第八章 雷電放電及防雷保護(hù)裝置

1、第八章第八章雷電放電及防雷保護(hù)裝置雷電放電及防雷保護(hù)裝置避雷針（線）的保護(hù)范圍計(jì)算避雷器：保護(hù)間隙與管型避雷器原理，優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用范圍，閥型避雷器的結(jié)構(gòu)、原理、主要特性、分類(lèi)及應(yīng)用場(chǎng)合，氧化鋅避雷器防雷接地：接地分類(lèi)，雷電流通過(guò)接地體向土壤流散時(shí)的物理過(guò)程，沖擊系數(shù)。第一節(jié)雷電參數(shù)電力系統(tǒng)中的大氣過(guò)電壓主要由雷電放電所造成的。為了對(duì)大氣過(guò)電壓進(jìn)行計(jì)算和采取合理的防護(hù)措施，必須掌握雷電的雷電的電氣參數(shù)。雷電形成過(guò)程如下：雷電先導(dǎo)通道帶有與雷

2、云極性相同的電荷（一般雷云多為負(fù)極性），自雷云向大地發(fā)展。自雷云向大地發(fā)展。由于雷云及先導(dǎo)作用，大地被感應(yīng)出與雷云極性相反的電荷。當(dāng)先導(dǎo)發(fā)展到離大地一定距由于雷云及先導(dǎo)作用，大地被感應(yīng)出與雷云極性相反的電荷。當(dāng)先導(dǎo)發(fā)展到離大地一定距離時(shí)，先導(dǎo)頭部與大地之間的空氣間隙會(huì)被擊穿，雷電通道中的主放電過(guò)程開(kāi)始，主放電離時(shí)，先導(dǎo)頭部與大地之間的空氣間隙會(huì)被擊穿，雷電通道中的主放電過(guò)程開(kāi)始，主放電自雷擊點(diǎn)沿通道向上發(fā)展，若大地的土壤電阻率為零，則主

3、放電所到之處的電位即降為零自雷擊點(diǎn)沿通道向上發(fā)展，若大地的土壤電阻率為零，則主放電所到之處的電位即降為零電位。電位。具體情況如下圖所示：從雷電過(guò)電壓計(jì)算和防雷設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，值得注意的雷電參數(shù)如下：1雷暴日及雷暴小時(shí)：一天或一小時(shí)內(nèi)聽(tīng)見(jiàn)一次雷聲計(jì)為一個(gè)雷暴電日或雷暴電小時(shí)以年雷暴電日或年雷暴電小時(shí)表征不同地區(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)度2地面落雷密度(γ)：一個(gè)雷電日中，地面每平方千米面積內(nèi)落雷次數(shù)γ＝0.07（次km2雷電日)3雷電通道波阻抗(Z0

4、)：300?左右4雷電的極性：90%的雷電流為負(fù)極性，因此電氣設(shè)備防雷保護(hù)及進(jìn)行絕緣配合時(shí)都是以負(fù)極性的雷電沖擊波進(jìn)行分析研究5雷電流幅值(I)：雷電流定義：流經(jīng)被擊物阻抗z＝0的電流雷電流幅值是表示雷電強(qiáng)度的指標(biāo)也是產(chǎn)生雷電過(guò)電壓的根源，所以是最重要的雷電參數(shù)。雷電流幅值概率分布公式：6雷電流的波前時(shí)間、陡度及波長(zhǎng)：τt=2.6μsτ=50μs(2.650μs波）7雷電流的計(jì)算波形在防雷計(jì)算中，可按不同的要求，采用不同的計(jì)算波形。常用

5、的有以下幾種計(jì)算波形：（1）雙指數(shù)波：（2）半余弦波（3）斜角與斜角平頂波8等值電路：（略）)(0tteeIi??????)()(111時(shí)時(shí)TtIaTiTtati?????)cos1(2tiI???hhxhah2h0D2R012xhD兩根等高避雷線的聯(lián)合保護(hù)范圍（圖略）五、單根避雷線當(dāng)hx≥h2，rx=0.47（h－h(huán)x）P當(dāng)hxh2，rx=（h－1.53hx）P六、兩根等高避雷線第三節(jié)、避雷器避雷器按其發(fā)展歷史和保護(hù)性能分為避雷器按其

