高电压技术-第七章-xueyd

1、第七章第七章 雷电及防雷保护装置雷电及防雷保护装置 主要内容：主要内容： 第一节第一节 雷电放电和雷电过电压雷电放电和雷电过电压 第二节第二节 防雷保护装置防雷保护装置 第一节第一节 雷电放电和雷电过电压雷电放电和雷电过电压 主要内容：主要内容： 一、雷电放电过程一、雷电放电过程 二、雷电参数二、雷电参数 特点：雷云下部伸出微弱的放电通道特点：雷云下部伸出微弱的放电通道,向地面的发展分级推进。向地面的发展分级推进。 一、一、雷电放电过程雷电放电过程(“云云地地”) 三个阶段：三个阶段： 先导先导主放电主放电余辉（余光）余辉（余光） 1、先导阶段先导阶段： 2550m/级，每级间歇时间级，每级间

2、歇时间3040us 下行速度下行速度0.10.8m/us, 电流较小，几十电流较小，几十几百安培几百安培 特点：特点： 出现强烈出现强烈电荷中和电荷中和过程过程+雷鸣雷鸣+闪光闪光，只有，只有50100us 放电发展速度为放电发展速度为50100m/us 电流为电流为几十几十几百千安几百千安 2.主放电和迎面流注阶段主放电和迎面流注阶段 先导接近地面时先导接近地面时 达到使空气电离程度达到使空气电离程度 在地面或突出的接地物体上在地面或突出的接地物体上 向上的迎面先导（也称向上的迎面先导（也称 迎面流注）迎面流注） 与下行先与下行先 导相遇导相遇 主放电阶段主放电阶段 一、一、雷电放电过程雷电

3、放电过程(“云云 地地”) 一、一、雷电放电过程雷电放电过程（“云云地地”） 3.余辉阶段余辉阶段 主放电结束后，云中剩余电荷沿导电通道开始流向大地，这一主放电结束后，云中剩余电荷沿导电通道开始流向大地，这一 阶段成为放电的余辉（余光）阶段，电流约为数百安。持续时阶段成为放电的余辉（余光）阶段，电流约为数百安。持续时 间间0.030.15s。 云中电荷主要在余辉阶段进入大地云中电荷主要在余辉阶段进入大地 多重雷击：多重雷击： 雷云放电往往是多重的，雷云中有多个电荷中心，一个电荷中雷云放电往往是多重的，雷云中有多个电荷中心，一个电荷中 心开始的先导放电到达地面心开始的先导放电到达地面 电位为电位

4、为0 其余电荷中心与它其余电荷中心与它 电位差很大电位差很大 利用已有的主放电通道又发生对地放电利用已有的主放电通道又发生对地放电 二二 、雷电参数雷电参数 1.雷暴日雷暴日(Td): 一天内只要听到雷声就算一个雷暴日一天内只要听到雷声就算一个雷暴日 雷暴小时雷暴小时（Th）: 一小时内只要听到雷声就算一个雷暴小时一小时内只要听到雷声就算一个雷暴小时 地面落雷密度地面落雷密度(r)每一雷暴日，每平方公里地面受到的平均落每一雷暴日，每平方公里地面受到的平均落 雷次数雷次数 (“雷云雷云地地”) 二、二、雷电参数雷电参数 2.雷电流雷电流 （1）雷电流幅值：波阻抗为）雷电流幅值：波阻抗为0时，流经

5、被击物的电流定义为时，流经被击物的电流定义为“雷电雷电 流流” 雷电流雷电流 电流入射波的电流入射波的2倍倍(自行分析原因？自行分析原因？) 雷电流幅值超过雷电流幅值超过I概率曲线：概率曲线： lgP=-I/88 lgP=-I/44 (当当Td30m H=600m H=300m 一、避雷针和避雷线一、避雷针和避雷线 rx=(h-hx)p hx=h/2 rx=(1.5h-2hx)phxh/2 hx被保护物高度被保护物高度 rx保护半径保护半径 h避雷针高度避雷针高度 p高度修正系数高度修正系数 当当h=30m,p=1； 当当30h=120m,p= 5.5 h 三、三、避雷针避雷针 2、单支避雷针

6、保护半径、单支避雷针保护半径 2.多支避雷针多支避雷针 )(5.1 7 0 0 xx hhb p D hh 应用中：D=h/2 rx=(h-1.53hx)phxh/2 工程上常用保护角 一般取 200300 220300kV 200 500kV 150 山区宜采用较小保护角。 大电流过后，工频电流沿原冲击电流的通道继续流过的电流大电流过后，工频电流沿原冲击电流的通道继续流过的电流 五、五、避雷器避雷器： 过电压限制器、过电压能量吸收器过电压限制器、过电压能量吸收器 要求要求: （1）过电压作用时，先于被保护设备放电）过电压作用时，先于被保护设备放电 （2）有一定灭弧能力，在第一次过零时，可靠切

