雷电及防雷装置(I)

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1、《高电压工程基础》施围邱毓昌张乔根（西安交通大学）编著刘青（西安科技大学）制作第9章雷电及防雷装置9.1雷电放电的发展过程9.2雷电参数9.3避雷针和避雷线9.4避雷器9.5防雷接地高电压工程基础高电压工程基础9.1雷电放电的发展过程先导：不连续性（分级先导），历时约0.005~0.010s。每一级先导发展速度相当高，但每发展到一定长度（平均约50m）就有一个10~100μs的间隔。发展速度约为光速的1/1000。主放电：时间50~100μs，移动速度为光速的1/20~1/2；主放电时电流可达数千安，最大可达200~300kA。余辉：雷云中剩下的电荷继

2、续沿主放电通道下移，称为余辉放电阶段。余辉放电电流仅数百安，但持续的时间可达0.03~0.15s。高电压工程基础9.2雷电参数雷电活动强度——雷暴日及雷暴小时雷暴日：每年中有雷电的天数。雷暴小时：每年中有雷电的小时数。年平均雷暴日不超过15的地区为少雷区；超过40的为多雷区；超过90的地区及根据运行经验雷害特别严重的地区为强雷区。落雷密度地面落雷密度γ：每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数。电力行业标准DL/T620-1997建议取γ=0.07次／平方公里.雷电日。雷电通道波阻抗雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，对电流波呈现一定的阻抗，该阻抗

3、叫做雷电通道波阻抗（规程建议取300~400Ω）。高电压工程基础雷电流的极性国内外实测结果表明，负极性雷占绝大多数，约占75~90%。雷电流幅值雷电流：雷击具有一定参数的物体时，若被击物阻抗为零，流过被击物的电流规程规定，雷电流是指雷击于的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。少雷区：一般地区：高电压工程基础雷电流的波头、陡度及波长波头：1~5μs范围内变化，多为2.5~2.6μs，规程规定取2.6μs；波长：20~100μs，多数为50μs左右。为简化计算，视为无限长；陡度：陡度α与幅值I有线性的关系，即幅值愈大，陡度也愈大。一般认为陡度超过50kA/

4、μs的雷电流出现的概率已经很小（约为0.04）。雷电流的波形标准波形斜角平顶波半余弦波高电压工程基础9.3避雷针和避雷线避雷针（线）的保护原理当雷云的先导向下发展，高出地面的避雷针（线）顶端形成局部电场强度集中的空间，以至有可能影响下行先导的发展方向，使其仅对避雷针（线）放电，从而使得避雷针（线）附近的物体免遭雷击。对避雷针（线）的要求（1）为了使雷电流顺利地泄入大地，故要求避雷针（线）应有良好的接地装置。（2）被保护设备全面位于避雷针（线）的保护范围内。但为了防止与被保护物之间的间隙击穿（也称为反击），它们之间应保持一定的距离。双根等高避雷针保护范围

5、单根避雷针保护范围高电压工程基础当时：当时：高电压工程基础双根不等高避雷针保护范围单根避雷线保护范围两平行避雷线保护范围避雷线保护角高电压工程基础9.4避雷器避雷器的保护原理当雷电入侵波或操作波超过某一电压值后，避雷器将优先于与其并联的被保护电力设备放电，从而限制了过电压，使与其并联的电力设备得到保护。避雷器的技术要求（1）过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电，当然这要由两者的全伏秒特性的配合来保证；（2）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。避雷器的种类保护间隙，管式避雷器，阀式避雷器（包括金属氧化物避雷器）高电压

6、工程基础一、保护间隙优点：结构简单、价廉。缺点：保护效果差，与被保护设备的伏秒特性不易配合；动作后产生的截波，对变压器匝间绝缘有很大的威胁。因此它往往与其它防护措施配合使用。保护间隙常用双羊角状间隙，取其有电弧上吹特性，我国常用于3~10kV电网中。保护间隙有一定的限制过电压效果，但不能避免供电中断。高电压工程基础二、管型避雷器外间隙内间隙1—产气管；2—胶木管套；3—棒电极；4—环形电极；5—贮气室；6—动作指示器管式避雷器不但有一个切断电流的下限，而且还有一个切断电流的上限。其安装点最大与最小短路电流要分别小于和大于管式避雷器的上、下限。管式避雷器

7、伏秒特性陡，放电分散性大，动作产生截波，放电特性受大气条件影响，故它主要用作保护线路弱绝缘，以及电站的进线保护段。高电压工程基础三、阀型避雷器当过电压达到间隙动作电压，间隙动作，冲击电流经阀片流入大地；之后，阀片仅受到工频电压作用，由于非线性关系，阀片电阻值增高，使流过的工频续流受到限制，并在第一次过零瞬间，由间隙将此续流切断。注意：避雷器从间隙击穿到工频续流被切断不超过半个周波，因此电网在整个过程均保持正常供电。高电压工程基础普通阀式避雷器（火花间隙、非线性电阻）单个火花间隙的结构a.保证间隙中的电场为均匀电场，伏秒特性平缓；b.电晕可缩短间隙放电时

8、间阀片的伏安特性多个短间隙串联易于切断工频续流。（复合与散热）多个问隙串联电压分布不均匀，使避