6、發(fā)展歷史和保護(hù)性能分為：保護(hù)間隙，管型避雷器，閥型避雷器（普通型、保護(hù)間隙，管型避雷器，閥型避雷器（普通型、磁吹型）磁吹型），ZnO避雷器等。避雷器等。一、保護(hù)間隙和管型避雷器保護(hù)間隙可以說(shuō)是最簡(jiǎn)單和最原始的限壓器。它的工作原理就是將其與被保護(hù)絕緣并聯(lián)，且前者的擊穿電壓要比后者低，當(dāng)過(guò)電壓波來(lái)襲時(shí)，保護(hù)間隙先擊穿，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣。缺點(diǎn)：①?zèng)]有滅弧能力，保護(hù)間隙動(dòng)作將引起線路跳閘，需要與自動(dòng)重合閘配合使用。②伏秒特性較陡且放電分散性

7、較大，而變壓器和其他設(shè)備絕緣的沖擊放電伏秒特性較平，二者不易很好配合。③保護(hù)間隙動(dòng)作后工作母線直接接地形成截波，對(duì)變壓器縱絕緣不利。管型避雷器實(shí)質(zhì)上是有較強(qiáng)滅弧能力的保護(hù)間隙，它有兩個(gè)互相串聯(lián)的間隙構(gòu)成，一個(gè)在大氣中稱為外間隙S2，其作用是隔離工作電壓避免產(chǎn)氣管被流經(jīng)管子的工頻泄漏電流所燒壞；另一個(gè)間隙S1裝在管內(nèi)稱為內(nèi)間隙或滅弧間隙，除此之外還包括棒形電極和環(huán)形電極。管由纖維、塑料或橡膠等產(chǎn)氣材料制成。雷擊時(shí)內(nèi)外間隙同時(shí)擊穿，雷電流經(jīng)

8、過(guò)雷擊時(shí)內(nèi)外間隙同時(shí)擊穿，雷電流經(jīng)過(guò)間隙流入大地；過(guò)電壓消失后，內(nèi)外間隙的擊穿狀態(tài)將由導(dǎo)線上的工作電壓所維持，此時(shí)間隙流入大地；過(guò)電壓消失后，內(nèi)外間隙的擊穿狀態(tài)將由導(dǎo)線上的工作電壓所維持，此時(shí)流過(guò)間隙的電流稱之為流過(guò)間隙的電流稱之為“工頻續(xù)流工頻續(xù)流”，其值為管型避雷器安裝處的短路電流，工頻續(xù)流電弧，其值為管型避雷器安裝處的短路電流，工頻續(xù)流電弧溫度很高，使得管內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，其壓力可達(dá)到數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)大氣壓，氣體從開(kāi)溫度很高，使得

9、管內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，其壓力可達(dá)到數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)大氣壓，氣體從開(kāi)口端噴出，口端噴出，強(qiáng)烈的吹動(dòng)電弧，使其在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過(guò)零值時(shí)熄滅強(qiáng)烈的吹動(dòng)電弧，使其在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過(guò)零值時(shí)熄滅。管型避雷器的滅弧能力與工頻續(xù)流的大小有關(guān)，續(xù)流太大產(chǎn)氣過(guò)多，管內(nèi)壓力高容易造成管子炸裂；續(xù)流太小，產(chǎn)氣過(guò)少，管內(nèi)氣壓太低不足以熄滅工頻續(xù)流電弧。保護(hù)的原理與保護(hù)間隙類(lèi)似，與保護(hù)間隙相比管型避雷器僅有一點(diǎn)改進(jìn)，即能自動(dòng)熄滅電弧，其缺點(diǎn)如保護(hù)間隙缺點(diǎn)中的后兩