雷电及防雷保护装置

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1、高电压技术第9章雷电及防雷保护装置大气过电压是由于雷电形成的。它是造成系统故障的主要原因之一9.1雷云放电及雷电过电压热气流上升，冷凝产生冰晶，冰晶碰撞分裂，导致带负电荷的较轻部分被风吹走，形成雷云；雷云放电通常分为先导部分和主放电两个阶段。云-地之间的线状雷电由雷云边缘向地面发展，逐级推进（先导放电）；当先导接近地面时，地面上一些高耸的物体会发出向上的迎面先导，与下行先导相遇时电闪雷鸣（主放电）主放电沿着负的下行先导通道，由下而上逆向发展，称为“回击”第一次放电形成的放电通道中，会有多次放电尾随。第二次及以后的放电，先导自上而下连续发展，没有停顿现象。放电的数目平均2~3次，通常第一

2、次冲击电流最大2雷电放电的发展过程和雷电流的波形39.1.2雷击时的等值电路主放电瞬间，可用开关S的闭合来模拟Z是被击物的阻抗。由于电荷运动形成电流，因此雷击点的电位发生突然变化u＝iZ雷电具有电流源的性质。当Z＝0时，i=2i0;一般，Z0＝300-400，Z<

3、（二）波形和极性我国防雷规程建议值为：2.6/50s，平均陡度为：在保护计算中，可取双指数波，为简化计算一般可取斜角平顶波。但在特高塔的设计中，可取半余弦波头，表达式为：I为雷电流幅值，ω为角频率，ω=π/τf=1.2106s-1，τf为波头时间(2.6s)。极性：75%-90%的雷为负极性雷，因此一般按照负极性雷进行研究。69.2.2雷暴日和雷暴小时年平均雷暴日和年平均雷暴小时是表征雷电活动频繁程度的指标。雷暴日：一年中有雷电的天数。（在一天之内，只要听到雷声就算一个雷暴日）。雷暴小时：一年中有雷电的小时数。（在一小时之内，只要听到雷声就算一个雷暴小时）。我国大部分地区的雷暴小

4、时与雷暴日之比为3。我国规程建议采用雷暴日作为计算单位。79.2.3地面落雷密度和输电线路落雷次数地面落雷密度反映了云－地之间的放电。地面落雷密度：每平方公里每雷暴日的对地落雷次数，用表示。e.g.我国标准规定：对雷暴日T＝40的地区，=0.07次/km2·雷暴日输电线路的存在，改变了雷云－地之间的电场分布，根据模拟试验和运行经验，输电线路每侧的引雷宽度为2he.g.对每100km的输电线路，每年遭雷击的次数为：8防直击雷最常用的措施是装设避雷针（线）保护原理：由于避雷针（线）一般均高于被保护对象，它们的迎面先导发展得最早最快，从而影响下行先导的发展方向，使之击中避雷针（线），并

5、将雷电顺利泄入地下，从而使得周围的较低物体受到屏蔽和保护、免受雷击。避雷针（线）的基本组成部分：接闪器（引发雷击的部分）、引下线和接地体。保证被保护物绝对不受直接雷击是不现实的，保护范围按99%的保护概率而定9.3避雷针和避雷线99.3.1避雷针的保护范围避雷针（线）的保护范围是按照99.9%的概率计算的。10避雷线的保护范围避雷线的保护长度与线等长，因此适用与架空线路与大型建筑群。单根避雷线的保护范围两根避雷线的保护范围保护角是指避雷线与所保护的外侧导线之间的连线与经过避雷线的铅垂线之间的夹角。保护角越小，避雷线对导线的屏蔽保护作用就越好。有些国家还采用负保护角。119.4避雷器当发

6、生绕击或者感应时，过电压波将沿线路传播入侵发电厂、变点站等。避雷器的要求：良好的伏秒特性：冲击系数：冲击放电电压与工频放电电压之比。冲击系数越小，伏秒特性越平缓，保护性能越好。绝缘自恢复能力按发展历程看：保护间隙、管型避雷器、普通阀式避雷器、磁吹避雷器、金属氧化物避雷器等。12氧化锌（ZnO）避雷器ZnO避雷器又叫金属氧化物避雷器（MOA）。ZnO避雷器由ZnO电阻片组成，具有优异的非线性伏安特性，因此可以取消火花间隙，实现无间隙无续流，且造价低廉。（1）ZnO晶粒，粒径为10μm左右，电阻率为1~10Ω·cm；（2）包围着ZnO晶粒的Bi2O3晶界层，厚度为0.1μm左右，电阻率大于

7、1010Ω·cm；（3）零散分布于晶界层中的尖晶石Zn7Sb2O12。ZnO电阻片的非线性特性主要取决于晶界层，在低电场下其电阻率很高；当层间电位梯度达到104~105V/cm时，其电阻率急剧下降到低阻状态13ZnO的伏安特性曲线区域Ⅰ为低电场区，电流密度与电场强度的开方成正比，非线性系数约为0.1~0.2；区域Ⅱ为中电场区，晶界层电阻Rv减小，非线性系数α大为下降，约为0.01~0.04；区域Ⅲ为高场强区，ZnO本体电阻R起主要作用，电流与