高電壓技術(shù)--雷電及防雷保護(hù)裝置

1、1第第7 7章章 雷電及防雷保護(hù)裝置雷電及防雷保護(hù)裝置主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：雷電放電過程和雷電參數(shù)雷電放電過程和雷電參數(shù)電力系統(tǒng)防雷保護(hù)裝置電力系統(tǒng)防雷保護(hù)裝置2第第1 1節(jié)節(jié) 雷電過程與雷電參數(shù)雷電過程與雷電參數(shù)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：雷電放電過程雷電放電過程雷電參數(shù)雷電參數(shù)雷暴日、雷暴小時(shí)、地面落雷密度雷暴日、雷暴小時(shí)、地面落雷密度雷電流雷電流雷道波阻抗雷道波阻抗3一、雷電放電過程（云一、雷電放電過程（云地）地） 雷電是一種氣體放電現(xiàn)象，是一種超長(zhǎng)間隙的火花放雷電是一種氣體放電現(xiàn)象，是一種超長(zhǎng)間隙的火花放電，雷云是電極。電，雷云是電極。條件條件：當(dāng)云中某一電荷密集中心處的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到：當(dāng)云中某一電荷

2、密集中心處的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到252530kV/cm30kV/cm時(shí)，就可能引發(fā)雷電放電。時(shí)，就可能引發(fā)雷電放電。過程過程：先導(dǎo)：先導(dǎo)主放電主放電余輝（余光）余輝（余光）1.1.先導(dǎo)階段先導(dǎo)階段特點(diǎn)特點(diǎn)：雷云下部伸出微弱發(fā)光的放電通道向地面的發(fā)展是：雷云下部伸出微弱發(fā)光的放電通道向地面的發(fā)展是分級(jí)推進(jìn)的。分級(jí)推進(jìn)的。平均每一級(jí)長(zhǎng)度：平均每一級(jí)長(zhǎng)度：252550m50m每級(jí)間停歇時(shí)間：每級(jí)間停歇時(shí)間：303090us90us下行平均速度：下行平均速度：0.10.10.8m/us0.8m/us電流較?。簲?shù)十至數(shù)百安培電流較?。簲?shù)十至數(shù)百安培42.2.主放電和迎面流注階段主放電和迎面流注階段發(fā)展過程發(fā)展過程：

3、先導(dǎo)接近地面：先導(dǎo)接近地面周圍場(chǎng)強(qiáng)增加周圍場(chǎng)強(qiáng)增加空氣電離空氣電離地地面或突出接地物體形成向上的迎面先導(dǎo)（迎面流注）面或突出接地物體形成向上的迎面先導(dǎo)（迎面流注）迎迎面先導(dǎo)與下行先導(dǎo)相遇面先導(dǎo)與下行先導(dǎo)相遇主放電階段主放電階段特點(diǎn)特點(diǎn)：強(qiáng)烈的電荷中和過程、雷鳴、閃電：強(qiáng)烈的電荷中和過程、雷鳴、閃電主放電時(shí)間主放電時(shí)間：5050100us100us放電發(fā)展速度放電發(fā)展速度：5050100m/us100m/us電流電流：數(shù)十至數(shù)百千安：數(shù)十至數(shù)百千安3.3.余輝階段余輝階段 主放電完成之后，云中剩余電荷沿導(dǎo)電通道開始流向主放電完成之后，云中剩余電荷沿導(dǎo)電通道開始流向大地，該階段成為余輝（或余光）階

4、段。大地，該階段成為余輝（或余光）階段。特點(diǎn)特點(diǎn)：云中電荷主要在這一階段瀉入大地。：云中電荷主要在這一階段瀉入大地。持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間：0.030.030.15s0.15s電流電流：數(shù)百安：數(shù)百安5多重雷擊：多重雷擊： 雷云中有多個(gè)電荷中心雷云中有多個(gè)電荷中心某一電荷中心放電某一電荷中心放電電位變電位變?yōu)闉?0其余電荷中心與其產(chǎn)生很大電位差其余電荷中心與其產(chǎn)生很大電位差已有的主放電通已有的主放電通道又發(fā)生對(duì)地放電道又發(fā)生對(duì)地放電多重雷擊多重雷擊兩次放電時(shí)間間隔兩次放電時(shí)間間隔：0.03s0.03s特點(diǎn)特點(diǎn)：原放電路徑已被游離，故無分支不分級(jí)，自上而：原放電路徑已被游離，故無分支不分級(jí)，自上而下連

5、續(xù)發(fā)展，稱為箭狀先導(dǎo)。下連續(xù)發(fā)展，稱為箭狀先導(dǎo)。678910二、雷電參數(shù)二、雷電參數(shù)1.1.雷暴日（雷暴日（T Td d）和雷暴小時(shí)（）和雷暴小時(shí)（T Th h）雷暴日雷暴日：一天內(nèi)只要聽到雷聲就算一個(gè)雷暴日：一天內(nèi)只要聽到雷聲就算一個(gè)雷暴日雷暴小時(shí)雷暴小時(shí)：一小時(shí)內(nèi)只要聽到雷聲就算一個(gè)雷暴小時(shí)：一小時(shí)內(nèi)只要聽到雷聲就算一個(gè)雷暴小時(shí)折算折算：一個(gè)雷暴日：一個(gè)雷暴日= =三個(gè)雷暴小時(shí)三個(gè)雷暴小時(shí)分布元素分布元素：與地理位置有關(guān)，一般熱而潮濕地區(qū)比冷而：與地理位置有關(guān)，一般熱而潮濕地區(qū)比冷而干燥地區(qū)多，陸地比海洋多，山區(qū)比平原多干燥地區(qū)多，陸地比海洋多，山區(qū)比平原多分類分類：少雷區(qū)少雷區(qū)：等于或小

