击雷防护
2、变电站内阀型避雷器的保护作用
发电厂和变电所雷电过电压来源
雷直击发电厂和变电所
雷击输电线路产生的过电压沿线路侵入发电厂和变电所
变电所雷电过电压的危害
发电机、变压器等主要电气设备的内绝缘大都没有自恢复的能力220kV线路50%放电电压1200kV，而相应的变压器全波冲击试验电压850kV，全波多次冲击耐压只有850/1.1=773kV
造成大面积停电
直击雷防护
避雷针的反击
发生反击时: 500S k=100R ch+60h
500S d=100R ch
防止反击: S k>0.2R ch+0.1h 一般5m
S d>0.3R ch 一般3m
避雷针的安装方式
一般110kV及以上变电所，允许装配电构架避雷针，配电构架需装设辅助接地装置，与地网的连接处距变压器接地与地网连接处的距离
不小于15m 。
土壤电阻率>500Ωm 时,需独立架设避雷针。
变压器门型构架上不得加装避雷针。
35kV 及以下变电所需独立加设避雷针，并达到不反击的要求。
变电所内避雷器的保护作用
装设避雷器
正确选择避雷器的形式、参数
合理确定保护接线方式，如台数、装设位置
尽量少的避雷器保护所有设备
避雷器与被保护设备距离为零时的过电压
变压器在冲击电压作用下可等值为一个电容（称为入口电容），一般可以不计，认为输电线路在此开路。
避雷器动作前：
变压器（也是避雷器）上电压： 避雷器动作后：
变压器（也是避雷器）上电压有两个峰值：
U ch ：避雷器冲击放电电压
U bm ：避雷器残压的最大值，取5kA 下的数值
两个峰值U ch 和U bm 基本相同
变压器得到可靠保护条件：变压器冲击放电电压大于避雷器的冲击放电电压和5kA 下的残压
110kV~220kV 变电所雷电流不得超过5kA ，故5kA 下的残压用U b.5表示。
避雷器与被保护设备有一定距离时的过电压
u
2u b
入侵波 at (到B 点时t=0)在变压器入口处T 发生全反射:
1)、当T 点的反射波到达B 点之前
U B (t) = at
2)、当T 点的反射波到达B 后和避雷器动作之前
变压器与避雷器之间允许的最大电气距离
由于入侵波在变压器与避雷器之间多次反射，作用在变压器上的电压具有振荡性质，相当于截波的作用。
变压器承受截波的能力为多次(一般指3次)截波耐压值: 因此变压器承受的最大耐压值 变压器与避雷器间允许的最大电气距离
确保变压器安全的主要措施
限制避雷器残压
限制入侵波陡度
减小变压器距避雷器的电气距离 v
l )-2a(t )(2)2()(2
22=-=-+=ττ＝v l t a v l t a at t U B 15
.1U U 3
.j j =j
b U K v l
U ≤+α25.v /2U U L 5.b j m α-=。