第五章雷電及防雷設(shè)備-ppt課件

1、第五章第五章 雷電及防雷設(shè)備雷電及防雷設(shè)備5.1雷電的電氣參數(shù)雷電的電氣參數(shù) 電力系統(tǒng)中的大氣過電壓主要是由雷電放電所呵斥的。為了對大氣過電壓進(jìn)展計(jì)算和采取合理的防護(hù)措施，必需掌握雷電的電氣參數(shù)。5.1.1雷擊時計(jì)算雷電流的等值電路和雷電流幅值0Z 雷電先導(dǎo)通道中帶有與雷云極性一樣的電荷普通雷云多為負(fù)極性，自雷云向大地開展。 由于雷云及先導(dǎo)電場的作用，大地被感應(yīng)出與雷云極性相反的電荷。主放電前0Z 領(lǐng)先導(dǎo)開展到離大地一定間隔時，先導(dǎo)頭部與大地之間的空氣間隙被擊穿，雷電通道中的主放電過程開場，主放電自雷擊點(diǎn)沿通道向上開展，假設(shè)大地的土壤電阻率為零，那么主放電所到之處的電位即降為零電位。L先導(dǎo)中的

2、電荷線密度主放電速度實(shí)測闡明，其速度約為0.10.5倍光速0Z波阻抗主放電時L0Z0ZL計(jì)算雷電流的等值電路0ZjZZiZi雷擊物體時電流波的運(yùn)動 假設(shè)雷擊于具有分布參數(shù)特性的避雷針、線路或?qū)Ь€時，那么雷擊時電流的運(yùn)動可描畫如圖，負(fù)極性電流波將自雷擊點(diǎn)“0沿被擊物流動，同時，一樣數(shù)量的正極性電流波將自雷擊點(diǎn)“0沿通道向上開展。Zi0Z0ZL計(jì)算電流的等值電路jZ流經(jīng)物體的電流可用下式計(jì)算：jLZZZZvi00jZ被擊物體的波阻抗或?yàn)楸粨粑矬w集中參數(shù)的阻抗值 流經(jīng)被擊物體的電流波 與被擊物體的波阻抗 有關(guān)， 越大那么 越小，反之那么 越大。 當(dāng) 時，流經(jīng)被擊物體的電流定義為“雷電流，以 表示，

3、。但實(shí)踐上被擊物體的波阻抗不能夠?yàn)榱阒?，故?guī)程建議雷擊于低接電阻的物體時流過該物體的電流可以以為等于雷電流 。ZijZjZZiZi0jZLiLLiijLZZZZvi00jLZZZZii00等值電流源電路ZiLijZ0ZZi0Z0ZiLjZ等值電壓源電路jLZZZZvi00 雷電流i為一非周期沖擊波，其幅值與氣候、自然條件等有關(guān)，是個隨機(jī)變量，只需經(jīng)過大量實(shí)測才干正確估計(jì)其概率分布規(guī)律。 圖5.45.1.2雷電流波形 雷電流的波頭和波尾皆為隨機(jī)變量，對于中等強(qiáng)度以上的雷電流，波頭在14微秒范圍內(nèi)，其平均波尾約為40微秒。 雷電流的波頭外形對防雷設(shè)計(jì)是有影響的，因此建議在普通線路防雷設(shè)計(jì)中波頭外形

4、可取為斜角波，其目的是為了便于分析計(jì)算；而在設(shè)計(jì)特殊高桿塔時，可取半余弦波頭。5.1.3雷電日與雷電小時 一個地域的雷電活動強(qiáng)度，用雷電日或雷電小時表示。 雷電日雷電小時是指一年中有雷電的日數(shù)小時數(shù)，在一天或一小時內(nèi)只需聽到雷聲就作為一個雷電日或一個雷電小時。 由于不同年份的雷電日數(shù)變化很大，所以均采用多年平均值年平均雷電日。全國全國53年年(19542019)平均雷電日數(shù)分布圖平均雷電日數(shù)分布圖 我國把年平均雷電日不超越15日的地域叫少雷區(qū)，多于40日的地域叫多雷區(qū)，多于90日的地域叫強(qiáng)雷區(qū)。5.1.4地面落雷密度和輸電線路落雷次數(shù) 雷云對地放電的頻率可用地面落雷密度 來表示。 是指每個雷電

5、日每平方公里的地面上的平均落雷次數(shù)。建議：雷電日平方公里次/015. 0衛(wèi)星觀測衛(wèi)星觀測10年年(20192019)得到的全國平均閃電密度分布圖得到的全國平均閃電密度分布圖 輸電線路高出地面有引雷作用，會將線路兩側(cè)一定寬度內(nèi)的地面落雷吸引到線路上來。根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)和運(yùn)轉(zhuǎn)閱歷，普通高度的線路的等值受雷面的寬度為10hh為線路平均高度m，線路年平均蒙受雷擊的次數(shù)可按下式計(jì)算：電日數(shù)線路經(jīng)過地區(qū)年平均雷線路受雷擊次數(shù)年公里次TNThN100/100100010雷電日平方公里次/015. 05.2避雷針、避雷線的維護(hù)范圍避雷針、避雷線的維護(hù)范圍避雷針、避雷線的作用 將雷電吸引到避雷針避雷線上并平安地將雷

