2.1雷電放電及防雷保護(hù)裝置ppt課件

1、第七章第七章 雷電放電及防雷保護(hù)裝置雷電放電及防雷保護(hù)裝置 人們對雷電現(xiàn)象的科學(xué)認(rèn)識始人們對雷電現(xiàn)象的科學(xué)認(rèn)識始于于18世紀(jì)中葉，著名的富蘭克世紀(jì)中葉，著名的富蘭克林風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，第一次向人們揭林風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，第一次向人們揭示了雷電只不過是一種火花放示了雷電只不過是一種火花放電的秘密，通過大量實(shí)驗(yàn)取得電的秘密，通過大量實(shí)驗(yàn)取得卓越成就，建立了現(xiàn)代雷電學(xué)卓越成就，建立了現(xiàn)代雷電學(xué)說，認(rèn)為雷擊是云層中大量陰說，認(rèn)為雷擊是云層中大量陰電荷和陽電荷迅速中和而產(chǎn)生電荷和陽電荷迅速中和而產(chǎn)生的現(xiàn)象。特別是利用高速攝影、的現(xiàn)象。特別是利用高速攝影、自動(dòng)錄波、雷電定向定位等現(xiàn)自動(dòng)錄波、雷電定向定位等現(xiàn)代測量技術(shù)對雷電

2、進(jìn)行的觀測代測量技術(shù)對雷電進(jìn)行的觀測研究，大大豐富了人們對雷電研究，大大豐富了人們對雷電的認(rèn)識。的認(rèn)識。 雷電放電實(shí)質(zhì)上是一種超長氣隙的火花放電，雷電放電實(shí)質(zhì)上是一種超長氣隙的火花放電，它所產(chǎn)生的雷電流高達(dá)數(shù)十、甚至數(shù)百千安，它所產(chǎn)生的雷電流高達(dá)數(shù)十、甚至數(shù)百千安，從而會(huì)引起巨大的電磁效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱從而會(huì)引起巨大的電磁效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)。效應(yīng)。 從電力工程的角度來看，最值得我們注意的從電力工程的角度來看，最值得我們注意的兩個(gè)方面是：兩個(gè)方面是： 雷電放電在電力系統(tǒng)中引起很高的雷電過電雷電放電在電力系統(tǒng)中引起很高的雷電過電壓，它是造成電力系統(tǒng)絕緣故障和停電事故壓，它是造成電力系統(tǒng)絕緣故障

3、和停電事故的主要原因之一的主要原因之一 ；（著重探討）；（著重探討） 產(chǎn)生巨大電流，使被擊物體炸毀、熄滅、使產(chǎn)生巨大電流，使被擊物體炸毀、熄滅、使導(dǎo)體熔斷或通過電動(dòng)力引起機(jī)械損壞。導(dǎo)體熔斷或通過電動(dòng)力引起機(jī)械損壞。 第一節(jié)第一節(jié) 雷電放電和雷電過電壓雷電放電和雷電過電壓雷云的形成雷云的形成 雷電放電過程雷電放電過程 雷電參數(shù)雷電參數(shù) 雷電過電壓的形成雷電過電壓的形成一、雷云的形成一、雷云的形成 雷云的形成機(jī)理獲得比較雷云的形成機(jī)理獲得比較廣泛認(rèn)同的是水滴分裂起廣泛認(rèn)同的是水滴分裂起電理論：大水滴分裂成水電理論：大水滴分裂成水珠和細(xì)微的水沫，出現(xiàn)電珠和細(xì)微的水沫，出現(xiàn)電荷分離現(xiàn)象，大水珠帶正荷分

4、離現(xiàn)象，大水珠帶正電，小水沫電，小水沫 帶負(fù)電，細(xì)微帶負(fù)電，細(xì)微水沫被上升水沫被上升 氣流帶往高空，氣流帶往高空，形成大片形成大片 帶負(fù)電的雷云。帶負(fù)電的雷云。 雷云下部局部正電荷區(qū)。雷云下部局部正電荷區(qū)。 探測氣球所測得的云中電荷分布表明，在雷探測氣球所測得的云中電荷分布表明，在雷云的頂部往往充斥著正電荷。（另外一種起電機(jī)云的頂部往往充斥著正電荷。（另外一種起電機(jī)理解釋在離地面理解釋在離地面45km的高空，大氣溫度經(jīng)常的高空，大氣溫度經(jīng)常處于處于-10-20，因而此處的水分已變成冰晶，它，因而此處的水分已變成冰晶，它們與空氣摩擦?xí)r也會(huì)起電，冰晶帶負(fù)電、空氣帶們與空氣摩擦?xí)r也會(huì)起電，冰晶帶負(fù)電

5、、空氣帶正電。帶正電的氣流攜帶著冰晶碰撞時(shí)造成的細(xì)正電。帶正電的氣流攜帶著冰晶碰撞時(shí)造成的細(xì)微碎片向上運(yùn)動(dòng)，使雷云的上部充滿正電荷，而微碎片向上運(yùn)動(dòng)，使雷云的上部充滿正電荷，而帶負(fù)電的大粒冰晶下降到云的下部時(shí)，因此處氣帶負(fù)電的大粒冰晶下降到云的下部時(shí)，因此處氣溫已在溫已在0以上，冰晶融化為帶負(fù)電的水滴。以上，冰晶融化為帶負(fù)電的水滴。 整塊雷云可以有若干個(gè)電荷中心，負(fù)電荷中心位整塊雷云可以有若干個(gè)電荷中心，負(fù)電荷中心位于雷云的下部、距地面于雷云的下部、距地面50010000m的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。直接擊向地面的放電通常從負(fù)電荷中心邊緣開始。直接擊向地面的放電通常從負(fù)電荷中心邊緣開始。 雷電放電過程

6、雷電放電過程 作用于電力系統(tǒng)的雷電過電壓最常見的作用于電力系統(tǒng)的雷電過電壓最常見的約約90%）是由帶負(fù)電的雷云對地放電引）是由帶負(fù)電的雷云對地放電引起，稱為負(fù)下行雷，下面以負(fù)下行雷為例起，稱為負(fù)下行雷，下面以負(fù)下行雷為例分析雷電放電過程。負(fù)下行雷通常包括若分析雷電放電過程。負(fù)下行雷通常包括若干次重復(fù)的放電過程，而每次可以分為先干次重復(fù)的放電過程，而每次可以分為先導(dǎo)放電、主放電和余輝放電三個(gè)階段。導(dǎo)放電、主放電和余輝放電三個(gè)階段。 雷電放電就其本質(zhì)而言是一種超長氣隙的雷電放電就其本質(zhì)而言是一種超長氣隙的火花放電?；鸹ǚ烹?。 雷電放電的發(fā)展過程雷電放電的發(fā)展過程先導(dǎo)：不連續(xù)性分級先導(dǎo)），歷時(shí)約先導(dǎo)

7、：不連續(xù)性分級先導(dǎo)），歷時(shí)約 0.005 0.010 s。每一級。每一級先導(dǎo)發(fā)展速度相當(dāng)高，但每發(fā)展到一定長度平均約先導(dǎo)發(fā)展速度相當(dāng)高，但每發(fā)展到一定長度平均約 50m就有就有一個(gè)一個(gè) 10 100 s 的間隔。發(fā)展速度約為光速的的間隔。發(fā)展速度約為光速的 1/1000 。主放電：時(shí)間主放電：時(shí)間 50 100 s，移動(dòng)速度為光速的移動(dòng)速度為光速的 1/20 1/2；主放電時(shí)電流可達(dá)數(shù)千安，主放電時(shí)電流可達(dá)數(shù)千安，最大可達(dá)最大可達(dá)200 300kA。 余輝：雷云中剩下的電荷繼余輝：雷云中剩下的電荷繼續(xù)沿主放電通道下移，稱為續(xù)沿主放電通道下移，稱為余輝放電階段。余輝放電電余輝放電階段。余輝放電電

