第八章 雷電放電及防雷保護裝置

1、第八章第八章雷電放電及防雷保護裝置雷電放電及防雷保護裝置避雷針（線）的保護范圍計算避雷器：保護間隙與管型避雷器原理，優(yōu)缺點，應(yīng)用范圍，閥型避雷器的結(jié)構(gòu)、原理、主要特性、分類及應(yīng)用場合，氧化鋅避雷器防雷接地：接地分類，雷電流通過接地體向土壤流散時的物理過程，沖擊系數(shù)。第一節(jié)雷電參數(shù)電力系統(tǒng)中的大氣過電壓主要由雷電放電所造成的。為了對大氣過電壓進行計算和采取合理的防護措施，必須掌握雷電的雷電的電氣參數(shù)。雷電形成過程如下：雷電先導(dǎo)通道帶有與雷

2、云極性相同的電荷（一般雷云多為負極性），自雷云向大地發(fā)展。自雷云向大地發(fā)展。由于雷云及先導(dǎo)作用，大地被感應(yīng)出與雷云極性相反的電荷。當先導(dǎo)發(fā)展到離大地一定距由于雷云及先導(dǎo)作用，大地被感應(yīng)出與雷云極性相反的電荷。當先導(dǎo)發(fā)展到離大地一定距離時，先導(dǎo)頭部與大地之間的空氣間隙會被擊穿，雷電通道中的主放電過程開始，主放電離時，先導(dǎo)頭部與大地之間的空氣間隙會被擊穿，雷電通道中的主放電過程開始，主放電自雷擊點沿通道向上發(fā)展，若大地的土壤電阻率為零，則主

3、放電所到之處的電位即降為零自雷擊點沿通道向上發(fā)展，若大地的土壤電阻率為零，則主放電所到之處的電位即降為零電位。電位。具體情況如下圖所示：從雷電過電壓計算和防雷設(shè)計的角度來看，值得注意的雷電參數(shù)如下：1雷暴日及雷暴小時：一天或一小時內(nèi)聽見一次雷聲計為一個雷暴電日或雷暴電小時以年雷暴電日或年雷暴電小時表征不同地區(qū)雷電活動的強度2地面落雷密度(γ)：一個雷電日中，地面每平方千米面積內(nèi)落雷次數(shù)γ＝0.07（次km2雷電日)3雷電通道波阻抗(Z0

4、)：300?左右4雷電的極性：90%的雷電流為負極性，因此電氣設(shè)備防雷保護及進行絕緣配合時都是以負極性的雷電沖擊波進行分析研究5雷電流幅值(I)：雷電流定義：流經(jīng)被擊物阻抗z＝0的電流雷電流幅值是表示雷電強度的指標也是產(chǎn)生雷電過電壓的根源，所以是最重要的雷電參數(shù)。雷電流幅值概率分布公式：6雷電流的波前時間、陡度及波長：τt=2.6μsτ=50μs(2.650μs波）7雷電流的計算波形在防雷計算中，可按不同的要求，采用不同的計算波形。常用

5、的有以下幾種計算波形：（1）雙指數(shù)波：（2）半余弦波（3）斜角與斜角平頂波8等值電路：（略）)(0tteeIi??????)()(111時時TtIaTiTtati?????)cos1(2tiI???hhxhah2h0D2R012xhD兩根等高避雷線的聯(lián)合保護范圍（圖略）五、單根避雷線當hx≥h2，rx=0.47（h－h(huán)x）P當hxh2，rx=（h－1.53hx）P六、兩根等高避雷線第三節(jié)、避雷器避雷器按其發(fā)展歷史和保護性能分為避雷器按其

6、發(fā)展歷史和保護性能分為：保護間隙，管型避雷器，閥型避雷器（普通型、保護間隙，管型避雷器，閥型避雷器（普通型、磁吹型）磁吹型），ZnO避雷器等。避雷器等。一、保護間隙和管型避雷器保護間隙可以說是最簡單和最原始的限壓器。它的工作原理就是將其與被保護絕緣并聯(lián)，且前者的擊穿電壓要比后者低，當過電壓波來襲時，保護間隙先擊穿，從而保護了設(shè)備的絕緣。缺點：①沒有滅弧能力，保護間隙動作將引起線路跳閘，需要與自動重合閘配合使用。②伏秒特性較陡且放電分散性

7、較大，而變壓器和其他設(shè)備絕緣的沖擊放電伏秒特性較平，二者不易很好配合。③保護間隙動作后工作母線直接接地形成截波，對變壓器縱絕緣不利。管型避雷器實質(zhì)上是有較強滅弧能力的保護間隙，它有兩個互相串聯(lián)的間隙構(gòu)成，一個在大氣中稱為外間隙S2，其作用是隔離工作電壓避免產(chǎn)氣管被流經(jīng)管子的工頻泄漏電流所燒壞；另一個間隙S1裝在管內(nèi)稱為內(nèi)間隙或滅弧間隙，除此之外還包括棒形電極和環(huán)形電極。管由纖維、塑料或橡膠等產(chǎn)氣材料制成。雷擊時內(nèi)外間隙同時擊穿，雷電流經(jīng)

8、過雷擊時內(nèi)外間隙同時擊穿，雷電流經(jīng)過間隙流入大地；過電壓消失后，內(nèi)外間隙的擊穿狀態(tài)將由導(dǎo)線上的工作電壓所維持，此時間隙流入大地；過電壓消失后，內(nèi)外間隙的擊穿狀態(tài)將由導(dǎo)線上的工作電壓所維持，此時流過間隙的電流稱之為流過間隙的電流稱之為“工頻續(xù)流工頻續(xù)流”，其值為管型避雷器安裝處的短路電流，工頻續(xù)流電弧，其值為管型避雷器安裝處的短路電流，工頻續(xù)流電弧溫度很高，使得管內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，其壓力可達到數(shù)十個甚至上百個大氣壓，氣體從開溫度很高，使得

9、管內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，其壓力可達到數(shù)十個甚至上百個大氣壓，氣體從開口端噴出，口端噴出，強烈的吹動電弧，使其在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過零值時熄滅強烈的吹動電弧，使其在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過零值時熄滅。管型避雷器的滅弧能力與工頻續(xù)流的大小有關(guān)，續(xù)流太大產(chǎn)氣過多，管內(nèi)壓力高容易造成管子炸裂；續(xù)流太小，產(chǎn)氣過少，管內(nèi)氣壓太低不足以熄滅工頻續(xù)流電弧。保護的原理與保護間隙類似，與保護間隙相比管型避雷器僅有一點改進，即能自動熄滅電弧，其缺點如保護間隙缺點中的后兩