6、電流引入大地，從而維護(hù)設(shè)備。 因此，為防止設(shè)備蒙受直接雷擊，通常采用裝設(shè)高于被維護(hù)物的避雷針或避雷線。 避雷針普通用于維護(hù)發(fā)電廠和變電所，可根據(jù)不同情況裝設(shè)在配電構(gòu)架上，或獨(dú)立架設(shè)。 避雷線主要用于維護(hù)線路，也可用于維護(hù)發(fā)、變電所。要避雷針起到維護(hù)作用，兩個要求：要求避雷針必需很好接地；要求被維護(hù)物體必需處在避雷針能提供可靠屏蔽維護(hù)的一定空間范圍內(nèi)，這就是避雷針的維護(hù)范圍。 由于雷電途徑受很多偶爾要素的影響，因此要保證被維護(hù)物絕對不受直接雷擊是不現(xiàn)實(shí)的。 普通維護(hù)范圍是指具有0.1%左右雷擊概率的空間范圍而言。 實(shí)際證明，此雷擊概率是可以接受的。避雷針避雷針的保護(hù)范圍受保護(hù)區(qū)域受到保護(hù)失去保護(hù)

7、避雷針圖中的受維護(hù)區(qū)域并非100平安受維護(hù)區(qū)域只是保證在該區(qū)域中雷擊概率是很小的數(shù)值5.2.1避雷針的維護(hù)范圍1單支避雷針 在高度hx程度面上，其半徑rx按下式計(jì)算：phhrhhxxx)(2時，phhrhhxxx)25 . 1 (2時，hp避雷針高度m高度影響系數(shù)。單支避雷針維護(hù)范圍上圖中劃定避雷針維護(hù)范圍的方法稱為折線法，用兩段斜率不同的折線段確定維護(hù)范圍建筑防雷中采用滾球法確定維護(hù)范圍折線表達(dá)式中的p是修正系數(shù)，根據(jù)避雷針高度的不同進(jìn)展有關(guān)修正hxhrxh/2rx=(h-hx)prx=(1.5h-2hx)p避雷針受保護(hù)區(qū)域避雷針保護(hù)范圍折線法修正系數(shù)p避雷針高度30m時避雷針高度h30m時

8、修正系數(shù)p1hxhrxh/2rx=h-hxrx=1.5h-2hx避雷針受保護(hù)區(qū)域避雷針保護(hù)范圍折線法 h30m30m修正后未修正30mh120m時修正系數(shù)：如圖可見，避雷針高度超越30m后其維護(hù)范圍隨高度而增大的趨勢減緩hp302雙支等高避雷針 兩針外側(cè)的維護(hù)范圍可按單針計(jì)算方法確定，兩針間的維護(hù)范圍應(yīng)按經(jīng)過兩針頂點(diǎn)及維護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)O的圓弧來確定，O點(diǎn)的高度h0按下式計(jì)算： pDhh70D兩針間的間隔m 兩避雷針之間高度為hx程度面上維護(hù)范圍的一側(cè)的最小寬度：)(5 . 10 xxhhb 為保證兩針結(jié)合維護(hù)效果，兩針間間隔與針高之比D/h不宜大于5。兩支避雷針結(jié)合維護(hù)范圍h折線的確定方

9、法同單支避雷針避雷針1兩支避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍避雷針2h0=h-D/7pDAA A-A展開 BB B-B展開 兩支避雷針的結(jié)合維護(hù)范圍不是兩個避雷針各自維護(hù)范圍的“并集，而是比這個并集要大一些圖中藍(lán)色虛線部分代表單支避雷針維護(hù)范圍的界限3兩支不等高避雷針 2132h1hfDD 兩針外側(cè)的維護(hù)范圍仍按單針計(jì)算。 兩針內(nèi)側(cè)的維護(hù)范圍先按單針作出高針1的維護(hù)范圍，然后經(jīng)過較低針2的頂點(diǎn)作程度線與之交于點(diǎn)3，再設(shè)點(diǎn)3為一假想的頂點(diǎn)，作出兩等高針2和3的維護(hù)范圍。5.2.2避雷線又稱架空地線的維護(hù)范圍1單根避雷線的維護(hù)范圍可按下式計(jì)算：phhrhhxxx)53. 1(2時，phhrhhxxx)(47. 0

10、2時，單根避雷線維護(hù)范圍hxhrxh/2rx=0.47(h-hx)prx=(h-1.53hx)p避雷線受保護(hù)區(qū)域避雷線保護(hù)范圍2兩根等高平行避雷線的維護(hù)范圍 兩線外側(cè)的維護(hù)范圍應(yīng)按單線計(jì)算，兩線橫截面的維護(hù)范圍可以經(jīng)過兩線1，2點(diǎn)及維護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)O的圓弧確定，O點(diǎn)的高度應(yīng)按下式計(jì)算：pDhh40D兩線間的間隔m雙避雷線結(jié)合維護(hù)范圍hh/2rx=0.47(h-hx)prx=(h-1.53hx)p避雷線1受保護(hù)區(qū)域雙避雷線聯(lián)合保護(hù)范圍D/4p避雷線2D雙避雷線在輸電線路上運(yùn)用極為廣泛避雷針與避雷線的運(yùn)用范圍 避雷針在變電所、發(fā)電廠等場一切廣泛的運(yùn)用集中維護(hù)場所。 避雷線適用于輸電線路防雷分

