高電壓技術(shù)-第七章-xueyd

1、第七章第七章 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： 第一節(jié)第一節(jié) 雷電放電和雷電過(guò)電壓雷電放電和雷電過(guò)電壓 第二節(jié)第二節(jié) 防雷保護(hù)裝置防雷保護(hù)裝置第一節(jié)第一節(jié) 雷電放電和雷電過(guò)電壓雷電放電和雷電過(guò)電壓主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 一、雷電放電過(guò)程一、雷電放電過(guò)程 二、雷電參數(shù)二、雷電參數(shù) 特點(diǎn)：雷云下部伸出微弱的放電通道特點(diǎn)：雷云下部伸出微弱的放電通道,向地面的發(fā)展分級(jí)推進(jìn)。向地面的發(fā)展分級(jí)推進(jìn)。一、一、雷電放電過(guò)程雷電放電過(guò)程(“云云地地”)三個(gè)階段：三個(gè)階段： 先導(dǎo)先導(dǎo)主放電主放電余輝（余光）余輝（余光）1、先導(dǎo)階段先導(dǎo)階段： 2550m/級(jí)，每級(jí)間歇時(shí)間級(jí)，每級(jí)間歇時(shí)間304

2、0us 下行速度下行速度0.10.8m/us, 電流較小，幾十電流較小，幾十幾百安培幾百安培特點(diǎn)：特點(diǎn)： 出現(xiàn)強(qiáng)烈出現(xiàn)強(qiáng)烈電荷中和電荷中和過(guò)程過(guò)程+雷鳴雷鳴+閃光閃光，只有，只有50100us 放電發(fā)展速度為放電發(fā)展速度為50100m/us 電流為電流為幾十幾十幾百千安幾百千安2.主放電和迎面流注階段主放電和迎面流注階段先導(dǎo)接近地面時(shí)先導(dǎo)接近地面時(shí)達(dá)到使空氣電離程度達(dá)到使空氣電離程度在地面或突出的接地物體上在地面或突出的接地物體上向上的迎面先導(dǎo)（也稱向上的迎面先導(dǎo)（也稱迎面流注）迎面流注）與下行先與下行先導(dǎo)相遇導(dǎo)相遇主放電階段主放電階段一、一、雷電放電過(guò)程雷電放電過(guò)程(“云云地地”)一、一、雷

3、電放電過(guò)程雷電放電過(guò)程（“云云地地”）3.余輝階段余輝階段 主放電結(jié)束后，云中剩余電荷沿導(dǎo)電通道開(kāi)始流向大地，這一主放電結(jié)束后，云中剩余電荷沿導(dǎo)電通道開(kāi)始流向大地，這一階段成為放電的余輝（余光）階段，電流約為數(shù)百安。持續(xù)時(shí)階段成為放電的余輝（余光）階段，電流約為數(shù)百安。持續(xù)時(shí)間間0.030.15s。云中電荷主要在余輝階段進(jìn)入大地云中電荷主要在余輝階段進(jìn)入大地多重雷擊：多重雷擊：雷云放電往往是多重的，雷云中有多個(gè)電荷中心，一個(gè)電荷中雷云放電往往是多重的，雷云中有多個(gè)電荷中心，一個(gè)電荷中心開(kāi)始的先導(dǎo)放電到達(dá)地面心開(kāi)始的先導(dǎo)放電到達(dá)地面 電位為電位為0 其余電荷中心與它其余電荷中心與它電位差很大電位

4、差很大 利用已有的主放電通道又發(fā)生對(duì)地放電利用已有的主放電通道又發(fā)生對(duì)地放電二二 、雷電參數(shù)雷電參數(shù)1.雷暴日雷暴日(Td): 一天內(nèi)只要聽(tīng)到雷聲就算一個(gè)雷暴日一天內(nèi)只要聽(tīng)到雷聲就算一個(gè)雷暴日 雷暴小時(shí)雷暴小時(shí)（Th）: 一小時(shí)內(nèi)只要聽(tīng)到雷聲就算一個(gè)雷暴小時(shí)一小時(shí)內(nèi)只要聽(tīng)到雷聲就算一個(gè)雷暴小時(shí) 地面落雷密度地面落雷密度(r)每一雷暴日，每平方公里地面受到的平均落每一雷暴日，每平方公里地面受到的平均落雷次數(shù)雷次數(shù) (“雷云雷云地地”) 二、二、雷電參數(shù)雷電參數(shù)2.雷電流雷電流（1）雷電流幅值：波阻抗為）雷電流幅值：波阻抗為0時(shí)，流經(jīng)被擊物的電流定義為時(shí)，流經(jīng)被擊物的電流定義為“雷電雷電流流”雷電

5、流雷電流 電流入射波的電流入射波的2倍倍(自行分析原因？自行分析原因？)雷電流幅值超過(guò)雷電流幅值超過(guò)I概率曲線：概率曲線： lgP=-I/88 lgP=-I/44 (當(dāng)當(dāng)Td30m H=600m H=300m一、避雷針和避雷線一、避雷針和避雷線 rx=(h-hx)p hx=h/2 rx=(1.5h-2hx)phxh/2 hx被保護(hù)物高度被保護(hù)物高度 rx保護(hù)半徑保護(hù)半徑 h避雷針高度避雷針高度 p高度修正系數(shù)高度修正系數(shù) 當(dāng)當(dāng)h=30m,p=1； 當(dāng)當(dāng)30h=120m,p=5.5h三、三、避雷針避雷針2、單支避雷針保護(hù)半徑、單支避雷針保護(hù)半徑2.多支避雷針多支避雷針)(5.1700 xxhhb