8、流僅數(shù)百安，但持續(xù)的時(shí)間流僅數(shù)百安，但持續(xù)的時(shí)間可達(dá)可達(dá) 0.03 0.15 s。 三、雷電參數(shù)三、雷電參數(shù) (一一)雷電活動(dòng)頻度雷電活動(dòng)頻度 雷暴日及雷暴小時(shí)雷暴日及雷暴小時(shí) 雷暴日雷暴日Td是一年中發(fā)生雷電的天數(shù)，以聽到雷聲是一年中發(fā)生雷電的天數(shù)，以聽到雷聲為準(zhǔn)，在一天內(nèi)只要聽到過雷聲，無論次數(shù)多少，為準(zhǔn)，在一天內(nèi)只要聽到過雷聲，無論次數(shù)多少，均計(jì)為一個(gè)雷暴日。均計(jì)為一個(gè)雷暴日。 雷暴小時(shí)雷暴小時(shí)Th是一年中發(fā)生雷電放電的小時(shí)數(shù)，在是一年中發(fā)生雷電放電的小時(shí)數(shù)，在一個(gè)小時(shí)內(nèi)只要有一次雷電，即計(jì)為一個(gè)雷電小一個(gè)小時(shí)內(nèi)只要有一次雷電，即計(jì)為一個(gè)雷電小時(shí)。時(shí)。 一個(gè)雷暴日折合三個(gè)雷暴小時(shí)。一個(gè)雷

9、暴日折合三個(gè)雷暴小時(shí)。 雷暴日與該地區(qū)所在緯度、當(dāng)?shù)貧庀髼l件、地形雷暴日與該地區(qū)所在緯度、當(dāng)?shù)貧庀髼l件、地形地貌有關(guān)地貌有關(guān) Td 40，多雷區(qū)；，多雷區(qū)； Td 90，強(qiáng)雷區(qū)強(qiáng)雷區(qū) (二二)地面落雷密度地面落雷密度( )和雷擊選擇性和雷擊選擇性 表示每平方公里地面在一個(gè)雷暴日受到的平均雷表示每平方公里地面在一個(gè)雷暴日受到的平均雷擊次數(shù)。擊次數(shù)。 我國標(biāo)準(zhǔn)對我國標(biāo)準(zhǔn)對Td 40的地區(qū)，取的地區(qū)，取 0.07 (三三)雷道波阻抗雷道波阻抗Z0） 雷電通道長度數(shù)千米，半徑僅為數(shù)厘米，類似于一雷電通道長度數(shù)千米，半徑僅為數(shù)厘米，類似于一條分布參數(shù)線路，具有某一等值波阻抗，稱為雷道條分布參數(shù)線路，具有

10、某一等值波阻抗，稱為雷道波阻抗。波阻抗。 主放電過程可看作是一個(gè)電流波沿著波阻抗為主放電過程可看作是一個(gè)電流波沿著波阻抗為Z0的的雷道投射到雷擊點(diǎn)的波過程。雷道投射到雷擊點(diǎn)的波過程。 我國有關(guān)規(guī)程建議取我國有關(guān)規(guī)程建議取Z0 300 (四四)雷電的極性雷電的極性 負(fù)極性雷擊均占負(fù)極性雷擊均占7590%，對設(shè)備絕緣危害較大，對設(shè)備絕緣危害較大,防雷計(jì)算中一般均按負(fù)極性考慮。防雷計(jì)算中一般均按負(fù)極性考慮。 (五五)雷電流幅值雷電流幅值 （ ） 通常定義雷電流為雷擊于低阻接地電阻通常定義雷電流為雷擊于低阻接地電阻( 30)的的物體時(shí)流過雷擊點(diǎn)的電流。它近似等于電流入射物體時(shí)流過雷擊點(diǎn)的電流。它近似等

11、于電流入射波波 的兩倍，的兩倍， 即即 。 一般地區(qū)，雷電流幅值超過一般地區(qū)，雷電流幅值超過 的概率可按下式計(jì)的概率可按下式計(jì)算算 II88lgIP0I02II (六六)雷電流的波前時(shí)間、陡度及波長雷電流的波前時(shí)間、陡度及波長 雷電流的波前時(shí)間雷電流的波前時(shí)間T1處于處于14us的范圍內(nèi)，的范圍內(nèi)，平均為平均為2.6us。波長。波長T2半峰值時(shí)間）半峰值時(shí)間） 處于處于20100us的范圍內(nèi)，多數(shù)為的范圍內(nèi)，多數(shù)為40us左右。左右。 我國防雷設(shè)計(jì)采用我國防雷設(shè)計(jì)采用2.6/40us的波形；在絕緣的波形；在絕緣的沖擊高壓試驗(yàn)中，標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓的波的沖擊高壓試驗(yàn)中，標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓的波形定為形

12、定為1.2/50us 。 我國規(guī)定波前時(shí)間我國規(guī)定波前時(shí)間T1=2.6 us 雷電流波前的平均陡度雷電流波前的平均陡度 (kA/us) 波前陡度的最大極限值一般可取波前陡度的最大極限值一般可取50 kA/us左左右。右。 (八八)雷電的多重放電次數(shù)及總延續(xù)時(shí)間雷電的多重放電次數(shù)及總延續(xù)時(shí)間 有有55的對地雷擊包含兩次以上的重復(fù)沖擊；的對地雷擊包含兩次以上的重復(fù)沖擊；35次沖擊者有次沖擊者有25%；10次以上者有次以上者有4%。平均重復(fù)沖擊次數(shù)取平均重復(fù)沖擊次數(shù)取3次。次。 一次雷電總延續(xù)時(shí)間，有一次雷電總延續(xù)時(shí)間，有50%小于小于0.2s。 (九九)放電能量放電能量 放電能量其實(shí)不大，但是在極

13、短時(shí)間內(nèi)放出放電能量其實(shí)不大，但是在極短時(shí)間內(nèi)放出的，因而所對應(yīng)的功率很大。雷電放電就象的，因而所對應(yīng)的功率很大。雷電放電就象把原先產(chǎn)生雷云時(shí)所吸收的能量在一瞬間返把原先產(chǎn)生雷云時(shí)所吸收的能量在一瞬間返還給大自然。還給大自然。 雷擊所造成的危害主要有兩種形式。一是帶電的雷擊所造成的危害主要有兩種形式。一是帶電的云層對大地上的某一點(diǎn)發(fā)生猛烈放電，叫云層對大地上的某一點(diǎn)發(fā)生猛烈放電，叫“直擊直擊雷雷”。當(dāng)。當(dāng)“直擊雷發(fā)生時(shí)，往往會(huì)對地面的物直擊雷發(fā)生時(shí)，往往會(huì)對地面的物體產(chǎn)生強(qiáng)大的打擊作用，其破壞力也是巨大的。體產(chǎn)生強(qiáng)大的打擊作用，其破壞力也是巨大的。另一種叫另一種叫“感應(yīng)雷感應(yīng)雷”，它的形成過程

14、是由帶電云，它的形成過程是由帶電云層的靜電感應(yīng)作用，使地面某一范圍帶上異種電層的靜電感應(yīng)作用，使地面某一范圍帶上異種電荷。當(dāng)荷。當(dāng)“雷電發(fā)生后，云層帶電迅速消失，而雷電發(fā)生后，云層帶電迅速消失，而地面某些范圍內(nèi)由于地電阻或?qū)w電阻的存在，地面某些范圍內(nèi)由于地電阻或?qū)w電阻的存在，當(dāng)瞬間大電流流過時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致小范圍或局部的當(dāng)瞬間大電流流過時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致小范圍或局部的瞬間過電壓?；蛘哂捎谥睋衾追烹娺^程中，強(qiáng)大瞬間過電壓?；蛘哂捎谥睋衾追烹娺^程中，強(qiáng)大的脈沖電流周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)而的脈沖電流周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)而發(fā)生瞬間過電壓，以致形成閃擊的現(xiàn)象，稱發(fā)生瞬間過電壓，以致形成閃擊的

15、現(xiàn)象，稱“感感應(yīng)雷應(yīng)雷”。“感應(yīng)雷造成的瞬間過電壓，指在微感應(yīng)雷造成的瞬間過電壓，指在微秒到毫秒之內(nèi)產(chǎn)生的尖峰沖擊電壓。秒到毫秒之內(nèi)產(chǎn)生的尖峰沖擊電壓。四、雷電過電壓的形成 1.直擊雷過電壓 雷擊地面由先導(dǎo)放電轉(zhuǎn)變?yōu)橹鞣烹姷倪^程可以用一根已充電的垂直導(dǎo)線突然與被擊物體接通來模擬。圖圖 雷擊大地時(shí)的計(jì)算模型雷擊大地時(shí)的計(jì)算模型(a)(a)模擬先導(dǎo)放電模擬先導(dǎo)放電 (b)(b)模擬主放電模擬主放電 (c)(c)主放電通道電路主放電通道電路 (d)(d)等值電路等值電路+0Z 雷電先導(dǎo)通道中帶有與雷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。 由于雷云及先導(dǎo)電場的作用，大地被感應(yīng)出與雷云