7、断）有一定灭弧能力，在第一次过零时，可靠切断工频续流工频续流， 使系统恢复正常。使系统恢复正常。 工频续流工频续流: 分类：分类： 1、有间隙有间隙的避雷器的避雷器 保护间隙、管式避雷器保护间隙、管式避雷器+带间隙阀式避雷器带间隙阀式避雷器 2、无间隙无间隙的避雷器的避雷器 氧化锌避雷器氧化锌避雷器 五、五、避雷器避雷器 保护间隙有棒形、球形、羊角形 1、保护间隙：、保护间隙： 保护间隙保护间隙放电后电弧的熄灭是靠短路电流过零时的 自然熄弧，当短路电流较大时可能发生电弧的重燃， 如果短路电流引起的电弧长期存在就可能产生弧光 接地过电压，危及设备绝缘，因此需采用跳断路器 来消除接地故障。 2、管

8、型避雷器、管型避雷器 管型避雷器管型避雷器利用电弧燃烧时产生的热量使产气管里的 产气材料（纤维、塑料、橡胶等）产生气体纵吹电弧， 使电弧熄灭。 优点：简单、成本低。 缺点：1）间隙为不均匀电场，放电分散性大，伏秒 特性陡，不易进行伏秒特性配合； 2）灭弧能力差，引起断路器跳闸； 3）放电时产生截波，威胁绕组绝缘。 保护间隙、管型避雷器的特点保护间隙、管型避雷器的特点 保护间隙动作后会产生截波 因此保护间隙和管型避雷器都不 能承担主变和发电机等重要设备 的保护任务，只能用于线路保护 和进线段的保护。 阀型避雷器主要由火花间隙和阀片（非线性电阻）组成。 火花间隙接近均匀电场 kch=1.1 避免截

9、波和减小工频续流电阻要大 残压（雷电流流过时产生的电压）电阻要小 非线性 电阻 普通阀型避雷器火花间隙 避雷器间隙就是由多个火花间隙串联而成。 火花间隙放电电压稳定、分散性小从而具有平坦的伏秒 特性和较高的灭弧性能。 2、阀型避雷器、阀型避雷器 sic（金刚砂）焙烧成 55100mm园饼状 阀片（非线性电阻） 主要有两个重要指标：非线性系数和通流容量 伏安特性为：u=ci （c:常数 ：非线性系数） 普通阀型避雷器0.2 磁吹式避雷器0.24 通流容量：通流容量： 普通阀型避雷器普通阀型避雷器（低温阀片）通流容量较小，只能用 于35220kV变电站内作雷电过电压保护用，在内部 过电压下不能动作

10、。 磁吹式避雷器磁吹式避雷器（高温阀片）通流容量大可用于超高压 变电站内，除作雷电过电压的保护外，还可作为内部 过电压的后备保护后备保护。 目前磁吹避雷器已被MOA代替，但通流容量仍相同。 阀型避雷器主要电气参数阀型避雷器主要电气参数 （1）额定电压Ue 3、6、10、35、60、110、220、330、500kV （2）灭弧电压Umh 保证能够在工频续流第一次过零时灭弧的条件下， 允许 加在避雷器上的最高工频电压，它决定避雷器的间隙数 和阀片数。 110kV及以上中性点直接接地系统：健全相电压可达系统最高工 作电压的80，故称为80避雷器。 1035kV经消弧线圈接地系统：健全相电压可达系统

11、最高运行 电压的100，故称为100避雷器。 3、6、10kV中性点绝缘系统：健全相电压可达系统最高运行 电压的110，故称为110避雷器。 （3）工频放电电压（Ugf） 工频电压作用下避雷器发生放电的电压有效值，它 表明间隙的绝缘强度。 3560kV及以下非直接接地系统内部过电压 4.0 倍最大相电压。 110220kV直接接地系统内部过电压 3.0倍最大相 电压。 （4）冲击放电电压 冲击电压作用下避雷器放电电压幅值，常指对应 于伏秒特性带的上限值，它应与残压基本相等。 （5）残压 雷电流通过避雷器时在阀片电阻上产生的压降。 220kV及以下系统 雷电流取5kA 超高压系统 雷电流取10k

12、A （6）切断比：K=工频放电电压（下限）/灭弧电压。 K愈小，越接近1，间隙的绝缘性能愈好，灭弧性能越好 （7）保护比：避雷器残压与灭弧电压之比。 愈小愈好。 针对制造厂家 针对用户 反映避雷器的保护能力 切断比 保护比 优点优点：保护性能优越、无续流、动作负载轻、能重复动作实施保：保护性能优越、无续流、动作负载轻、能重复动作实施保 护、通流容量大、耐污性能好护、通流容量大、耐污性能好 2、无间隙无间隙的避雷器的避雷器氧化锌避雷器氧化锌避雷器 主要参数主要参数：额定电压、容许最大持续运行电压：额定电压、容许最大持续运行电压MCOV、起始动作、起始动作 电压、荷电率、保护比电压、荷电率、保护比 五、五、避雷器避雷器 PR =1.55最好，最好，1.60（我国）（我国） .maxco ref U U ( ) R ref UI U 起始动作电压起始动作电压 荷电率荷电率AVR= U1mA 参考电压参考电压 保护比保护比PR= 残压残压 六、六、防雷接地防雷接地 1. 分类分类 工作接地：工作接地：根据系统正常运行要求而接地，如中性点接地。（0.510） 保护接地：保护接地：为保障人身安全而将电气设备金属外壳等接地， 在故障条件下 才发挥作用（110） 防雷接地：防雷接地：用来将雷电流顺利泄入大地， 以减小雷电流引起的地电位升高（130）， 六、六、防雷接地防