11、布維護(hù)場所，在變電所里有時也在電氣主回路上空布置多條避雷線進(jìn)展雷電防護(hù)。避雷針是不是越高越好？ 答案： 隨著避雷針高度的添加，其維護(hù)范圍的添加越來越有限，同時其維護(hù)范圍內(nèi)免受雷擊的概率變得不確定。 在提高避雷針高度上下功夫不如采用多針結(jié)合維護(hù)。5.3管型避雷器與閥型避雷器管型避雷器與閥型避雷器避雷器的作用 限制過電壓以維護(hù)電氣設(shè)備，同時提高系統(tǒng)任務(wù)的可靠性。 當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓時，避雷器既要保證電氣設(shè)備不受過電壓的損害，又要保證系統(tǒng)不會跳閘停電保證能可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。避雷器的維護(hù)原理 將流動過電壓波中的雷電荷引入地中，限制過電壓，維護(hù)其他電氣設(shè)備。避雷器的類型 維護(hù)間隙 管型避雷器 閥型避雷器 氧化鋅

12、避雷器 主要用來限制大氣過電壓，在超高壓系統(tǒng)中還將用來限制內(nèi)過電壓或作內(nèi)過電壓的后備維護(hù)。避雷器的根本要求絕緣強(qiáng)度的合理配合：避雷器的放電電壓必需在一個確定的范圍內(nèi)才干發(fā)揚(yáng)維護(hù)作用。因此避雷器與被維護(hù)設(shè)備的伏秒特性即沖擊絕緣強(qiáng)度應(yīng)有合理的配合。絕緣強(qiáng)度的自恢復(fù)才干：避雷器一旦在沖擊電壓作用下放電，就呵斥對地短路。隨之工頻短路電流工頻續(xù)流要流過此間隙，它以電弧放電的方式出現(xiàn)。當(dāng)工頻短路電流第一次過零時，避雷器應(yīng)具有自行截?cái)喙ゎl續(xù)流，恢復(fù)絕緣強(qiáng)度的才干，使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)正常任務(wù)，不致于跳閘停電。5.3.1維護(hù)間隙與管型避雷器主氣隙輔助氣隙瓷瓶維護(hù)間隙被維護(hù)設(shè)備角型維護(hù)間隙及其與被維護(hù)設(shè)備的銜接維

13、護(hù)間隙 維護(hù)間隙由兩個電極即主間隙和輔助間隙組成，它是最簡單的一種避雷器。 電極做成角型是為了使工頻電弧在本身電動力和熱氣流作用下易于上升被拉長而自行熄滅。 為使被維護(hù)設(shè)備得到可靠維護(hù)，間隙的伏秒特性上限應(yīng)低于被維護(hù)設(shè)備絕緣的沖擊放電伏秒特性的下限并有一定的平安裕度。 當(dāng)雷電波入侵時，間隙先擊穿，任務(wù)母線接地，防止了被維護(hù)設(shè)備上的電壓升高，從而維護(hù)了設(shè)備。 過電壓消逝后，間隙中仍有由任務(wù)電壓所產(chǎn)生的工頻短路電流稱為續(xù)流，由于間隙的熄弧才干差，往往不能自行熄滅，將引起斷路器的跳閘，這樣，雖然維護(hù)間隙限制了過電壓，維護(hù)了設(shè)備，但將呵斥線路跳閘事故，破壞系統(tǒng)的任務(wù)可靠性。 此外，間隙間的電場是極不均

14、勻電場，又裸露在大氣環(huán)境中，受氣候條件的影響很大，因此它的伏秒特性很陡，且分散性大，這將直接影響到它的維護(hù)效果。 還有當(dāng)間隙被擊穿后是直接接地，將會有截波產(chǎn)生，不能用來維護(hù)有繞組的設(shè)備。由于它有以上的缺乏，也就限制了它的運(yùn)用范圍。 通?？蓪㈤g隙配合自動重合閘運(yùn)用。S2S1內(nèi)間隙外間隙產(chǎn)氣管棒形電極任務(wù)母線環(huán)形電極管型避雷器管型避雷器 管型避雷器本質(zhì)上是一個能自動熄弧的維護(hù)間隙。 它有兩個相互串聯(lián)的間隙:一個在大氣中稱為外間隙s2，其作用是隔離任務(wù)電壓防止產(chǎn)氣管被流經(jīng)管子的工頻泄露電流所燒壞；另一個間隙s1裝在管內(nèi)稱為內(nèi)間隙或滅弧間隙。外間隙內(nèi)間隙 管由纖維、塑料或橡膠等產(chǎn)氣資料制成。 雷擊時，

15、內(nèi)外間隙同時擊穿，雷電流經(jīng)間隙流入大地；過電壓消逝后，內(nèi)外間隙的擊穿形狀將由導(dǎo)線上的任務(wù)電壓所維持，此時流經(jīng)間隙的工頻電弧電流為工頻續(xù)流，其值為管型避雷器安裝處的短路電流，工頻續(xù)流電弧的高溫，使管內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，其壓力可達(dá)數(shù)十以致上百個大氣壓，氣體從開口端噴出，劇烈地吹動電弧，使其在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過零值時熄滅。 管型避雷器的熄弧才干與工頻續(xù)流大小有關(guān)，續(xù)流太大產(chǎn)氣過多，管內(nèi)氣壓太高將呵斥管子炸裂；續(xù)流太小，產(chǎn)氣過少，管內(nèi)氣壓太低缺乏以熄弧，故管型避雷器熄滅工頻續(xù)流有上下限的規(guī)定，通常在型號中闡明。 管型避雷器的主要缺陷：1伏秒特性較陡且放電分散性較大，而普通變壓器和其他設(shè)備絕緣的沖擊放電伏秒

