雷电及防雷保护装置

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1、高电压技术高电压工程系林福昌，李化fclin@mail.hust.edu.cnleehua@mail.hust.edu.cn2第8章雷电及防雷保护装置是造成电力系统故障的主要原因之一。8.1雷云放电及雷电过电压成因：摩擦起电。整块雷云可以有若干个电荷中心，负电荷位于雷云下部，离地大约1-5km。第一次放电结束后，多半还会有重复雷击。3雷电图景－云闪放电路径在云内、云－云之间、云－空之间，闪电大部分为云闪4雷电图景－地闪放电路径在云－大地之间，危害最为直接、严重本课程中主要讨论地闪5雷电放电发展过程61.雷云下行先导、地面上行先导下行

2、先导大地表面感应出正电荷临近下行先导的地面感应电荷密度剧增，在场强集中处发出上行先导上行先导，亦称迎面先导云内放电，为下行先导输送电荷上、下行先导相遇产生强烈放电，形成主放电通道72.主放电－回击主放电通道向雷云方向发展，称作回击主放电通道贯通雷云与大地，正负电荷中和，第一次放电完毕第一次放电完毕后残留的等离子通道，为下一次放电提供了条件83.后续放电残留等离子通道下行先导迎面先导主放电主放电通道贯通云地9101.高、尖物体更易受雷击正电荷向最接近下行先导的塔顶流动受塔顶正电荷的吸引，下行先导改变路径向塔顶发展物体越高，受下行先导吸

3、引越强烈，聚集的正电荷密度越大尖端越尖，越容易发生尖端放电从而发出迎面先导塔顶发出迎面先导112.导体比绝缘体容易受到雷击正电荷流向导体顶端而不流向绝缘物下行先导向导体顶端发展2011年7月31日18:57:2312138.1.2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=2*i0;一般，Z0＝300-400，Z<

4、雷电流波形、幅值分布及落雷密度等8.2.1雷电流幅值和波形对于雷暴日数≥20的地区，我国现行推荐雷电流幅值概率为：对于雷暴日数<20的地区(除陕南以外的西边地区、内蒙古部分地区），我国现行推荐雷电流幅值概率为：15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

5、。168.2.2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。17188.2.3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

6、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：192004年湖南省每平方公里落雷数分布情况20雷电定位系统探测每平方公里分区的平均雷电密度图218.3避雷针和避雷线保护原理：在避雷针（线）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（线）放电，避免被保护物体遭受雷击。避雷针（线）必须高于被保护物，避雷针的顶部为尖状。避雷针（线）与被保护设备电气上是绝缘的避雷针的保护范围：雷电绕击率低于0.1%的范围。绕击：

7、雷电绕开避雷装置而击中被保护物体。保护范围具有相对意义，统计意义。不能保证保护范围内物体完全不受雷击，保护范围外物体也受保护。8.3.1避雷针的保护范围-折线法22被保护物高度低时，保护半径扩大；避雷针高度增加时，保护范围扩大有限；工程上多采用两支或多只避雷针以扩大保护范围。当h≤30m时，p=1；30m＜h≤120m时，；当h＞120m时，按h=120m计算2324电厂和变电站的面积较大，实际上都采用多支避雷针保护的方法。击距：30m、45m和60m，对应的雷电流大小分别为5.4kA、10.1kA和15.8kA。击距越小，雷电流越

8、小，对应的保护要求越高。258.3.1避雷针的保护范围-滚球法（m）描述物体的引雷能力26滚球法272829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