6、于：等于或小于1515雷暴日地區(qū)雷暴日地區(qū)中雷區(qū)中雷區(qū)：15154040雷暴日地區(qū)雷暴日地區(qū)多雷區(qū)多雷區(qū)：4040雷暴日以上雷暴日以上特殊強(qiáng)雷區(qū)特殊強(qiáng)雷區(qū)：9090雷暴日以上雷暴日以上112.地面落雷密度地面落雷密度定義：每一雷暴日、每平方千米地面受到的平均落雷次數(shù)。定義：每一雷暴日、每平方千米地面受到的平均落雷次數(shù)。 一般取一般取=0.07，但峽谷、向陽、迎風(fēng)山坡、低電阻率，但峽谷、向陽、迎風(fēng)山坡、低電阻率地區(qū)的地區(qū)的值比一般地區(qū)大很多。值比一般地區(qū)大很多。3.雷電流雷電流（1）雷電流幅值（）雷電流幅值（I）定義：當(dāng)波阻抗為零時(shí)（低接地電阻定義：當(dāng)波阻抗為零時(shí)（低接地電阻R30），流經(jīng)雷擊）

7、，流經(jīng)雷擊點(diǎn)的電流。點(diǎn)的電流。雷電流雷電流電流入射波的兩倍（為什么？）電流入射波的兩倍（為什么？）雷電流幅值的概率分布。雷電流幅值的概率分布。88lgIP44lgIP(T(Td d20)20)I：雷電流幅值：雷電流幅值P：雷電流超過：雷電流超過I的概率的概率12（2 2）雷電流的波前時(shí)間（）雷電流的波前時(shí)間（T T1 1）、波長(zhǎng)（）、波長(zhǎng)（T T2 2）、陡度（）、陡度（a a）T T1 1：1 14us4us，平均，平均2.6us2.6usT T2 2：2020100us100us，一般可視波長(zhǎng)為無限長(zhǎng)，我國(guó)規(guī)定為，一般可視波長(zhǎng)為無限長(zhǎng)，我國(guó)規(guī)定為40us40us我國(guó)使用波形：我國(guó)使用波形：

8、2.6/40us2.6/40us陡度：電流隨時(shí)間的變化率，對(duì)過電壓有直接影響。陡度：電流隨時(shí)間的變化率，對(duì)過電壓有直接影響。 一般認(rèn)為陡度為一般認(rèn)為陡度為50kA/us50kA/us左右是最大極限。左右是最大極限。（3 3）雷電流極性及等值計(jì)算波形）雷電流極性及等值計(jì)算波形 75%75%90%90%的雷電流是的雷電流是負(fù)極性負(fù)極性，負(fù)極性的沖擊過電壓波沿，負(fù)極性的沖擊過電壓波沿線路傳播時(shí)衰減小，因此電氣設(shè)備的防雷保護(hù)一般均按負(fù)極線路傳播時(shí)衰減小，因此電氣設(shè)備的防雷保護(hù)一般均按負(fù)極性進(jìn)行分析研究。性進(jìn)行分析研究。6 . 2Ia （波前的平均陡度）（波前的平均陡度）13（a a）標(biāo)準(zhǔn)沖擊波形（雙指

9、數(shù)波形）標(biāo)準(zhǔn)沖擊波形（雙指數(shù)波形） 與實(shí)際波形最為接近，但較繁瑣。雙指數(shù)波形也取與實(shí)際波形最為接近，但較繁瑣。雙指數(shù)波形也取作沖擊絕緣強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)電壓的波形，為作沖擊絕緣強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)電壓的波形，為1.2/50us1.2/50us。（b b）斜角平頂波）斜角平頂波 陡度可由給定幅值和波前時(shí)間確定。用于分析發(fā)生陡度可由給定幅值和波前時(shí)間確定。用于分析發(fā)生在在10us10us以內(nèi)的各種波過程，有很好的等值性。以內(nèi)的各種波過程，有很好的等值性。（c c）等值半余弦波）等值半余弦波 多用于分析雷電波波前的作用。多用于分析雷電波波前的作用。)(0tteeIi2/ )cos1 (tIi14（4 4）雷道波阻抗（）雷

10、道波阻抗（Z Z0 0） 雷電通道在主放電時(shí)如同導(dǎo)體，使雷電流在其中流動(dòng)雷電通道在主放電時(shí)如同導(dǎo)體，使雷電流在其中流動(dòng)同普通分布參數(shù)導(dǎo)線一樣，具有某一等值波阻抗，稱為同普通分布參數(shù)導(dǎo)線一樣，具有某一等值波阻抗，稱為雷雷道波阻抗道波阻抗。 主放電過程可視為一個(gè)電流沿著波阻抗為主放電過程可視為一個(gè)電流沿著波阻抗為Z Z0 0的雷道投射的雷道投射到雷擊點(diǎn)的波過程。到雷擊點(diǎn)的波過程。000Ziu 我國(guó)有關(guān)規(guī)程建議取我國(guó)有關(guān)規(guī)程建議取Z Z0 0為為300300歐姆左右。歐姆左右。15第第2 2節(jié)節(jié) 防雷保護(hù)裝置防雷保護(hù)裝置防雷保護(hù)裝置防雷保護(hù)裝置：保護(hù)物體避免雷擊，而引雷于本身，：保護(hù)物體避免雷擊，而