16、特性較平，二者不能很好配合；2管型避雷器動作后任務(wù)母線直接接地構(gòu)成截?cái)嗖ǎ瑢ψ儔浩鹘^緣不利。3管型避雷器放電特性受大氣條件影響較大。 管型避雷器與維護(hù)間隙比較僅有一點(diǎn)改良，即能自動熄弧，其他缺陷與維護(hù)間隙完全一樣。因此，管型避雷器目前只用于維護(hù)輸電線路的個別地段，如大跨越和交叉跨越處，或變電所的進(jìn)線段。主氣隙輔助氣隙瓷瓶內(nèi)間隙管型避雷器5.3.2閥型避雷器 維護(hù)間隙和管型避雷器的共同嚴(yán)重缺陷是：動作時產(chǎn)生截?cái)嗖?，伏秒特性陡，擊穿電壓不穩(wěn)定。 所以不能擔(dān)負(fù)主變、發(fā)電機(jī)及變電站內(nèi)主要設(shè)備的維護(hù)義務(wù)。 進(jìn)一步改良就出現(xiàn)了閥型避雷器。任務(wù)母線間隙電阻閥片閥型避雷器 閥型避雷器的根本元件為間隙和非線性電

17、阻，間隙與非線性電阻又稱閥片相串聯(lián)。1任務(wù)原理 在電力系統(tǒng)正常任務(wù)時，間隙將電阻閥片與任務(wù)母線隔離，以免由母線的任務(wù)電壓在電阻閥片中產(chǎn)生的電流燒壞閥片。 當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓且其幅值超越間隙放電電壓時，間隙擊穿，由于間隙放電的伏秒特性低于被維護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓強(qiáng)度，使被維護(hù)設(shè)備得維護(hù)。 間隙擊穿后，沖擊電流經(jīng)過閥片流入大地，由于閥片的非線性特性，電流愈大電阻愈小，故在閥片上產(chǎn)生的壓降稱為殘壓將得到限制，使其低于被維護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓，設(shè)備就得到了維護(hù)。 當(dāng)過電壓消逝后，間隙中由任務(wù)電壓產(chǎn)生的工頻電弧電流稱為工頻續(xù)流仍將繼續(xù)流過避雷器，此續(xù)流受閥片電阻的非線性特性所限制，使其小于80A最大值，間隙能在

18、工頻續(xù)流第一次經(jīng)過零值時就將電弧切斷。以后，就依托間隙的絕緣強(qiáng)度可以耐受電網(wǎng)恢復(fù)電壓的作用而不會發(fā)生重燃。 這樣，避雷器從間隙擊穿到工頻續(xù)流的切斷不超越半個工頻周期，繼電維護(hù)來不及動作系統(tǒng)就已恢復(fù)正常。2根本元件1火花間隙 普通型閥型避雷器的火花間隙由許多單個間隙串聯(lián)而成，間隙間隔為.51.0mm。 避雷器動作后，工頻續(xù)流被許多單個間隙分割成許多短弧，利用短間隙的自然熄弧才干使電弧熄滅。 間隙絕緣強(qiáng)度恢復(fù)的快慢與工頻續(xù)流的大小有關(guān)。我國消費(fèi)的FS和FZ型避雷器，當(dāng)工頻續(xù)流分別不大于50A和80A峰值時，可以在續(xù)流第1次過零時使電弧熄滅。2火花間隙的并聯(lián)電阻 閥型避雷器的間隙是由許多個單個間隙串

19、聯(lián)而成，多間隙串聯(lián)后間隙電容將構(gòu)成一等值電容鏈，由于間隙各電極對地和對高壓端有寄生電容存在，放電電壓在間隙上的分布是不均勻的，并且瓷套外表情況對此也有影響，例如淋雨或濕污穢而使外套上的電壓分布改動時，間隙串的電壓分布也就隨之改動，這樣避雷器動作后每個單個間隙上的恢復(fù)電壓的分布既不均勻也不穩(wěn)定，從而降低了避雷器的滅弧才干，其工頻放電電壓也將下降和顯得不穩(wěn)定。 為處理這個問題，可在每個間隙上并聯(lián)一個分路電阻。 FZ型是每4個間隙組成一組，每組并聯(lián)一分路電阻。在工頻電壓和恢復(fù)電壓作用下，間隙電容的阻抗很大，而分路電阻阻值較小，故間隙上的電壓分布將主要由分路電阻決議。因分路電阻阻值相等，故間隙上電壓分

20、布均勻，從而提高了熄弧電壓和工頻放電電壓。 我國消費(fèi)的普通閥型避雷器在火花間隙上并聯(lián)了分路電阻的為FZ型又稱電站型，沒有并聯(lián)分路電阻的為FS型稱線路型。3閥片非線性電阻 閥型避雷器的限流電阻是一種非線性電阻盤，常稱為閥片。它是用碳化硅顆粒，以陶料粘合劑水玻璃，焙燒而成。 閥片有非常顯著的非線性特性。 閥片的作用主要是：限制工頻續(xù)流，保證火花間隙可靠熄??；當(dāng)雷電過電壓擊穿時，電壓不至于忽然下降構(gòu)成截?cái)嗖ā?在雷電流經(jīng)過閥片時將在閥片上出現(xiàn)電壓，稱為殘壓。 殘壓將作用在被維護(hù)設(shè)備絕緣上，因此不能太高。采用非線性電阻有助于處理這一矛盾。在雷電流作用下，電流大，閥片呈低電阻，限制了殘壓的升高。雷電流過

