高电压工程7雷电设备ppt课件

1、第七章第七章 雷电放电及防雷维护安装雷电放电及防雷维护安装n 雷电放电本质上是一种超长气隙的火花放电，它所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引起宏大的电磁效应、机械效应和热效应。从电力工程的角度来看，最值得我们留意的两个方面是：从电力工程的角度来看，最值得我们留意的两个方面是： 雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是呵斥雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是呵斥电力系统绝缘缺点和停电事故的主要缘由之一电力系统绝缘缺点和停电事故的主要缘由之一 产生宏大电流，使被击物体炸毁、熄灭、使导体熔断或经产生宏大电流，使被击物体炸毁、熄灭、使导体熔断或经过电动力引起机械损坏。过电动力

2、引起机械损坏。 7.1雷电放电和雷电过电压一、雷电放电的过程水滴分裂起电实际：大水滴分裂成水珠和细微的水沫，出现电荷分别景象，大水珠带正电，小水沫带负电，细微水沫被上升气流带往高空，构成大片带负电的雷云。雷云中的雷云中的电荷分布电荷分布1.先导阶段先导阶段2.主放电和迎面流注阶段主放电和迎面流注阶段3. 余辉阶段余辉阶段雷电放电的开展雷电放电的开展二二. 雷电参数雷电参数雷暴日雷暴日(Td)：一年中发生雷电的天数：一年中发生雷电的天数(30-40)。 雷暴小时雷暴小时(Th)：一年中发生雷电的小时数：一年中发生雷电的小时数(100)。 阐明雷电活动频度的参数阐明雷电活动频度的参数雷暴日与该地域

3、所在纬度、当地气候条件、雷暴日与该地域所在纬度、当地气候条件、地形地貌有关地形地貌有关Tn地面落雷密度地面落雷密度( ) :每平方公里地面在一个雷每平方公里地面在一个雷暴日暴日n 中遭到的平均雷击次数。中遭到的平均雷击次数。 2. 阐明雷击次数的参数阐明雷击次数的参数我国规范对Td=40的地域，取n主放电过程可看作是一个电流波沿着波阻主放电过程可看作是一个电流波沿着波阻抗为抗为Z0Z0的雷道投射到雷击点的波过程。的雷道投射到雷击点的波过程。n我国有关规程建议取我国有关规程建议取雷电通道长度数千米，半径仅为数厘米，类雷电通道长度数千米，半径仅为数厘米，类似于一条分布参数线路，具有某一等值波阻似于

4、一条分布参数线路，具有某一等值波阻抗，称为雷道波阻抗。抗，称为雷道波阻抗。 3 3、雷电通道的波阻抗、雷电通道的波阻抗4. 雷电流幅值雷电流幅值I：雷电流指雷击于低接地电阻：雷电流指雷击于低接地电阻 的物体时流过雷击点的电流。的物体时流过雷击点的电流。3002II 88lgIP普通地域：普通地域：44lgIP少雷地域：少雷地域：I雷电流幅值雷电流幅值kA)P幅值大于幅值大于I的雷电流出现的概率的雷电流出现的概率阅历公式：阅历公式：5. 雷电流的波前时间雷电流的波前时间 、波长、波长 、陡度、陡度 1T2Ts40/6 . 2我国在防雷设计中取我国在防雷设计中取)/(6 . 2skAI波前的平均陡

5、度：波前的平均陡度：sT41:1sT10020:2实测阐明：实测阐明：6. 雷电流极性及计算波形雷电流极性及计算波形7590%的雷电流是负极性，在防雷设计的雷电流是负极性，在防雷设计中普通按负极性思索中普通按负极性思索常用计算波形：常用计算波形：(1). 双指数波双指数波0ti2T0.5I1TI)(0tteeIi(2).等值斜角平顶波前等值斜角平顶波前0ti1TI(3).等值半余弦波前等值半余弦波前0ti1TI0.5I)cos1 (2tIi1T先导先导jZsAA0ZjZ0i02i0ZjZAjAZIU02很小jZsAjZ主放电主放电7.2 防雷维护安装防雷维护安装一一. 避雷针和避雷线避雷针和避

