第3讲 防雷保护

1、第三讲防雷，31防雷装置的类型和功能，1。雷云放电或雷电感应引起的大气过电压称为大气过电压，也称为雷电过电压。它与电力系统本身的运行无关，因此这种过电压也称为外部过电压。(一)雷运的排放过程；(二)雷电流在放电过程中的变化，是大气过电压的基本形式。当雷云直接击中房屋、杆塔、电力装置等物体时，强大的雷电流流过物体，漏入大地，产生高电压降，称为直击雷过电压。感应雷过电压是指雷击设备或架空线路附近的地面时，由设备或线路上的静电感应和电磁感应引起的感应雷过电压。(a)在主要排放前。主放电后感应雷电过电压形成示意图；侵入过电压是指直接雷电或感应雷电对架空线路或架空金属管道造成的高压冲击雷电电荷，可能沿线

2、路或管道侵入室内。2.常用防雷装置的类型和作用防雷工作包括电气设备防雷和建筑物防雷两大内容：电气设备防雷主要包括发电厂、变电站和架空电力线路的防雷；建筑物(构筑物)的防雷可分为工业和民用两类，根据危险程度和设施的重要性可分为三类。避雷针、电线、网、带和避雷器是常用的防雷装置。完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。(1)避雷针利用尖端放电原理保护其保护范围内的所有电气设备或建筑物免受直接雷击，主要用于电厂、变电站等电气设备和建筑物的直接防雷。避雷针由接闪器(针尖)、接地引下线和接地装置组成。注意：避雷针是为了吸引雷声而不是躲避它！单个避雷针的保护：单个避雷针的保护范围就像一个由它支撑的锥形

3、“帐篷”。当避雷针高度为h时，帐篷的上半部空间从避雷针顶部向下形成一条45o的对角线，在离地面h/2处转弯，从避雷针底部1.5h处与地面的连接形成保护空间的下部。地面避雷针保护半径计算如下：r=1.5h，其中r为保护半径(m)；h避雷针高度(m)，被保护物高度hx水平上的保护半径确定如下：当hxh/2: rx=(h-hx)P=haP时，当hxh/2: rx=(1.5h-2hx)P，其中：hx水平上rx避雷针的保护半径(m)；hx保护对象的高度(米)。ha避雷针的有效高度(米)；p高度影响系数，当h30m时，P1，30h，120m，P5.5，当h30m时，rx需要乘以p，P1，表明当针高超过30

4、m时，其保护范围不再与针高成比例增加。扩大保护范围的一个有效方法是使用多个避雷针(有或没有相同的高度)。两根等高避雷针的保护：两根等高避雷针的保护范围按以下方法确定：两根避雷针的外保护范围按单根避雷针的计算方法确定。两针之间的保护范围应根据穿过两针顶点的圆弧和保护范围上部最低点O确定，最低点O的半径为Ro，点O的高度按下式计算：ho=h-D/7P，两针之间保护范围上边缘最低点的高度为ho(m)；两个针之间的距离(米)。如果两个引脚之间的高度为hx，水平面上保护范围一侧的最小宽度bx计算如下：bx=1.5(ho-hx)，bx保护范围一侧的最小宽度(m)。如果bx位于两个针之间连线的中点，在bx已

5、知后，可以在平面上得到(D/2，bx)，保护范围可以由ta得到如果三角形中被保护物的最大高度为hx，相邻避雷针之间保护范围一侧的最小宽度为bx0，则整个区域可以得到保护。由四个或四个以上高度相同的避雷针组成的四边形或多边形，可以先分成两个或几个三角形，然后按照三个高度相同的避雷针的方法进行计算。避雷器避雷器避雷器是一种用于限制过电压和保护电气设备绝缘的电器。避雷器连接在导体和地面之间，并与被保护设备并联。1.高压线2。受保护设备3。避雷器。注意：在正常情况下，没有电流流过避雷器。一旦危及被保护设备绝缘的过电压波来自线路，避雷器将立即动作，使雷电波电荷释放到大地，过电压将被限制在一定水平。过电压

