高电压防雷保护装置与设备

1、高电压课件防雷保护装置与设备第1页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四 防雷保护装置6-3 避雷针和避雷线6-4 避雷器( SPD-电涌保护器 )6-5 防雷接地 第2页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四 6-3避雷针和避雷线保护范围避雷针保护原理：当雷云放电时使地面电场畸变，在避雷针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保护范围：由模拟试验确定，它只有相对的意义，不能认为在保护范围内的物体就完全不受雷直击，在保护范围外的物体就完全不受保护绕击率：雷电绕过避雷装

2、置而击于被保护物体的现象，规程推荐的保护范围是对应0.1%绕击率而言避雷针保护第一要对直击雷屏蔽，第二要防止反击第3页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四 设备遭雷击受损通常有四种情况，一是直接遭受雷击而损坏；二是雷电脉冲沿着与设备相连的信号线、电源线或其他金属管线侵入使设备受损；三是设备接地体在雷击时产生瞬间高电位形成地电位“反击”而损坏；四是设备安装的方法或安装位置不当，受雷电在空间分布的电场、磁场影响而损坏。 在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、保护间隙与各种避雷器、防雷接地、电抗线圈、电容器组、消弧线圈、自动重合闸等等第4页，共35页，2022

3、年，5月20日，17点33分，星期四 一、避雷针第5页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第6页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第7页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第8页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第9页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四 避雷针保护范围(一)单支避雷线它的保护范围是一个以其本体为轴线的曲线圆锥体，如图所示 hhx hah/21.5h hx 水平面上保护 范围的截面当 hxh/2 rx=(h-hx)P hxh/2 rx=(1.5h-2hx)Ph避雷器的高度P高

4、度修正系数当h 30m时 P=1 30mh 120m,第10页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四(二) 两支等高避雷针 这时的保护范围不是两支避雷针的保护范围简单相加而是有所扩大。R0 D/7P O hah hx rx h0 h/2 O D 1.5h h0 hx bx 1.5h0OO截面bx bx 两支等高避雷针的联合保护范围第11页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四两针之间的保护范围可利用下式求得式中h避雷针的高度； h0两针间联合保护范围上部边缘的最低点的高度； 2bx在在高度hx的水平面上，保护范围的最低宽度；一般两针间的距离D不宜大于5h。(

5、三)两支不等高避雷针(四)三支或更多支避雷针第12页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四二、避雷线 作用原理同避雷针，主要用于输电线路的保护，也可用于保护发电厂和变电所保护范围的长度与线路等长，而且两端还有其保护的半个圆锥体空间在架空输电线路上多采用保护角来表示避雷线的保护程度保护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角， 越小，雷击导线的概率越小，对导线的屏蔽保护越可靠第13页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第14页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第15页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第16页，

6、共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第17页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四(1)单根避雷线 hhx ha h/2h hrxrxrx 单根避雷线的保护范围(当h30m时, =25o)当hxh/2 rx=0.47(h-hx)P当hxh/2 rx=(h-1.53hx)P第18页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四(2)两根等高避雷线这时的保护范围如图所示 hhx ha h/ 2 h0 D/ 2 R0 1 2 Orx h D 两根等高避雷线的联合保护范围第19页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四6-4 避雷器对避雷器

7、的基本技术要求正常运行时，避雷器内部如何隔离工作电压，过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电，这需要由两者的伏秒特性的配合来保护（绝缘强度配合 V-S曲线）避雷器应具有一定的熄弧能力，以便可靠地切断在某次过零时的工频续流，使系统恢复正常（绝缘强度的自恢复能力） 以上两条对有间隙的避雷器（保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器）是适宜的，对于MOA的基本要求则不同无间隙，长期工作在系统工作电压和间或承受各种过电压，工频下流过很小的泄漏电流，过电压下残压应小于被保护设备冲击绝缘强度，它必须具有长时间工频稳定性和过电压下的热稳定性第20页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第21页

8、，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第22页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第23页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四6-4 避雷器（续1）1. 保护间隙(10KV以下配电网中)第24页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四(二) 管式避雷器(排气式避雷器,适用于输电线路) 它实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙。保护的原理与上者类似。不过这因两者在伏秒特性难以配合和产生大幅值截波方面的缺点，不宜大量安装。第25页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四6-4 避雷器（续2）3. 阀型避雷器（

9、1）工作原理第26页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四6-4 避雷器（续3）（2）基本元件火花间隙：短间隙，V-S特性平坦火花间隙的并联电阻（均压 有利于提高熄弧电压和工频放电电压 工频与冲击电压下间隙电压的分布取决于什么？）-FZ型（电站型） 无并联电阻-FS型（线路型）阀片（非线性电阻）阀片的作用：限制工频续流，保证火花间隙可靠熄弧；当雷电过电压击穿时，电压不至于突然下降形成截断波;（3）主要参数:(见备注)第27页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四 4、磁吹避雷器 为了减小阀式避雷器的切断比和保护比之值，即为了改进阀式避雷器的性能，又发展一种新

10、的带磁吹间隙的阀式避雷器，简称磁吹避雷器。它的主要区别在于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。 目前各国制造的磁吹避雷器主要有以下两种： FCD型-保护旋转电机 电压一般2-15KV FCZ型-保护高压设备 电压一般35-500KV 为何磁吹避雷器不用永久磁铁代替磁吹线圈?第28页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四6-4 避雷器（续4）4. 金属氧化物避雷器（MOA）第29页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四第30页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四6-4 避雷器（续5）（1）MOA的主要优点无间隙无续流电

11、气设备所受过电压可降低通流容量大特别适用于直流保护和SF6电器保护（2）MOA的电气特性第31页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四6-5 防雷接地1. 接地、接地电阻、接地装置（1）接地与分类接地是指将地面上的金属或电气回路中的某一节点通过导体与大地保持等电位分类： 工作接地：根据系统正常运行要求设置（0.510） 保护接地：为保障人身安全而将电气设备金属外壳等接地，它在故障条件下才发挥作用（110） 防雷接地：用来将雷电流顺利泻入大地，以减小引起的过电压（130）第32页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四6-5 防雷接地（续1）第33页，共35页，2022年，5月20日，17点33分，星期四6-5 防雷接地（续2）（2）接地装置垂直接地体水平