高电压工程雷电设备

高电压工程雷电设备第一页，共五十一页，编辑于2023年，星期六

雷电放电实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，从而会引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。从电力工程的角度来看，最值得我们注意的两个方面是：雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一

产生巨大电流，使被击物体炸毁、燃烧、使导体熔断或通过电动力引起机械损坏。

第二页，共五十一页，编辑于2023年，星期六一、雷电放电的过程二、雷电参数三、雷击时计算雷电流的等值电路7.1雷电放电和雷电过电压第三页，共五十一页，编辑于2023年，星期六一、雷电放电的过程水滴分裂起电理论：大水滴分裂成水珠和细微的水沫，出现电荷分离现象，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，形成大片带负电的雷云。雷云中的电荷分布第四页，共五十一页，编辑于2023年，星期六1.先导阶段2.主放电和迎面流注阶段3.余辉阶段雷电放电的发展第五页，共五十一页，编辑于2023年，星期六第六页，共五十一页，编辑于2023年，星期六二.雷电参数雷暴日(Td)：一年中发生雷电的天数(30-40)。雷暴小时(Th)：一年中发生雷电的小时数(100)。

表明雷电活动频度的参数雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形地貌有关T第七页，共五十一页，编辑于2023年，星期六地面落雷密度():每平方公里地面在一个雷暴日中受到的平均雷击次数。

2.表明雷击次数的参数我国标准对Td=40的地区，取第八页，共五十一页，编辑于2023年，星期六主放电过程可看作是一个电流波沿着波阻抗为Z0的雷道投射到雷击点的波过程。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，类似于一条分布参数线路，具有某一等值波阻抗，称为雷道波阻抗。3、雷电通道的波阻抗第九页，共五十一页，编辑于2023年，星期六4.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。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经验公式：第十页，共五十一页，编辑于2023年，星期六5.雷电流的波前时间、波长、陡度我国在防雷设计中取波前的平均陡度：实测表明：第十一页，共五十一页，编辑于2023年，星期六6.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00.5II第十二页，共五十一页，编辑于2023年，星期六(2).等值斜角平顶波前0I第十三页，共五十一页，编辑于2023年，星期六(3).等值半余弦波前0I0.5I第十四页，共五十一页，编辑于2023年，星期六先导AAAA主放电雷电流的模型第十五页，共五十一页，编辑于2023年，星期六§7.2防雷保护装置一.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。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。第十六页，共五十一页，编辑于2023年，星期六2.保护范围、绕击率雷击定向高度：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。第十七页，共五十一页，编辑于2023年，星期六3.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。第十八页，共五十一页，编辑于2023年，星期六第十九页，共五十一页，编辑于2023年，星期六4.单支避雷针的保护范围

水平面上的保护范围第二十页，共五十一页，编辑于2023年，星期六≥＜在某一被保护物高度水平面上，其保护半径为：

—高度修正系数≤30m≤120m30＜

—避雷针高度，m半高以上半高以下第二十一页，共五十一页，编辑于2023年，星期六5.等高双避雷针的保护范围12

水平面上的保护范围第二十二页，共五十一页，编辑于2023年，星期六—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：第二十三页，共五十一页，编辑于2023年，星期六直径10米，高10米的设备采用单根避雷针进行保护，针距离设备外壁最少5米，试求该避雷针的高度，并画出其保护范围。第二十四页，共五十一页，编辑于2023年，星期六第二十五页，共五十一页，编辑于2023年，星期六第二十六页，共五十一页，编辑于2023年，星期六保护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角第二十七页，共五十一页，编辑于2023年，星期六二.避雷器基本分类：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。避雷器保护间隙管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)金属氧化物避雷器(MOA)第二十八页，共五十一页，编辑于2023年，星期六第二十九页，共五十一页，编辑于2023年，星期六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；0123P1－被保护绝缘2－保护间隙或管式避雷器3－阀式避雷器第三十页，共五十一页，编辑于2023年，星期六（一）.保护间隙和管式避雷器结构简单、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。保护间隙：角形保护间隙1－主间隙;2－辅助间隙3－绝缘瓷瓶0过电压波绝缘上受到的实际电压波形保护间隙的伏秒特性第三十一页，共五十一页，编辑于2023年，星期六管型避雷器利用电弧燃烧时产生的热量使产气管里的产气材料（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。管式避雷器：1－产气管；2－棒电极3－环电极4－导线S1－灭弧间隙S2－外间隙第三十二页，共五十一页，编辑于2023年，星期六管式避雷器第三十三页，共五十一页，编辑于2023年，星期六（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第三十四页，共五十一页，编辑于2023年，星期六

第三十五页，共五十一页，编辑于2023年，星期六普通阀型避雷器通流容量较小，只能用于35－220kV变电站内作雷电过电压保护用，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压变电站内，除作雷电过电压的保护外，还可作为内部过电压的后备保护第三十六页，共五十一页，编辑于2023年，星期六1.原理结构图瓷套F—火花间隙R—非线性阀片电阻第三十七页，共五十一页，编辑于2023年，星期六2.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第三十八页，共五十一页，编辑于2023年，星期六非线性电阻第三十九页，共五十一页，编辑于2023年，星期六放电间隙第四十页，共五十一页，编辑于2023年，星期六旋弧型磁吹间隙：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－阀片电阻第四十一页，共五十一页，编辑于2023年，星期六●阀片电阻：SiC阀片阀片的非线性伏安特性：00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），电阻小线性电阻阀片电阻理想情况sic（金刚砂）焙烧成Φ55－100mm园饼状第四十二页，共五十一页，编辑于2023年，星期六1.主要特性（三）.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SiC阀片

MOA阀片是以ZnO为主的金属氧化物阀片第四十三页，共五十一页，编辑于2023年，星期六SiCMOVUI系统相电压必须用火花间隙第四十四页，共五十一页，编辑于2023年，星期六第四十五页，共五十一页，编辑于2023年，星期六2.主要优点▼保护特性优越▼结构简单、体积小▼无续流，动作负载轻，能重复动作实施保护▼通流容量大▼耐污性能好第四十六页，共五十一页，编辑于2023年，星期六§8.3.防雷接地一.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以接地，它在故障条件下才发挥作用。(3).防雷接地：用来将雷电流顺利泄入大地，以减小它引起的过电压，是防雷保护装置不可缺少的组成部分。(4).静电接地：防止由静电引起的爆炸、火灾，如贮油罐接地第四十七页，共五十一页，编辑于2023年，星期六接地电阻接地引下线接地体包括四个部分：接地引线的电阻、接地体本身的电阻、接地体与土壤间的接触电阻、大地的溢流电阻。第四十八页，共五十一页，编辑于2023年，星期六冲击接地电阻—对防雷接地而言，感兴趣的是流过冲击电流时呈现的电阻，称为冲击接地电阻。冲击系数雷电流幅值大、等值频率高大大大土壤局部击穿相当于接地体尺寸土壤电导高频下接地体感抗增大，阻止电流向接地体远方流动一般火花效应电感效应第四十九页，共五十一页，编辑于2023年，星期六二.接地装置的形式自然接地装置：指现成的钢筋混凝土、铁塔基础、发电厂和变电所的构架基础等可以直接加以利用的接地物体人工接地装置垂直接地体水平接地体接地网发电厂和变电所的接地：