6、雷线1 . 维护原理：当雷云放电时使地面电场畸变，在避维护原理：当雷云放电时使地面电场畸变，在避雷针的顶端构成部分场强集中的空间以影响雷电先导雷针的顶端构成部分场强集中的空间以影响雷电先导放电的开展方向，使雷电对避雷针放电，再经过接地放电的开展方向，使雷电对避雷针放电，再经过接地安装将雷电流引入大地，从而使被维护物体免遭雷击。安装将雷电流引入大地，从而使被维护物体免遭雷击。防雷维护安装：指能使被维护物体防止雷击，防雷维护安装：指能使被维护物体防止雷击，而引雷于本身，并顺利地泄入大地的安装。而引雷于本身，并顺利地泄入大地的安装。2 . 维护范围、绕击率维护范围、绕击率雷击定向高度：雷电先导放电朝

7、地面开展到某一高度雷击定向高度：雷电先导放电朝地面开展到某一高度H后，才会在一定范围内遭到避雷针的影响而对避雷后，才会在一定范围内遭到避雷针的影响而对避雷针放电，针放电，H称称为定向高度。为定向高度。当当h30m时，时，H=20h;当当h30m时，时，H600m 绕击率：指雷电绕过避雷安装而击中被维护物体的概率。绕击率：指雷电绕过避雷安装而击中被维护物体的概率。我国有关规程引荐的维护范围对应于我国有关规程引荐的维护范围对应于0.1%的绕击率。的绕击率。3 . 适用范围适用范围 避雷针适宜于象变电所、发电厂那样相对集避雷针适宜于象变电所、发电厂那样相对集中的维护对象；避雷线主要用于架空线路那样伸

8、中的维护对象；避雷线主要用于架空线路那样伸展很广的维护对象。展很广的维护对象。4 . 单支避雷针的维护范围单支避雷针的维护范围xhh5 . 1xrh45:30mh 程度面上程度面上的维护范围的维护范围xhphhrxx)(xh2/hxh2/hphhrxx)25 . 1 (在某一被维护物高度在某一被维护物高度 程度面上，其维护半径程度面上，其维护半径 为：为：xhxrp 高度修正系数高度修正系数h1p30mhhp5 . 5120m30h 避雷针高度，避雷针高度，m半高以上半高以上半高以下半高以下5 . 等高双避雷针的维护范围等高双避雷针的维护范围h5 . 10hxbxhxrhD12 程度面上程度面

9、上的维护范围的维护范围xhpDhh70)(5 . 10 xxhhb 两针结合维护范围上部边缘的最低点高度两针结合维护范围上部边缘的最低点高度0hxb2 在高度在高度 的程度面上，维护范围的最小宽度的程度面上，维护范围的最小宽度xh普通情况下取普通情况下取hD5两针外侧的维护范围按单支避雷针的计算方法确定，两针外侧的维护范围按单支避雷针的计算方法确定，两针中间的维护范围用下式求得：两针中间的维护范围用下式求得：n直径直径10米，高米，高10米的设备采用单根避雷针进展维护，米的设备采用单根避雷针进展维护，针间隔设备外壁最少针间隔设备外壁最少5米，试求该避雷针的高度，米，试求该避雷针的高度，并画出其

10、维护范围。并画出其维护范围。米。所以假设成立，针高，假设23.3,67.113 .2321103 .231)1025 . 1 (15)25 . 1 (1211015510mhmhhphhrphhmhmrxxxxxx2,10251)10(15)(,2 hhmhmhhPhhrhhxxxxx不满足如果针高维护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角维护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角hD二二. 避雷器避雷器根本分类：根本分类：避雷器是一种过电压限制器，它与被维护设备并联避雷器是一种过电压限制器，它与被维护设备并联运转，当作用电压超越一定幅值以后避雷器总是先运转，当作用电压超越一定幅值

