哈工大高電壓技術(shù)2防雷保護(hù)裝置

1、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)裝置主要有：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、避雷線、保護(hù)間隙、各種避雷器、防雷避雷針、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(dòng)重接地、電抗線圈、電容器組、消弧線圈、自動(dòng)重合閘等等。合閘等等。防雷保護(hù)裝置是指能使被保護(hù)物體避免雷擊，而防雷保護(hù)裝置是指能使被保護(hù)物體避免雷擊，而引雷于本身，并順利地泄入大地的裝置。引雷于本身，并順利地泄入大地的裝置。電力系統(tǒng)中需要安裝直接雷擊防護(hù)裝置，廣泛采用的即電

2、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）。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(duì)集中的保護(hù)對(duì)象；避雷針適宜用于變電所、發(fā)電廠這樣相對(duì)集中的保護(hù)對(duì)象；避雷線適宜用于像架空線路那樣伸展很廣的保護(hù)對(duì)象。避雷線適宜用于像架空線路那樣伸展很廣的保護(hù)對(duì)象。保護(hù)原理保護(hù)原理：避雷針（線）一般均高于被保護(hù)對(duì)象，它們的迎面：避雷針（線）一般均高于被保護(hù)對(duì)象，它們的迎面先導(dǎo)往往開(kāi)始得最早，發(fā)展得最快，最先影響雷電下行先導(dǎo)的先導(dǎo)往往開(kāi)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，使處于發(fā)展方向，使之擊

3、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。它們周圍的較低物體受到屏蔽保護(hù)、免遭雷擊。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(duì)的，每：表示避雷裝置的保護(hù)效能，保護(hù)范圍是相對(duì)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(guò)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(guò)避雷裝置而擊中被保護(hù)物體的現(xiàn)象。我國(guó)有關(guān)規(guī)程所推薦的保避雷裝置而擊中被保護(hù)物體的現(xiàn)象。我國(guó)有關(guān)規(guī)程所推薦的保護(hù)范圍對(duì)應(yīng)于護(hù)范圍對(duì)應(yīng)于0.10.1的繞擊率。的繞擊率。( (一一) )單支避雷針單支避雷針 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) P P1 1 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) h h 避雷針高度避雷

4、針高度 P P 高度修正系數(shù)高度修正系數(shù) - - 被保護(hù)物的高度被保護(hù)物的高度 - - 保護(hù)范圍保護(hù)范圍()()2xxxhrhhPh(1.52 )()2xxxhrhh Phmh30mhm12030hP5 .5xhxr( (二二) )多只避雷針（通過(guò)疊加求出聯(lián)合保護(hù)范圍）多只避雷針（通過(guò)疊加求出聯(lián)合保護(hù)范圍） 兩針外側(cè)保護(hù)范圍分別按單針求出，兩針之間先作出兩針外側(cè)保護(hù)范圍分別按單針求出，兩針之間先作出高針的保護(hù)范圍，然后由低針高針的保護(hù)范圍，然后由低針2 2的頂點(diǎn)作水平線得到的頂點(diǎn)作水平線得到交點(diǎn)交點(diǎn)3 3，再求出等高避雷針，再求出等高避雷針2 2和和3 3的聯(lián)合保護(hù)范圍。的聯(lián)合保護(hù)范圍。因此單

5、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0.47()()2xxxhrhhPh(1.53 )()2xxxhrhh Ph(三)單根避雷線 ()()2xxxhrhhPh避雷針避雷針(1.52 )()2xxxhrhh Ph 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(diǎn)O的圓弧來(lái)確定(四)兩根等高避雷線 二、保護(hù)間隙和避雷器（一）保護(hù)間隙（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(guò)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(guò)電壓波被限制到保護(hù)間隙電壓波被限制到保護(hù)間隙F F的擊穿電壓的擊穿電壓U Ub b。S1 S1 被

6、保護(hù)設(shè)備的伏秒特性被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性S2 S2 保護(hù)間隙的伏秒特性保護(hù)間隙的伏秒特性有效有效無(wú)效無(wú)效應(yīng)用范圍：僅用于不重要和單相接地不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果應(yīng)用范圍：僅用于不重要和單相接地不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。二、保護(hù)間隙和避雷器缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1 1）伏秒特性很陡；）伏秒特性很陡； 2 2）保護(hù)間隙沒(méi)有專門的）保護(hù)間隙沒(méi)有專門的滅弧裝置滅弧裝置 3 3）產(chǎn)生大幅值的截波。）產(chǎn)生大幅值的截波。（一）保護(hù)間隙（一）保護(hù)間隙（二）管式避雷器（亦稱排氣式避雷器）（二）管式避雷器（亦稱排氣式避雷器） 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

7、在消弧管內(nèi)的火花間隙在安裝時(shí)再串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。接一只外火花間隙。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1 1）續(xù)流太小時(shí)不能滅弧，太大時(shí)產(chǎn)氣過(guò)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(guò)多，使管子爆裂；2 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）伏秒特性和產(chǎn)生截波方面與保護(hù)間隙相似，維護(hù)較麻煩應(yīng)用范圍：僅安裝在輸電線路上絕緣比較薄弱的地方應(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。和用于變電所、發(fā)電廠的進(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)主要依靠閥變電所的防雷保護(hù)主要依靠閥

