高电压技术(雷电及防雷设备 )

雷暴日为40
二.避雷针和避雷线
1.保护作用的原理
能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发展沿 着避雷针的方向发展，直击于其上，雷电流通 过避雷针（线）及接地装置泄入大地而防止避 雷针（线）周围的设备受到雷击
独立避雷针
构架避雷针
消雷器
2.保护范围
(1).单支避雷针
hx
h 2
hx
h 2
rx (h hx )P rx (1.5h 2hx )P
2.保护间隙
作用原理： 当雷电侵入波要危及它所
保护的电气设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工作母线 接地，避免了被保护设备 上的电压升高，从而保 护了设备。
优缺点：
优点： 结构简单、制造方便 缺点： 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理
想； 间隙动作后会形成截波； 熄弧能力低
3.排气式避雷器 结构
作用原理
具有分路电阻的火花间隙：
为什么要在间隙两端并联电阻：
由于间隙各电极对地和对高压端有寄生 电容存在，使电压在各间隙上的分布不均匀， 从而使每个火花间隙的作用得不到充分发挥， 减弱了避雷器的熄弧能力，也降低了工频放 电电压。
作用原理：
在工频和恢复电压作用下，间隙电容的阻抗 很大，而分路电阻阻值较小，故间隙上的电压 分布主要由分路电阻决定，而分路电阻组值相 等，使间隙上的电压分布均匀，从而提高了熄 弧电压和工频放电电压。
当排气式避雷器受到雷电波入侵时，内外 间隙同时击穿，雷电流经间隙流入大地；过 电压消失后，在工作电压作用下，流经间隙 的工频续流电弧的高温使管内产气材料分解 出大量气体，管内压力升高，气体从开口孔 喷出，从而使工频续流在第一次经过零值时 就熄灭。
特点
其熄弧能力与工频续流大小有 关，续流太大，产气过多，易使管 子炸裂；续流太小，产气不足以熄 弧，故对工频续流有上下限的规定。
(1).氧化锌阀片的伏安特性
(2).金属氧化物避雷器的特点 a.保护性能好； b.无续流和通流容量大 c.无间隙
四.接地装置
1.接地与防雷接地 (1).接地定义：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。
第四章
雷电及防雷设备
雷电现象
一.雷电的电气参数
1.雷电流i (1).幅值
lg p I 88
(2).波头、陡度及波长
标准冲击波：
f 1.2s t 50s
i I0 (et et )
钭角平顶波：
f 2.6s I I / 2.6kA/ s
f
等值余弦波：
i I (1 cost)
h:避雷针高度,m hx 被保护物高度,m
P:高度影响系数
h 30m, P 1 30m h 120m, P 5.5
h
(2).两支等高避雷针
a.定出保护范围上部边缘最低点o
h0
h
D 7P
b.二针间被保护物高度水平面上保护范围的一侧宽度
bx 1.5(h0 hx )
(3).两支不等高避雷针
c.电气参数
(1). 额定电压：避雷器两端子间允许的最大工 频电压的有效值
(2). 灭弧电压：保证能够在工频续流第一次经 过零值时灭弧的条件下允许加在避雷器上的最 高工频电压。
灭弧电压应当大于避雷器工作母线上可能出现的 最高工频电压，否则将不能保证续流灭弧而使阀 片烧坏。
(3). 工频放电电压：在工频电压下，避雷器将发 生放电的电压值
(4). 冲击放电电压：指预放电时间为1.5-20微秒 的冲击放电电压
(5). 残压：指雷电流通过避雷器时在阀片电阻 上产生的压降
(6). 保护比：指避雷器残压与灭弧电压之比
保护比愈小，说明残压愈低或灭弧电压愈高， 显示保护性能愈好。
(2).磁吹型阀式避雷器
结构原理：
5.金属氧化物（氧化锌）避雷器
在冲击电压作用下，由于其等值频率很高， 电容的阻抗小于分路电阻，间隙上的电压分布 取决于电容分布，由于间隙对地和瓷套寄生电 容存在，使电压分布不均匀，其冲击放电电压 较低，改善了避雷器的性能。
非线性电阻
U Ci
α:非线性系数
b.工作原理
系统正常工作时，间隙将电阻阀片与工作母线隔 离，以免由工作电压在阀片电阻中产生电流使阀片 烧坏。
当系统中出现过电压且其幅值超过间隙放电电压 时，间隙击穿，冲击电流通过阀片流入大地，从而 使设备得到保护。由于阀片的非线性特性，其电阻 在流过大的冲击电流时变得很小，故阀片上产生的 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，间隙能在工频续流第一次过 零时就将电弧切断，从而保护了被保护设备。
优缺点
熄弧能力比保护间隙要强，但伏秒特 性较陡且放电分散性大，且会形成截波， 并受大气条件影响较大，所只用在线路 保护和变电所进线段保护
4.阀式避雷器 (1).普通型阀式避雷器
a.结构与元件的作用：
火花间隙：
作用原理：
根据火花间隙的结构，使间隙的放电时间 缩短，由于其伏秒特性曲线平缓，放电分散性 也较小，由于火花间隙由若干个小间隙组合串 联，易于切断工频续流，且不易重燃。
f D' 7P
(4).多支等高避雷针
(5).避雷线
例题：
图示一露天变电所和高为80米的烟囱的位 置，在烟囱上装了一支避雷针，要求确定变电 所的防护情况（变电所构架高10米）
为了保护110kv露天配电装置，在如图所 示三角形区域放置三根避雷针，避雷针装在 11米高的门型架上，内部保护物高为10米， 为了使该区钱免受直击雷，避雷针应多高？ 若A处有一门型架其高度为8米，问该门型架 是否在保护范围之内？
2
/ f
max
di dt
max
I
2
2.雷暴日与雷暴小时 雷暴日：每年中有雷电的日数 雷暴小时：每年中有雷电的小时数

3.地面落雷密度和输电线路落雷次数
地面落雷密度中：每一雷暴日、每平方公里
地面遭受雷击的次数，以
表示
输电线路落雷次数：
N=0.28(b+4h)
h：避雷线或导线对地平均高度 b:两根避雷线之间的距离
1
40m
2
4.5m 45m 49m A
3
三.避雷器
1.基本要求 (1).能瞬时动作 (2).能自行迅速截断工频续流
工频续流:避雷器在冲击电压作用后流经间隙 的工频电弧
(3).具有平直的伏秒特性曲线
(4).具有一定的通流容量，其残压 应低于被保护物的冲击耐用
残压：冲击电压通过阀式避雷器时，在避 雷器上产生的最大压降