21、后，由于作用在閥片上的工頻電壓值相對較低，閥片電阻變大，因此限制了續(xù)流。 閥片允許經(jīng)過的電流是有限的，以經(jīng)過才干來表示，亦即指閥片允許經(jīng)過之最大電流和時間。 長時間經(jīng)過大電流能夠使閥片爆炸。 根據(jù)我國實(shí)測統(tǒng)計(jì)，在具有建議的防雷接線的35220KV的變電站中，流經(jīng)閥型避雷器的雷電流超越5KA的概率是非常小的。 因此我國對35220KV的閥型避雷器以5KA作為設(shè)計(jì)根據(jù)，此類電網(wǎng)的電氣設(shè)備的絕緣程度也以避雷器5KA的殘壓作為絕緣配合的根據(jù)； 對330KV及更高的電網(wǎng)，由于線路絕緣程度較高，入侵雷電波的幅值也高，故流過避雷器的雷電流較大，我國規(guī)定取10KA作為計(jì)算規(guī)范。 普通型閥型避雷器型有FS和FZ

22、兩種型號。 FS型適用于配電系統(tǒng)，F(xiàn)Z型適用于變電站。 FZ型由一些構(gòu)造和性能都已規(guī)范化的單件所組成，這些單件分別適用于3，6，10，15，20和30KV額定電壓，由它們的組合，可以適用于各種電壓等級； 為了使火花間隙放電電壓穩(wěn)定不受外界氣候條件的影響，均將火花間隙和閥片密封在瓷套內(nèi)，保證其任務(wù)可靠。3主要參數(shù)1額定電壓 我國習(xí)慣把安裝避雷器的系統(tǒng)額定電壓稱為避雷器的額定電壓。 根據(jù)國際電工委員會IEC的規(guī)定，避雷器的額定電壓是指避雷器兩端允許施加的最高工頻電壓有效值，相當(dāng)于滅弧電壓。2沖擊放電電壓 指預(yù)放電時間為1.520微秒 的沖擊放電電壓，即是在沖擊電壓作用下避雷器動作的最小電壓幅值。

23、從防雷角度要求沖擊放電電壓低一些好，但是為保證避雷器的其他性能，也不能太低，通常選擇低于被維護(hù)設(shè)備的沖擊絕緣程度的2025。5工頻放電電壓 在工頻電壓作用下避雷器發(fā)生放電的電壓值。對避雷器的工頻放電電壓要規(guī)定上限和下限。3殘壓 指避雷器動作后雷電流流過閥片在閥片上構(gòu)成的壓降。這是避雷器動作后作用于被維護(hù)設(shè)備的一種過電壓，應(yīng)保證殘壓低于被維護(hù)設(shè)備的沖擊絕緣程度的2025。 殘壓主要決議于閥片電阻的大小，從降低殘壓的角度來看，閥片電阻值低些好，但為了不產(chǎn)生截?cái)嗖ê捅ＷC間隙可靠熄弧，閥片電阻值又不能獲得太低。另外殘壓除與避雷器本身構(gòu)造有關(guān)外，還與經(jīng)過的雷電流大小有關(guān)。4滅弧電壓 指避雷器在保證可靠熄

24、滅工頻續(xù)流電弧的條件下，允許加在避雷器上的最高工頻電壓。 滅弧電壓該當(dāng)大于避雷器任務(wù)母線上能夠出現(xiàn)的最高工頻電壓，否那么避雷器能夠由于不能熄弧而爆炸。 這個最高工頻電壓不能僅按正常任務(wù)時的相電壓來思索，而應(yīng)思索到電網(wǎng)在發(fā)生單相接地時非缺點(diǎn)相的電壓升高，正好該相的避雷器在這時動作的情況。因此單相接地時非缺點(diǎn)相的電壓升高就成為能夠出現(xiàn)的最高工頻電壓，避雷器的滅弧電壓該當(dāng)高于這個數(shù)值。6維護(hù)比K 維護(hù)比是闡明避雷器維護(hù)性能的目的，維護(hù)比越小，闡明殘壓越低或滅弧電壓越高，避雷器的維護(hù)性能越好。 FS和FZ系列維護(hù)比約為2.5和2.3左右。滅弧電壓殘壓K7直流電壓下的電導(dǎo)電流 運(yùn)轉(zhuǎn)中常以丈量直流電壓作用

25、下避雷器的電導(dǎo)電流來判別間隙分路電阻的性能。電導(dǎo)電流太小，意味著分路電阻值太大，均壓效果減弱；電導(dǎo)電流太大，意味著分路電阻太小，在任務(wù)電壓作用下流經(jīng)分路電阻的電流增大，發(fā)熱較多，易燒毀。5.3.3磁吹閥型避雷器 普通閥型避雷器熄弧完全依托間隙的自然熄弧才干。另外，閥片的熱容量有限，不能接受較長繼續(xù)時間的內(nèi)過電壓沖擊電流的作用，因此此類避雷器通常不允許在內(nèi)過電壓作用下動作。 磁吹避雷器中火花間隙也是由許多單個間隙串聯(lián)而成的。 利用磁場使電弧產(chǎn)生運(yùn)動如旋轉(zhuǎn)或拉長來加強(qiáng)去游離以提高間隙的滅弧才干。 磁吹間隙種類繁多，我國目前消費(fèi)的主要是限流式間隙，又稱拉長電弧型間隙。 間隙由一對角狀電極組成，磁場是

