哈工大高电压技术2防雷保护装置

1、第二节第二节 防雷保护装置防雷保护装置避雷针和避雷线避雷针和避雷线 保护间隙和避雷器保护间隙和避雷器 防雷接地防雷接地现代电力系统中实际采用的防雷保护装置主要有：现代电力系统中实际采用的防雷保护装置主要有：避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器、防雷避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器、防雷接地、电抗线圈、电容器组、消弧线圈、自动重接地、电抗线圈、电容器组、消弧线圈、自动重合闸等等。合闸等等。防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击，而防雷保护装置是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。引雷于本身，并顺利地泄入大地的装置。电力系统中需要安装直接雷击防护装置，广泛采用的即电

2、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）。为避雷针和避雷线（又称架空地线）。避雷针适宜用于变电所、发电厂这样相对集中的保护对象；避雷针适宜用于变电所、发电厂这样相对集中的保护对象；避雷线适宜用于像架空线路那样伸展很广的保护对象。避雷线适宜用于像架空线路那样伸展很广的保护对象。保护原理保护原理：避雷针（线）一般均高于被保护对象，它们的迎面：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，使处于发展方向，使之击

3、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。它们周围的较低物体受到屏蔽保护、免遭雷击。保护范围保护范围：表示避雷装置的保护效能，保护范围是相对的，每：表示避雷装置的保护效能，保护范围是相对的，每一个保护范围都有规定的绕击（概）率，绕击指的是雷电绕过一个保护范围都有规定的绕击（概）率，绕击指的是雷电绕过避雷装置而击中被保护物体的现象。我国有关规程所推荐的保避雷装置而击中被保护物体的现象。我国有关规程所推荐的保护范围对应于护范围对应于0.10.1的绕击率。的绕击率。( (一一) )单支避雷针单支避雷针 当当 时时 P P1 1 当当 时时 h h 避雷针高度避雷

4、针高度 P P 高度修正系数高度修正系数 - - 被保护物的高度被保护物的高度 - - 保护范围保护范围()()2xxxhrhhPh(1.52 )()2xxxhrhh Phmh30mhm12030hP5 .5xhxr( (二二) )多只避雷针（通过叠加求出联合保护范围）多只避雷针（通过叠加求出联合保护范围） 两针外侧保护范围分别按单针求出，两针之间先作出两针外侧保护范围分别按单针求出，两针之间先作出高针的保护范围，然后由低针高针的保护范围，然后由低针2 2的顶点作水平线得到的顶点作水平线得到交点交点3 3，再求出等高避雷针，再求出等高避雷针2 2和和3 3的联合保护范围。的联合保护范围。因此单

5、根避雷线的保护半径要比单根避雷针的保护半径小得多0.47()()2xxxhrhhPh(1.53 )()2xxxhrhh Ph(三)单根避雷线 ()()2xxxhrhhPh避雷针避雷针(1.52 )()2xxxhrhh Ph 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(四)两根等高避雷线 二、保护间隙和避雷器（一）保护间隙（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电压波被限制到保护间隙F F的击穿电压的击穿电压U Ub b。S1 S1 被

6、保护设备的伏秒特性被保护设备的伏秒特性S2 S2 保护间隙的伏秒特性保护间隙的伏秒特性有效有效无效无效应用范围：仅用于不重要和单相接地不会导致严重后果应用范围：仅用于不重要和单相接地不会导致严重后果的场合。的场合。二、保护间隙和避雷器缺点：缺点： 1 1）伏秒特性很陡；）伏秒特性很陡； 2 2）保护间隙没有专门的）保护间隙没有专门的灭弧装置灭弧装置 3 3）产生大幅值的截波。）产生大幅值的截波。（一）保护间隙（一）保护间隙（二）管式避雷器（亦称排气式避雷器）（二）管式避雷器（亦称排气式避雷器） 它实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙，其它实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙，其基本元件为装

7、在消弧管内的火花间隙在安装时再串基本元件为装在消弧管内的火花间隙在安装时再串接一只外火花间隙。接一只外火花间隙。缺点：缺点： 1 1）续流太小时不能灭弧，太大时产气过多，使管子爆裂；）续流太小时不能灭弧，太大时产气过多，使管子爆裂；2 2）伏秒特性和产生截波方面与保护间隙相似，维护较麻烦）伏秒特性和产生截波方面与保护间隙相似，维护较麻烦应用范围：仅安装在输电线路上绝缘比较薄弱的地方应用范围：仅安装在输电线路上绝缘比较薄弱的地方和用于变电所、发电厂的进线段保护中。和用于变电所、发电厂的进线段保护中。( (三三) )普通阀式避雷器普通阀式避雷器 变电所的防雷保护主要依靠阀变电所的防雷保护主要依靠阀