11、引雷于本身，并順利泄入大地的裝置。并順利泄入大地的裝置。主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：避雷針和避雷線避雷針和避雷線避雷器避雷器防雷接地防雷接地16一、防雷保護(hù)裝置的作用一、防雷保護(hù)裝置的作用避雷針、避雷線避雷針、避雷線：可以防止雷電直接擊中被保護(hù)物體，：可以防止雷電直接擊中被保護(hù)物體，也稱作直擊雷保護(hù)（措施）。也稱作直擊雷保護(hù)（措施）。避雷器避雷器：防止沿輸電線侵入變電所的雷電過電壓波，因：防止沿輸電線侵入變電所的雷電過電壓波，因此也稱作侵入波保護(hù)（措施）。此也稱作侵入波保護(hù)（措施）。接地裝置接地裝置：減少避雷針（線）或避雷器與大地（零電位）：減少避雷針（線）或避雷器與大地（零電位）之間的電阻值，以達(dá)到

12、降低雷電過電壓幅值的目的。之間的電阻值，以達(dá)到降低雷電過電壓幅值的目的。二、避雷針和避雷線二、避雷針和避雷線1、避雷針、避雷針（1）定向高度）定向高度H與避雷針高度與避雷針高度h的關(guān)系的關(guān)系定向高度定向高度H：先導(dǎo)放電達(dá)到：先導(dǎo)放電達(dá)到H后，才會(huì)受到避雷針的影響，后，才會(huì)受到避雷針的影響，對(duì)避雷針放電。對(duì)避雷針放電。當(dāng)當(dāng)h30m時(shí)，時(shí)，H=20h當(dāng)當(dāng)h30m時(shí)，時(shí)，H600h17（2 2）繞擊率與保護(hù)目的）繞擊率與保護(hù)目的繞擊率繞擊率：繞擊指雷電繞過避雷裝置而擊于被保護(hù)物的現(xiàn)象，：繞擊指雷電繞過避雷裝置而擊于被保護(hù)物的現(xiàn)象，繞擊率即為其概率。繞擊率即為其概率。 我國(guó)所指的保護(hù)范圍是對(duì)應(yīng)我國(guó)所指

13、的保護(hù)范圍是對(duì)應(yīng)0.1%0.1%的繞擊率而言的。的繞擊率而言的。 避雷針保護(hù)第一要避雷針保護(hù)第一要對(duì)直擊雷屏蔽對(duì)直擊雷屏蔽，第二要，第二要防反擊防反擊（避（避雷針與被保護(hù)物之間的空隙擊穿）。雷針與被保護(hù)物之間的空隙擊穿）。（3 3）單支避雷針保護(hù)范圍（曲線圓錐體）單支避雷針保護(hù)范圍（曲線圓錐體） h/p h)hh.(r h/p h)h(hrxxxxxx22512p為高度修正系數(shù)為高度修正系數(shù) hpmh pmh/5 . 512030130，18（4 4）兩支避雷針保護(hù)范圍）兩支避雷針保護(hù)范圍 工程上多采用兩支及多支（等高或不等高）避雷針以工程上多采用兩支及多支（等高或不等高）避雷針以擴(kuò)大保護(hù)范圍

14、。擴(kuò)大保護(hù)范圍。等高雙避雷針等高雙避雷針 其保護(hù)范圍要比兩針各自保護(hù)范圍的和要大。外側(cè)保其保護(hù)范圍要比兩針各自保護(hù)范圍的和要大。外側(cè)保護(hù)范圍同單支避雷針，而擊于兩針之間單針保護(hù)范圍邊緣護(hù)范圍同單支避雷針，而擊于兩針之間單針保護(hù)范圍邊緣外側(cè)的雷，可能被相鄰避雷針吸引而擊于其上，從而使保外側(cè)的雷，可能被相鄰避雷針吸引而擊于其上，從而使保護(hù)范圍加大。護(hù)范圍加大。)(5 . 1)7/(00 xxhhbpDhh 為達(dá)到聯(lián)合保護(hù)為達(dá)到聯(lián)合保護(hù)的效果，兩支避雷針的效果，兩支避雷針間距間距D不宜大于不宜大于5h。19不等高雙避雷針不等高雙避雷針 不等高雙避雷針的聯(lián)合保護(hù)范圍不等高雙避雷針的聯(lián)合保護(hù)范圍 外側(cè)的

15、保護(hù)范圍可分別按單針求出，兩針之間的保護(hù)外側(cè)的保護(hù)范圍可分別按單針求出，兩針之間的保護(hù)范圍可按照等效的兩等高避雷針計(jì)算。范圍可按照等效的兩等高避雷針計(jì)算。（5）多支等高避雷針）多支等高避雷針 三支等高避雷針的聯(lián)合保護(hù)范圍可以采用每?jī)芍ё鳛槿У雀弑芾揍樀穆?lián)合保護(hù)范圍可以采用每?jī)芍ё鳛橐粚?duì)組合分別計(jì)算出它們的聯(lián)合保護(hù)范圍，只要在被保護(hù)一對(duì)組合分別計(jì)算出它們的聯(lián)合保護(hù)范圍，只要在被保護(hù)高度上各個(gè)兩針之間的高度上各個(gè)兩針之間的bx0，則三針組成的三角形中間部，則三針組成的三角形中間部分將均處于三針聯(lián)合保護(hù)范圍之內(nèi)。分將均處于三針聯(lián)合保護(hù)范圍之內(nèi)。20 四支以上的等高多支避雷針的聯(lián)合保護(hù)范圍，可以按四

