第二節(jié)防雷保護(hù)裝置

第二節(jié)防雷保護(hù)裝置第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)代電力系統(tǒng)中實際采用的防雷保護(hù)裝置主要有：避雷針、避雷線、保護(hù)間隙、各種避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容器組、消弧線圈、自動重合閘等等。第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一一、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)電場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很廣的保護(hù)對象。保護(hù)原理：避雷針（線）一般均高于被保護(hù)對象，它們的迎面先導(dǎo)往往開始得最早，發(fā)展得最快，最先影響雷電下行先導(dǎo)的發(fā)展方向，使之擊向避雷針（線），并順利泄入地下，使處于它們周圍的較低物體受到屏蔽保護(hù)、免遭雷擊。第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一保護(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)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0.1％的繞擊率。第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

(一)單支避雷針

當(dāng)時P＝1當(dāng)時

h–避雷針高度P–高度修正系數(shù)

-被保護(hù)物的高度-保護(hù)范圍第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一(二)多只避雷針（通過疊加求出聯(lián)合保護(hù)范圍）

第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一因此單根避雷線的保護(hù)半徑要比單根避雷針的保護(hù)半徑小得多(三)單根避雷線

第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一兩線外側(cè)的保護(hù)范圍按單根避雷線方法確定；兩線內(nèi)側(cè)的保護(hù)高度由兩線及保護(hù)范圍上部邊緣最低點O的圓弧來確定(四)兩根等高避雷線

保護(hù)架空線輸電線路的避雷線保護(hù)范圍還有一種更簡單的表達(dá)方式,即采用它的保護(hù)角α，所謂保護(hù)角系指避雷線和邊相導(dǎo)線的連線與經(jīng)過避雷線的鉛垂線之間的夾角，保護(hù)角越小，避雷線對導(dǎo)線的屏蔽保護(hù)作用越有效。第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用范圍：僅用于不重要和單相接地不會導(dǎo)致嚴(yán)重后果的場合。二、保護(hù)間隙和避雷器（一）保護(hù)間隙保護(hù)間隙與被保護(hù)絕緣并聯(lián)，它的擊穿電壓比后者低，使過電壓波被限制到保護(hù)間隙F的擊穿電壓Ub。缺點：1）伏秒特性很陡；2）保護(hù)間隙沒有專門的滅弧裝置3）產(chǎn)生大幅值的截波。第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一避雷器有管式和閥式兩大類。閥式避雷器分為碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器（又稱氧化鋅避雷器）。管式避雷器主要用于變電所、發(fā)電廠的進(jìn)線保護(hù)和線路絕緣弱點的保護(hù)。碳化硅避雷器廣泛應(yīng)用于交、直流系統(tǒng)，保護(hù)發(fā)電、變電設(shè)備的絕緣。氧化鋅避雷器由于保護(hù)性能優(yōu)于碳化硅避雷器，正在逐步取代后者，廣泛應(yīng)用于交、直流系統(tǒng)，保護(hù)發(fā)電、變電設(shè)備的絕緣，尤其適用于中性點有效接地的

110千伏及以上電網(wǎng)。第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

（二）管式避雷器（亦稱排氣式避雷器）它實質(zhì)上是一只具有較強滅弧能力的保護(hù)間隙，其基本元件為裝在消弧管內(nèi)的火花間隙，在安裝時再串接一只外火花間隙。缺點：1）續(xù)流太小時不能滅弧，太大時產(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,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)電廠的進(jìn)線段保護(hù)中。第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一(三)普通閥式避雷器變電所的防雷保護(hù)主要依靠閥式避雷器，它在電力系統(tǒng)過電壓保護(hù)和絕緣配合中都起著重要的作用，它的保護(hù)特性是選擇高電壓電力設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)：主要由火花間隙F及與之串聯(lián)的工作電阻R兩大部分組成。第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一特點：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下，且殘壓不高；在工頻電流下，阻值要變大，以利滅弧。第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一我國生產(chǎn)的普通閥式避雷器有FS和FZ兩種系列，電氣參數(shù)如下表：系列名稱系列型號額定電壓(KV)結(jié)構(gòu)特點應(yīng)用范圍配電所型FS3,6,10有火花間隙和閥片,但無分路電阻,閥片直徑55mm配電網(wǎng)中變壓器、電纜頭、柱上開關(guān)等設(shè)備的保護(hù)變電所型FZ3~220有火花間隙、閥片和分路電阻，閥片直徑100mm200KV及以下變電所電氣設(shè)備的保護(hù)第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一閥式避雷器的特性參數(shù)額定電壓滅弧電壓指該避雷器尚能可靠熄滅續(xù)流電弧時的最大工作電壓。沖擊放電電壓指的是在標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波下的放電電壓的上限。工頻放電電壓

