雷电及防雷装置培训教材(PPT 91页).ppt

相关法规和手册：交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 交流电气装置的接地 220500kV变电所设计技术规程电力工程高压输电线路设计手册电气工程电气设计手册，第1，8章闪电和防雷装置，第2章，闪电放电实质上是数十，数百千岩长气隙的火花放电，会产生巨大的电磁效应、机械效应和热效应，电力系统中高闪电过电压，3，8.1闪电参数8.2避雷针，避雷线保护范围8.3避雷器8.4接地装置，4，根据闪电开发方向，雷电可以分为上行和下行。向下的雷声在雷暴云中产生，并发展为地球。上行受接地物体顶部的启发，向大脑的方向发展。向地面放电的脑云绝大多数(75-90%)带有负电荷，进入的地雷电流大部分是阴极。雷闪放电过程与长间隙的极不均匀电场放电过程一样，主要有先导放电、主放电和余辉放电三个阶段。8.1闪电参数，5，根据高速摄影照片绘制的多重闪电放电过程图6，(1)闪电放电等效电路的主放电过程产生的正电荷沿着先导通道向上移动，中和通道的负电荷，结果负电荷沿着闪电点通过避雷点形成大的主放电电流。研究表明，导频信道具有波阻抗显示为Z0的分布参数的特性。7，-导频通道中电荷的线密度；Vl-主放电速度。飞行员放电的开发可以看作是均匀分布电荷的长电线从脑云延伸到大地，飞行员头部接近地面时空气间隙被破坏，开关被突然关闭。8、闪电闪光、线塔、架空地线或电线等具有分布参数特性的物体被闪电击中时，闪电放电过程可以用右图表示。9，通过被摄体的电流iZ是Z在被摄体的波阻抗或闪电点和地球零电位参考点之间的集中参数阻抗。换句话说，通过被摄体的电流iZ与被摄体的波阻抗z相关。(1)，10，Z=0时，通过主体的电流被定义为以I表示的“雷电流”。如上所述，i=vL。实际上，被击物的波阻抗不能为零，因此一般认为，当地球阻抗小于30的物体被闪电击中时，通过该物体的电流是雷电流。常识可以替换为，(2)，11，样式(2)对应的电路，如下图，12，通道传播到主体的过程。计算模型和彼得森等效电路如图所示。从地面感受到的实际效果出发，将闪电物体与入射波为i/2的电流波沿波阻抗的Z0，13，(2)闪电参数，闪电放电与气象、地形、地质等许多自然因素相关，随机性很大，因此用于表示闪电特性的参数具有统计特性。1.雷电活动频率雷暴日Td和雷暴时间Th雷暴日：如果一年中有雷声，则一天内雷暴日。雷雨时间：一小时内只听雷声就到了雷雨时间。14、中国雷雨日的分布，我国每年平均雷雨日不超过15天的雷区，超过40个地区是更多的雷区，超过90个地区是强雷场。在防雷设计中，中国的标准雷雨天数为40。15，2。地面闪电密度表示雷暴日，平均每平方公里闪电数。一般来说，Td较大的区域，值也较大。对于雷雨天气为40的地区，我国导体和电器选择设计技术规定的=0.07 (2/雷雨天气km2)3。雷电流的极性阴极雷约占75%到90%。16，4。射线电流振幅DL/T620-1997“交流电气设备过电压保护和绝缘合作”是中国年平均雷雨天20区射线电流振幅概率分布公式：格式：I射线电流振幅，ka；P振幅大于I的闪电电流发生的概率。对于闪电活动较弱的地区，例如，(3)、(4)、(17，5)。测量射线电流的波前时间、波长、陡度的结果：18，如闪电放电过程中所知，射线电流的波形在很短的时间内(通常是几微秒)达到最高点，然后缓慢衰减数十微秒，最后的低电流部分可以维持到最大到达毫秒。标准双指数波，斜波头，半余弦波头，t1波头时间，峰值时间为0；T2-波尾时间，从0衰减后的半峰值时间，通常T1的值约为14s，平均值为2.6s，T2的值约为50s。因此，我国规定推荐T1/T2=2.6/50s的闪电电流波形。6 .雷电流极性和计算波形，19，摘要，闪电放电本质上可分为超长气隙火花放电，下行阴极雷一般可分为先导放电、主放电、余辉放电三个主要阶段。射线电流的基本参数包括射线电流的振幅、陡度、波形和极性。与气象、地形、地质学等许多自然因素相关，具有很大的随机性。20，8.2避雷针、避雷针、避雷针(线)由接地器、接近和接地体三部分组成：21，在一定高度的避雷针(线)下，有物体被闪电击中的概率极小(约0.1%)的安全区域。