第八章防雷装置

1、 防雷设备防雷设备 1一、雷电的成因一、雷电的成因1.雷击的形成 雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层对大地之间迅猛放电的一种自然现象 。2.雷电过电压 又称大气过电压，它是由于电力系统的设备或构筑物遭受直接雷击或雷电感应而产生的过电压。3.雷电过电压的形式 直击雷 感应雷 雷电波侵入234二、雷击的危害二、雷击的危害 雷电灾害是最严重的十种自然灾害之雷电灾害是最严重的十种自然灾害之一一，全世界每年因雷电灾害造成的人员伤，全世界每年因雷电灾害造成的人员伤亡、财产损失不计其数，特别是进入信息亡、财产损失不计其数，特别是进入信息时代以来，雷电灾害造成的经济损失和社时

2、代以来，雷电灾害造成的经济损失和社会影响更为严重，防御雷电灾害已成为全会影响更为严重，防御雷电灾害已成为全人类的共同任务！人类的共同任务！5建筑物被烧毁建筑物被烧毁6789雷电后的森林雷电后的森林10电路板及元器件损坏电路板及元器件损坏111213三、防雷技术的发展三、防雷技术的发展一、我国防雷理论在世界上处于领先地位。我们提倡雷电灾害综合防治、采取综合治理措施，提出综合防雷理论，将雷击损害降低到最低限度，达到防雷减灾，保护建筑物、电子、微电子设备之目的。二、国内外防雷产品主要分为两大类：1、防直击雷产品；避雷针系列产品；2、防雷电感应产品；电源、天馈、信号线系列电涌保护器（SPD）；3、防雷

3、电波侵入：避雷器。三、国内防雷市场上主要销售的产品有：1、国外：美国、德国、英国、法国等主要国家的产品；2、国内：中光、雷安、爱劳、DK等公司生产的避雷针、SPD系列产品。14四、雷暴等级的划分四、雷暴等级的划分 计算机信息系统雷暴等级的划分计算机信息系统雷暴等级的划分 根据年平均雷暴日数将雷暴发生的地区划分为：少雷区、中雷区、多雷区、强雷区。年雷暴日平均值：15天以下的地区定为：少雷区。15天以上40天以下的地区定为：中雷区。40天以上90天以下的地区定为：多雷区。90天以上的地区定为：强雷区。15五、雷电防护的主要措施五、雷电防护的主要措施雷电保护系统雷电保护系统建筑物外部雷电保护建筑物外

4、部雷电保护建筑物内部雷电保护建筑物内部雷电保护接闪器引下线接地装置外部屏蔽内部屏蔽避雷器等电位连接16230/400 V,50 Hz避器器配电箱屏蔽室里的钢筋接地系统金属结构作为建筑物屏蔽建筑物用钢筋网屏蔽建筑物屋顶的外部接闪装置接闪装置到钢筋的接点钢筋墙作为建筑的屏蔽和引下线数据线避雷器 等电位连接EBBLPZ 1LPZ 2通信和数据的电源过压保护LPZ 0LPZ 0 到 LPZ 1 到 LPZ 2的界面地下的钢筋用作建筑物屏蔽和接地系统基础接地装置通信线避雷器雷电防护系统雷电防护系统17六、接闪器六、接闪器 接受雷闪的金属物体。 包括： 避雷针 避雷线 避雷带或避雷/p>

5、324铜包钢避雷线铜包钢避雷线 25七、避雷器七、避雷器l 避雷针(线)不能完全避免设备不受雷击;从输电线路上也可能有危及设备绝缘的过电压波传入发电厂和变电所。l 避雷器实质上是一种过电压限制器，与被保护的电气设备并联连接，当过电压出现并超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，从而限制了过电压的发展，使电气设备免遭过电压损坏。l 避雷器的常用类型有：阀式避雷器、排气式避雷器、保护间隙和金属氧化物避雷器。26避雷器起源避雷器起源 最原始的避雷器是羊角形间隙，出现于最原始的避雷器是羊角形间隙，出现于19世纪末期，用世纪末期，用于架空输电线路，防止雷击损坏设备绝缘而造成停电，于架空输电线路，防止雷击损

6、坏设备绝缘而造成停电，故称故称“避雷器避雷器”。 20世纪世纪20年代，出现了铝艾尔盾避雷器，氧化膜艾尔年代，出现了铝艾尔盾避雷器，氧化膜艾尔盾避雷器和丸式艾尔盾避雷器和丸式艾尔 盾避雷器。盾避雷器。 30年代出现了管式艾尔盾避雷器。年代出现了管式艾尔盾避雷器。 50年代出现了碳化硅艾尔盾避雷器。年代出现了碳化硅艾尔盾避雷器。 70年代又出现了金属氧化物艾尔盾避雷器（年代又出现了金属氧化物艾尔盾避雷器（MOA）。）。 现代高压艾尔盾避雷器，不仅用于限制电力系统中因雷现代高压艾尔盾避雷器，不仅用于限制电力系统中因雷电引起的过电压，也用于限制因系统操作产生的过电压。电引起的过电压，也用于限制因系统

