雷电及防雷设备培训.ppt

1 58 雷电及防雷设备 2 58 雷电现象 3 58 雷电现象 4 58 雷电现象 5 58 雷电现象 6 58 波头 陡度及波长 标准冲击波 一 雷电的电气参数 7 58 2 雷暴日与雷暴小时 雷暴日 每年中有雷电的日数 雷暴小时 每年中有雷电的小时数 8 58 3 地面落雷密度和输电线路落雷次数 地面落雷密度中 每一雷暴日 每平方公里地面遭受雷击的次数 以表示 输电线路落雷次数 n 0 28 b 4h h 避雷线或导线对地平均高度 b 两根避雷线之间的距离 雷暴日为40 9 58 二 避雷针和避雷线 1 保护作用的原理 能使雷云电场发生突变 使雷电先导的发展沿着避雷针的方向发展 直击于其上 雷电流通过避雷针 线 及接地装置泄入大地而防止避雷针 线 周围的设备受到雷击 10 58 独立避雷针 11 58 构架避雷针 12 58 消雷器 引雷器 13 58 2 保护范围 14 58 1 单支避雷针 h 避雷针高度 m 被保护物高度 m p 高度影响系数 15 58 2 两支等高避雷针 16 58 a 定出保护范围上部边缘最低点o b 二针间被保护物高度水平面上保护范围的一侧宽度 17 58 3 两支不等高避雷针 18 58 4 多支等高避雷针 19 58 三 避雷器 爆炸 20 58 三 避雷器 1 基本要求 1 能瞬时动作 2 能自行迅速截断工频续流 工频续流 避雷器在冲击电压作用后流经间隙的工频电弧 21 58 3 具有平直的伏秒特性曲线 4 具有一定的通流容量 其残压应低于被保护物的冲击耐用电压 22 58 2 保护间隙 23 58 作用原理 当雷电侵入波要危及它所保护的电气设备的绝缘时 间隙首先击穿 工作母线接地 避免了被保护设备上的电压升高 从而保护了设备 24 58 优缺点 优点 结构简单 制造方便缺点 伏秒特性曲线比较陡 绝缘配合不理想 间隙动作后会形成截波 熄弧能力低 25 58 3 排气式避雷器 结构 动画 26 58 作用原理 当排气式避雷器受到雷电波入侵时 内外间隙同时击穿 雷电流经间隙流入大地 过电压消失后 在工作电压作用下 流经间隙的工频续流电弧的高温使管内产气材料分解出大量气体 管内压力升高 气体从开口孔喷出 从而使工频续流在第一次经过零值时就熄灭 27 58 特点 其熄弧能力与工频续流大小有关 续流太大 产气过多 易使管子炸裂 续流太小 产气不足以熄弧 故对工频续流有上下限的规定 28 58 优缺点 熄弧能力比保护间隙要强 但伏秒特性较陡且放电分散性大 且会形成截波 并受大气条件影响较大 所只用在线路保护和变电所进线段保护 29 58 4 阀式避雷器 1 普通型阀式避雷器 a 结构与元件的作用 30 58 火花间隙 31 58 c 电气参数 1 额定电压 避雷器两端子间允许的最大工频电压的有效值 2 灭弧电压 保证能够在工频续流第一次经过零值时灭弧的条件下允许加在避雷器上的最高工频电压 32 58 灭弧电压应当大于避雷器工作母线上可能出现的最高工频电压 否则将不能保证续流灭弧而使阀片烧坏 3 工频放电电压 在工频电压下 避雷器将发生放电的电压值 33 58 4 冲击放电电压 指预放电时间为1 5 20微秒的冲击放电电压 5 残压 指雷电流通过避雷器时在阀片电阻上产生的压降 34 58 6 保护比 指避雷器残压与灭弧电压之比 保护比愈小 说明残压愈低或灭弧电压愈高 显示保护性能愈好 35 58 5 金属氧化物 氧化锌 避雷器 36 58 37 58 38 58 1 氧化锌阀片 39 58 2 