11、以后避雷器总是先动作，泄放大量能量，限制过电压，维护电气设备。动作，泄放大量能量，限制过电压，维护电气设备。避雷器避雷器维护间隙维护间隙管式避雷器管式避雷器阀式避雷器阀式避雷器普通阀式避雷器普通阀式避雷器FS/FZ)磁吹阀式避雷器磁吹阀式避雷器(FCZ/FCD)金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器(MOA)对避雷器的根本技术要求：对避雷器的根本技术要求：过电压作用时，避雷器要先于被维护设备放电，这需求由过电压作用时，避雷器要先于被维护设备放电，这需求由 两者的全伏秒特性的配合来保证；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才干，以便可靠地切断在第一次避雷器应具有一定的熄弧才干，以便可靠

12、地切断在第一次 过零时的工频续流，使系统恢复正常；过零时的工频续流，使系统恢复正常；0tu123P1被维护绝缘被维护绝缘2维护间隙或管式避雷器维护间隙或管式避雷器3阀式避雷器阀式避雷器一一.维护间隙和管式避雷器维护间隙和管式避雷器构造简单、价钱低廉；熄弧才干弱、伏秒特性峻峭、难以与构造简单、价钱低廉；熄弧才干弱、伏秒特性峻峭、难以与被维护设备配合，动作产生截波、不能维护带绕组的设备，被维护设备配合，动作产生截波、不能维护带绕组的设备，主要用于主要用于10kV以下配电网线路的维护，往往与自动重合闸安以下配电网线路的维护，往往与自动重合闸安装配合运用。装配合运用。维护间隙：维护间隙： 角形维护间隙

13、角形维护间隙1主间隙主间隙; 2辅助间隙辅助间隙3绝缘瓷瓶绝缘瓷瓶0tubUmU过电压波过电压波绝缘上遭到的实践电压波形绝缘上遭到的实践电压波形维护间隙的伏秒特性维护间隙的伏秒特性管型避雷器利用电弧熄灭时产生的热量使产气管里的产气资管型避雷器利用电弧熄灭时产生的热量使产气管里的产气资料纤维、塑料、橡胶等产生气体纵吹电弧，使电弧熄灭。料纤维、塑料、橡胶等产生气体纵吹电弧，使电弧熄灭。伏秒特性峻峭、动作产生截波、放电分散性大，主要用于输伏秒特性峻峭、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。电线路上绝缘比较薄弱的地方。管式避雷器：管式避雷器：1产气管；产气管；2棒电极棒电极

14、3环电极环电极 4导线导线S1灭弧间隙灭弧间隙 S2外间隙外间隙管式避雷器管式避雷器二二. 阀式避雷器阀式避雷器阀式避雷器阀式避雷器普通阀式避雷器普通阀式避雷器FS/FZ)磁吹阀式避雷器磁吹阀式避雷器(FCZ/FCD)FS：配电型，适用：配电型，适用10kV及以下配电网中电气设备的维护及以下配电网中电气设备的维护FZ：变电所型，适用：变电所型，适用220kV及以下变电所电气设备的维护及以下变电所电气设备的维护FCZ：变电所型，适用：变电所型，适用330500kV变电所电气设备的维护变电所电气设备的维护FCD：旋转电机型，适用旋转电机的维护：旋转电机型，适用旋转电机的维护普通阀型避雷器通流容量较

15、小，只能普通阀型避雷器通流容量较小，只能用于用于35220kV变电站内作雷电过电变电站内作雷电过电压维护用，在内部过电压下不能动作压维护用，在内部过电压下不能动作磁吹式避雷器通流容量大可用于超高磁吹式避雷器通流容量大可用于超高压变电站内，除作雷电过电压的维护压变电站内，除作雷电过电压的维护外，还可作为内部过电压的后备维护外，还可作为内部过电压的后备维护1. 原理构造图原理构造图ZFR瓷套瓷套TiRiF火花间隙火花间隙R非线性阀片电阻非线性阀片电阻2. 构造特征构造特征火花间隙：平板间隙和磁吹式间隙火花间隙：平板间隙和磁吹式间隙单个平板火花间隙：单个平板火花间隙：1黄铜电极；黄铜电极；2云母垫圈