16、極性相反的電荷。主放電前0Z 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被擊穿，雷電通道中的主放電過程開始，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，則主放電所到之處的電位即降為零電位。L先導(dǎo)中的電荷線密度主放電速度（實(shí)測表明，其速度約為0.10.5倍光速）0Z波阻抗主放電時(shí)0ZjZZiZi雷擊物體時(shí)電流波的運(yùn)動(dòng) 若雷擊于具有分布參數(shù)特性的避雷針、線路或?qū)Ь€時(shí)，則雷擊時(shí)電流的運(yùn)動(dòng)可描述如圖，負(fù)極性電流波將自雷擊點(diǎn)“0沿被擊物流動(dòng)，同時(shí)，相同數(shù)量的正極性電流波將自雷擊點(diǎn)“0沿通道向上發(fā)展。2.感應(yīng)雷過電壓 由于雷云對地放電過程中，放電通道周圍空間電磁場的急劇變化，會(huì)在

17、附近線路的導(dǎo)線上產(chǎn)生過電壓。在雷云放電的先導(dǎo)階段，先導(dǎo)通道中充滿了電荷，如圖a所示當(dāng)先導(dǎo)到達(dá)附近地面時(shí)，主放電開始，先導(dǎo)通道中的電荷被中和，與之相應(yīng)的導(dǎo)線上的束縛電荷得到釋放，以波的形式向?qū)Ь€兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，如圖b所示。 圖圖 感應(yīng)雷過電壓的形成感應(yīng)雷過電壓的形成(a)先導(dǎo)放電階段先導(dǎo)放電階段 （b主放電階段主放電階段 在先導(dǎo)放電階段，雖然有束縛電荷的存在，但是由于負(fù)電在先導(dǎo)放電階段，雖然有束縛電荷的存在，但是由于負(fù)電荷移動(dòng)較慢，故線路上產(chǎn)生的的電流較小，相應(yīng)的電壓也荷移動(dòng)較慢，故線路上產(chǎn)生的的電流較小，相應(yīng)的電壓也較小，可忽略。主放電階段，負(fù)電荷迅速被中和，束縛的較小，可忽略。主放電階段，負(fù)電荷迅

18、速被中和，束縛的正電荷產(chǎn)生的電場使導(dǎo)線對地形成一定電壓，而雷電流產(chǎn)正電荷產(chǎn)生的電場使導(dǎo)線對地形成一定電壓，而雷電流產(chǎn)生的磁通在導(dǎo)線也感應(yīng)出一定電壓。這兩者之和就是感應(yīng)生的磁通在導(dǎo)線也感應(yīng)出一定電壓。這兩者之和就是感應(yīng)雷擊過電壓，分別稱為雷擊過電壓的靜電分量和電磁分量。雷擊過電壓，分別稱為雷擊過電壓的靜電分量和電磁分量。 感應(yīng)雷擊過電壓與相鄰導(dǎo)線間的感應(yīng)電壓有感應(yīng)雷擊過電壓與相鄰導(dǎo)線間的感應(yīng)電壓有很大的不同：很大的不同： （1感應(yīng)雷擊過電壓的極性一定與雷云的感應(yīng)雷擊過電壓的極性一定與雷云的極性相反，而相鄰導(dǎo)線間的感應(yīng)電壓的極性極性相反，而相鄰導(dǎo)線間的感應(yīng)電壓的極性一定與感應(yīng)源相同。一定與感應(yīng)源相

19、同。 （2這種感應(yīng)過電壓一定要在雷云及其先這種感應(yīng)過電壓一定要在雷云及其先導(dǎo)通道中的電荷被中和后，才能出現(xiàn)，而相導(dǎo)通道中的電荷被中和后，才能出現(xiàn)，而相鄰導(dǎo)線間的感應(yīng)電壓卻與感應(yīng)源同生同滅。鄰導(dǎo)線間的感應(yīng)電壓卻與感應(yīng)源同生同滅。 （3感應(yīng)雷擊過電壓的波前平緩感應(yīng)雷擊過電壓的波前平緩T1=數(shù)微數(shù)微妙到數(shù)十微妙）、波長較長妙到數(shù)十微妙）、波長較長T2=數(shù)百微數(shù)百微妙）。妙）。 （4感應(yīng)雷擊過電壓在三相導(dǎo)線上同時(shí)出感應(yīng)雷擊過電壓在三相導(dǎo)線上同時(shí)出現(xiàn)，且數(shù)值基本相等，故不會(huì)出現(xiàn)相間電位現(xiàn)，且數(shù)值基本相等，故不會(huì)出現(xiàn)相間電位差和相間閃絡(luò)；如幅值較大，也只可能引起差和相間閃絡(luò)；如幅值較大，也只可能引起對地閃

20、絡(luò)。對地閃絡(luò)。 以上是沒有避雷線的情況，如果在導(dǎo)線上方裝有以上是沒有避雷線的情況，如果在導(dǎo)線上方裝有接地的避雷線，由于它的電磁屏蔽作用，會(huì)使導(dǎo)接地的避雷線，由于它的電磁屏蔽作用，會(huì)使導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓降低，因?yàn)樵趯?dǎo)線的附近出現(xiàn)線上的感應(yīng)過電壓降低，因?yàn)樵趯?dǎo)線的附近出現(xiàn)了帶地電位的避雷線，會(huì)使導(dǎo)線的對地電容了帶地電位的避雷線，會(huì)使導(dǎo)線的對地電容C增大，增大，另一方面，避雷線位于導(dǎo)線之上，吸引了一部分另一方面，避雷線位于導(dǎo)線之上，吸引了一部分電力線，使導(dǎo)線上感應(yīng)出來的束縛電荷電力線，使導(dǎo)線上感應(yīng)出來的束縛電荷Q減少。導(dǎo)減少。導(dǎo)線的對地電壓為線的對地電壓為: U=Q/C 顯然顯然Q的減少和的減少和C

21、的增大將使電壓的增大將使電壓U降低。降低。 另一方面，從電磁感應(yīng)的角度來看，裝設(shè)避雷線另一方面，從電磁感應(yīng)的角度來看，裝設(shè)避雷線相當(dāng)于在相當(dāng)于在“導(dǎo)線導(dǎo)線大地回路的近旁增加了一個(gè)大地回路的近旁增加了一個(gè)“避雷線避雷線大地短路環(huán)，因而部分抵消導(dǎo)線上大地短路環(huán)，因而部分抵消導(dǎo)線上的電磁感應(yīng)電動(dòng)勢，所以感應(yīng)雷擊過電壓的電磁的電磁感應(yīng)電動(dòng)勢，所以感應(yīng)雷擊過電壓的電磁分量會(huì)受到削弱。分量會(huì)受到削弱。第二節(jié)第二節(jié) 防雷保護(hù)裝置防雷保護(hù)裝置避雷針和避雷線避雷針和避雷線 保護(hù)間隙和避雷器保護(hù)間隙和避雷器 防雷接地防雷接地 現(xiàn)代電力系統(tǒng)中實(shí)際采用的防雷保護(hù)裝置現(xiàn)代電力系統(tǒng)中實(shí)際采用的防雷保護(hù)裝置主要有：避雷針、

22、避雷線、保護(hù)間隙、各主要有：避雷針、避雷線、保護(hù)間隙、各種避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容器種避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容器組、消弧線圈、自動(dòng)重合閘等等。組、消弧線圈、自動(dòng)重合閘等等。 一、避雷針和避雷線一、避雷針和避雷線 電力系統(tǒng)中需要安裝直接雷擊防護(hù)裝置，廣泛采電力系統(tǒng)中需要安裝直接雷擊防護(hù)裝置，廣泛采用的即為避雷針和避雷線又稱架空地線）。用的即為避雷針和避雷線又稱架空地線）。 避雷針適宜用于變電所、發(fā)電廠這樣相對集中的避雷針適宜用于變電所、發(fā)電廠這樣相對集中的保護(hù)對象；避雷線適宜用于象架空線路那樣伸展保護(hù)對象；避雷線適宜用于象架空線路那樣伸展很廣的保護(hù)對象。很廣的保護(hù)對象。 保護(hù)原理

