第08章雷電及防雷裝置ppt課件

1、第第8章章 雷電及防雷裝置雷電及防雷裝置8.1 雷電參數(shù)雷電參數(shù)8.2 避雷針、避雷線的保護范圍避雷針、避雷線的保護范圍8.3 避雷器避雷器8.4 接地裝置接地裝置0Lzv8.1 雷電參數(shù)雷電參數(shù)1、雷電放電的等值電路：、雷電放電的等值電路：0zjZ0z先導通道波阻抗先導通道波阻抗電荷線密度電荷線密度Lv主放電發(fā)展速度主放電發(fā)展速度0Lzv先導通道對地電位先導通道對地電位Lv0Z雷電流雷電流LLiv0000LzLjjzvziizzzzjZLv2、雷電流波形：、雷電流波形： 雷電流參數(shù)：電流峰值、波前時間、半峰值時間。雷電流參數(shù)：電流峰值、波前時間、半峰值時間。LI 雷電流峰值雷電流峰值 ：lo

2、g88LIP 為峰值超過為峰值超過 的概率的概率PLI 表示方法：表示方法： 電流峰值、波前時間電流峰值、波前時間/半峰值時間半峰值時間 波前時間：波前時間：1 5 s 半峰值時間：半峰值時間：20 100 s例如：例如：5kA2.6/50 s、3、雷暴日與雷暴小時：、雷暴日與雷暴小時：雷暴日：一年中有雷暴的日數(shù)。雷暴日：一年中有雷暴的日數(shù)。雷暴小時：一年中有雷電的小時數(shù)。雷暴小時：一年中有雷電的小時數(shù)。強雷區(qū)強雷區(qū)多雷區(qū)多雷區(qū)少雷區(qū)少雷區(qū)雷暴日雷暴日90雷暴日雷暴日40雷暴日雷暴日154、地面落雷密度和輸電線路落雷次數(shù)：、地面落雷密度和輸電線路落雷次數(shù)：地面落雷密度：每一雷暴日、每平方千米地

3、面遭受雷擊地面落雷密度：每一雷暴日、每平方千米地面遭受雷擊的次數(shù)。的次數(shù)。輸電線路落雷次數(shù)：每輸電線路落雷次數(shù)：每100km的輸電線路每年遭受雷擊的輸電線路每年遭受雷擊的次數(shù)。的次數(shù)。8.2 避雷針、避雷線的保護范圍避雷針、避雷線的保護范圍對直擊雷的防護措施：通常是裝設避雷針或避雷線。對直擊雷的防護措施：通常是裝設避雷針或避雷線。作用：避雷針線高于被保護的物體，其作用是吸引作用：避雷針線高于被保護的物體，其作用是吸引雷電擊于自身，并將雷電流迅速注入大地，從雷電擊于自身，并將雷電流迅速注入大地，從而使避雷針線附近的物體得到保護。而使避雷針線附近的物體得到保護。保護范圍：指具有保護范圍：指具有0.

4、1%左右雷擊概率的空間范圍。左右雷擊概率的空間范圍。繪制方法：繪制方法： 折線法：簡單易用；折線法：簡單易用； 滾球法：國際電工委員會推薦的方法。滾球法：國際電工委員會推薦的方法。1、單支避雷針的保護范圍：、單支避雷針的保護范圍：當當 時：時：2xhh ()xxrhhp當當 時：時：2xhh (1.52)xxrhhp2h45hxh1.5hxr俯視圖：根據(jù)俯視圖：根據(jù) rx 畫圓。畫圓。p高度影響系數(shù)高度影響系數(shù)2、兩支等高避雷針的保護范圍：、兩支等高避雷針的保護范圍：07Dhhp4512h0RD0h3兩針外側：與單支避雷針的相同。兩針外側：與單支避雷針的相同。兩針之間：通過兩針頂點及點兩針之間

5、：通過兩針頂點及點3的圓弧來確定。的圓弧來確定。俯視圖：根據(jù)俯視圖：根據(jù)bx作兩圓的切線。作兩圓的切線。xhxrxb01.5()xxbhh3、兩支不等高避雷針的保護范圍：、兩支不等高避雷針的保護范圍：450R312兩針外側：與單支避雷針的相同。兩針外側：與單支避雷針的相同。兩針之間：兩針之間：先按單針做出高針先按單針做出高針1的保護范圍；的保護范圍；經(jīng)過較低針經(jīng)過較低針2的頂點做水平線與之交與的頂點做水平線與之交與3；假設假設3為避雷針頂點，做出為避雷針頂點，做出2、3兩針間的保護范圍。兩針間的保護范圍。4、多支等高避雷針的保護范圍：、多支等高避雷針的保護范圍： 三支避雷針：三支避雷針三支避雷