6、过去后，避雷器能自动切断工频续流，使电力系统恢复正常运行。讨论：避雷器的击穿特性如何与系统的可靠运行相匹配？避雷器运行次数与系统可靠性的关系。避雷器的类型主要有保护间隙避雷器、阀式避雷器、管式避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙：保护间隙由两个电极组成。角球双间隙1主间隙；2辅助间隙；3针绝缘体；4用于安装的横臂；5接地线；6根连接线；7.挡雨板，当雷电波侵入时，间隙首先击穿并放电，使工作线路接地，避免被保护物体上的电压上升，从而保护设备。过电压后，由于间隙处于击穿和导通状态，间隙中的工作电压仍会产生工频续流。工频续流弧延长并熄灭后，系统将恢复正常运行。保护间隙灭弧能力差，有时不能自动灭弧，导致断路

7、器跳闸；此外，保护间隙的结构导致间隙之间的电场非常不均匀，并且伏秒特性陡峭，不容易与被保护物体配合；间隙运行后，工作线直接接地，会形成“截止波”，危及设备的纵向绝缘。因此，目前，保护间隙仅在没有避雷器的情况下使用，并与自动重合闸装置配合使用，以提高供电的可靠性。管式避雷器：1个环形电极；2个条形电极；3天然气生产管道；4个空气喷嘴；5金属端盖；6辆工作客车；S1内部许可；S2。在正常情况下，避雷器通过内间隙S1和外间隙S2将电网与大地隔开。当大气过电压波到来并达到避雷器的浪涌放电电压时，内外间隙被击穿，工作母线接地，从而避免被保护设备的电压升高，保护设备绝缘。过电压消失后，间隙中的工作电压仍会

8、产生工频续流。工频自由旋转电弧的高温使产气管中的产气物质分解出大量气体，管内压力急剧上升(高达数十甚至数百个标准大气压)。在高温高压的作用下，气体从注气口喷出，形成强烈的“纵向吹气”效应，使工频续流过零时电弧熄灭，电网恢复正常运行。管式避雷器的主要缺点是：伏秒特性陡峭，放电分散性大，而一般变压器或其他电气设备绝缘的冲击放电伏秒特性平坦，不能很好地匹配；管式避雷器运行后，工作母线直接接地，形成电压切断，对变压器绝缘有害；此外，管式避雷器的放电特性受大气条件影响很大。因此，管式避雷器目前仅适用于发电厂和变电站进线段的保护和输电线路绝缘薄弱部位的保护，如大跨度和交叉跨度。看t当系统中出现过压且幅度超

9、过间隙的放电电压时，间隙首先击穿，脉冲电流通过阀板流入大地。由于阀板的非线性，当过大的冲击电流流过时，其电阻变得很小，所以阀板上产生的压降(称为剩余电压)不会很高，这将低于被保护设备的冲击耐受电压，设备将被保护。过电压消失后，间隙中工作电压产生的工频续流将继续流经避雷器，由于阀电阻的限制，其远远小于冲击电流。因此，阀板阻力变得非常大，这进一步限制了工频续流的值。当工频续流第一次通过零值，电网恢复正常运行时，该间隙可以切断电弧。各种阀式避雷器主要电气参数的含义和选择：额定电压是指正常运行时施加在避雷器上的工频电压。避雷器的额定电压应与安装避雷器的地方的电力系统的额定电压等级相同。灭弧电压是指当工

10、频续流首次过零时，在保证避雷器能灭弧的情况下，允许施加在避雷器上的最大工频电压。灭弧电压应大于避雷器工作母线上可能出现的最高工频电压，否则避雷器会因不能灭弧而爆炸。工频放电电压是指避雷器在工频电压作用下放电的电压值，是表示避雷器火花间隙绝缘强度的指标。普通避雷器不允许在内部过电压下运行，因此通常规定工频放电电压的下限不应低于系统可能的内部过电压值。冲击放电电压是指避雷器在冲击电压下放电的电压值(幅值)，通常作为上限值给出。避雷器的伏秒特性应低于被保护设备绝缘的冲击击穿电压的伏秒特性，以发挥保护作用。剩余电压是指雷电流通过避雷器时阀板上的电压降。从阀式避雷器的保护原理可以看出，避雷器放电后，剩余