23、：當(dāng)雷云放電時(shí)使地面電場畸變，在避保護(hù)原理：當(dāng)雷云放電時(shí)使地面電場畸變，在避雷針頂端形成局部場強(qiáng)集中的空間以影響雷電先雷針頂端形成局部場強(qiáng)集中的空間以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，使雷電對避雷針放電，再經(jīng)導(dǎo)放電的發(fā)展方向，使雷電對避雷針放電，再經(jīng)過接地裝置將雷電流引入大地從而使被保護(hù)物體過接地裝置將雷電流引入大地從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。免遭雷擊。 保護(hù)范圍：表示避雷裝置的保護(hù)效能，保護(hù)范圍保護(hù)范圍：表示避雷裝置的保護(hù)效能，保護(hù)范圍是相對的，每一個(gè)保護(hù)范圍都有規(guī)定的繞擊概是相對的，每一個(gè)保護(hù)范圍都有規(guī)定的繞擊概率，繞擊指的是雷電繞過避雷裝置而擊中被保護(hù)率，繞擊指的是雷電繞過避雷裝置而擊中被保護(hù)物

24、體的現(xiàn)象。我國有關(guān)規(guī)程所推薦的保護(hù)范圍對物體的現(xiàn)象。我國有關(guān)規(guī)程所推薦的保護(hù)范圍對應(yīng)于應(yīng)于0.1的繞擊率。的繞擊率。 避雷針的基本構(gòu)成：避雷針的基本構(gòu)成： 一個(gè)獨(dú)立避雷針由接閃器、接地引下線和接一個(gè)獨(dú)立避雷針由接閃器、接地引下線和接地裝置組成。接閃器是指避雷針最上端地裝置組成。接閃器是指避雷針最上端12m長的一段，一般由直徑不小于長的一段，一般由直徑不小于12mm的圓鋼的圓鋼或直徑不小于或直徑不小于20mm的焊接鋼管制成。接地的焊接鋼管制成。接地引下線是連接接閃器和接地裝置的一段導(dǎo)體，引下線是連接接閃器和接地裝置的一段導(dǎo)體，采用直徑不小于采用直徑不小于8mm的圓鋼或截面積不小于的圓鋼或截面積不

25、小于48mm2、厚度不小于、厚度不小于4mm的扁鋼制作。接地的扁鋼制作。接地裝置是接地體和接地線的總和，是為了降低裝置是接地體和接地線的總和，是為了降低接地電阻而完成的接地整體。既然避雷針的接地電阻而完成的接地整體。既然避雷針的實(shí)質(zhì)是引雷裝置，所以接閃器沒有必要作得實(shí)質(zhì)是引雷裝置，所以接閃器沒有必要作得很復(fù)雜、不用分叉、也不用采用鍍銀等。很復(fù)雜、不用分叉、也不用采用鍍銀等。 避雷線避雷線 作用原理同避雷針，主要用于輸電線路的作用原理同避雷針，主要用于輸電線路的保護(hù)，也可用于保護(hù)發(fā)電廠和變電所保護(hù)，也可用于保護(hù)發(fā)電廠和變電所 保護(hù)范圍的長度與線路等長，而且兩端還保護(hù)范圍的長度與線路等長，而且兩端

26、還有其保護(hù)的半個(gè)圓錐體空間有其保護(hù)的半個(gè)圓錐體空間 在架空輸電線路上多采用保護(hù)角在架空輸電線路上多采用保護(hù)角來表示避來表示避雷線的保護(hù)程度雷線的保護(hù)程度 保護(hù)角：避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導(dǎo)保護(hù)角：避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導(dǎo)線連線的夾角，線連線的夾角， 越小，雷擊導(dǎo)線的概率越小，雷擊導(dǎo)線的概率越小，對導(dǎo)線的屏蔽保護(hù)越可靠越小，對導(dǎo)線的屏蔽保護(hù)越可靠雙根等高避雷針保護(hù)范圍單根避雷針保護(hù)范圍x/2hhxxh()rhhp當(dāng) 時(shí)：當(dāng) 時(shí)：x/2hhxxh(1.52)rhhp0hx0 x/71.5()hhDpbhhhx-被保護(hù)物體高度；被保護(hù)物體高度； h-避雷針高度避雷針高度 P-高度修正系數(shù)高度修

27、正系數(shù)雙根不等高避雷針保護(hù)范圍單根避雷線保護(hù)范圍兩平行避雷線保護(hù)范圍避雷線保護(hù)角 單支避雷針的保護(hù)范圍是一個(gè)以其本體為軸線的單支避雷針的保護(hù)范圍是一個(gè)以其本體為軸線的曲線圓錐體，像一座圓帳篷。它的側(cè)面邊界線實(shí)曲線圓錐體，像一座圓帳篷。它的側(cè)面邊界線實(shí)際上是曲線，但我國規(guī)程建議近似地用折線來擬際上是曲線，但我國規(guī)程建議近似地用折線來擬合，以簡化計(jì)算。合，以簡化計(jì)算。 不難看出：最大的保護(hù)半徑即為地面上不難看出：最大的保護(hù)半徑即為地面上hx=0的保護(hù)半徑的保護(hù)半徑rg=1.5h。 從從h越高、修正系數(shù)越高、修正系數(shù)P越小可知：為了增大保護(hù)范越小可知：為了增大保護(hù)范圍，而一味的提高避雷針的高度并非良

28、策，合理圍，而一味的提高避雷針的高度并非良策，合理的解決辦法應(yīng)是采用多支等高或不等高避雷的解決辦法應(yīng)是采用多支等高或不等高避雷針做聯(lián)合保護(hù)。針做聯(lián)合保護(hù)。 單根避雷線的保護(hù)半徑要比單根避雷針的保護(hù)半單根避雷線的保護(hù)半徑要比單根避雷針的保護(hù)半徑小得多徑小得多 ，這是因?yàn)樗囊卓臻g要比同樣高度，這是因?yàn)樗囊卓臻g要比同樣高度的避雷針小。的避雷針小。 某變電所配電構(gòu)架高某變電所配電構(gòu)架高11m，寬，寬10.5m，擬在，擬在構(gòu)架側(cè)旁裝設(shè)獨(dú)立避雷針進(jìn)行保護(hù)，避雷針構(gòu)架側(cè)旁裝設(shè)獨(dú)立避雷針進(jìn)行保護(hù)，避雷針距構(gòu)架至少距構(gòu)架至少5m。試計(jì)算避雷針最低高度。試計(jì)算避雷針最低高度。二、保護(hù)間隙和避雷器二、保護(hù)間

29、隙和避雷器 避雷器的作用是限制過電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。避雷器的作用是限制過電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。 避雷器的種類：避雷器的種類： 保護(hù)間隙：保護(hù)間隙： 用于限制大氣過電壓。一般用于用于限制大氣過電壓。一般用于配電配電 管型避雷器：系統(tǒng)、線路和發(fā)、變電所進(jìn)線段管型避雷器：系統(tǒng)、線路和發(fā)、變電所進(jìn)線段保護(hù)保護(hù) 閥型避雷器：發(fā)電廠、變電所保護(hù)；閥型避雷器：發(fā)電廠、變電所保護(hù)；220kV 以下用于限制大氣過電壓，超高壓系統(tǒng)用于限以下用于限制大氣過電壓，超高壓系統(tǒng)用于限制內(nèi)過電壓或做內(nèi)過電壓后備保護(hù)制內(nèi)過電壓或做內(nèi)過電壓后備保護(hù) 金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器MOA）：）： 對避雷器的基本技術(shù)要求對避雷器的

30、基本技術(shù)要求 正常運(yùn)行時(shí)，避雷器內(nèi)部如何隔離工作電壓，正常運(yùn)行時(shí)，避雷器內(nèi)部如何隔離工作電壓， 過電壓作用時(shí)，避雷器先于被保護(hù)電力設(shè)備放電，這需要過電壓作用時(shí)，避雷器先于被保護(hù)電力設(shè)備放電，這需要由兩者的伏秒特性的配合來保護(hù)絕緣強(qiáng)度配合由兩者的伏秒特性的配合來保護(hù)絕緣強(qiáng)度配合 V-SV-S曲線）曲線） 避雷器應(yīng)具有一定的熄弧能力，以便可靠地切斷在某次過避雷器應(yīng)具有一定的熄弧能力，以便可靠地切斷在某次過零時(shí)的工頻續(xù)流，使系統(tǒng)恢復(fù)正常絕緣強(qiáng)度的自恢復(fù)能零時(shí)的工頻續(xù)流，使系統(tǒng)恢復(fù)正常絕緣強(qiáng)度的自恢復(fù)能力）力） 以上兩條對有間隙的避雷器保護(hù)間隙、管型避雷器、閥以上兩條對有間隙的避雷器保護(hù)間隙、管型避雷