8、式避雷器，它在電力系統(tǒng)過(guò)電式避雷器，它在電力系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合中都起著重壓保護(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)備絕緣水平的擇高電壓電力設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)。基礎(chǔ)。 結(jié)構(gòu)：主要由火花間隙結(jié)構(gòu)：主要由火花間隙F F及與及與之串聯(lián)的工作電阻之串聯(lián)的工作電阻R R兩大部分兩大部分組成。組成。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 對(duì)工作電阻的首位要求對(duì)工作電阻的首位要求是它應(yīng)具有良好的非線是它應(yīng)具有良好的非線性伏安特性，即在沖擊性伏安特性，即在沖擊大電流下，阻值應(yīng)很小，大電流下，阻值應(yīng)很小，讓沖擊電流順利泄入地讓沖擊電流順利泄入地下，且殘壓不高；在工下，且殘壓不高；在工

9、頻電流下，阻值要變大，頻電流下，阻值要變大，以利滅弧。以利滅弧。( (四四) )磁吹式避雷器磁吹式避雷器磁吹式火花間隙：它是利用磁場(chǎng)對(duì)電弧的電動(dòng)力，迫使間隙磁吹式火花間隙：它是利用磁場(chǎng)對(duì)電弧的電動(dòng)力，迫使間隙中的電弧加快運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)或拉長(zhǎng)，使弧柱中去電離作用增強(qiáng)，中的電弧加快運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)或拉長(zhǎng)，使弧柱中去電離作用增強(qiáng)，從而大大提高其滅弧能力從而大大提高其滅弧能力與普通閥式避雷器類似，主要區(qū)別采用了滅弧能力較強(qiáng)的磁與普通閥式避雷器類似，主要區(qū)別采用了滅弧能力較強(qiáng)的磁吹火花間隙和通流能力較大的高溫閥片。吹火花間隙和通流能力較大的高溫閥片。 1 1、旋弧型磁吹避雷器、旋弧型磁吹避雷器 2 2、滅弧柵型磁

10、吹避雷器、滅弧柵型磁吹避雷器(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(diǎn)： 1）可省去串聯(lián)火花間隙，結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)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(wú)續(xù)流、動(dòng)作負(fù)載輕、能重復(fù)動(dòng)作實(shí)施保護(hù)4）流通容量大，能制成重載避雷器5）耐污性好三、防雷接地三、防雷接地接地一般概念接地一般概念電工中電工中“地地”是指地中不受入地電流的影響而保持著零電位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。稱為接地。電力系統(tǒng)的接地分為三類：電力系統(tǒng)的接地分為三類

11、：1 1）工作接地：正常工作需要而設(shè)置的接地。）工作接地：正常工作需要而設(shè)置的接地。0.50.5 10 10 2 2）保護(hù)接地：為了保護(hù)人身安全金屬接地。）保護(hù)接地：為了保護(hù)人身安全金屬接地。1 1 10 10 3 3）防雷接地：將雷電流順利泄如地下，以減小它所引起的）防雷接地：將雷電流順利泄如地下，以減小它所引起的過(guò)電壓，過(guò)電壓， 130130防雷在于接地防雷在于接地eeeIUReiiRRiReRi沖擊接地電阻沖擊接地電阻 ，工頻或直流下的接地電阻，工頻或直流下的接地電阻 ，二者，二者之比稱為沖擊系數(shù)之比稱為沖擊系數(shù) 。i 的值一般小于的值一般小于1 1，但在接地體很長(zhǎng)時(shí)也有可能大于，但在接

12、地體很長(zhǎng)時(shí)也有可能大于1 1。 接地電阻接地電阻R Re e等于從接地體到地下遠(yuǎn)處零位面之間的電壓等于從接地體到地下遠(yuǎn)處零位面之間的電壓U Ue e與流過(guò)的工頻或直流電流與流過(guò)的工頻或直流電流I Ie e之比。之比。)18(ln2dllRenRRee)(ln22AhdLLRe 常見(jiàn)的一些接地體的工頻接地電阻計(jì)算公式常見(jiàn)的一些接地體的工頻接地電阻計(jì)算公式1、單根垂直接地體、單根垂直接地體2、多根垂直接地體、多根垂直接地體3、水平接地體、水平接地體小小 結(jié)結(jié)電力系統(tǒng)中電力系統(tǒng)中廣泛采用避雷針和避雷線作為直接雷擊防護(hù)裝廣泛采用避雷針和避雷線作為直接雷擊防護(hù)裝置。置。 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(guò)電壓波被限制到保護(hù)間隙過(guò)電壓波被限制到保護(hù)間隙F F的擊穿電壓的擊穿電壓U Ub b。 變電所的防雷保護(hù)主要依靠閥式避雷器。變電所的防雷保護(hù)主要依靠閥式避雷器。ZnOZ