雷电参数及防雷措施

第四章雷电参数及防雷设施雷电参数防雷保护装置雷电及其危害接地装置

避雷器与电子设备防雷保护器件32145目录

4.1雷电及其危害4.1.1雷云的形成

雷云：带电的云(是产生雷电放电的先决条件)一大块雷云同极性的总电荷可达数百库每个电荷中心的电荷约为0.1～10C5～10km的高度主要是正电荷的云1～5km的高度主要是负电荷的云

q4.1.2雷电放电雷电放电的三个段

先导放电云、地间电场强度达到空气的击穿场强时(约10-30kV/cm)，空气发生电离，产生一个向地面发展的等离子通道主放电下行先导到达地面、或与地面上的突出物上产生的迎面先导相遇，产生雷云与大地的放电通道余光放电主放电结束后，云中剩余电荷沿主放电通道释放

对地雷击下行雷——由云向地面发展上行雷——由地面向云发展各阶段的特点先导放电下行负先导是逐级向下发展的；电流小，约100A；主放电放电速度约为光速的1/20-1/2；持续时间短，约50-100微秒；放电电流大，达几十至上百千安；余光放电放电速度慢，约为光速的1/100；持续时间长，约为0.03-0.15秒；放电电流不大。下行雷

雷电的危害直击雷感应雷侵入波跨步电压和接触电压高电位引外4.1.3雷电的危害

雷电流幅值雷电流波形地面落雷密度最大陡度4.2.1雷暴日（Td）:

雷暴日一年中发生雷电放电的天数规程规定：Td＜1515≤Td＜4040≤Td＜9090≤Td少雷区中雷区多雷区

强雷区(衡量雷电活动频繁的程度)雷电的极性4.2雷电参数标准雷暴日：40

qγ＝0.07次/平方公里˙雷暴日4.2.2地面落雷密度γ:单位时间、单位面积的地面平均落雷次数γ＝0.24Td0.3线路每百公里每年的雷击次数N

雷电流幅值波形陡度a=I/T1=I/2.6[kA/μs]极性90%是负极性4.2.3雷电流

4.2.4雷电放电的计算模型

4.3防雷保护装置4.3.1避雷针1.避雷针的结构2.避雷针的作用:引雷、泄雷

3.避雷针的保护范围:单支避雷针的保护范围被保护物不遭雷击的某个空间范围

避雷针的高度系数

两支等高避雷针联合保护范围

21

时时

4.3.2避雷线

单根避雷线的保护范围

两根避雷线的保护范围

避雷线的保护角α

4.4避雷器与电子设备防雷保护器件避雷器的作用防止设备遭受雷电波（侵入波）的危害

264.4.1基本要求（1）过电压限制器的放电电压应略高于系统的最大工作电压。（2）过电压限制器应具有良好的伏秒特性，与被保护设备有合理的绝缘配合。（3）过电压限制器应有较强的绝缘强度自恢复能力。

伏秒特性的配合（a）配合好；（b）配合不好（c）带状伏秒曲线

1.保护间隙多用于配电变压器或中性点保护

缺点:熄弧能力差

优点:结构简单、价格便宜要消除故障必须开关动作4.4.2避雷器

产生截波2.排气式避雷器

存在问题：3.阀式避雷器

优点伏-秒特性平坦,不产生截波

防止截波:与间隙串联一个电阻R电阻的作用:防止截波阻尼振荡

单个平板型放电间隙的结构

阀片的伏安特性

标准放电间隙组

非线性系数4、氧化锌避雷器优点无间隙无续流耐重复动作能力強通流容量大易于制成直流系统用避雷器适用于大批量生产、造价低、经济性好无间隙氧化锌避雷器的电气参数1.标称放电电流冲击波形为8/20µs的放电电流峰值1.5kA2.5kA5kA20kA10kA1kA2.残压放电电流通过避雷器时在端子间的最大电压值(kV峰值)

残压标称放电电流下的残压陡波电流下的残压操作冲击电流下的残压3.雷电冲击保护水平4.操作冲击保护水平避雷器标称放电电流下的残压值避雷器在操作冲击电流(波头时间为30至100µs)下的最大残压5.额定电压6.最大持续运行电压施加在避雷器两端的最大允许工频电压有效值，单位：kV

运行中允许持续地施加在避雷器上的最大允许工频电压有效值，单位：kV

8.压比

施加在避雷器两端的最大允许工频电压有效值，单位：kV

压比愈小，表明通过冲击大电流时的残压愈低，避雷器的保护性能愈好9.荷电率AVR所以应根据具体电网确定合理的荷电率AVR↓持续运行电压uc↓保护性能下降AVR↑单位阀片上的负荷↑加速老化

4.4.3电子设备防雷保护器件电子设备的防雷器件分类1.电源系统防雷器件电子设备防雷特点2.信号系统保护器件1.工作电压低，几伏的脉冲电压就可造成电子设备损坏2.要求在纳秒级的时间内将被保护设备接入等电位系统，

并将雷电脉冲的能量释放到大地常用的电子设备保护器件1.放电管气体放电管通流容量大，可达100kA以上；电压在75-10000V残压高2-4kV，响应时间慢100ns用于数据线、有线电视、交流电源、电话系统等1.放电管(续)

固体放电管响应速度较快10-20ns、吸收电流大，动作电压稳定、重复性好、寿命长用于电源电路时需要采取限流措施串联电阻或快速熔断，使浪诵过后电流迅速恢复到维持值以下适用于网络、通信设备的浪涌保护3.压敏电阻

优点使用电压范围宽从几伏到几万伏以上，耐浪涌能力强，生产工艺简单、价格低、电压温度系数小缺点钳位特性相对差一些用途可用于IC及其他电子设备的浪涌保护2.TVS---瞬变电压抑制二极管

优点响应时间快、瞬时功率大、击穿电压偏差小、鉗位电压容易控制、体积小缺点耐受重复性脉冲时有可能损坏用途广泛适用于家用电器、电子仪表、通信设备、电源、计算机等各个领域

4.5接地装置

一、接地将电力系统及其电气设备的某些部分与大地相连接，与大地保持等电位

二、接地分类工作接地

根据电力系统的正常运行方式的需要而将电网中某一点接地

保护接地

某些电气设备的金属外壳必须妥善接地，以免绝缘损坏时外壳带电危及人身安全

防雷接地

金属杆塔、避雷针（线）和避雷器等的接地三、接地电阻电流I经接地电极流入大地时，接地体对地电压U与电流I之比值

工频接地电阻冲击接地电阻

引下线的电阻接地体的电阻接触电阻土壤的电阻

四、屏蔽效应利用系数，≤1

2根并联其值约为0.9

6根并联其值约为0.7

五．冲击接地电阻与工频接地电阻火花效应

电感效应冲击系数伸长接地体的有效长度，一般在40~60m发电厂和变电站地网的作用1.防雷2.防止工频短路电流对发电厂和变电站人员及设备造成危害在中性点直接接地系统

工频短路电流，A

地网接地电阻，