31、器、閥型避雷器是適宜的，對于型避雷器是適宜的，對于MOAMOA的基本要求則不同的基本要求則不同 無間隙，長期工作在系統(tǒng)工作電壓和間或承受各種過電壓，無間隙，長期工作在系統(tǒng)工作電壓和間或承受各種過電壓，工頻下流過很小的泄漏電流，過電壓下殘壓應(yīng)小于被保護(hù)工頻下流過很小的泄漏電流，過電壓下殘壓應(yīng)小于被保護(hù)設(shè)備沖擊絕緣強(qiáng)度，它必須具有長時(shí)間工頻穩(wěn)定性和過電設(shè)備沖擊絕緣強(qiáng)度，它必須具有長時(shí)間工頻穩(wěn)定性和過電壓下的熱穩(wěn)定性壓下的熱穩(wěn)定性二、保護(hù)間隙和避雷器二、保護(hù)間隙和避雷器 避雷器的理論依據(jù)：避雷器的理論依據(jù)： 感應(yīng)雷或入侵波作用在被保護(hù)設(shè)備感應(yīng)雷或入侵波作用在被保護(hù)設(shè)備上時(shí)，可能使設(shè)備的絕緣破壞，如何

32、來上時(shí)，可能使設(shè)備的絕緣破壞，如何來保護(hù)設(shè)備免受危險(xiǎn)電壓的破壞呢？保護(hù)設(shè)備免受危險(xiǎn)電壓的破壞呢？ 氣體間隙的放電現(xiàn)象氣體間隙的放電現(xiàn)象如右圖所示，如右圖所示，兩個(gè)間隙在同一個(gè)沖擊電壓的作用下，兩個(gè)間隙在同一個(gè)沖擊電壓的作用下，如果間隙如果間隙2總是先于間隙總是先于間隙1放電，即間隙放電，即間隙2的伏秒特性完全位于間隙的伏秒特性完全位于間隙1的伏秒特性的伏秒特性曲線的下面，并且要有足夠低的殘壓，曲線的下面，并且要有足夠低的殘壓，那么先放電的間隙那么先放電的間隙2就能保護(hù)后放電的就能保護(hù)后放電的間隙間隙1，即間隙，即間隙1是被保護(hù)設(shè)備，間隙是被保護(hù)設(shè)備，間隙2是保護(hù)設(shè)備。于是發(fā)明了第一種避雷是保護(hù)

33、設(shè)備。于是發(fā)明了第一種避雷器器保護(hù)間隙。避雷器要保護(hù)被保護(hù)物保護(hù)間隙。避雷器要保護(hù)被保護(hù)物的基本條件就是避雷器總要先于被保護(hù)的基本條件就是避雷器總要先于被保護(hù)設(shè)備放電，并且要有足夠低的殘壓。設(shè)備放電，并且要有足夠低的殘壓。 （一保護(hù)間隙（一保護(hù)間隙保護(hù)間隙保護(hù)間隙當(dāng)雷電波入侵時(shí)：當(dāng)雷電波入侵時(shí)：間隙先擊穿、工作母線接地間隙先擊穿、工作母線接地過電壓消失后：過電壓消失后： 間隙中仍有由工作電壓間隙中仍有由工作電壓所產(chǎn)生的工頻電弧電流所產(chǎn)生的工頻電弧電流續(xù)流續(xù)流缺陷：缺陷： 1伏秒特性很陡；伏秒特性很陡； 2保護(hù)間隙沒有專門保護(hù)間隙沒有專門的滅弧裝置的滅弧裝置 3產(chǎn)生大幅值的截波。產(chǎn)生大幅值的截波

34、。 通常把間隙的電極做成角型，它有助于使工頻電通常把間隙的電極做成角型，它有助于使工頻電弧在電動(dòng)力和上升熱氣流的作用下，向上運(yùn)動(dòng)并弧在電動(dòng)力和上升熱氣流的作用下，向上運(yùn)動(dòng)并拉長，以利于電弧的自熄。為了防止主間隙被外拉長，以利于電弧的自熄。為了防止主間隙被外物例如小鳥短接而引起誤動(dòng)作，在下方還串物例如小鳥短接而引起誤動(dòng)作，在下方還串接了一個(gè)輔助間隙接了一個(gè)輔助間隙2。 目前僅用于不重要和單相接地不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果目前僅用于不重要和單相接地不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果的場合，例如那些低壓配電網(wǎng)和中性點(diǎn)非有效接的場合，例如那些低壓配電網(wǎng)和中性點(diǎn)非有效接地電網(wǎng)中。地電網(wǎng)中。 當(dāng)雷電波入侵時(shí)，間隙先擊穿，工作母線接地

35、，避免了被保護(hù)設(shè)備上當(dāng)雷電波入侵時(shí)，間隙先擊穿，工作母線接地，避免了被保護(hù)設(shè)備上的電壓升高，從而保護(hù)了設(shè)備。的電壓升高，從而保護(hù)了設(shè)備。 過電壓消失后，間隙中仍有由工作電壓所產(chǎn)生的工頻短路電流稱為續(xù)過電壓消失后，間隙中仍有由工作電壓所產(chǎn)生的工頻短路電流稱為續(xù)流），由于間隙的熄弧能力差，往往不能自行熄滅，將引起斷路器的跳閘，流），由于間隙的熄弧能力差，往往不能自行熄滅，將引起斷路器的跳閘，這樣，雖然保護(hù)間隙限制了過電壓，保護(hù)了設(shè)備，但將造成線路跳閘事故，這樣，雖然保護(hù)間隙限制了過電壓，保護(hù)了設(shè)備，但將造成線路跳閘事故，破壞系統(tǒng)的工作可靠性。破壞系統(tǒng)的工作可靠性。 此外，間隙間的電場是極不均勻電場

36、，又裸露在大氣環(huán)境中，受氣象條此外，間隙間的電場是極不均勻電場，又裸露在大氣環(huán)境中，受氣象條件的影響很大，因此它的伏秒特性很陡，且分散性大，這將直接影響到它件的影響很大，因此它的伏秒特性很陡，且分散性大，這將直接影響到它的保護(hù)效果。的保護(hù)效果。 還有當(dāng)間隙被擊穿后是直接接地，將會(huì)有截波產(chǎn)生，不能用來保護(hù)有繞還有當(dāng)間隙被擊穿后是直接接地，將會(huì)有截波產(chǎn)生，不能用來保護(hù)有繞組的設(shè)備。由于它有以上的不足，也就限制了它的使用范圍。組的設(shè)備。由于它有以上的不足，也就限制了它的使用范圍。 通常可將間隙配合自動(dòng)重合閘使用。通常可將間隙配合自動(dòng)重合閘使用。 （二管式避雷器（二管式避雷器 （亦稱排氣式避雷器，用于

37、輸電線路）（亦稱排氣式避雷器，用于輸電線路） 它實(shí)質(zhì)上是一只具有較強(qiáng)滅弧能力的保護(hù)它實(shí)質(zhì)上是一只具有較強(qiáng)滅弧能力的保護(hù)間隙，其基本元件為裝在消弧管內(nèi)的火花間隙，其基本元件為裝在消弧管內(nèi)的火花間隙，在安裝時(shí)再串接一只外火花間隙。間隙，在安裝時(shí)再串接一只外火花間隙。 增設(shè)火花間隙增設(shè)火花間隙F2的目的是為了在正常運(yùn)行的目的是為了在正常運(yùn)行時(shí)把消弧管與工作電壓隔開，以免管子加時(shí)把消弧管與工作電壓隔開，以免管子加速老化或在管壁受潮時(shí)發(fā)生沿面放電。速老化或在管壁受潮時(shí)發(fā)生沿面放電。外間隙內(nèi)間隙1產(chǎn)氣管；2膠木管套；3棒電極；4環(huán)形電極；5貯氣室；6動(dòng)作指示器 管由纖維、塑料或橡膠等產(chǎn)氣材料制成。管由纖維