7、操作产生的过电压。 2728293031321.阀式避雷器l它分普通型和磁吹型两大类。l一般用于变配电所内。33普通阀式避雷器普通阀式避雷器34放电间隙放电间隙35非线性电阻非线性电阻363738火花间隙 电极由黄铜圆盘冲压而成，两电极间以云母垫圈隔开形成间隙，间隙距离为0.51.0mm，单个间隙的工频放电电压约为2.73.0kV(有效值)。 单个火花间隙结构1黄铜电极 2云母垫圈39c) 阀片（非线性电阻） 阀片用碳化硅颗料,以陶料粘合剂低温（300-350）焙烧而成。其伏安特性如下图 i1工频续流 u1工频电压 i2雷电流 u2避雷器残压C：常数,与阀片材料、尺寸有关：非线性系数,与阀片材

8、料有关40阀片的作用l 限制工频续流,保证火花间隙可靠熄弧l 当雷电过电压击穿时，不至于突然下降而形成截断波41基本结构和工作原理与普通阀式避雷器相同,不同点在于l采用了磁吹式火花间隙，从而提高了灭弧能力。 l阀 片 为 碳 化 硅 通 过 高 温(1350-1390）焙烧而成,通流容量很大（2）磁吹阀式避雷器42434445（3）阀式避雷器的主要参数额定电压： 避雷器两端子间允许的最大工频电压的有效值灭弧电压： 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。 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。46残压：

9、 指雷电流通过避雷器时在阀片电阻上产生的压降 残压应低于被保护设备冲击绝缘水平的20%-25%，太低容易产生截波。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。47 由产气管、内部间隙和外部间隙三部分组成。 一般用于户外线路2 排气式避雷器排气式避雷器（管形避雷器）（管形避雷器）484950排气式避雷器1产气管 2棒形电极 3环形电极 S1内间隙 S2外间隙51l 排气式避雷器实质上是一种具有较高熄弧能力的保护间隙l内间隙固定装在管内，管子由纤维、塑料或橡胶等产气材料制成l其电极一端为棒形电极2，另一端为环形电极3。l 由于产气材料在泄漏电流作用

10、下会分解，因此管子不能长时间接在工作电压上，正常运行靠外间隙来隔离工作电压。 结构组成52作用原理l 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；l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。53特点l工频续流太大，产气过多，易使管子炸裂；l续流太小，产气不足以熄弧l对工频续流有上下限要求，需在型号中说明5135GXWG:管形X:线路用W：产气材料为纤维35：额定电压为35kV1-5：最大、最小续流（kA)54优缺点l 熄弧能力比保护间隙要强l但伏秒

11、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应用范围： 只用在输电线路上绝缘比较薄弱的地方和用于变电所、发电厂的进线段保护。 553.保护间隙 保护间隙是一种简单的避雷器，按其形状可分为：角型、棒形、环形和球型等，常用角形保护间隙如图所示。角型保护间隙1角型电极 2主间隙 3支柱绝缘子 4辅助间隙 5电弧的运动方向56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。57优缺点： 优点：结构简单、制造方便 缺点： l 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理想；l 间隙动作后会形成截波；l 熄弧能力低，需配

12、合自动重合闸使用；应用范围： 仅用于不重要和单相接地不会导致严重后果的场合。 58 4. 4. 金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器l 间隙的存在会使放电电压受避雷器内部气压的变化而变化, 不能用在高原地区。l金属氧化物避雷器(MOA)出现于20世纪70年代，其结构非常简单，仅由相应数量的氧化锌阀片密封在瓷套内组成，也称氧化锌避雷器。l 金属氧化物避雷器的阀片是由以氧化锌（ZnO）为主要原料，并添加其它微量的氧化铋（Bi2O3）、氧化钴（Co2O3）、氧化锰（MnO2）、氧化锑（Sb2O3）、氧化铬（Cr2O3）等金属氧化物作添加剂。5960616263氧化锌阀片的优点l可做成无间隙 正常工作条件

13、下，流过ZnO阀片的电流很小,不会烧坏阀片l无续流 正常工作电压下流过阀片的电流极小,相当于一个绝缘体,不存在工频续流l保护性能优越 在过电压作用的全部过程中都有电流,吸收过电压能力强l通流容量大 单位面积通流容量比SiC阀片大4-4.5倍,可用来限制操作过电压64并联模块式避雷器65避雷针作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被保护物体免遭直接雷击。避雷线主要用于输电线路的保护，也可用来保护发电厂和变电所。避雷器实质上是一种过电压限制器。小 结返回返回66八、等电位连接八、等电位连接 等电位连接的目的：在于减少需要防雷的空间内各金属部件和系统之间的电位差67进出线缆端口的防雷等电位连接进出线缆端口的防雷等电位连接