8、式避雷器，它在电力系统过电式避雷器，它在电力系统过电压保护和绝缘配合中都起着重压保护和绝缘配合中都起着重要的作用，它的保护特性是选要的作用，它的保护特性是选择高电压电力设备绝缘水平的择高电压电力设备绝缘水平的基础。基础。 结构：主要由火花间隙结构：主要由火花间隙F F及与及与之串联的工作电阻之串联的工作电阻R R两大部分两大部分组成。组成。特点：特点： 对工作电阻的首位要求对工作电阻的首位要求是它应具有良好的非线是它应具有良好的非线性伏安特性，即在冲击性伏安特性，即在冲击大电流下，阻值应很小，大电流下，阻值应很小，让冲击电流顺利泄入地让冲击电流顺利泄入地下，且残压不高；在工下，且残压不高；在工

9、频电流下，阻值要变大，频电流下，阻值要变大，以利灭弧。以利灭弧。( (四四) )磁吹式避雷器磁吹式避雷器磁吹式火花间隙：它是利用磁场对电弧的电动力，迫使间隙磁吹式火花间隙：它是利用磁场对电弧的电动力，迫使间隙中的电弧加快运动，旋转或拉长，使弧柱中去电离作用增强，中的电弧加快运动，旋转或拉长，使弧柱中去电离作用增强，从而大大提高其灭弧能力从而大大提高其灭弧能力与普通阀式避雷器类似，主要区别采用了灭弧能力较强的磁与普通阀式避雷器类似，主要区别采用了灭弧能力较强的磁吹火花间隙和通流能力较大的高温阀片。吹火花间隙和通流能力较大的高温阀片。 1 1、旋弧型磁吹避雷器、旋弧型磁吹避雷器 2 2、灭弧栅型磁

10、吹避雷器、灭弧栅型磁吹避雷器(五)金属氧化物避雷器（MOA） 氧化锌(ZnO)，具有极其优异的非线性特性。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）耐污性好三、防雷接地三、防雷接地接地一般概念接地一般概念电工中电工中“地地”是指地中不受入地电流的影响而保持着零电位是指地中不受入地电流的影响而保持着零电位的土地。电气设备导电部分和非导电部分与大地的人为连接的土地。电气设备导电部分和非导电部分与大地的人为连接称为接地。称为接地。电力系统的接地分为三类：电力系统的接地分为三类

11、：1 1）工作接地：正常工作需要而设置的接地。）工作接地：正常工作需要而设置的接地。0.50.5 10 10 2 2）保护接地：为了保护人身安全金属接地。）保护接地：为了保护人身安全金属接地。1 1 10 10 3 3）防雷接地：将雷电流顺利泄如地下，以减小它所引起的）防雷接地：将雷电流顺利泄如地下，以减小它所引起的过电压，过电压， 130130防雷在于接地防雷在于接地eeeIUReiiRRiReRi冲击接地电阻冲击接地电阻 ，工频或直流下的接地电阻，工频或直流下的接地电阻 ，二者，二者之比称为冲击系数之比称为冲击系数 。i 的值一般小于的值一般小于1 1，但在接地体很长时也有可能大于，但在接

12、地体很长时也有可能大于1 1。 接地电阻接地电阻R Re e等于从接地体到地下远处零位面之间的电压等于从接地体到地下远处零位面之间的电压U Ue e与流过的工频或直流电流与流过的工频或直流电流I Ie e之比。之比。)18(ln2dllRenRRee)(ln22AhdLLRe 常见的一些接地体的工频接地电阻计算公式常见的一些接地体的工频接地电阻计算公式1、单根垂直接地体、单根垂直接地体2、多根垂直接地体、多根垂直接地体3、水平接地体、水平接地体小小 结结电力系统中电力系统中广泛采用避雷针和避雷线作为直接雷击防护装广泛采用避雷针和避雷线作为直接雷击防护装置。置。 保护间隙与被保护绝缘并联，它的击穿电压比后者低，使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过电压波被限制到保护间隙F F的击穿电压的击穿电压U Ub b。 变电所的防雷保护主要依靠阀式避雷器。变电所的防雷保护主要依靠阀式避雷器。ZnOZ