26、軸向的。工頻續(xù)流被軸向磁場拉入滅弧柵中，其電弧的最終長度可達(dá)起始長度的數(shù)10倍，電弧在滅弧柵中遭到劇烈去游離而熄滅，由于電弧構(gòu)成后很快就被拉到遠(yuǎn)離擊穿點(diǎn)的位置，故間隙絕緣強(qiáng)度恢復(fù)很快，熄弧才干很強(qiáng)，可切斷450A左右的續(xù)流。 此外，由于電弧被拉得很長且處于去游離很強(qiáng)的滅弧柵中，所以電弧電阻很大，可以起到限制續(xù)流的作用，因此稱為限流間隙。這樣，采用限流間隙后就可以適當(dāng)減少閥片數(shù)目，使避雷器殘壓得到降低。 磁場是由與間隙相串聯(lián)的線圈所產(chǎn)生。 思索到過電壓作用下放電電流經(jīng)過磁吹線圈時將在線圈上產(chǎn)生很大的壓降，使避雷器的維護(hù)性能變壞，為此在磁吹線圈兩端裝設(shè)一輔助間隙，在沖擊過電壓作用下，主間隙被擊穿，

27、放電電流遂經(jīng)過輔助間隙、主間隙和電阻閥片而流入大地，使避雷器的壓降不致增大。 磁吹閥型避雷器的閥片也是用碳化硅為主要原料，經(jīng)過高溫00焙燒而成，其通流容量大，但非線性和系數(shù)較高。除可以用來限制雷過電壓外，還可以限制內(nèi)過電壓。 5.4金屬氧化物避雷器 20世紀(jì)70年代初期出現(xiàn)了氧化鋅避雷器，也有的稱金屬氧化物避雷器。ZnO閥片 在ZnO閥片的側(cè)面上釉是為了防止沿面放電。 外表鍍鋁的的作用是填滿外表凹孔、防止電流在部分過于集中。上釉鍍鋁ZnO避雷器的構(gòu)造 ZnO避雷器中起主要作用的非線性電阻元件由多片ZnO閥片堆疊而成，根據(jù)電壓等級的不同堆疊層數(shù)也不同。 圖中給出是目前最為先進(jìn)的硅橡膠復(fù)合外套避雷

28、器的簡化構(gòu)造。下法蘭上法蘭下法蘭承擔(dān)機(jī)械負(fù)荷，玻璃鋼絕緣套筒承擔(dān)外絕緣，硅橡膠避雷器芯體，多片ZnO閥片堆疊而成ZnO避雷器在系統(tǒng)中的銜接 絕大部分情況下，避雷器在系統(tǒng)中的銜接都是星形接法。 星形接法下長期任務(wù)中的避雷器接受的是相電壓。 避雷器的接地要求絕對可靠。對避雷器性能的要求 良好的非線性提高維護(hù)程度。 大的通流容量可以吸收更強(qiáng)的雷電能量。 小的工頻續(xù)流雷擊時防止系統(tǒng)注入過大的電流。 良好的伏秒特性無論侵入波陡度如何都保證首先動作。ZnO避雷器的特性曲線 ZnO避雷器具有顯著的非線性伏安特性。 當(dāng)過電壓襲來時，ZnO避雷器電流劇增，有效地吸收過電壓的能量并遏制住系統(tǒng)電壓的上升趨勢。系統(tǒng)相

29、電壓U / kVI / A10-510-410-310-210-1110102103104ZnO避雷器的優(yōu)劣評判顯然避雷器A的非線性程度好于避雷器B，其維護(hù)性能也優(yōu)于避雷器B系統(tǒng)相電壓U / kVI / A10-510-410-310-210-1110102103104ABIU理想避雷器氧化鋅避雷器碳化硅避雷器線性電阻100A10KAIUI3kA小電流區(qū)非線性區(qū)飽和區(qū)ZnO避雷器的優(yōu)點(diǎn) 無串聯(lián)間隙 非線性程度好、維護(hù)性能優(yōu)越 通流容量大 工頻續(xù)流極小、可忽略不計(jì)5.4.1氧化鋅避雷器的主要優(yōu)點(diǎn)1無間隙無間隙 在任務(wù)電壓作用下，氧化鋅實(shí)踐上相當(dāng)一絕緣體，因在任務(wù)電壓作用下，氧化鋅實(shí)踐上相當(dāng)一絕緣

30、體，因此任務(wù)電壓不會使氧化鋅閥片燒壞，所以可以不用串聯(lián)此任務(wù)電壓不會使氧化鋅閥片燒壞，所以可以不用串聯(lián)間隙來隔離任務(wù)電壓。間隙來隔離任務(wù)電壓。 由于無間隙，當(dāng)然也就沒有因串聯(lián)間隙而帶來的一系由于無間隙，當(dāng)然也就沒有因串聯(lián)間隙而帶來的一系列問題。如污穢、內(nèi)部氣壓變化對間隙的電位分布和放列問題。如污穢、內(nèi)部氣壓變化對間隙的電位分布和放電電壓的影響等。電電壓的影響等。 同時，因無間隙，故大大改善了陡波下的呼應(yīng)特性，同時，因無間隙，故大大改善了陡波下的呼應(yīng)特性，不存在間隙放電電壓隨雷電波陡度添加而增大的問題，不存在間隙放電電壓隨雷電波陡度添加而增大的問題，提高了對設(shè)備維護(hù)的可靠性。提高了對設(shè)備維護(hù)的可