16、支以上的等高多支避雷針的聯(lián)合保護(hù)范圍，可以按每三支作為一個(gè)組合分別確定它們的保護(hù)范圍，然后再疊每三支作為一個(gè)組合分別確定它們的保護(hù)范圍，然后再疊加到一起即可得到多針的聯(lián)合保護(hù)范圍。加到一起即可得到多針的聯(lián)合保護(hù)范圍。21（1 1）單根避雷線保護(hù)范圍）單根避雷線保護(hù)范圍 h/p h)h.(hr h/p h)h(hrxxxxxx2531247. 02.2.避雷線避雷線作用作用：主要用于輸電線路的保護(hù)，也可用來保護(hù)發(fā)電廠和：主要用于輸電線路的保護(hù)，也可用來保護(hù)發(fā)電廠和變電所。變電所。保護(hù)范圍保護(hù)范圍：避雷線的保護(hù)范圍的長(zhǎng)度與線路等長(zhǎng)，而且兩：避雷線的保護(hù)范圍的長(zhǎng)度與線路等長(zhǎng)，而且兩端還有其保護(hù)的半個(gè)

17、圓錐體空間。端還有其保護(hù)的半個(gè)圓錐體空間。22（2 2）兩根等高避雷線保護(hù)范圍）兩根等高避雷線保護(hù)范圍 避雷線兩邊外側(cè)的保護(hù)范圍與單根時(shí)相同。避雷線之間避雷線兩邊外側(cè)的保護(hù)范圍與單根時(shí)相同。避雷線之間的保護(hù)范圍截面則由通過兩線及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)的保護(hù)范圍截面則由通過兩線及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)O的圓弧決定。的圓弧決定。pDhh40 保護(hù)角保護(hù)角 ：表示避雷線的保護(hù)程度，指避雷線鉛垂線：表示避雷線的保護(hù)程度，指避雷線鉛垂線與避雷線和邊導(dǎo)線連線的夾角。與避雷線和邊導(dǎo)線連線的夾角。 保護(hù)角越小，雷擊導(dǎo)線的概率越小，對(duì)導(dǎo)線的屏蔽保保護(hù)角越小，雷擊導(dǎo)線的概率越小，對(duì)導(dǎo)線的屏蔽保護(hù)越可靠。護(hù)越可靠。

18、23 對(duì)于對(duì)于110kV及以上的架空輸電線路一般都沿全線裝及以上的架空輸電線路一般都沿全線裝設(shè)避雷線。設(shè)避雷線。110kV線路的保護(hù)角：線路的保護(hù)角：2030220-330kV線路的保護(hù)角：線路的保護(hù)角：20左右左右500kV：一般不大于：一般不大于1524三、避雷器（過電壓限制器、過電壓能量吸收器）三、避雷器（過電壓限制器、過電壓能量吸收器）作用作用：與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)作用電壓超過一定幅：與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)作用電壓超過一定幅值以后避雷器總是先動(dòng)作，瀉放大量能量，限制過電壓，值以后避雷器總是先動(dòng)作，瀉放大量能量，限制過電壓，保護(hù)電氣設(shè)備。保護(hù)電氣設(shè)備。工頻續(xù)流工頻續(xù)流：避雷器放電時(shí)

19、，強(qiáng)大的沖擊電流瀉入大地，：避雷器放電時(shí)，強(qiáng)大的沖擊電流瀉入大地，大電流過后工頻電流將沿原沖擊電流的通道繼續(xù)流過，該大電流過后工頻電流將沿原沖擊電流的通道繼續(xù)流過，該電流稱為工頻續(xù)流。電流稱為工頻續(xù)流。避雷器的基本要求避雷器的基本要求：過電壓作用時(shí)，避雷器先于被保護(hù)電力設(shè)備放電，這需過電壓作用時(shí)，避雷器先于被保護(hù)電力設(shè)備放電，這需要由兩者伏秒特性曲線的配合來保證；要由兩者伏秒特性曲線的配合來保證；避雷器應(yīng)具有一定的熄弧能力，以便可靠的切斷在第一避雷器應(yīng)具有一定的熄弧能力，以便可靠的切斷在第一次過零時(shí)的工頻續(xù)流，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。次過零時(shí)的工頻續(xù)流，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。25避雷器的分類避雷器的分類保護(hù)

20、間隙保護(hù)間隙排氣式避雷器（管式避雷器）排氣式避雷器（管式避雷器）閥式避雷器：普通閥式避雷器、磁吹閥式避雷器閥式避雷器：普通閥式避雷器、磁吹閥式避雷器金屬氧化物避雷器（金屬氧化物避雷器（MOAMOA）MOAMOA的特殊性的特殊性 必須長(zhǎng)期承受系統(tǒng)工作電壓和間或承受各種過電必須長(zhǎng)期承受系統(tǒng)工作電壓和間或承受各種過電壓，工頻下流過很小的泄漏電流，過電壓下其殘壓應(yīng)壓，工頻下流過很小的泄漏電流，過電壓下其殘壓應(yīng)小于被保護(hù)設(shè)備沖擊絕緣強(qiáng)度，它必須具有長(zhǎng)時(shí)間工小于被保護(hù)設(shè)備沖擊絕緣強(qiáng)度，它必須具有長(zhǎng)時(shí)間工頻穩(wěn)定性和過電壓下的熱穩(wěn)定性，無滅弧問題。頻穩(wěn)定性和過電壓下的熱穩(wěn)定性，無滅弧問題。261.1.保護(hù)間隙