殘壓指沖擊電流通過避雷器時，在工作電阻上產(chǎn)生的電壓峰值。幾個評價閥式避雷器性能的技術(shù)指標(biāo)閥式避雷器的保護(hù)水平它表示該避雷器上可能出現(xiàn)的最大沖擊電壓的峰值。第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一閥式避雷器的沖擊系數(shù)它等于避雷器沖擊放電電壓與工頻放電電壓幅值之比。一般希望它接近于1，這樣避雷器的伏秒特性比較平坦，利于絕緣配合。切斷比它等于避雷器工頻放電電壓的下限與滅弧電壓之比。切斷比接近于1，說明該火花間隙的滅弧性能越好、滅弧能力越強。保護(hù)比它等于避雷器的殘壓與滅弧電壓之比。保護(hù)比越小，表明殘壓低或滅弧電壓高，意味著絕緣上受到的過電壓小，而工頻續(xù)流又能很快被切斷，因而該避雷器的保護(hù)性能越好。第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一(四)磁吹式避雷器與普通閥式避雷器類似，主要區(qū)別采用了滅弧能力較強的磁吹火花間隙和通流能力較大的高溫閥片。1、旋弧型磁吹避雷器2、滅弧柵型磁吹避雷器第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

(五)金屬氧化物避雷器（MOA）氧化鋅(ZnO)，具有極其優(yōu)異的非線性特性。優(yōu)點：1）可省去串聯(lián)火花間隙，結(jié)構(gòu)大大簡單2）由于具有極好的非線性伏安特性，保護(hù)性能優(yōu)越3）無續(xù)流、動作負(fù)載輕、能重復(fù)動作實施保護(hù)4）流通容量大，能制成重載避雷器5）耐污性好第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一三、防雷接地（一）接地一般概念電工中“地”是指地中不受入地電流的影響而保持著零電位的土地。電氣設(shè)備導(dǎo)電部分和非導(dǎo)電部分與大地的人為連接稱為接地。電力系統(tǒng)的接地分為三類：1）工作接地：正常工作需要而設(shè)置的接地。0.5~10Ω2）保護(hù)接地：為了保護(hù)人身安全金屬接地。1~10Ω3）防雷接地：將雷電流順利泄如地下，以減小它所引起的過電壓。第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一沖擊接地電阻，工頻或直流下的接地電阻，二者之比稱為沖擊系數(shù)。的值一般小于1，但在接地體很長時也有可能大于1。接地電阻Re等于從接地體到地下遠(yuǎn)處零位面之間的電壓Ue與流過的工頻或直流電流Ie之比。第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一常見的一些接地體的工頻接地電阻計算公式1、單根垂直接地體2、多根垂直接地體3、水平接地體第27頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一(二)防雷接地及有關(guān)計算防雷接地所泄放的電流是沖擊大電流。接地體單位長度電感L0，壓降L0di/dt很可觀，使接地體變成非等電位物體。L0的影響使伸長接地體的沖擊接地電阻Ri增大接地體周圍會出現(xiàn)一個火花放電區(qū)，使沖擊接地電阻Ri變小。兩者對接地電阻的影響相反。看兩個因素的相對強弱而定。第28頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一小結(jié)電力系統(tǒng)中廣泛采用避雷針和避雷線作為直接雷擊防護(hù)裝置。保護(hù)間隙與被保護(hù)絕緣并