6、針：三支避雷針1、2、3形成的三角形的外形成的三角形的外側保護范圍分別按兩支等高針的方法。側保護范圍分別按兩支等高針的方法。 多支避雷針：先將其分成兩個或幾個三角形，然后按多支避雷針：先將其分成兩個或幾個三角形，然后按確定三支等高避雷針的方法計算。確定三支等高避雷針的方法計算。31213425、單根避雷線的保護范圍：、單根避雷線的保護范圍：當當 時：時：2xhh 0.47()xxrhhp當當 時：時：2xhh (1.53)xxrhhphxh25hxr6、兩根等高避雷線的保護范圍：、兩根等高避雷線的保護范圍：12h0RD0h3 避雷線一般用于輸電線路的直擊雷保護，常用保護避雷線一般用于輸電線路的

7、直擊雷保護，常用保護角的大小來表示其導線的保護程度。角的大小來表示其導線的保護程度。04Dhhp 保護角：避雷線和邊相導線的連線與經(jīng)過避雷線的保護角：避雷線和邊相導線的連線與經(jīng)過避雷線的垂直線之間的夾角。通常在垂直線之間的夾角。通常在 之間。之間。15 308.3 避雷器避雷器避雷器作用：限制過電壓以保護電氣設備。避雷器作用：限制過電壓以保護電氣設備。避雷器類型：避雷器類型：保護間隙保護間隙管型避雷器管型避雷器閥型避雷器閥型避雷器氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器 主要用于限制大氣過電壓，一般用主要用于限制大氣過電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路和進線段保護。于配電系統(tǒng)、線路和進線段保護。常用于變電所、發(fā)電廠

8、的保護。常用于變電所、發(fā)電廠的保護。1、保護間隙：、保護間隙：構造：構造：保護間隙保護間隙被保護被保護設備設備工作母線工作母線入侵波入侵波主間隙主間隙輔助輔助間隙間隙接母線接母線絕緣子絕緣子u0t保護間隙保護間隙被保護設備被保護設備工作原理：工作原理： 當雷電波入侵時：當雷電波入侵時： 過電壓消失后：過電壓消失后：間隙先擊穿，工作母線接地，避免間隙先擊穿，工作母線接地，避免了被保護設備上的電壓升高，從而了被保護設備上的電壓升高，從而保護了設備。保護了設備。間隙中仍有由工作電壓產(chǎn)生的工頻電間隙中仍有由工作電壓產(chǎn)生的工頻電弧電流稱為續(xù)流），此電流是間隙弧電流稱為續(xù)流），此電流是間隙安裝處的短路電流

9、，因間隙滅弧能力安裝處的短路電流，因間隙滅弧能力差，將引起斷路器的跳閘。差，將引起斷路器的跳閘。缺點：保護間隙限制了過電壓，保護了設備，但將造成缺點：保護間隙限制了過電壓，保護了設備，但將造成線路跳閘事故，故一般與自動重合閘配合使用。線路跳閘事故，故一般與自動重合閘配合使用。2、管型避雷器：、管型避雷器：實質：一種具有較高熄弧能力的保護間隙。實質：一種具有較高熄弧能力的保護間隙。構造：構造：環(huán)形電極環(huán)形電極棒形電極棒形電極工作母線工作母線產(chǎn)氣管產(chǎn)氣管內間隙內間隙外間隙外間隙特點：短路時的工頻續(xù)流電弧的高溫會使管內的產(chǎn)氣材特點：短路時的工頻續(xù)流電弧的高溫會使管內的產(chǎn)氣材料分解出大量氣體，管內壓力

10、升高，氣體在高壓料分解出大量氣體，管內壓力升高，氣體在高壓力作用下由環(huán)形電極的開口孔噴出，形成強烈的力作用下由環(huán)形電極的開口孔噴出，形成強烈的縱吹，從而使工頻續(xù)流在第一次過零時被切斷。縱吹，從而使工頻續(xù)流在第一次過零時被切斷。工作原理：工作原理： 當雷電波入侵時：內外間隙均被擊穿。當雷電波入侵時：內外間隙均被擊穿。 過電壓消失后：過電壓消失后：短路電流的工頻續(xù)流電弧使管內產(chǎn)生短路電流的工頻續(xù)流電弧使管內產(chǎn)生大量氣體，形成縱吹，實現(xiàn)熄弧。大量氣體，形成縱吹，實現(xiàn)熄弧。缺點：缺點：伏秒特性較陡且放電分散性較大，而一般被保護設備的伏秒特性較陡且放電分散性較大，而一般被保護設備的伏秒特性較平，二者不能