21、保護(hù)間隙采用角形保護(hù)的目的采用角形保護(hù)的目的：使工頻續(xù)流在：使工頻續(xù)流在電動(dòng)力和上升熱氣流作用下向上運(yùn)動(dòng)并電動(dòng)力和上升熱氣流作用下向上運(yùn)動(dòng)并拉長(zhǎng)，以利電弧的自行熄滅。拉長(zhǎng)，以利電弧的自行熄滅。應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍：3 310kV10kV配電系統(tǒng)配電系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、廉價(jià)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、廉價(jià)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：保護(hù)間隙的電場(chǎng)屬于極不均勻電場(chǎng)，保護(hù)間隙的電場(chǎng)屬于極不均勻電場(chǎng)，伏秒特性曲線比較陡峭，與被保護(hù)設(shè)備絕緣的伏秒特性很伏秒特性曲線比較陡峭，與被保護(hù)設(shè)備絕緣的伏秒特性很難配合；難配合；動(dòng)作后會(huì)形成截波，對(duì)變壓器的縱絕緣（匝間絕緣）造動(dòng)作后會(huì)形成截波，對(duì)變壓器的縱絕緣（匝間絕緣）造成很大威脅，不適用于保護(hù)變

22、壓器、電抗器等繞組類設(shè)備；成很大威脅，不適用于保護(hù)變壓器、電抗器等繞組類設(shè)備；間隙中沒有專門的滅弧手段，熄弧能力有限，與其他保間隙中沒有專門的滅弧手段，熄弧能力有限，與其他保護(hù)裝置配合使用。護(hù)裝置配合使用。272.2.管式避雷器管式避雷器組成組成：內(nèi)間隙、外間隙、產(chǎn)氣：內(nèi)間隙、外間隙、產(chǎn)氣管管內(nèi)間隙內(nèi)間隙的作用的作用外間隙外間隙的作用的作用滅弧能力滅弧能力：管式避雷器熄滅電：管式避雷器熄滅電弧的能力有一定的上、下限?；〉哪芰τ幸欢ǖ纳稀⑾孪?。型號(hào)說明型號(hào)說明：maxminGXWIIUN應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍：只用于輸電線路個(gè)別路段的保護(hù)，如大跨距：只用于輸電線路個(gè)別路段的保護(hù)，如大跨距和交叉擋距處，

23、或變電所的進(jìn)線段保護(hù)。和交叉擋距處，或變電所的進(jìn)線段保護(hù)。283.3.閥式避雷器閥式避雷器 閥式避雷器的保護(hù)作用主要是靠間隙和閥片的相互配閥式避雷器的保護(hù)作用主要是靠間隙和閥片的相互配合完成的。合完成的。 閥式避雷器分為普通閥式避雷器和磁閥式避雷器分為普通閥式避雷器和磁吹閥式避雷器兩種系列。吹閥式避雷器兩種系列。（1 1）普通閥式避雷器）普通閥式避雷器火花間隙火花間隙 火花間隙是許多接近均勻電場(chǎng)小電極火花間隙是許多接近均勻電場(chǎng)小電極間隙串聯(lián)組成，放電電壓為間隙串聯(lián)組成，放電電壓為2.72.73kV3kV。單個(gè)火花間隙結(jié)構(gòu)單個(gè)火花間隙結(jié)構(gòu)11黃銅電極黃銅電極 22云母墊圈云母墊圈29火花間隙的作

24、用火花間隙的作用：在系統(tǒng)正常工作時(shí)，間隙將電阻閥片與工作母線相隔在系統(tǒng)正常工作時(shí)，間隙將電阻閥片與工作母線相隔離，使工作電壓不能作用于閥片，避免閥片因長(zhǎng)期流離，使工作電壓不能作用于閥片，避免閥片因長(zhǎng)期流過短路電流發(fā)熱使閥片燒壞；過短路電流發(fā)熱使閥片燒壞；由于火花間隙采用均勻電場(chǎng)電極組成，其伏秒特性較由于火花間隙采用均勻電場(chǎng)電極組成，其伏秒特性較平坦，易于與被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性相配合；平坦，易于與被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性相配合；由于火花間隙由許多小電極間隙串聯(lián)組成，工頻續(xù)流由于火花間隙由許多小電極間隙串聯(lián)組成，工頻續(xù)流電弧被這些間隙分割成許多短弧，使電弧容易熄滅。電弧被這些間隙分割成許多短弧，使電弧

25、容易熄滅。普通閥式避雷器一般可以切斷普通閥式避雷器一般可以切斷8080100A100A工頻續(xù)流。工頻續(xù)流。30非線性閥片電阻非線性閥片電阻組成組成：閥片電阻由金剛砂和結(jié)合劑在：閥片電阻由金剛砂和結(jié)合劑在300300500500燒結(jié)而燒結(jié)而成；成；特性特性：非線性電阻，在流過小電流時(shí)電阻大，流過很大：非線性電阻，在流過小電流時(shí)電阻大，流過很大電流時(shí)電阻小，使其在電流很大情況下具有很好的限壓作電流時(shí)電阻小，使其在電流很大情況下具有很好的限壓作用；用；伏安特性伏安特性：CiU ：非線性系數(shù)，普通閥片的為：非線性系數(shù)，普通閥片的為0.20.2左右。左右。閥片的伏安特性閥片的伏安特性i1工頻續(xù)流工頻續(xù)流