31、靠性。2無續(xù)流無續(xù)流 當(dāng)作用在氧化鋅閥片上的電壓超越某一值此值稱為起始當(dāng)作用在氧化鋅閥片上的電壓超越某一值此值稱為起始動作電壓時，將發(fā)生動作電壓時，將發(fā)生“導(dǎo)通，其后，氧化鋅閥片上的殘導(dǎo)通，其后，氧化鋅閥片上的殘壓受其良好的非線性特性所控制，當(dāng)系統(tǒng)電壓降至起始動作壓受其良好的非線性特性所控制，當(dāng)系統(tǒng)電壓降至起始動作電壓以下時，氧化鋅的電壓以下時，氧化鋅的“導(dǎo)通形狀終止，又相當(dāng)于一絕緣導(dǎo)通形狀終止，又相當(dāng)于一絕緣體，因此不存在工頻續(xù)流。體，因此不存在工頻續(xù)流。3電氣設(shè)備所受過電壓可以降低電氣設(shè)備所受過電壓可以降低 氧化鋅避雷器在整個過電壓過程中都有電流流氧化鋅避雷器在整個過電壓過程中都有電流流過

32、，因此降低了作用在變電站電氣設(shè)備上的過電壓。過，因此降低了作用在變電站電氣設(shè)備上的過電壓。4通流容量大通流容量大 由于氧化鋅閥片的通流才干大必要時也可采用由于氧化鋅閥片的通流才干大必要時也可采用兩柱或三柱閥片并聯(lián)，提高了避雷器的動作負(fù)載兩柱或三柱閥片并聯(lián)，提高了避雷器的動作負(fù)載才干，因此可以用來限制內(nèi)部過電壓。才干，因此可以用來限制內(nèi)部過電壓。5氧化鋅避雷器特別適用于直流維護(hù)氧化鋅避雷器特別適用于直流維護(hù) 由于直流續(xù)流不像工頻續(xù)流那樣會經(jīng)過自然零點(diǎn)，由于直流續(xù)流不像工頻續(xù)流那樣會經(jīng)過自然零點(diǎn)，所以串聯(lián)間隙型直流避雷器難于熄弧，氧化鋅避雷所以串聯(lián)間隙型直流避雷器難于熄弧，氧化鋅避雷器那么就沒有熄

33、弧問題。因無續(xù)流熄弧問題，氧化器那么就沒有熄弧問題。因無續(xù)流熄弧問題，氧化鋅避雷器也運(yùn)用于多雷區(qū)，多重雷擊區(qū)。鋅避雷器也運(yùn)用于多雷區(qū)，多重雷擊區(qū)。 此外，氧化鋅避雷器體積小，分量輕，構(gòu)造簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)方便，運(yùn)用壽命長。5.4.2氧化鋅避雷器的電氣特性1額定電壓額定電壓 指允許短期加在避雷器上的最大工頻電壓有指允許短期加在避雷器上的最大工頻電壓有效值。效值。 2最大長期任務(wù)電壓最大長期任務(wù)電壓 指允許長期加在避雷器上的系統(tǒng)最大任務(wù)電壓指允許長期加在避雷器上的系統(tǒng)最大任務(wù)電壓有效值。有效值。3工頻參考電壓又稱起始動作電壓、轉(zhuǎn)機(jī)電壓 指氧化鋅閥片伏安特性曲線上由小電流區(qū)轉(zhuǎn)入擊穿區(qū)所對應(yīng)的電壓值。從這

34、一點(diǎn)開場電流值隨電壓添加而迅速添加，這時氧化鋅避雷器進(jìn)入了限制過電壓的任務(wù)形狀。ZnO避雷器的參數(shù)U / kVI / A10-510-410-310-210-1110102103104額定電壓容許最大持續(xù)運(yùn)行電壓起始動作電壓（1mA參考電壓）殘壓 1m A電流（雷電、操作）沖擊電流幅值額定電壓和允許最大繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)電壓為有效值，1mA參考電壓常在直流下測得4壓比壓比 指氧化鋅避雷器經(jīng)過額定沖擊放電電流下的殘指氧化鋅避雷器經(jīng)過額定沖擊放電電流下的殘壓簡稱額定殘壓與工頻參考電壓之比。壓簡稱額定殘壓與工頻參考電壓之比。 壓比越小，闡明經(jīng)過沖擊大電流時的殘壓越低，壓比越小，闡明經(jīng)過沖擊大電流時的殘壓越低，

35、那么氧化鋅避雷器的維護(hù)性能越好，目前此值約那么氧化鋅避雷器的維護(hù)性能越好，目前此值約1.62.0。工頻參考電壓之比殘壓壓比5荷電率荷電率 指最大長期任務(wù)電壓峰值與工頻參考電壓之比。目前普指最大長期任務(wù)電壓峰值與工頻參考電壓之比。目前普通采用通采用45%75%的荷電率。的荷電率。 在設(shè)計(jì)中，假設(shè)荷電率向在設(shè)計(jì)中，假設(shè)荷電率向“高選取，直接結(jié)果是電氣特高選取，直接結(jié)果是電氣特性變好，而產(chǎn)品壽命、可靠性降低；假設(shè)荷電率向性變好，而產(chǎn)品壽命、可靠性降低；假設(shè)荷電率向“低選低選取，雖然產(chǎn)品壽命延伸，但維護(hù)性能變差，因此也是不合取，雖然產(chǎn)品壽命延伸，但維護(hù)性能變差，因此也是不合理的。正確的荷電率應(yīng)按理的。