11、很好的配合。伏秒特性較平，二者不能很好的配合。管型避雷器動作后工作母線直接接地形成截波，對被保管型避雷器動作后工作母線直接接地形成截波，對被保護設備的絕緣不利。護設備的絕緣不利。3、閥型避雷器：、閥型避雷器：構造：構造：保護間隙保護間隙被被保保護護設設備備工作母線工作母線入侵波入侵波電阻電阻閥片閥片 間隙：沖擊放電電壓低于被保護設備的耐壓強度。間隙：沖擊放電電壓低于被保護設備的耐壓強度。 電阻閥片：電阻閥片：閥片的電阻值與流過的電流有關，具有非閥片的電阻值與流過的電流有關，具有非線性特性。線性特性。IR閥片閥片u0i工作原理：工作原理：正常時：間隙將電阻閥片與工作母線隔離，以免燒壞閥正常時：間

12、隙將電阻閥片與工作母線隔離，以免燒壞閥片。片。當系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓且其峰值超過間隙的放電電壓時，間當系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓且其峰值超過間隙的放電電壓時，間隙擊穿，經(jīng)閥片流入大地，因閥片的非線性，在閥片隙擊穿，經(jīng)閥片流入大地，因閥片的非線性，在閥片上產(chǎn)生的壓降殘壓將得到限制，使其低于被保護上產(chǎn)生的壓降殘壓將得到限制，使其低于被保護設備的沖擊耐壓，設備就得到保護。設備的沖擊耐壓，設備就得到保護。過電壓消失后，間隙中的工頻續(xù)流仍流過避雷器。由于過電壓消失后，間隙中的工頻續(xù)流仍流過避雷器。由于工頻續(xù)流遠小于沖擊電流，閥片的非線性使間隙在工工頻續(xù)流遠小于沖擊電流，閥片的非線性使間隙在工頻續(xù)流第一次過零時將電弧切斷。

13、頻續(xù)流第一次過零時將電弧切斷。4、氧化鋅避雷器：、氧化鋅避雷器： 氧化鋅閥片的特點：具有很理想的非線性伏安特性。氧化鋅閥片的特點：具有很理想的非線性伏安特性。U0IZnO避雷器避雷器線性電阻線性電阻SiC避雷器避雷器理想避雷器理想避雷器U0IABC1mA3kA 伏安特性區(qū)域劃分：伏安特性區(qū)域劃分： A區(qū)稱為小電流區(qū)；區(qū)稱為小電流區(qū)；B區(qū)稱為非區(qū)稱為非線性區(qū)，線性區(qū)， C區(qū)稱為飽和區(qū)。區(qū)稱為飽和區(qū)。 工作原理：工作原理：正常時：閥片相當于絕緣體。正常時：閥片相當于絕緣體。當過電壓超過一定值時，閥片當過電壓超過一定值時，閥片“導通導通”，將沖擊電流通，將沖擊電流通過閥片泄入大地，此時其殘壓不會超過

14、被保護設備的過閥片泄入大地，此時其殘壓不會超過被保護設備的耐壓值，達到過電壓保護的目的。耐壓值，達到過電壓保護的目的。過電壓消失后：閥片自動終止過電壓消失后：閥片自動終止“導通狀態(tài)，恢復絕緣導通狀態(tài)，恢復絕緣狀態(tài)。（不存在電弧的燃燒與熄滅問題）狀態(tài)。（不存在電弧的燃燒與熄滅問題）被保護被保護設備設備工作母線工作母線入侵波入侵波電阻電阻閥片閥片 構造：構造： 氧化鋅避雷器的優(yōu)點：氧化鋅避雷器的優(yōu)點：無間隙：在工作電壓下無間隙：在工作電壓下ZnO實際上相當于一絕緣體，工實際上相當于一絕緣體，工作電壓不會燒壞閥片，不需要通過串間隙來隔離工作作電壓不會燒壞閥片，不需要通過串間隙來隔離工作電壓。電壓。無

