雷电及防雷保护装置.ppt

第8章 雷电及防雷保护装置
电力系统在运行时，由于各种原因，系统中某些部分的电压可能升高，甚至大大超过正常工作电压，危及设备的绝缘。
雷击引起的过电压是造成电力系统故障的主要原因。
雷电是大自然中宏雷针（线）%的概率计算的。
p为高度影响系数
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避雷针和避雷线
当两支避雷针不等高时，两针外侧的保护范围仍按单针方法求出。
1、求出髙针1的保护范围；
2、由低针2的顶点做水平线与之交 与3；
3、设3为一假想避雷针顶点，按照两根等高避雷针的方法，求出2-3点保护范围；
对于多支避雷针的保护范围，可先将其分成两或多个三角形，然后按照等高方法
计算。如各边的保护范围一侧最小宽度满足bx》0，则全部面积都受到保护。
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避雷线的保护长度与线等长，因此适用与架空线路与大型建筑群。
单根避雷线的保护范围
两根避雷线的保护范围
保护角是指避雷线与所保护的外侧导线之间的连线与经过避雷线的铅垂线之间的夹角 。
保护角越小，避雷线对导线的屏蔽保护作用就越好。
有些国家还采用负保护角。
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避雷器
当发生绕击或者感应时，过电压波将沿线路传播入侵发电厂、变点站等。
避雷器实质上是一种具有非线性电阻特性的限压器，并联在被保护设备附近。
1、高阻抗——当电压没有达到避雷器的动作电压时，呈现高阻抗；
2、低阻抗——当过电压超过避雷器的动作电压时，避雷器先行放电，电阻变小，把过电压中的电荷引入大地中，限制过电压的发展。
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避雷器
避雷器的要求：
良好的伏秒特性：
冲击系数：冲击放电电压与工频放电电压之比。
冲击系数越小，伏秒特性越平缓，保护性能越好。
绝缘自恢复能力
按发展历程看：
保护间隙、管型避雷器、普通阀式避雷器、磁吹避雷器、金属氧化物避雷器等。
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氧化锌（ZnO）避雷器
ZnO避雷器又叫金属氧化物避雷器（MOA）。
ZnO避雷器由ZnO电阻片组成，具有优异的非线性伏安特性，因此可以取消火花间隙，实现无间隙无续流，且造价低廉。
（1） ZnO晶粒，粒径为10μm左右，电
阻率为1~10Ω·cm；
（2） 包围着ZnO晶粒的Bi2O3晶界层，厚
μm左右，电阻率大于
1010Ω·cm；
（3） 零散分布于晶界层中的尖晶石
Zn7Sb2O12。
ZnO电阻片的非线性特性主要取决于晶界层，在低电场下其电阻率很高；当层间电位梯度达到104~105V/cm时，其电阻率急剧下降到低阻状态
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ZnO的伏安特性曲线
区域Ⅰ为低电场区，电流密度与电场强度的开方成正比，非线性系数约为；
区域Ⅱ为中电场区，晶界层电阻Rv减小，非线性系数α大为下降，约为；
区域Ⅲ为高场强区，ZnO本体电阻R起主要作用，电流与电压成正比，伏安特性曲线向上翘。
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ZnO避雷器的主要优点：
无间隙
结构简单、重量轻、无电压分布不均、放电电压不稳定等，保护可靠性高
无续流
不需吸收续流能量，动作负载轻；可承受多次重复雷击或者重复操作过电压
电气设备所受过电压可减低
在整个过电压阶段都有电流流过，因此降低了过电压幅值
通流容量大
不受串联间隙被灼伤的制约，阀片的通流能力仅与本身通流能力有关。可并联进一步提高通流能力。
易于制成直流避雷器
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ZnO避雷器的电气性能
额定电压
能短期耐受的最大工频电压有效值
最大持续运行电压
能长期持续运行的最大工频电压有效值
起始动作电压（参考电压、转折电压）
开始进入动作状态的电压，通常为U1mA
压比
在8/20us的冲击电流规定值下，残压与起始动作电压之比。越小，非线性越好。
荷电率
最大场强工作电压与起始动作电压之比
工频耐受电压特性
对工频过电压的耐受能力
保护比
额定残压与最大长期工作电压峰值之比。越小，保护性能越好
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第七章 雷电放电及防雷保护装置
人们对雷电现象的科学认识始于18世纪中叶，著名的富兰克林风筝实验，第一次向人们揭示了雷电只不过是一种火花放电的秘密，通过大量实验取得卓越成就，建立了现代雷电学说，认为雷击是云层中大量阴电荷和阳电荷迅速中和而产生的现象。特别是利用高速摄影、自动录波、雷电定向定位等现代测量技术对雷电进行的观测研究，大大丰富了人们对雷电的认识。
雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。
从电力工程的角度来看，最值得我