38、、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)間隙流入大地；過電壓消失后，內(nèi)外雷擊時(shí)，內(nèi)外間隙同時(shí)擊穿，雷電流經(jīng)間隙流入大地；過電壓消失后，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)流經(jīng)間隙的工頻電弧電流間隙的擊穿狀態(tài)將由導(dǎo)線上的工作電壓所維持，此時(shí)流經(jīng)間隙的工頻電弧電流為工頻續(xù)流，其值為管型避雷器安裝處的短路電流，工頻續(xù)流電弧的高溫，使為工頻續(xù)流，其值為管型避雷器安裝處的短路電流，工頻續(xù)流電弧的高溫，使管內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，其壓力可達(dá)數(shù)十以至上百個(gè)大氣壓，氣體從開口端噴出，管內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，其壓力可達(dá)數(shù)十以至上百個(gè)大氣壓，氣體從開口端噴出，強(qiáng)烈地吹動(dòng)電弧，使其在工頻續(xù)流

39、第一次經(jīng)過零值時(shí)熄滅。強(qiáng)烈地吹動(dòng)電弧，使其在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過零值時(shí)熄滅。 管型避雷器的熄弧能力與工頻續(xù)流大小有關(guān)，續(xù)流太大產(chǎn)氣過多，管內(nèi)氣壓管型避雷器的熄弧能力與工頻續(xù)流大小有關(guān)，續(xù)流太大產(chǎn)氣過多，管內(nèi)氣壓太高將造成管子炸裂；續(xù)流太小，產(chǎn)氣過少，管內(nèi)氣壓太低不足以熄弧，故管太高將造成管子炸裂；續(xù)流太小，產(chǎn)氣過少，管內(nèi)氣壓太低不足以熄弧，故管型避雷器熄滅工頻續(xù)流有上下限的規(guī)定，通常在型號中表明。型避雷器熄滅工頻續(xù)流有上下限的規(guī)定，通常在型號中表明。缺陷：缺陷： 1續(xù)流太小時(shí)不能滅弧，太大時(shí)產(chǎn)氣過多，使管子爆裂續(xù)流太小時(shí)不能滅弧，太大時(shí)產(chǎn)氣過多，使管子爆裂 2伏秒特性和產(chǎn)生截波方面與保護(hù)間隙相似

40、伏秒特性和產(chǎn)生截波方面與保護(hù)間隙相似 維護(hù)較麻煩維護(hù)較麻煩 3應(yīng)用范圍：僅安裝在輸電線路上絕緣比較薄弱的地方和用于變電所、發(fā)電應(yīng)用范圍：僅安裝在輸電線路上絕緣比較薄弱的地方和用于變電所、發(fā)電廠的進(jìn)線段保護(hù)中。廠的進(jìn)線段保護(hù)中。(三三)普通閥式避雷器普通閥式避雷器 變電所的防雷保護(hù)主要依變電所的防雷保護(hù)主要依靠閥式避雷器，其主要由靠閥式避雷器，其主要由火花間隙火花間隙F及與之串聯(lián)的及與之串聯(lián)的工作電阻工作電阻R閥片兩大閥片兩大部分組成。間隙沖擊放電部分組成。間隙沖擊放電電壓低于被保護(hù)設(shè)備的沖電壓低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓強(qiáng)度。擊耐壓強(qiáng)度。 閥型避雷器的基本工作原理如下：閥型避雷器的基本工作原理如下

41、： 在電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，間隙將電阻閥片與工作母線隔離，在電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，間隙將電阻閥片與工作母線隔離，以免由母線的工作電壓在電阻閥片中產(chǎn)生的電流使閥片燒以免由母線的工作電壓在電阻閥片中產(chǎn)生的電流使閥片燒壞。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓且其峰值超過間隙放電電壓時(shí)，壞。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓且其峰值超過間隙放電電壓時(shí)，間隙擊穿，沖擊電流通過閥片流入大地，由于閥片碳化間隙擊穿，沖擊電流通過閥片流入大地，由于閥片碳化硅硅SiC，亦稱金剛砂為主要原料的非線性特性，亦稱金剛砂為主要原料的非線性特性， 故在閥片上產(chǎn)生的壓降殘壓將得到限制，使其低于被故在閥片上產(chǎn)生的壓降殘壓將得到限制，使其低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓，設(shè)

42、備就得到了保護(hù)。當(dāng)過電壓消失保護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓，設(shè)備就得到了保護(hù)。當(dāng)過電壓消失后，間隙中由工作電壓產(chǎn)生的工頻電弧電流工頻續(xù)流后，間隙中由工作電壓產(chǎn)生的工頻電弧電流工頻續(xù)流將繼續(xù)流過避雷器，此續(xù)流受閥片電阻的非線性特性所限將繼續(xù)流過避雷器，此續(xù)流受閥片電阻的非線性特性所限制遠(yuǎn)小于沖擊電流，使間隙能在工頻續(xù)流在第一次經(jīng)過零制遠(yuǎn)小于沖擊電流，使間隙能在工頻續(xù)流在第一次經(jīng)過零值時(shí)就將電流切斷。這樣避雷器從間隙擊穿到工頻續(xù)流的值時(shí)就將電流切斷。這樣避雷器從間隙擊穿到工頻續(xù)流的切斷不超過半個(gè)工頻周期，繼電保護(hù)來不及動(dòng)作系統(tǒng)就已切斷不超過半個(gè)工頻周期，繼電保護(hù)來不及動(dòng)作系統(tǒng)就已恢復(fù)正常?；謴?fù)正常。 特點(diǎn)：特

43、點(diǎn)： 對工作電阻的首位要求是它應(yīng)具有良好的非線性伏安特性，對工作電阻的首位要求是它應(yīng)具有良好的非線性伏安特性，即在沖擊大電流下，阻值應(yīng)很小，讓沖擊電流順利泄入地即在沖擊大電流下，阻值應(yīng)很小，讓沖擊電流順利泄入地下，且殘壓不高；在工頻電流下，阻值要變大，以利滅弧。下，且殘壓不高；在工頻電流下，阻值要變大，以利滅弧。 當(dāng)過電壓達(dá)到間隙動(dòng)作電壓，間隙動(dòng)作，沖擊電流經(jīng)閥當(dāng)過電壓達(dá)到間隙動(dòng)作電壓，間隙動(dòng)作，沖擊電流經(jīng)閥片流入大地；之后，閥片僅受到工頻電壓作用，由于非線性片流入大地；之后，閥片僅受到工頻電壓作用，由于非線性關(guān)系，閥片電阻值增高，使流過的工頻續(xù)流受到限制，并在關(guān)系，閥片電阻值增高，使流過的工

44、頻續(xù)流受到限制，并在第一次過零瞬間，由間隙將此續(xù)流切斷。第一次過零瞬間，由間隙將此續(xù)流切斷。留意：避雷器從間隙擊穿到工頻續(xù)流被切斷不超過半個(gè)周波，留意：避雷器從間隙擊穿到工頻續(xù)流被切斷不超過半個(gè)周波，因此電網(wǎng)在整個(gè)過程均保持正常供電。因此電網(wǎng)在整個(gè)過程均保持正常供電。 閥片的作用：限制工頻續(xù)流，保證火花間隙可靠熄弧；閥片的作用：限制工頻續(xù)流，保證火花間隙可靠熄?。划?dāng)雷電過電壓擊穿時(shí)，電壓不至于突然下降形成截?cái)嗖ó?dāng)雷電過電壓擊穿時(shí)，電壓不至于突然下降形成截?cái)嗖? 閥式避雷器 閥式避雷器是由裝在密封瓷套中的多組火閥式避雷器是由裝在密封瓷套中的多組火花間隙和多組非線性電阻閥片串聯(lián)組成。它分花間隙和多

45、組非線性電阻閥片串聯(lián)組成。它分普通型和磁吹型兩大類。普通型和磁吹型兩大類。 普通閥式避雷器的單個(gè)火花間隙結(jié)構(gòu)如圖所示，普通閥式避雷器的單個(gè)火花間隙結(jié)構(gòu)如圖所示，電極由黃銅圓盤沖壓而成，兩電極間以云母墊圈隔電極由黃銅圓盤沖壓而成，兩電極間以云母墊圈隔開形成間隙，間隙距離為開形成間隙，間隙距離為0.51.0mm，間隙電場，間隙電場接近均勻電場，單個(gè)間隙的工頻放電電壓約為接近均勻電場，單個(gè)間隙的工頻放電電壓約為2.73.0kV(有效值有效值)。 普通閥式避雷器火花間隙、非線性電阻）普通閥式避雷器火花間隙、非線性電阻）單個(gè)火花間隙的結(jié)構(gòu)單個(gè)火花間隙的結(jié)構(gòu)a.保證間隙中保證間隙中的電場為均勻的電場為均勻

