雷电及防雷设备.ppt

第五章 雷电及防雷设备

电力系统中的大气过电压主要是由雷电放电所造成的。为了对大气过电压进行计算和采取合理的防护措施，必须掌握雷电的电气参数。
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（1）单支避雷针
在高度hx水平面上，其半径rx按下式计算：
——避雷针高度（m）
——高度影响系数。
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单支避雷针保护范围
上图中划定避雷针保护范围的方法称为折线法，用两段斜率不同的折线段确定保护范围（建筑防雷中采用滚球法确定保护范围）
折线表达式中的p是修正系数，根据避雷针高度的不同进行有关修正
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修正系数p——避雷针高度≤30m时
避雷针高度h≤30m时修正系数p＝1
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修正系数p——避雷针高度＞30m时
30m＜h≤120m时修正系数：
如图可见，避雷针高度超过30m后其保护范围随高度而增大的趋势减缓
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（2）双支等高避雷针
两针外侧的保护范围可按单针计算方法确定，两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧来确定，O点的高度h0按下式计算：
——两针间的距离（m）
两避雷针之间高度为hx水平面上保护范围的一侧的最小宽度：
为保证两针联合保护效果，两针间距离与针高之比D/h不宜大于5。
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两支避雷针联合保护范围
两支避雷针的联合保护范围不是两个避雷针各自保护范围的“并集”，而是比这个并集要大一些
图中蓝色虚线部分代表单支避雷针保护范围的界限
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（3）两支不等高避雷针
2
1
3
两针外侧的保护范围仍按单针计算。
两针内侧的保护范围先按单针作出高针1的保护范围，然后经过较低针2的顶点作水平线与之交于点3，再设点3为一假想的顶点，作出两等高针2和3的保护范围。
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（又称架空地线）的保护范围
（1）单根避雷线的保护范围
可按下式计算：
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单根避雷线保护范围
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（2）两根等高平行避雷线的保护范围
两线外侧的保护范围应按单线计算，两线横截面的保护范围可以通过两线1，2点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定，O点的高度应按下式计算：
——两线间的距离（m）
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双避雷线联合保护范围
双避雷线在输电线路上应用极为广泛
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避雷针与避雷线的应用范围
避雷针在变电所、发电厂等场合有广泛的应用（集中保护场合）。
避雷线适用于输电线路防雷（分布保护场合），在变电所里有时也在电气主回路上空布置多条避雷线进行雷电防护。
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避雷针是不是越高越好？
答案：×
随着避雷针高度的增加，其保护范围的增加越来越有限，同时其保护范围内免受雷击的概率变得不确定。
在提高避雷针高度上下功夫不如采用多针联合保护。
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避雷器的作用
限制过电压以保护电气设备，同时提高系统工作的可靠性。
当系统中出现过电压时，避雷器既要保证电气设备不受过电压的损害，又要保证系统不会跳闸停电保证能可靠运行。
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避雷器的保护原理
将流动过电压波中的雷电荷引入地中，限制过电压，保护其他电气设备。
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避雷器的类型
保护间隙
管型避雷器
阀型避雷器
氧化锌避雷器
主要用来限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。
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避雷器的基本要求
绝缘强度的合理配合：避雷器的放电电压必须在一个确定的范围内才能发挥保护作用。因此避雷器与被保护设备的伏秒特性（即冲击绝缘强度）应有合理的配合。
绝缘强度的自恢复能力：避雷器一旦在冲击电压作用下放电，就造成对地短路。随之工频短路电流（工频续流）要流过此间隙，它以电弧放电的形式出现。当工频短路电流第一次过零时，避雷器应具有自行截断工频续流，恢复绝缘强度的能力，使电力系统得以继续正常工作，不致于跳闸停电。
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主气隙
辅助气隙
瓷瓶
保护间隙
被保护设备
角型保护间隙及其与被保护设备的连接
保护间隙
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保护间隙由两个电极（即主间隙和辅助间隙）组成，它是最简单的一种避雷器。
电极做成角型是为了使工频电弧在自身电动力和热气流作用下易于上升被拉长而自行熄灭。
为使被保护设备得到可靠保护，间隙的伏秒特性上限应低于被保护设备绝缘的冲击放电伏秒特性的下限并有一定的安全裕度。
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当雷电波入侵时，间隙先击穿，工作母线接地，避免了被保护设备上的电压升高，从而保护了设备。