26、 u1工頻電壓工頻電壓 i2雷電流雷電流 u2避雷器殘壓避雷器殘壓31（2 2）磁吹閥式避雷器（磁吹避雷器）磁吹閥式避雷器（磁吹避雷器） 與普通閥式避雷器相比較，具有更高的滅弧能力、通流與普通閥式避雷器相比較，具有更高的滅弧能力、通流能力和較低的殘壓，主要區(qū)別在采用了滅弧能力較強(qiáng)的能力和較低的殘壓，主要區(qū)別在采用了滅弧能力較強(qiáng)的磁吹磁吹火花間隙火花間隙和通流能力較大的和通流能力較大的高溫閥片高溫閥片。閥片電阻閥片電阻 經(jīng)過經(jīng)過1350135013901390燒制，可提高允許工頻續(xù)流值，增大燒制，可提高允許工頻續(xù)流值，增大通斷能力，其非線性指數(shù)約為通斷能力，其非線性指數(shù)約為0.240.24。磁吹

27、火花間隙磁吹火花間隙 利用磁場(chǎng)對(duì)電弧產(chǎn)生的電動(dòng)力，使電弧拉長(zhǎng)，增強(qiáng)去游利用磁場(chǎng)對(duì)電弧產(chǎn)生的電動(dòng)力，使電弧拉長(zhǎng)，增強(qiáng)去游離，單個(gè)火花間隙的放電電壓為離，單個(gè)火花間隙的放電電壓為3kV3kV，可切斷，可切斷450A450A的工頻續(xù)的工頻續(xù)流。流。 該間隙可以增大電弧電阻，起限制工頻續(xù)流的作用，因該間隙可以增大電弧電阻，起限制工頻續(xù)流的作用，因此稱為此稱為限流間隙限流間隙，同時(shí)可以降低閥片數(shù)量，降低殘壓。，同時(shí)可以降低閥片數(shù)量，降低殘壓。32磁吹式火花間隙磁吹式火花間隙1-1-角形電極角形電極 2-2-滅弧盒滅弧盒 3-3-并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻 4-4-滅弧柵滅弧柵33（3 3）閥式避雷器的主要電氣參數(shù)

28、）閥式避雷器的主要電氣參數(shù)額定電壓額定電壓 避雷器兩端子間允許的最大工頻電壓的有效值。避雷器兩端子間允許的最大工頻電壓的有效值。滅弧電壓滅弧電壓 避雷器保證能夠在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過零值時(shí)滅避雷器保證能夠在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過零值時(shí)滅弧的條件下，允許加在避雷器上的最高工頻電壓，應(yīng)弧的條件下，允許加在避雷器上的最高工頻電壓，應(yīng)大于母線上可能出現(xiàn)的最高工頻電壓。該值與中性點(diǎn)大于母線上可能出現(xiàn)的最高工頻電壓。該值與中性點(diǎn)的運(yùn)行方式有關(guān)。的運(yùn)行方式有關(guān)。35kV35kV及以下系統(tǒng)：取系統(tǒng)最大工作線電壓的及以下系統(tǒng)：取系統(tǒng)最大工作線電壓的100%100%110%110%；110kV110kV及以上系統(tǒng)：取最

29、大工作線電壓的及以上系統(tǒng)：取最大工作線電壓的80%80%。34工頻放電電壓工頻放電電壓 工頻電壓作用下，避雷器將發(fā)生放電的電壓值。由于工頻電壓作用下，避雷器將發(fā)生放電的電壓值。由于間隙擊穿的分散性，它包括一個(gè)上、下限范圍。間隙擊穿的分散性，它包括一個(gè)上、下限范圍。工頻放電電壓太高工頻放電電壓太高：將提高沖擊放電電壓，使避雷器的保：將提高沖擊放電電壓，使避雷器的保護(hù)特性變壞；護(hù)特性變壞；工頻放電電壓太低工頻放電電壓太低：將降低滅弧電壓，不能可靠切斷工頻：將降低滅弧電壓，不能可靠切斷工頻續(xù)流，而且有可能在內(nèi)過電壓下動(dòng)作。續(xù)流，而且有可能在內(nèi)過電壓下動(dòng)作。 35kV35kV及以下和及以下和110kV

30、110kV及以上的避雷器的工頻放電電壓應(yīng)及以上的避雷器的工頻放電電壓應(yīng)分別大于系統(tǒng)最大工作相電壓的分別大于系統(tǒng)最大工作相電壓的3.53.5倍和倍和3.03.0倍。倍。沖擊放電電壓沖擊放電電壓 在預(yù)放電時(shí)間為在預(yù)放電時(shí)間為1.51.520us20us的沖擊放電電壓，應(yīng)當(dāng)?shù)陀诘臎_擊放電電壓，應(yīng)當(dāng)?shù)陀诒槐Ｗo(hù)設(shè)備的沖擊擊穿電壓。被保護(hù)設(shè)備的沖擊擊穿電壓。 我國(guó)避雷器的沖擊放電電壓與我國(guó)避雷器的沖擊放電電壓與5kA5kA下（下（330kV330kV及以上電及以上電網(wǎng)為網(wǎng)為10kA10kA）的殘壓基本相同。）的殘壓基本相同。35殘壓殘壓 雷電流通過避雷器時(shí)在閥片電阻上產(chǎn)生的壓降，一般雷電流通過避雷器時(shí)在閥

31、片電阻上產(chǎn)生的壓降，一般以以5kA5kA（330kV330kV及以上電網(wǎng)為及以上電網(wǎng)為10kA10kA）下的殘壓作為避雷器的）下的殘壓作為避雷器的最大殘壓。最大殘壓。 殘壓就是避雷器動(dòng)作后直接施加在被保護(hù)設(shè)備上的電殘壓就是避雷器動(dòng)作后直接施加在被保護(hù)設(shè)備上的電壓，越低越好。壓，越低越好。保護(hù)比保護(hù)比 避雷器殘壓與滅弧電壓（幅值）之比，保護(hù)比越小，避雷器殘壓與滅弧電壓（幅值）之比，保護(hù)比越小，說明殘壓越低或滅弧電壓越高。說明殘壓越低或滅弧電壓越高。 普通閥式避雷器的保護(hù)比約為普通閥式避雷器的保護(hù)比約為2.32.32.52.5，磁吹避雷器，磁吹避雷器為為1.71.71.81.8。直流電壓下電導(dǎo)電流

