雷电及防雷保护装置简介
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雷电及防雷保护装置简 介
2020年4月30日星期四
•2
•二. 雷电参数
1. 雷暴日(Td)：一年中发生雷电的天数(30-40)。 2. 雷暴小时(Th)：一年中发生雷电的小时数(100)
。
3. 地面落雷密度( ) :每平方公里地面在一个雷暴
日 4•.2. 3
•4
•≤30m
•30＜ •≤120m
•＜
•14
•5 . 等高双避雷针的保护范围
•1
•2
• 水平面上
•的保护范围
•15
•两针外侧的保护范围按单支避雷针的计算方法确定， •两针中间的保护范围用下式求得：
•— 两针联合保护范围上部边缘的最低点高度 •— 在高度 的水平面上，保护范围的最小宽度 •一般情况下取
•过电压波
•保护间隙的伏秒特性
•0
•绝缘上受到的实际电压波形
• 角形保护间隙 •1－主间隙; 2－辅助间隙 •3－绝缘瓷瓶•22
•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
•FCD：旋转电机型，适用旋转电机的保护
•24
•
•25
•1. 原理结构图
•瓷套
•F—火花间隙 •R—非线性阀片电阻
•26
•2. 动作过程 •3. 主要特性参数 •▼额定电压 •▼冲击放电电压 •▼工频放电电压 •▼灭弧电压 •▼冲击系数 •▼切断比
•27
•●残压 •●通流容量 •●保护水平 •●保护比
雷针的顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导
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
。
•10
•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。
•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。
•2
•1
•P
•3 •0
•1－被保护绝缘 •2－保护间隙或管式避雷器 •3－阀式避雷器
•21
•（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。
•3. 雷电流幅值（I）：雷电流指雷击于低接地电阻
•
（≤ ）的物体时流过雷击点的电流。
•经验公式： •一般地区：
•少雷地区： •I—雷电流幅值（kA) •P—幅值大于I的雷电流出现的概率
•5
•4. 雷电流的波前时间 、波长 、陡度 •实测表明：
•我国在防雷设计中取 •波前的平均陡度：
•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
•0.5I
•0
•7
•(2).等值斜角平顶波前 •I •0
•8
•(3).等值半余弦波前 •I
•0.5I •0
•9
•§8.2 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
•1 . 保护原理：当雷云放电时使地面电场畸变，在避
•28
•4. 结构特征
•●火花间隙：平板间隙和磁吹式间隙
•单个平板火花间隙：1－黄铜电极； •2－云母垫圈；3－间隙放电区 •普通阀式避雷器的火花间隙由多个这种间隙串联而成
•29
•旋弧型磁吹间隙： •主要用于FCD系列中 •1－永磁铁 2－内电极 •3－外电极 4－电弧
•灭弧栅型磁吹间隙：主要用于FCZ系列中 •1－磁吹线圈 2－辅助间隙 •3－主间隙 4－主电极 5－灭弧栅 •6－分路电阻 7－阀片电阻
•3－环电极 4－导线
•S1－灭弧间隙 S2－外间隙
•23
•（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
•11
•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。 •(消雷器)
•12
•4 . 单支避雷针的保护范围
• 水平面上 •的保护范围
•13
•在某一被保护物高度 水平面上，其保护半径 为：
•≥
• —避雷针高度，m • —高度修正系数
•基本分类： •保护间隙
•管式避雷器
•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)
•金属氧化物避雷器(MOA)
•20
•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；
•一.接地与分类 •接地：指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通
•
过导体与大地保持等电位。
•(1).工作接地：根据电力系统正常运行需要而设置的接地。
•(2).保护接地：为了人身安全而将电气设备的金属外壳等加
•30
•●阀片电阻：SiC阀片和MOV阀片
•阀片的非线性伏安特性：
•特点：流过小电流时（如工频续流），
•
电阻大
;流过大电流时
• （如雷电流），电阻小
•0
•线性电阻 •阀片电阻
•理想情况
•0
•31
•U
•MOV •SiC
•系统相电压
• 必须用 •火花间 隙
•I
•32
•金属氧化物避雷器
•33
•§8.3. 防雷接地
•16
•6 . 单根避雷线的保护范围
•17
•单根避雷线的保护范围一侧宽度为 ：
•≥ •＜
•18
•保护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角
•19
•二. 避雷器
