第五讲雷电及防雷保护装置PPT课件

Z0
Z j UA2I0Zj
3. 雷电流幅值（I）：雷电流指雷击于低接地电阻 （≤ 30）的物体时流过雷击点的电流。
I 2I0
经验公式：
一般地区： lg P I 88
少雷地区： lg P I 44
I—雷电流幅值（kA) P—幅值大于I的雷电流出现的概率
4. 雷电流的波前时间 T1 、波长T 2 、陡度
1－被保护绝缘 2－保护间隙或管式避雷器 3－阀式避雷器
t
（一）.保护间隙和管式避雷器 保护间隙：
结构简单、价格低廉；熄弧能力弱、伏秒特性陡峭、难以与
被保护设备配合，动作产生截波、不能保护带绕组的设备，
主要用于10kV以下配电网线路的保护，往往与自动重合闸装 置配合使用。
u
Um Ub
过电压波 保护间隙的伏秒特性
rx0.47(hhx)p h x ≥ h / 2 rx (h1.53hx)p h x ＜ h / 2
保护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角 D
h
二. 避雷器(lightning arrester)
避雷器是一种过电压限制器，它与被保护
设备并联运行，当作用电压超过一定幅值
以后避雷器总是先动作，泄放大量能量， T
F
限制过电压，保护电气设备。
基本分类： 保护间隙
管式避雷器 避雷器 阀式避雷器
金属氧化物避雷器
对避雷器的基本技术要求：
●过电压作用时，避雷器要先于被保护设备放电，这需要由 两者的全伏秒特性的配合来保证；
●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，使系统恢复正常；
u
2
1
P
3 0
第五讲.雷电及防雷保护装置
雷电是大自然中最宏伟壮观的气体放电现象，雷电放电所产生的 雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引起巨大的电磁效 应、机械效应和热效应。从电力工程的角度看，最值得我们 注意的两个方面是：
1. 雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压； 2. 雷电放电所产生的巨大电流，有可能使被击物体炸毁、燃烧，
实测表明： T1:1~4s
T2:20~100s
我国在防雷设计中取 2.6/40s 波前的平均陡度： I (kA/s)
2.6
5. 雷电流极性及计算波形 75~90%的雷电流是负极性，在防雷设计 中一般按负极性考虑
常用计算波形： (1). 双指数波
i iI0(etet)
I
0.5I
0 T1
T2
t
(2).等值斜角平顶波前
两针中间的保护范围用下式求得：
h0
h
D 7p
bx 1.5(h0hx)
h 0 — 两针联合保护范围上部边缘的最低点高度
2 b x — 在高度 h x 的水平面上，保护范围的最小宽度
一般情况下取 D5h
6 . 单根避雷线的保护范围
h
hx
rx
h
h
rx r x h30m:25
避雷线保护范围的长度与其本身的长度相同，两端各 有一个受到保护的半个圆锥体空间。单根避雷线的保 护范围一侧宽度为：
（二）. 阀式避雷器
阀式避雷器 普通阀式避雷器（FS/FZ) 磁吹阀式避雷器(FCZ/FCD)
FS：配电型，适用10kV及以下配电网中电气设备的保护 FZ：变电所型，适用220kV及以下变电所电气设备的保护 FCZ：变电所型，适用330～500kV变电所电气设备的保护 FCD：旋转电机型，适用旋转电机的保护
角形保护间隙
0
绝缘上受到的实际电压波形
t
1－主间隙; 2－辅助间隙 3－绝缘瓷瓶
管式避雷器：
实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙。伏秒特性陡峭、 动作产生截波、放电分散性大，主要用于输电线路上绝缘比 较薄弱的地方和变电站、发电厂的进线段保护。
1－产气管；2－棒电极 3－环电极 4－导线 S1－灭弧间隙 S2－外间隙
i
I
0 T1
i t (t≤T1) i T1 I(t>T1)
t
(3).等值半余弦波前
i
I 0.5I
0 T1
i I (1cost)
2
t
T1
§6.2 防雷保护装置
防雷保护装置：指能使被保护物体避免雷击， 而引雷于本身，并顺利地泄入大地的装置。
一. 避雷针和避雷线(lightning-conductor,lightning-rod)
箭状先导
箭状先导
二. 雷电参数
1. 雷暴日(Td)：一年中发生雷电的天数。
2. 雷暴小时(Th)：一年中发生雷电的小时数。
3. 地面落雷密度( ) :每平方公里地面在一个雷暴
日
4.
2. 雷道波阻抗 Z 0
中受到的平均雷击次数。
Z0 300
先导
s
A
Zj
主放电
s
A
Zj
i0
Z0
A
Zj
A
Z j很小
2 i0
当h≤30m时，H=20h; 当h＞30m时，H≈600m
2 . 保护范围、绕击率 绕击率：指雷电绕过避雷装置而击中被保护物体的概率。
我国有关规程推荐的保护范围对应于0.1%的绕击率。
3 . 适用范围
避雷针适宜于象变电所、发电厂那样相对集 中的保护对象；避雷线主要用于架空线路那样伸 展很广的保护对象。
1 . 保护原理：当雷云放电时使空间电场畸变，在避 雷针的顶端形成局部强场区，影响雷电先导放电的发 展方向，使雷电对避雷针放电，再经过接地装置将雷 电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。
雷击定向高度：雷电先导放电朝地面发展到某一高度H后，
才会在一定范围内受到避雷针的影响而对避雷针放电，H称 为定向高度。
使导体熔断等，在本课程中着重讨论前一类问题。 3. 雷电放电起源于雷云的形成，也就是云的起电，这基本
上是 4. 一个气象物理问题，我们在这里不作深入探讨。
§6.1 雷电过程与雷电参数
一.雷电放电过程 （lightning)
1.先导阶段
2.主放电阶段 3. 余辉阶段
H(km)
7 6 5 4 3 2 1
rx (hhx)p h x ≥ h / 2
rx(1.5h2hx)p h x ＜ h / 2
h—避雷针高度，m p—高度修正系数
h ≤30m p 1
30＜ h≤120m p 5 .5 h
5 . 等高双避雷针的保护范围
1
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2
h
hx
h0
D
1.5h
rx
hx
水平面上
的保护范围
bx
两针外侧的保护范围按单支避雷针的计算方法确定，
4 . 单支避雷针的保护范围
h
hx
hx
1.5h
水平面上 的保护范围
rx h30m:45
单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴线 的曲面圆锥体，它的侧面边界线实际上是曲线，工程上 用折线代替。不难看出，最大的保护半径即为地面上的
保护半径。
在某一被保护物高度 h x 水平面上，其保护半径 rx 为：