16、；云母垫圈；3间隙放电区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普通阀式避雷器的火花间隙由多个这种间隙串联而成非线性电阻放电间隙旋弧型磁吹间隙：旋弧型磁吹间隙：主要用于主要用于FCD系列中系列中1永磁铁永磁铁 2内电极内电极3外电极外电极 4电弧电弧灭弧栅型磁吹间隙：主要用于灭弧栅型磁吹间隙：主要用于FCZ系列中系列中1磁吹线圈磁吹线圈 2辅助间隙辅助间隙3主间隙主间隙 4主电极主电极 5灭弧栅灭弧栅 6分路电阻分路电阻 7阀片电阻阀片电阻阀片电阻：阀片电阻：SiC阀片阀片阀片的非线性伏安特性：阀片的非线性伏安特性：Ciu 01iu2i1u2u0ui特点：流过小电流时如工频续流

17、，特点：流过小电流时如工频续流， 电阻大电阻大 ;流过大电流时流过大电流时 如雷电流，电阻小如雷电流，电阻小111/iuR 222/iuR 1线性电阻线性电阻2 . 0阀片电阻阀片电阻0理想情况理想情况sic金刚砂焙烧成金刚砂焙烧成55100mm园饼状园饼状1. 主要特性主要特性三三. 金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器MOA普通阀型避雷器和磁吹式避雷器的阀片是普通阀型避雷器和磁吹式避雷器的阀片是SiC阀片阀片 MOA阀片是以阀片是以ZnO为主的金属氧化物阀片为主的金属氧化物阀片SiCMOVUIA5010A400100系统相电压系统相电压 必需用必需用火花间隙火花间隙2. 主要优点主要优点维护特

18、性优越维护特性优越构造简单、体积小构造简单、体积小无续流，动作负载轻，能反复动作实施维护无续流，动作负载轻，能反复动作实施维护通流容量大通流容量大耐污性能好耐污性能好8.3. 防雷接地防雷接地一一.接地与分类接地与分类接地：指将地面上的金属物体或电气回路中的某一接地：指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通节点通 过导体与大地坚持等电位。过导体与大地坚持等电位。(1).任务接地：根据电力系统正常运转需求而设置的接地。任务接地：根据电力系统正常运转需求而设置的接地。(2).维护接地：为了人身平安而将电气设备的金属外壳等加维护接地：为了人身平安而将电气设备的金属外壳等加 以接地，它在缺点条件下

19、才发扬作用。以接地，它在缺点条件下才发扬作用。(3).防雷接地：用来将雷电流顺利泄入大地，以减小它引起的防雷接地：用来将雷电流顺利泄入大地，以减小它引起的 过电压，是防雷维护安装不可短少的组成部分。过电压，是防雷维护安装不可短少的组成部分。)105 . 0()101 ()301 (4).静电接地：防止由静电引起的爆炸、火灾，如贮油罐接地静电接地：防止由静电引起的爆炸、火灾，如贮油罐接地接地电阻接地电阻eeeIUR 接地引下线接地引下线接地体接地体UI 包括四个部分：包括四个部分：接地引线的电阻、接地体接地引线的电阻、接地体本身的电阻、接地体与土本身的电阻、接地体与土壤间的接触电阻、大地的壤间的接触电阻、大地的溢流电阻。溢流电阻。eR冲击接地电阻冲击接地电阻iR对防雷接地而言，感兴趣的是流过冲对防雷接地而言，感兴趣的是流过冲 击电流时呈现的电阻，称为冲击接地击电流时呈现的电阻，称为冲击接地 电阻。电阻。冲击系数冲击系数eiiRR雷电流幅值大、等值频率高雷电流幅值大、等值频率高I大大大大大大E土壤局土壤局部击穿部击穿相当于接地相当于接地体尺寸体尺寸土壤电