此安全区域称为避雷针(线)的保护范围。避雷针(线)的保护范围是模拟测试和工作经验相结合确定的。22，1，避雷针的保护范围，1 .单避雷针，23，hx h/2，hx h/2，型式rx-高度hx水平面避雷针的保护半径，m. P-高度影响系数。如果h30m，则p=1；30m h120m时。(6)、(7)、24，2。两个高避雷针，(1)两针外的保护范围由单针计算方法确定。(2)两个销之间的保护范围可以通过两个销顶点和保护范围上边缘的最低点o的圆弧来确定。25，2个高避雷针的保护范围，o点是虚拟避雷针的高度，o点的高度是：样式中弧-2个针脚之间保护范围上边缘的最低高度，m；D-两个避雷针之间的距离，m；p高度影响系数。26，2个高避雷针的保护范围，两个高(h)避雷针保护范围之一侧的最小宽度(bx)与的关系，(a)；(b)，到时候，拿去。取得Bx后，可以画出两针之间的保护范围。两针之间的距离和针高的比率D/h不应大于5。27.由于两针之间的空间电场比单针的情况更均匀，雷电很难撞击离针更近的两针之间的地面，因此通过折线方法得到的两个高避雷针的总和保护范围比两针之间的两个单针的保护范围更大。3针和3针以上的多针组合保护范围最终可以转换为2针，并且可以单独检查保护范围。在保护对象最大高度级别，如果每个相邻避雷针之间保护范围的任一侧具有最小宽度，则避雷针可以保护顶点形成的区域。28，2，避雷线的保护范围，1 .单个避雷线的保护范围hxh/2，hx h/2，样式的rx各侧的保护范围宽度，m .29，2。两条高避雷线的保护范围，两条避雷线外部的保护范围，由单一避雷线的计算方法决定。两条避雷线之间断面的保护范围确定为保护两条避雷线1、2点和上边的最低点o的弧。o点的高度计算为h 避雷线的高度，m。H0两个避雷线之间保护范围上边缘最低点的高度，m；D两条避雷线之间的距离，m；30，31，避雷线用于输电线路保护，避雷线用于输电线路保护时其下导线的保护性能与保护角度有很大关系。保护角表示避雷线和引线的连接和通过避雷线的垂直线之间的角度。导线在避雷线外的保护角称为正，相反，保护角称为负。保护角越小，雷电缠绕电线的可能性就越小。只要两条避雷线之间的距离不超过避雷线和中间导线高度差的5倍，中间导线就受到稳定保护。，32，摘要，避雷针(线)由闪烁器、叠接线和接地体三部分组成，是防止直接打击的保护装置。保护范围是雷击概率约为0.1%的空间范围，使用时必须将受保护设备置于避雷针(线)的保护范围内。避雷针(线)要有良好的接地装置。33，34，8.3避雷器，避雷器的作用：为了保护电气设备的绝缘，限制线路上的雷电过电压或操作引起的内部过电压。保护性能直接影响受保护设备的绝缘水平。对避雷器的要求：(1)螺栓超特性优良，冲击系数小，便于适当的绝缘配合；(2)快速切断工频流速，自动恢复绝缘强度的能力强。35，带状螺栓超特性曲线，工作不正常的曲线，绝缘调整曲线，根据开发历史：保护间隙，管避雷器，普通阀避雷器，磁避雷器，金属氧化物避雷器等。36，一，保护间隙和管避雷器，1 .保护间隙保护间隙与保护绝缘平行，其屈服电压低于后者，因此过电压波限制为保护间隙f的屈服电压Ub。37，缺点：1)伏秒特性很陡。2)无特殊灭弧装置的保护间隙；3)产生较大值的长波。适用范围：10kV以下配电系统、线路、变电站入口段保护。38，避雷器的分类-管避雷器、管避雷器本质上是具有更高电弧消化功能的保护间隙，其基本组成部分是安装在生产机构上的火花间隙。管避雷器由两个串行间隙组成，一个间隙安装在管内，另一个间隙是管外外部间隙S2，管是用绝缘气体生产材料制成的。间隙发生雷电过电压时，两个间隙都被破坏，雷声电流被释放到地面。过电压消失后，电力频率速流就会过去。由于功率频率速流的高温，产生器官的纤维物质气化，管压增加到数十大气压力，高压气体从环状电极的中心孔突然喷出，电弧形成强烈的垂直阻塞，如果功率频率电流超过0，则弧电流关闭。外部间隙S2在正常运行时起着将系统电压和歧管S1分开的作用。避雷器分类-管避雷器、管避雷器的弧消化能力由工频连续流大小决定，可能发生气体过多、内部压力过大、管破裂；流速太小，产儿少，管压太小，断路器不足。