46、電場，伏秒特電場，伏秒特性平緩；性平緩；b.電電暈可縮短間隙暈可縮短間隙放電時(shí)間放電時(shí)間 多個(gè)短間隙串聯(lián)易多個(gè)短間隙串聯(lián)易于切斷工頻續(xù)流。于切斷工頻續(xù)流。（復(fù)合與散熱）（復(fù)合與散熱） 多個(gè)間隙串聯(lián)電壓分布多個(gè)間隙串聯(lián)電壓分布不均勻，使避雷器滅弧不均勻，使避雷器滅弧能力降低。可使用并聯(lián)能力降低。可使用并聯(lián)電阻使電壓分布均勻。電阻使電壓分布均勻。 a. 當(dāng)電流增大時(shí)，閥片呈現(xiàn)當(dāng)電流增大時(shí)，閥片呈現(xiàn)低阻值，使避雷器上電壓降低阻值，使避雷器上電壓降低，增加了避雷器的保護(hù)效低，增加了避雷器的保護(hù)效果。果。b. 希望在工頻電壓升高希望在工頻電壓升高后流過間隙閥片的續(xù)流不超后流過間隙閥片的續(xù)流不超過規(guī)定值，

47、此時(shí)閥片呈現(xiàn)的過規(guī)定值，此時(shí)閥片呈現(xiàn)的電阻要有足夠的數(shù)值。電阻要有足夠的數(shù)值。 閥式避雷器的火花間隙由大量單元間隙串聯(lián)組成，閥式避雷器的火花間隙由大量單元間隙串聯(lián)組成，例如例如110kv避雷器中，上述單元間隙的數(shù)目就達(dá)避雷器中，上述單元間隙的數(shù)目就達(dá)到到96只。只。 多重間隙是一電容鏈?zhǔn)诫娐?，多重間隙是一電容鏈?zhǔn)诫娐罚?由于間隙各電極對由于間隙各電極對地和對高壓端有寄生電容存在，電壓沿這種電路地和對高壓端有寄生電容存在，電壓沿這種電路的分布是很不均勻的，對閥式避雷器來說，在沖的分布是很不均勻的，對閥式避雷器來說，在沖擊放電過程中，電壓沿著多重間隙的不均勻分布擊放電過程中，電壓沿著多重間隙的不均

48、勻分布是有好處的，因?yàn)樗芙档驼麄€(gè)火花間隙的沖擊是有好處的，因?yàn)樗芙档驼麄€(gè)火花間隙的沖擊放電電壓，使各個(gè)單元間隙迅速地相繼擊穿，為放電電壓，使各個(gè)單元間隙迅速地相繼擊穿，為保護(hù)絕緣提供可靠的保護(hù)。保護(hù)絕緣提供可靠的保護(hù)。 另一方面，這一現(xiàn)象對火花間隙的工頻擊穿特性另一方面，這一現(xiàn)象對火花間隙的工頻擊穿特性和滅弧性能卻是不利的，因?yàn)殡妷旱牟痪鶆蚍植己蜏缁⌒阅軈s是不利的，因?yàn)殡妷旱牟痪鶆蚍植际沟谜麄€(gè)火花間隙的工頻擊穿電壓降低了、續(xù)流使得整個(gè)火花間隙的工頻擊穿電壓降低了、續(xù)流的滅弧條件惡化了。的滅弧條件惡化了。 為解決這個(gè)問題，在火花間隙加裝分路電阻。為解決這個(gè)問題，在火花間隙加裝分路電阻。 在工

49、頻電壓作用下，間隙電容的阻抗很大，而分在工頻電壓作用下，間隙電容的阻抗很大，而分路電阻阻值較小，故間隙上電壓分布均勻，從而路電阻阻值較小，故間隙上電壓分布均勻，從而提高了熄弧電壓和工頻放電電壓。提高了熄弧電壓和工頻放電電壓。 在沖擊電壓的作用下，間隙電容的阻抗小于分路在沖擊電壓的作用下，間隙電容的阻抗小于分路電阻，間隙上的電壓分布主要取決于電容分布，電阻，間隙上的電壓分布主要取決于電容分布，由于間隙對地和對瓷套寄生電容的存在，使電壓由于間隙對地和對瓷套寄生電容的存在，使電壓分布很不均勻，因此其沖擊放電電壓較低。分布很不均勻，因此其沖擊放電電壓較低。 采用分路電阻均壓后，在工作電壓作用下，分路采

50、用分路電阻均壓后，在工作電壓作用下，分路電阻將長期有電流流過，因此分路電阻必須有足電阻將長期有電流流過，因此分路電阻必須有足夠的熱容量。分路電阻亦應(yīng)是非線性的，其主要夠的熱容量。分路電阻亦應(yīng)是非線性的，其主要原料是原料是SiC。 我國生產(chǎn)的普通閥式避雷器有我國生產(chǎn)的普通閥式避雷器有FS和和FZ兩種系列兩種系列 配電所型配電所型FS 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有火花間隙和閥片，但無分路電阻，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有火花間隙和閥片，但無分路電阻，閥片直徑閥片直徑55mm, 額定電壓：額定電壓：3，6，10kv 應(yīng)用范圍：配電網(wǎng)中變壓器、電纜頭、柱上開關(guān)應(yīng)用范圍：配電網(wǎng)中變壓器、電纜頭、柱上開關(guān)等設(shè)備的保護(hù)。等設(shè)備的保護(hù)。 變

51、電所型變電所型FZ 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有火花間隙、閥片和分路電阻，閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有火花間隙、閥片和分路電阻，閥片直徑片直徑100mm 額定電壓：額定電壓：3220kv 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：220kv及以下變電所電氣設(shè)備的保及以下變電所電氣設(shè)備的保護(hù)護(hù) 避雷器的參數(shù)避雷器的參數(shù) 1、額定電壓：指使用此避雷器的電網(wǎng)額定、額定電壓：指使用此避雷器的電網(wǎng)額定電壓，也就是正常運(yùn)行時(shí)作用在避雷器上的電壓，也就是正常運(yùn)行時(shí)作用在避雷器上的工頻工作電壓。工頻工作電壓。 2、滅弧電壓：是指保證避雷器在工頻續(xù)流、滅弧電壓：是指保證避雷器在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過零值時(shí)滅弧的條件下，允許加在第一次經(jīng)過零值時(shí)滅弧的條件下，允許加在避

52、雷器上的最高工頻電壓。滅弧電壓應(yīng)該大避雷器上的最高工頻電壓。滅弧電壓應(yīng)該大于避雷器安裝點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大工頻電壓。于避雷器安裝點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大工頻電壓。 3、沖擊放電電壓：在沖擊電壓作用下避雷、沖擊放電電壓：在沖擊電壓作用下避雷器的放電電壓幅值。器的放電電壓幅值。 4、工頻放電電壓：指工頻電壓作用下避雷、工頻放電電壓：指工頻電壓作用下避雷器發(fā)生放電的電壓有效值，它表明間隙器發(fā)生放電的電壓有效值，它表明間隙的絕緣強(qiáng)度。的絕緣強(qiáng)度。 5、殘壓：沖擊電流流過避雷器時(shí)，在閥片、殘壓：沖擊電流流過避雷器時(shí)，在閥片電阻上產(chǎn)生的最大壓降。電阻上產(chǎn)生的最大壓降。 閥式避雷器的保護(hù)水平：閥式避雷器的保護(hù)水平：表示