36、正確的荷電率應(yīng)按IEC第第69條第條第2款的規(guī)定選取：進(jìn)款的規(guī)定選?。哼M(jìn)展老化實(shí)驗(yàn)該荷電率下的產(chǎn)品壽命按展老化實(shí)驗(yàn)該荷電率下的產(chǎn)品壽命按100年思索。年思索。工頻參考電壓長期工作電壓峰值荷電率6工頻耐受特性工頻耐受特性 這是考核氧化鋅避雷器對工頻過電壓的耐受才干。按我這是考核氧化鋅避雷器對工頻過電壓的耐受才干。按我國規(guī)定，對中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，氧化國規(guī)定，對中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，氧化鋅避雷器應(yīng)在如下時間內(nèi)耐受以下工頻過電壓的倍數(shù)鋅避雷器應(yīng)在如下時間內(nèi)耐受以下工頻過電壓的倍數(shù)mmmuuu4 . 13 . 12 . 1sss11001000最大允許工作電壓mu 這是無

37、間隙氧化鋅避雷器的重要實(shí)驗(yàn)，它將氧化鋅電阻片的通流容量、壓比與設(shè)計(jì)參數(shù)聯(lián)絡(luò)在一同的一次性容量實(shí)驗(yàn)。7維護(hù)比維護(hù)比 氧化鋅避雷器的維護(hù)比定義為：氧化鋅避雷器的維護(hù)比定義為：荷電率壓比值）最大長期工作電壓（峰額定殘壓K所以，壓比最小，闡明經(jīng)過沖擊大電流時的殘壓越低，避雷器的維護(hù)性能越好。 由于氧化鋅避雷器具有上述一系列的優(yōu)點(diǎn)，且造價(jià)較低，運(yùn)用氧化鋅避雷器是大勢所趨。 目前，美國已在756KV系統(tǒng)中運(yùn)用氧化鋅避雷器。我國已消費(fèi)各種電壓等級的氧化鋅避雷器。5.5防雷接地安裝 電氣設(shè)備的接地，按其目的的不同可以分為：1維護(hù)接地2任務(wù)接地3防雷接地1維護(hù)接地 為保證人身平安，無論在發(fā)、配電還是用電系統(tǒng)中都

38、將電氣設(shè)備的金屬外殼接地，以保證金屬外殼經(jīng)常固定為地電位，一旦設(shè)備絕緣損壞而使外殼帶電時不致有危險(xiǎn)的電位升高引起任務(wù)人員觸電傷亡。 在正常情況下接地沒有電流流入，金屬外殼堅(jiān)持地電位，但當(dāng)設(shè)備發(fā)生缺點(diǎn)而有接地短路電流流入大地時，接地點(diǎn)和它嚴(yán)密相連的金屬導(dǎo)體的電位都會升高，有能夠要挾到人身的平安。2任務(wù)接地 根據(jù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)方式的需求而接地，例如將系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地。3防雷接地 針對防雷維護(hù)的需求而設(shè)置的，目的是減小雷電流經(jīng)過接地安裝的地電位升高。 防雷接地與維護(hù)接地、任務(wù)接地的兩點(diǎn)區(qū)別：雷電流幅值大雷電流的等值頻率高區(qū)別之一：雷電流幅值大 雷電流幅值大，就會使地中電流密度增大，因此提高了土壤中

39、的電場強(qiáng)度，在接地體附近尤為顯著。假設(shè)此電場強(qiáng)度超越土壤擊穿場強(qiáng)時，在接地體周圍的土壤中便會發(fā)生部分火花放電，使土壤導(dǎo)電性增大，接地電阻減小。因此，同一接地安裝在幅值甚高的沖擊電流作用下，其接地電阻要小于工頻電流下的數(shù)值。 這種效應(yīng)稱為火花效應(yīng)。區(qū)別之二：雷電流的等值頻率高 雷電流等值頻率較高，使接地體本身電感的影響添加，妨礙電流向接地體遠(yuǎn)端流通，對于長度長的接地體，這種影響更加明顯。結(jié)果會使接地體得不到充分利用，使接地安裝的電阻值大于工頻接地安裝電阻值。 這種景象稱為電感影響。 由于上述兩方面的緣由，同一接地安裝在沖擊和工頻電流作用下，將具有不同的電阻值。 用沖擊系數(shù)表示兩者的關(guān)系：gchR

40、R工頻電流下的電阻沖擊電流下的電阻應(yīng)為阻抗，習(xí)慣稱為沖擊接地電阻，指接地體上的沖擊電壓幅值與流經(jīng)該接地體中的沖擊電流幅值之比值。 與接地體的幾何尺寸、雷電流的幅值和波形以及土壤電阻率有關(guān)，普通依托實(shí)驗(yàn)確定。在普通情況下，由于火花效應(yīng)大于電感效應(yīng)，其值小于1，但對電感影響明顯的情況，也有時大于等于1。 接地安裝由埋入地中的接地體和銜接到設(shè)備接地部分的接地線組成。當(dāng)接地安裝中流過電流時，接地電流經(jīng)過接地體以電流場的方式向四處分散。由于大地不是理想的導(dǎo)體，它具有一定的電壓降。離電流注入點(diǎn)越遠(yuǎn)，地中電流的密度越小，因此可以以為在相當(dāng)遠(yuǎn)或叫無窮遠(yuǎn)處，地中電流密度已接近零。電場強(qiáng)度也接近零，該處的電位為零電位。 由此可見，當(dāng)接地點(diǎn)有電流流入大地時該點(diǎn)相對于遠(yuǎn)處的零電位來說，將具有確定的電位升高。降低接地電阻的緣由 此時地面上的接地物體如變壓器外殼，也具有電位 ，因此不利于電氣設(shè)備的絕緣以及人身平安，這就是為什么要力求降低接地電阻的緣由。IURM接地電阻接地點(diǎn)處的電位 接地電流MU 如圖，半球形接地體，其接地電阻相當(dāng)于把電極外土壤分成無數(shù)個具有一定厚度的同心半球殼的電