因此，管避雷器可弹出的速流具有最小-最大限制，一般来说，GXS35/1-5型号的避雷器的额定电压为35kV，可关闭的工频速数的最小-最大限制为5kA和1kA。管避雷器比保护间隙提高了电弧消化能力，但不能避免气体间隙放电的固有缺点(螺栓秒特性太陡)。放电分散大，放电特性易受大气条件影响。产生高值的波；操作维护困难等)，因此，目前管避雷器仅用于保护传输线路(例如远距离和交叉跨度)的个别弱绝缘扇区，或与电缆段配合使用，以保护直线电机的侵入波。变压器等重要电气设备的防雷要求是保护装置的螺栓秒特性平坦，不发生波，保护间隙或管避雷器不符合要求。阀门避雷器与管状避雷器相比，保护性能有了很大提高，最初广泛用于220kV以下系统的防雷设备。阀门避雷器由安装在非线性电阻阀杆和密封瓷套上的火花间隙串联而成，非线性电阻阀杆的材料主要成分是碳化硅(SiC，也称为金刚砂)，添加结合剂后在300 350 的温度下烧结成圆形阀杆，许多阀杆会序列化成薄片电阻。第二，阀门避雷器，41，工作原理：如果系统正常工作，间隙将断开阀门电阻和工作总线，使工作电压不会因阀门电阻产生的电流而燃烧。系统出现雷电过电压，峰值超过间隙的放电电压，火花间隙迅速切断，雷声电流通过系统流入大地，作用于设备的电压振幅受到限制。42，先前电压消失后，间隙流入工频电流。根据薄片电阻的非线性特性，工频流速比冲击电流小得多，当间隙首次通过0值时，切断电流，使系统恢复正常运行。43，(a)常规阀避雷器常规阀避雷器有配电类型(FS)和发电厂类型(FZ)。1.火花间隙普通阀避雷器的火花间隙以许多短间隙串联形成，44，间隙绝缘强度恢复的速度与工频连续流的大小有关，我国生产的FS和FZ型避雷器在工频连续流不超过50A和80A(峰值)的情况下，尾流第一零点弧可以消失。避雷器动作后，工频快流弧被间隙的电极分成多个短弧，通过板上的复合和热作用，自由程度高，工频快流更容易中断。45，当多个间隙排成行使用时，间隙的电极在地面和高压端有寄生电容器，导致间隙的电压分布不均匀和不稳定。这样的话，避雷器的灭弧能力就会下降，工频放电电压也会下降，变得不稳定。FZ系列避雷器可以使用分割电阻来均匀电压分布。分流电阻的作用：改善中断的工频电压分布，提高断路器电压和工频放电电压。46，在工频电压下，间隙的等效容量电阻大于分割电阻，因此电压分布主要取决于并行电阻值。只要电阻选择合适，就能提高电压分布。在冲击电压作用下，等效频率高，因此间隙的电压分布主要由电容决定。因为电场不恒定，所以冲击放电电压低，冲击系数一般约为1。47，阀门的电阻值与过流大小有关，呈非线性变化。电流越大，电阻越小。电流越大，电阻越大。(I-、r-)、2。阀门阻力，48，安培特性的表达式为中间：C常量，与阀门片通过1A电流时的压力降相同，与阀门材质和尺寸相关。阀的非线性系数，0 1与阀材料和塑性温度有关，alpha越小，非线性越好。49，(2)目前使用的磁吹阀避雷器。这种磁吹间隙可以阻挡约450A的工频流速。弧很长，在自由破坏门，所以弧阻力很大，可以起到限制连续流动的作用。50，磁吹避雷器的原理接线图，51，磁吹避雷器使用的薄片电阻度SiC为主要材料，在1350C1390C的高温下加入粘合剂，称为高温阀。流量大，湿气小，但非线性系数更高( 0.24)。磁吹避雷器有保护旋转电动机的FCD类型和发电站的FCZ类型。52，(3)阀避雷器的电气参数1。额定电压在正常运行时添加到避雷器的工频工作电压应等于安装地点的电力系统电压水平。2.断路器电压是指在经过第一个0的情况下，避雷器可以更新第一个0的条件下，添加到避雷器的最大功率频率电压。灭弧电压必须大于避雷器安装位置可能发生的最大工频电压。53，3。工频放电电压是指在工频电压下避雷器放电的电压值。间隙的击穿电压是分布式的，因此工频放电电压提供了上限和下限。作用于避雷器的工频电压超过下限时，避雷器会放电。一般阀避雷器限制了电流切断功能和电流切断能力，一般不允许在内部过电压下工作，因此工频放电电压的下限不应低于该系统可能发生的内部过电压值。54，4。冲击放电电压表示冲击电压下避雷器的放电电压(振幅)，通常提供上限。5.残余压力(峰值)表示当射线电流通过避雷器时阀电阻产生的电压降(峰值)。由于残余压力的大小与通过的雷电流的振幅有关，我国