53、該避雷器上可能出現(xiàn)的最大沖擊電壓的峰值。表示該避雷器上可能出現(xiàn)的最大沖擊電壓的峰值。是指殘壓、標(biāo)準(zhǔn)雷電波是指殘壓、標(biāo)準(zhǔn)雷電波1.2/50us下沖擊放電電下沖擊放電電壓和陡波壓和陡波1200kV/us沖擊放電電壓除以系數(shù)沖擊放電電壓除以系數(shù)1.15三者中的最大值。三者中的最大值。閥式避雷器的沖擊系數(shù)閥式避雷器的沖擊系數(shù) ：沖擊放電電壓與工頻放電電壓幅值之比。沖擊放電電壓與工頻放電電壓幅值之比。切斷比：避雷器間隙的工頻放電電壓下限與續(xù)切斷比：避雷器間隙的工頻放電電壓下限與續(xù)流過零后間隙所能承受的最大工頻電壓滅弧電壓流過零后間隙所能承受的最大工頻電壓滅弧電壓之比，其值越小越好。之比，其值越小越好。保

54、護(hù)比：殘壓與滅弧電壓之比，保護(hù)比的值越小越保護(hù)比：殘壓與滅弧電壓之比，保護(hù)比的值越小越好。好。 （四磁吹閥式避雷器（四磁吹閥式避雷器 提高避雷器切斷工頻續(xù)流值的方法之一是提高避雷器切斷工頻續(xù)流值的方法之一是“磁吹磁吹”，即，即利用磁場電弧的電動(dòng)力作用，使電弧拉長或旋轉(zhuǎn)，以提高間利用磁場電弧的電動(dòng)力作用，使電弧拉長或旋轉(zhuǎn)，以提高間隙滅弧能力。隙滅弧能力。 1電極；2滅弧盒；3分路電阻；4滅弧柵；5主間隙；6磁吹線圈；7輔助間隙 間隙由一對角形電極間隙由一對角形電極 1 組成，組成，磁場是軸向的，續(xù)流電弧被軸向磁場是軸向的，續(xù)流電弧被軸向磁場力拉長，吹入滅弧柵磁場力拉長，吹入滅弧柵 4，電，電弧最

55、終長度可達(dá)起始長度的數(shù)十弧最終長度可達(dá)起始長度的數(shù)十倍，滅弧盒倍，滅弧盒2 用陶瓷或云母、玻用陶瓷或云母、玻璃等材料制成，電弧在滅弧柵中璃等材料制成，電弧在滅弧柵中受到強(qiáng)烈的去游離作用，因而電受到強(qiáng)烈的去游離作用，因而電弧電阻很大，能起到限制續(xù)流的弧電阻很大，能起到限制續(xù)流的作用，故稱為限流間隙，它可切作用，故稱為限流間隙，它可切斷斷 450A 左右的續(xù)流。左右的續(xù)流。 磁吹避雷器是如何產(chǎn)生磁吹的？磁吹避雷器是如何產(chǎn)生磁吹的？ 磁場是由與間隙串聯(lián)的磁吹線圈產(chǎn)生的：在過電壓作磁場是由與間隙串聯(lián)的磁吹線圈產(chǎn)生的：在過電壓作用下，主間隙被擊穿，放電電流通過磁吹線圈，在線圈上用下，主間隙被擊穿，放電電

56、流通過磁吹線圈，在線圈上產(chǎn)生很大的壓降，使輔助間隙擊穿，放電電流經(jīng)過輔助間產(chǎn)生很大的壓降，使輔助間隙擊穿，放電電流經(jīng)過輔助間隙、主間隙、閥片而流入大地；隙、主間隙、閥片而流入大地； 在工頻續(xù)流通過時(shí)，磁吹線圈上的壓降不足以維持輔在工頻續(xù)流通過時(shí)，磁吹線圈上的壓降不足以維持輔助間隙中電弧的燃燒，工頻續(xù)流很快轉(zhuǎn)入磁吹線圈中，即助間隙中電弧的燃燒，工頻續(xù)流很快轉(zhuǎn)入磁吹線圈中，即工頻續(xù)流是通過主間隙、磁吹線圈、閥片流入大地的，續(xù)工頻續(xù)流是通過主間隙、磁吹線圈、閥片流入大地的，續(xù)流在磁吹線圈中產(chǎn)生磁吹。流在磁吹線圈中產(chǎn)生磁吹。 磁吹避雷器采用了滅弧能力較強(qiáng)的磁吹火花間隙和磁吹避雷器采用了滅弧能力較強(qiáng)的磁

57、吹火花間隙和通流能力較大的高溫閥片。通流能力較大的高溫閥片。 目前各國制造的磁吹避雷器主要有以下兩種：目前各國制造的磁吹避雷器主要有以下兩種： FCDFCD型型-保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī) 電壓一般電壓一般2-15KV2-15KV FCZ FCZ型型-保護(hù)高壓設(shè)備保護(hù)高壓設(shè)備 電壓一般電壓一般35-500KV35-500KV （五金屬氧化物避雷器（五金屬氧化物避雷器系統(tǒng)相電壓U / kVI / A10-510-410-310-210-1110102103104圖 氧化鋅閥片的伏安特性ZnO避雷器的特性曲線 ZnO避雷器具有顯著的非線性伏安特性。 當(dāng)過電壓襲來時(shí)，ZnO避雷器電流劇增，有效地吸收過

58、電壓的能量并遏制住系統(tǒng)電壓的上升趨勢。下法蘭上法蘭下法蘭承擔(dān)機(jī)械負(fù)荷，玻璃鋼絕緣套筒承擔(dān)外絕緣，硅橡膠避雷器芯體，多片Z n O 閥片堆疊而成ZnO避雷器的結(jié)構(gòu)ZnO避雷器中起主要作用的非線性電阻元件由多片ZnO閥片堆疊而成，根據(jù)電壓等級的不同堆疊層數(shù)也不同。圖中給出是目前最為先進(jìn)的硅橡膠復(fù)合外套避雷器的簡化結(jié)構(gòu)。絕大部分情況下，避雷器在系統(tǒng)中的連接都是星形接法。星形接法下長期工作中的避雷器承受的是相電壓。避雷器的接地要求絕對可靠 7070年代初期出現(xiàn)了氧化鋅避雷器，其閥片以氧化年代初期出現(xiàn)了氧化鋅避雷器，其閥片以氧化鋅為主要材料，附以少量精選過的金屬氧化物，鋅為主要材料，附以少量精選過的金屬

59、氧化物，經(jīng)高溫焙燒而成。經(jīng)高溫焙燒而成。 無間隙無間隙ZnOZnO避雷器與傳統(tǒng)的有串聯(lián)間隙的避雷器與傳統(tǒng)的有串聯(lián)間隙的SiCSiC相比相比的優(yōu)點(diǎn)：的優(yōu)點(diǎn)： （1 1無間隙無間隙 在工作電壓作用下，氧化鋅實(shí)際上相當(dāng)一絕在工作電壓作用下，氧化鋅實(shí)際上相當(dāng)一絕緣體，因而工作電壓不會(huì)使氧化鋅閥片燒壞，所緣體，因而工作電壓不會(huì)使氧化鋅閥片燒壞，所以可以不用串聯(lián)間隙來隔離工作電壓。以可以不用串聯(lián)間隙來隔離工作電壓。 由于無間隙，當(dāng)然也就沒有因串聯(lián)間隙而帶由于無間隙，當(dāng)然也就沒有因串聯(lián)間隙而帶來的一系列問題。如污穢、內(nèi)部氣壓變化對間隙來的一系列問題。如污穢、內(nèi)部氣壓變化對間隙的電位分布和放電電壓的影響等。的

60、電位分布和放電電壓的影響等。 同時(shí)，因無間隙，故大大改善了陡波下的響同時(shí)，因無間隙，故大大改善了陡波下的響應(yīng)特性，不存在間隙放電電壓隨雷電波陡度增加應(yīng)特性，不存在間隙放電電壓隨雷電波陡度增加而增大的問題，提高了對設(shè)備保護(hù)的可靠性。而增大的問題，提高了對設(shè)備保護(hù)的可靠性。（2 2無續(xù)流無續(xù)流 當(dāng)作用在氧化鋅閥片上的電壓超過某一值此值當(dāng)作用在氧化鋅閥片上的電壓超過某一值此值稱為起始動(dòng)作電壓時(shí)，將發(fā)生稱為起始動(dòng)作電壓時(shí)，將發(fā)生“導(dǎo)通導(dǎo)通”，其后，氧，其后，氧化鋅閥片上的殘壓受其良好的非線性特性所控制，當(dāng)化鋅閥片上的殘壓受其良好的非線性特性所控制，當(dāng)系統(tǒng)電壓降至起始動(dòng)作電壓以下時(shí)，氧化鋅的系統(tǒng)電壓降至