11、电压突然作用在被保护设备上，所以避雷器的剩余电压越低，保护性能越好。根据分析和实际统计，现行标准规定220千伏以下系统避雷器的额定雷电冲击电流为5kA；330千伏及以上的超高压系统应采用10kA。因此，避雷器上的剩余电压是基于上述电流作用下的电压降。该电流下的剩余电压也是各种电网防雷设计和绝缘配合的基础。保护比是指避雷器剩余电压与灭弧电压之比。保护比越小，剩余电压越低或灭弧电压越高，保护性能越好。磁吹避雷器(FCD):为了进一步提高阀门避雷器的保护能力，在普通阀门避雷器的基础上开发了一种磁吹避雷器。磁吹避雷器的基本原理和结构与普通阀门避雷器相同。主要区别在于采用灭弧能力强的磁吹火花隙和大流量的

12、高温阀板电阻，具有较高的灭弧性能和通流能力，可用于限制雷电过电压和电力系统内部过电压。氧化锌避雷器：氧化锌避雷器是一种新型避雷器。这种避雷器的阀板是以氧化锌(ZnO)为主要原料，加入少量能产生非线性特性的金属氧化物，经高温烧结而成。氧化锌阀片具有理想的伏安特性，其非线性系数很小，一般为0.010.04。当作用在氧化锌阀板上的电压超过一定值时在防雷接地中，接地电阻是雷电冲击电流流动时的电阻，称为冲击接地电阻，用Rch表示，其大小定义为冲击电压幅值与冲击电流幅值的比值。工程适用接地装置工程适用接地装置主要由扁钢、圆钢、角钢或钢管组成，埋地0.51米。水平接地体由扁钢制成，宽度为2040毫米，厚度不

13、小于4毫米；或直径不小于6毫米的圆钢。接地体的形式如教材中所述。(3)降低接地电阻的方法是增大接地体的尺寸，利用自然接地体引出和换土，采用降阻剂，32电力设施防雷，1。电力线路的防雷措施(1)低压架空线路的防雷措施是指380/220伏低压架空线路的防雷措施，这些线路分布广泛，绝缘水平低，同时低压线路直接引入室内。因此，有必要考虑低压架空线路的保护和雷击线路时的防雷保护。方法如下：低压线路绝缘子和一般用户家用连接线的铁脚应接地。其接地电阻不应超过30。对于重要用户，应在低压线路进入房间前50米安装一套低压避雷器；进入房间后，安装一套低压避雷器。室内有电力设备接地装置的建筑物，绝缘子的铁脚应与入口

14、处的接地装置连接，不需要额外的接地装置。在拥挤的公共场所(如教室、剧院等)和木杆或横担引出的门到门线路，绝缘子的铁脚应接地，并设置专用接地装置。但是，如果钢筋混凝土电杆的自然接地电阻不超过30，则无需另设接地装置。在雷击爆炸日少于30天的地区，在低压线路被建筑物和树木遮挡的地区，或者在连接线距离低压干线的接地点不超过50m的地区，连接线的绝缘子铁脚可能不会接地，因为被雷击的机会较小。在许多雷区或容易遭受雷击的地区，应该为直接连接到架空线的电能表设置防雷装置(如图所示)。F1低压阀避雷器；F2保护间隙。Wh电能表；重复接地，(2)高压架空线路的防雷措施架设避雷针的主要目的是防止闪电直接击中导线。

15、此外，避雷针对雷电流有分流作用，可以减少流入塔内的雷电流，降低塔顶电位；它可以耦合和屏蔽导体，降低导体上的感应过电压。注意：避雷针一般安装在35KV及以上线路上。避雷针一般安装在110千伏及以上的全线。但是，在雷电破坏不严重的地区，通常不沿全线安装110千伏和2060千伏线路，而只在发电厂升压站出线和变电站进、出线12公里范围内安装避雷针，作为进线保护。避雷线的布局基本上有两种：一种是避雷线的一端通过配电设备的框架接地，另一端通过绝缘子串与厂房绝缘；另一种形式是避雷针的两端都接地。线路终端杆的避雷针能否与变电站框架连接，应根据是否发生反击的原则进行处理。110千伏及以上变电站一般允许接入，35kV及以下变电站不允许接入。当使用避雷针保护输电线路时，工程中经常使用保护角。保护角是指外输电线路与避雷线的连接线与垂直线之间的角度。避雷线的保护角大多为200300。500千伏及以上的超高压线路应采用双塔架设安装自动重合闸以加强绝缘为了降低跳闸率，可在高塔上增加绝缘子串的数