•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，限制过电压，保护电气设备。
2020年4月30日星期四
•2
•二. 雷电参数
1. 雷暴日(Td)：一年中发生雷电的天数(30-40)。 2. 雷暴小时(Th)：一年中发生雷电的小时数(100)
。
3. 地面落雷密度( ) :每平方公里地面在一个雷暴
日 4•.2. 3
•4
•≤30m
•30＜ •≤120m
•＜
•14
•5 . 等高双避雷针的保护范围
•1
•2
• 水平面上
•的保护范围
•15
•两针外侧的保护范围按单支避雷针的计算方法确定， •两针中间的保护范围用下式求得：
•— 两针联合保护范围上部边缘的最低点高度 •— 在高度 的水平面上，保护范围的最小宽度 •一般情况下取
•过电压波
•保护间隙的伏秒特性
•0
•绝缘上受到的实际电压波形
• 角形保护间隙 •1－主间隙; 2－辅助间隙 •3－绝缘瓷瓶•22
•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
•FCD：旋转电机型，适用旋转电机的保护
•24
•
•25
•1. 原理结构图
•瓷套
•F—火花间隙 •R—非线性阀片电阻
•26
•2. 动作过程 •3. 主要特性参数 •▼额定电压 •▼冲击放电电压 •▼工频放电电压 •▼灭弧电压 •▼冲击系数 •▼切断比
•27
•●残压 •●通流容量 •●保护水平 •●保护比
雷针的顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导
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
。
•10
•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。
•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。
•2
•1
•P
•3 •0
•1－被保护绝缘 •2－保护间隙或管式避雷器 •3－阀式避雷器
•21
•（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。
•3. 雷电流幅值（I）：雷电流指雷击于低接地电阻
•
（≤ ）的物体时流过雷击点的电流。
•经验公式： •一般地区：
•少雷地区： •I—雷电流幅值（kA) •P—幅值大于I的雷电流出现的概率
•5
•4. 雷电流的波前时间 、波长 、陡度 •实测表明：
•我国在防雷设计中取 •波前的平均陡度：
•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
•0.5I
•0
•7
•(2).等值斜角平顶波前 •I •0
•8
•(3).等值半余弦波前 •I
•0.5I •0
•9
•§8.2 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
•1 . 保护原理：当雷云放电时使地面电场畸变，在避
•28
•4. 结构特征
•●火花间隙：平板间隙和磁吹式间隙
•单个平板火花间隙：1－黄铜电极； •2－云母垫圈；3－间隙放电区 •普通阀式避雷器的火花间隙由多个这种间隙串联而成
•29
•旋弧型磁吹间隙： •主要用于FCD系列中 •1－永磁铁 2－内电极 •3－外电极 4－电弧
•灭弧栅型磁吹间隙：主要用于FCZ系列中 •1－磁吹线圈 2－辅助间隙 •3－主间隙 4－主电极 5－灭弧栅 •6－分路电阻 7－阀片电阻
•3－环电极 4－导线
•S1－灭弧间隙 S2－外间隙
•23
•（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
•11
•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。 •(消雷器)
•12
•4 . 单支避雷针的保护范围
• 水平面上 •的保护范围
•13
•在某一被保护物高度 水平面上，其保护半径 为：
•≥
• —避雷针高度，m • —高度修正系数
•基本分类： •保护间隙
•管式避雷器
•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)
•金属氧化物避雷器(MOA)
•20
•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；
•一.接地与分类 •接地：指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通
•
过导体与大地保持等电位。
•(1).工作接地：根据电力系统正常运行需要而设置的接地。
•(2).保护接地：为了人身安全而将电气设备的金属外壳等加
•30
•●阀片电阻：SiC阀片和MOV阀片
•阀片的非线性伏安特性：
•特点：流过小电流时（如工频续流），
•
电阻大
;流过大电流时
• （如雷电流），电阻小
•0
•线性电阻 •阀片电阻
•理想情况
•0
•31
•U
•MOV •SiC
•系统相电压
• 必须用 •火花间 隙
•I
•32
•金属氧化物避雷器
•33
•§8.3. 防雷接地
•16
•6 . 单根避雷线的保护范围
•17
•单根避雷线的保护范围一侧宽度为 ：
•≥ •＜
•18
•保护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角
•19
•二. 避雷器
•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，限制过电压，保护电气设备。