32、直流電壓下電導(dǎo)電流 避雷器在直流電壓作用下測(cè)得的電導(dǎo)電流，可判斷間避雷器在直流電壓作用下測(cè)得的電導(dǎo)電流，可判斷間隙分路電阻的性能，要在一定范圍內(nèi)。隙分路電阻的性能，要在一定范圍內(nèi)。364.4.金屬氧化物避雷器（金屬氧化物避雷器（MOAMOA） MOAMOA也稱為氧化鋅避雷器，其非線性電阻閥片主要成分也稱為氧化鋅避雷器，其非線性電阻閥片主要成分是氧化鋅。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅有相應(yīng)數(shù)量的氧化鋅閥片密封是氧化鋅。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅有相應(yīng)數(shù)量的氧化鋅閥片密封在瓷套內(nèi)組成。在瓷套內(nèi)組成。（1 1）氧化鋅閥片的伏安特性）氧化鋅閥片的伏安特性 氧化鋅閥片較之碳化硅閥片具有非常優(yōu)異的伏安特性，氧化鋅閥片較之碳化硅閥片具

33、有非常優(yōu)異的伏安特性，在工作電壓下，相當(dāng)于絕緣體，不需要串聯(lián)空氣間隙。在工作電壓下，相當(dāng)于絕緣體，不需要串聯(lián)空氣間隙。ZnO的伏安特性可分為三個(gè)區(qū)域：小電流區(qū)、工作電流區(qū)的伏安特性可分為三個(gè)區(qū)域：小電流區(qū)、工作電流區(qū)（非線性系數(shù)僅（非線性系數(shù)僅0.020.04）、飽和電流區(qū)（）、飽和電流區(qū)（0.1）。）。37（2）MOA的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)無火花間隙，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小，適合大規(guī)模自動(dòng)無火花間隙，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小，適合大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)。化生產(chǎn)。保護(hù)性能好，無火花間隙，在整個(gè)高電壓過程中都有電流保護(hù)性能好，無火花間隙，在整個(gè)高電壓過程中都有電流流過，在不斷瀉放能量，對(duì)抑制過電壓有利；流過，在不

34、斷瀉放能量，對(duì)抑制過電壓有利；MOA的伏秒的伏秒特性較平坦，特別適合于特性較平坦，特別適合于GIS的保護(hù)。的保護(hù)。無續(xù)流、動(dòng)作負(fù)載輕，能重復(fù)動(dòng)作實(shí)施保護(hù)；無續(xù)流、動(dòng)作負(fù)載輕，能重復(fù)動(dòng)作實(shí)施保護(hù)；通流容量大，能夠制成重載避雷器：通流容量大，能夠制成重載避雷器：ZnO閥片單位面積的閥片單位面積的通流能力比通流能力比SiC閥片大閥片大44.5倍，可以用來對(duì)能量很大的操倍，可以用來對(duì)能量很大的操作過電壓進(jìn)行保護(hù)，還可以通過多個(gè)避雷器相并聯(lián)的方法提作過電壓進(jìn)行保護(hù)，還可以通過多個(gè)避雷器相并聯(lián)的方法提高其通流容量。高其通流容量。耐污性能好耐污性能好易于制成直流避雷器易于制成直流避雷器38（3）MOA主要參

35、數(shù)主要參數(shù)容許最大持續(xù)運(yùn)行電壓（容許最大持續(xù)運(yùn)行電壓（MCOV） 避雷器能夠長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)行的最大工頻電壓有效值，一般避雷器能夠長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)行的最大工頻電壓有效值，一般等于系統(tǒng)最高工作相電壓。等于系統(tǒng)最高工作相電壓。起始動(dòng)作電壓起始動(dòng)作電壓 避雷器在此時(shí)開始進(jìn)入動(dòng)作狀態(tài)以限制過電壓，通常以避雷器在此時(shí)開始進(jìn)入動(dòng)作狀態(tài)以限制過電壓，通常以1mA電流時(shí)的電壓電流時(shí)的電壓U1mA作為起始動(dòng)作電壓。作為起始動(dòng)作電壓。荷電率（荷電率（AVR）：）： 容許最大持續(xù)運(yùn)行電壓峰值容許最大持續(xù)運(yùn)行電壓峰值Uco.max與參考電壓與參考電壓Uref（U1mA）的比值的比值A(chǔ)VR=Uco.max/Uref 荷電率的高低直

36、接影響到避雷器的老化和保護(hù)水平。閥荷電率的高低直接影響到避雷器的老化和保護(hù)水平。閥片數(shù)量越少，片數(shù)量越少，AVR越高，保護(hù)性能好，但壽命減少；反之則越高，保護(hù)性能好，但壽命減少；反之則越壽命長(zhǎng)，但保護(hù)性能變壞。（越壽命長(zhǎng)，但保護(hù)性能變壞。（45%75%）39保護(hù)比（壓比）保護(hù)比（壓比） 標(biāo)稱放電電流下的殘壓標(biāo)稱放電電流下的殘壓UR(I)與參考電壓與參考電壓Uref之比之比PR=UR(I)/UrefUR(I)：指電流波形為：指電流波形為8/20us，標(biāo)稱放電電流為，標(biāo)稱放電電流為5kA、10kA、20kA下的殘壓。下的殘壓。 保護(hù)比反映了避雷器保護(hù)水平的高低，顯然保護(hù)比反映了避雷器保護(hù)水平的高低