15、續(xù)流：因工作電壓下流過無續(xù)流：因工作電壓下流過ZnO的電流極小，所以不存的電流極小，所以不存在工頻續(xù)流。在工頻續(xù)流。保護性能優(yōu)越：保護性能優(yōu)越：ZnO閥片具有優(yōu)異的非線性伏安特性，閥片具有優(yōu)異的非線性伏安特性，還有進一步降低殘壓的潛力。還有進一步降低殘壓的潛力。通流容量大：通流容量大：ZnO閥片單位面積通流容量要比閥片單位面積通流容量要比SiC閥片閥片的大的大44.5倍，又無串聯(lián)間隙燒傷的制約，可用來限倍，又無串聯(lián)間隙燒傷的制約，可用來限制操作過電壓。制操作過電壓。 氧化鋅避雷器的基本電氣參數(shù)：氧化鋅避雷器的基本電氣參數(shù)：最高持續(xù)運行電壓：允許持續(xù)加在避雷器兩端的最大工最高持續(xù)運行電壓：允許持

16、續(xù)加在避雷器兩端的最大工頻電壓有效值。頻電壓有效值。額定電壓：允許施加在避雷器兩端的最大工頻電壓有效額定電壓：允許施加在避雷器兩端的最大工頻電壓有效值。值。起始動作電壓：指避雷器通過起始動作電壓：指避雷器通過 1mA工頻電流峰值或直工頻電流峰值或直流電流時得到工頻電壓峰值或直流電壓。通常用流電流時得到工頻電壓峰值或直流電壓。通常用U1mA表示，也稱為轉折電壓或拐點電壓。表示，也稱為轉折電壓或拐點電壓。殘壓：放電電流通過殘壓：放電電流通過 ZnO 避雷器時的電壓峰值。避雷器時的電壓峰值。通流容量：表示閥片耐受通過電流的能力。通流容量：表示閥片耐受通過電流的能力。 評價氧化鋅避雷器性能優(yōu)劣的指標：

17、評價氧化鋅避雷器性能優(yōu)劣的指標：保護水平：雷電保護水平為雷電沖擊殘壓和陡波沖擊殘保護水平：雷電保護水平為雷電沖擊殘壓和陡波沖擊殘壓除以壓除以1.15中的較大者；操作沖擊電壓等于操作沖擊中的較大者；操作沖擊電壓等于操作沖擊殘壓。殘壓。標稱沖擊放電電流時的殘壓標稱沖擊放電電流時的殘壓起始動作電壓起始動作電壓壓比壓比 = 壓比：此值約為壓比：此值約為1.62.0。壓比越小，保護性能越好。壓比越小，保護性能越好。最大持續(xù)運行電壓峰值最大持續(xù)運行電壓峰值起始動作電壓起始動作電壓荷電率荷電率 = 荷電率：此值一般為荷電率：此值一般為45%75%。標稱沖擊放電電流時的殘壓標稱沖擊放電電流時的殘壓最大持續(xù)運行

18、電壓峰值最大持續(xù)運行電壓峰值保護比保護比 = 保護比：保護比越小，保護性能越好。保護比：保護比越小，保護性能越好。壓比壓比荷電率荷電率=8.4 接地裝置接地裝置1、基本概念：、基本概念：接地：將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點通接地：將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點通過導體與大地相連，使物體或節(jié)點與大地保持過導體與大地相連，使物體或節(jié)點與大地保持等電位。等電位。大地并不是理想的導體，它具有電阻率。大地并不是理想的導體，它具有電阻率。接地電阻：接地點處的電位接地電阻：接地點處的電位 Um 與接地電流與接地電流 I 的比值。的比值。接地體極）：埋入地中的金屬體。接地體極）：埋入地中的

19、金屬體。2、保護接地、工作接地、防雷接地：、保護接地、工作接地、防雷接地： 保護接地：為了人身安全，將電氣設備的金屬外殼保護接地：為了人身安全，將電氣設備的金屬外殼接地，使其固定為地電位。接地，使其固定為地電位。正常情況下接地點沒有電流，故障時會有電位升高。正常情況下接地點沒有電流，故障時會有電位升高。接觸電壓接觸電壓 Uj ：人站立的地點與接地設備之間的電位差。：人站立的地點與接地設備之間的電位差?？绮诫妷嚎绮诫妷?Uk：人的兩腳著地點之間的電位差。：人的兩腳著地點之間的電位差。jUkUUx 工作接地：根據(jù)電力系統(tǒng)正常運行方式的需要而接工作接地：根據(jù)電力系統(tǒng)正常運行方式的需要而接地，如將系統(tǒng)的中性點接地。地，如將系統(tǒng)的中性點接地。 在工頻對地短路時，為使流過接地網(wǎng)的短路電流在在工頻對地短路時，為使流過接地網(wǎng)的短路