金属氧化物避雷器的特点 a 保护性能好 b 无续流和通流容量大 c 无间隙 40 58 四 接地装置 1 接地与防雷接地 1 接地定义 把设备与电位参照点的地球作电气上的连接 使其对地保持一个低的电位差 41 58 2 接地的分类 a 工作接地 b 保护接地 c 静电接地 d 防雷接地 42 58 2 冲击电流流经接地装置入地时的基本现象 r 接地体的接地电阻 u 接地点电位 i 接地电流 u ri 1 土壤中的电位分布 43 58 2 土壤中的电场强度e 冲击电流在土壤中的密度 土壤电阻率 44 58 3 接地装置的电感效应及利用率 接地装置的冲击系数 冲击接地电阻 工频接地电阻 45 建筑外部雷电防护 46 建筑物外部防雷措施 47 gb50057 1994防雷装置定义是 接闪器 引下线 接地装置 过电压保护器及其连接导体的总和 国际电工委员会iec标准中对防雷装置 lpz 定义是 用于对某一空间进行雷电效应防护的整套装置 外部防雷装置由接闪器 引下线和接地装置组成 内部防雷装置是除外部防雷装置外的所有能减少需防雷空间内雷电流电磁效应的措施 所谓建筑物外部防雷就是防直击雷 雷电侧击 雷电反击等内容 48 这张图形象地表明本杰明 富兰克林著名的闪电实验 他于1752年发现闪电带电 富兰克林把一个金属钥匙绑住风筝线端 在雷雨天把风筝放到天上去 很幸运他没有被电击 重复他这种实验的科学家们并不这样幸运 避雷针防雷法 亦称富兰克林法 这是一种最古老 最传统的防雷方法 49 到目前为止还没有任何一种装置 或方法 能阻止雷电的产生 也没有能阻止雷击到建筑物上的器具和方法 采用金属材料拦截雷电闪击 接闪装置 使用金属材料将雷电流安全地引下并泄入大地 是目前唯一有效的外部防雷方法 1751年富兰克林著作 电的实验与观察 指出 关于尖端的功能的知识 可以为人们利用来保护房屋 教堂 船等避免闪电袭击 其方法是在这些物体的最高顶上固定一支更高的镀金的磨尖铁棒 在其下端接一导线挂在建筑物外通到地下 对于船则是通到水中 50 防雷保护是一个系统工程 其第一道防线便是受雷 或称接闪 引流 或称引下 接地 散流系统 也就是外部防雷装置 在gb50057中说明 避雷针 避雷带 线 避雷网是直接接受雷击的 统称为接闪器 51 接闪器保护范围计算 52 滚球法 滚球法的物理图象是 是以hr为半径的一个球体 沿需要防直击雷的部位滚动 当球体只触及接闪器 包括被利用作为接闪器的金属物 或只触及接闪器和地面 包括与大地接触并能承受雷击的金属物 而不触及需要保护的部位时 则该部分就得到接闪器的保护 接闪器的布置 53 58 半径为45米的滚球在建筑物上的移动轨迹 54 58 英国颁布的标准 构筑物避雷的实用规程 bs6651中明确指出 对高度超过20米的构筑物而言 高度在20米以下的任何避雷针的保护角均会是与较低的构筑物相同的 然而对于20米以上的构筑物而言 有这样建筑物在侧面上遭闪击的可能性 可推荐的是 被保护的空间应采用滚球方法予以测定 55 国际公认滚球理论的基础是whitehead提出的 学术上称为电气几何法 egm egm理论认为 雷电先导首先进入哪一物体的雷击距离 就对哪一物体放电 雷击距离是雷电流的函数 可简略地归纳以下三点 1 滚球法是基于以下的雷闪数学模型 电气 几何模型 简化为 2 雷电先导对大地 导线及针形物体的雷击距离是一致的 3 雷电先导是斜向入射的 其入射角呈概率分布 即g 2cos2 56 与hr相对应的雷电流按公式整理后 为 以hr值代入 由于第一类防雷建筑