37、，顯然PR越小越越小越好，我國(guó)的好，我國(guó)的MOA可以達(dá)到可以達(dá)到1.6。40四、防雷接地四、防雷接地 各種防雷保護(hù)裝置（避雷針、避雷線、避雷器）都必各種防雷保護(hù)裝置（避雷針、避雷線、避雷器）都必須配以合適的接地裝置，將雷電瀉入大地，才能有效的發(fā)須配以合適的接地裝置，將雷電瀉入大地，才能有效的發(fā)揮其保護(hù)作用。揮其保護(hù)作用。（一）接地、接地電阻、接地裝置（一）接地、接地電阻、接地裝置1.1.接地的概念接地的概念 將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點(diǎn)通過導(dǎo)將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點(diǎn)通過導(dǎo)體與大地保持等電位。體與大地保持等電位。2.2.接地的分類接地的分類 工作接地、保護(hù)接地、防雷接

38、地工作接地、保護(hù)接地、防雷接地（1 1）工作接地）工作接地 根據(jù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行需要而設(shè)置的接地（根據(jù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行需要而設(shè)置的接地（0.50.51010）。）。41（2 2）保護(hù)接地）保護(hù)接地 不是為正常工作而設(shè)定，為了人身安全而裝設(shè)的接地裝不是為正常工作而設(shè)定，為了人身安全而裝設(shè)的接地裝置，在故障運(yùn)行條件下發(fā)揮作用（置，在故障運(yùn)行條件下發(fā)揮作用（1 11010）。）。（3 3）防雷接地）防雷接地 用來將雷電流順利瀉入大地，以減小它所引起的過電壓，用來將雷電流順利瀉入大地，以減小它所引起的過電壓，性質(zhì)介于前兩種接地之間，一般在故障情況下發(fā)揮作用性質(zhì)介于前兩種接地之間，一般在故障情況下發(fā)揮作

39、用（1 13030）。）。（4 4）接地電阻）接地電阻E（大地的電場(chǎng)強(qiáng)度）（大地的電場(chǎng)強(qiáng)度）42接地電阻接地電阻Re=接地點(diǎn)的電位接地點(diǎn)的電位Ue/工頻或直流電流工頻或直流電流Ie 接地電阻接地電阻=接地引線接地引線+接地體接地體+接地體與土壤間的過渡接地體與土壤間的過渡+大地的溢流電阻（主要）大地的溢流電阻（主要） 當(dāng)接地電流一定時(shí)，當(dāng)接地電流一定時(shí)，Re越大，越大，Ue越高，因此降低越高，因此降低Re才能降低危險(xiǎn)電位。才能降低危險(xiǎn)電位。沖擊接地電阻沖擊接地電阻Ri：對(duì)于防雷接地裝置，當(dāng)流過沖擊大：對(duì)于防雷接地裝置，當(dāng)流過沖擊大電流時(shí)呈現(xiàn)的電阻。電流時(shí)呈現(xiàn)的電阻。防雷接地裝置的作用防雷接地裝

40、置的作用：為了減小沖擊接地電阻以降低：為了減小沖擊接地電阻以降低雷電流瀉放時(shí)防雷保護(hù)裝置（避雷線、避雷針、避雷雷電流瀉放時(shí)防雷保護(hù)裝置（避雷線、避雷針、避雷器）端部電壓。器）端部電壓。433.3.接地裝置的形式接地裝置的形式（1 1）自然接地體）自然接地體 交流電力設(shè)備的接地裝置應(yīng)充分利用自然接地體，交流電力設(shè)備的接地裝置應(yīng)充分利用自然接地體，一般可利用：一般可利用：埋設(shè)在地下的金屬管道埋設(shè)在地下的金屬管道 （易燃、易爆性氣體、液體（易燃、易爆性氣體、液體管道除外）、金屬構(gòu)件等；管道除外）、金屬構(gòu)件等；敷于地下的而其數(shù)量不少于兩根的電纜金屬護(hù)套；敷于地下的而其數(shù)量不少于兩根的電纜金屬護(hù)套；與大

41、地有良好接觸的金屬樁、柱等；與大地有良好接觸的金屬樁、柱等；混凝土構(gòu)件中的鋼筋基礎(chǔ)?；炷翗?gòu)件中的鋼筋基礎(chǔ)。44 敷設(shè)接地體時(shí)，應(yīng)首先選用自然接地體，因?yàn)樗笤O(shè)接地體時(shí)，應(yīng)首先選用自然接地體，因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：具有以下優(yōu)點(diǎn)：自然接地體一般較長(zhǎng)，與地的接觸面積較大，流散自然接地體一般較長(zhǎng)，與地的接觸面積較大，流散電阻小，有時(shí)能達(dá)到采用專門接地體所不能達(dá)到的效電阻小，有時(shí)能達(dá)到采用專門接地體所不能達(dá)到的效果。果。用電設(shè)備大多數(shù)情況下與自然接地體相連，事故電用電設(shè)備大多數(shù)情況下與自然接地體相連，事故電流從自然接地體流散，所以比較安全。流從自然接地體流散，所以比較安全。自然接地體在地下縱橫交錯(cuò)，作為接地體可以等化自然接地體在地下縱橫交錯(cuò)，作為接地體可以等化電位。電位。45