6、pDhh應(yīng)用中：D=h/2rx=(h-1.53hx)phxh/2工程上常用保護(hù)角一般取 200300220300kV 200500kV 150山區(qū)宜采用較小保護(hù)角。 大電流過(guò)后，工頻電流沿原沖擊電流的通道繼續(xù)流過(guò)的電流大電流過(guò)后，工頻電流沿原沖擊電流的通道繼續(xù)流過(guò)的電流五、五、避雷器避雷器：過(guò)電壓限制器、過(guò)電壓能量吸收器過(guò)電壓限制器、過(guò)電壓能量吸收器要求要求:（1）過(guò)電壓作用時(shí)，先于被保護(hù)設(shè)備放電）過(guò)電壓作用時(shí)，先于被保護(hù)設(shè)備放電（2）有一定滅弧能力，在第一次過(guò)零時(shí)，可靠切斷）有一定滅弧能力，在第一次過(guò)零時(shí)，可靠切斷工頻續(xù)流工頻續(xù)流，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。使系統(tǒng)恢復(fù)正常。工頻續(xù)流工頻續(xù)流:分類：分類

7、：1、有間隙有間隙的避雷器的避雷器保護(hù)間隙、管式避雷器保護(hù)間隙、管式避雷器+帶間隙閥式避雷器帶間隙閥式避雷器2、無(wú)間隙無(wú)間隙的避雷器的避雷器氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器五、五、避雷器避雷器保護(hù)間隙有棒形、球形、羊角形1、保護(hù)間隙：、保護(hù)間隙：保護(hù)間隙保護(hù)間隙放電后電弧的熄滅是靠短路電流過(guò)零時(shí)的自然熄弧，當(dāng)短路電流較大時(shí)可能發(fā)生電弧的重燃，如果短路電流引起的電弧長(zhǎng)期存在就可能產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓，危及設(shè)備絕緣，因此需采用跳斷路器來(lái)消除接地故障。2、管型避雷器、管型避雷器管型避雷器管型避雷器利用電弧燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量使產(chǎn)氣管里的產(chǎn)氣材料（纖維、塑料、橡膠等）產(chǎn)生氣體縱吹電弧，使電弧熄滅。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、成本低

8、。缺點(diǎn)：1）間隙為不均勻電場(chǎng)，放電分散性大，伏秒 特性陡，不易進(jìn)行伏秒特性配合； 2）滅弧能力差，引起斷路器跳閘； 3）放電時(shí)產(chǎn)生截波，威脅繞組絕緣。保護(hù)間隙、管型避雷器的特點(diǎn)保護(hù)間隙、管型避雷器的特點(diǎn)保護(hù)間隙動(dòng)作后會(huì)產(chǎn)生截波因此保護(hù)間隙和管型避雷器都不能承擔(dān)主變和發(fā)電機(jī)等重要設(shè)備的保護(hù)任務(wù)，只能用于線路保護(hù)和進(jìn)線段的保護(hù)。閥型避雷器主要由火花間隙和閥片（非線性電阻）組成?；鸹ㄩg隙接近均勻電場(chǎng) kch=1.1避免截波和減小工頻續(xù)流電阻要大殘壓（雷電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的電壓）電阻要小非線性電阻普通閥型避雷器火花間隙避雷器間隙就是由多個(gè)火花間隙串聯(lián)而成?；鸹ㄩg隙放電電壓穩(wěn)定、分散性小從而具有平坦的伏秒特

9、性和較高的滅弧性能。2、閥型避雷器、閥型避雷器sic（金剛砂）焙燒成55100mm園餅狀閥片（非線性電阻）主要有兩個(gè)重要指標(biāo)：非線性系數(shù)和通流容量伏安特性為：u=ci （c:常數(shù) ：非線性系數(shù)） 普通閥型避雷器0.2 磁吹式避雷器0.24通流容量：通流容量：普通閥型避雷器普通閥型避雷器（低溫閥片）通流容量較小，只能用于35220kV變電站內(nèi)作雷電過(guò)電壓保護(hù)用，在內(nèi)部過(guò)電壓下不能動(dòng)作。磁吹式避雷器磁吹式避雷器（高溫閥片）通流容量大可用于超高壓變電站內(nèi)，除作雷電過(guò)電壓的保護(hù)外，還可作為內(nèi)部過(guò)電壓的后備保護(hù)后備保護(hù)。目前磁吹避雷器已被MOA代替，但通流容量仍相同。閥型避雷器主要電氣參數(shù)閥型避雷器主要

10、電氣參數(shù)（1）額定電壓Ue 3、6、10、35、60、110、220、330、500kV（2）滅弧電壓Umh 保證能夠在工頻續(xù)流第一次過(guò)零時(shí)滅弧的條件下， 允許加在避雷器上的最高工頻電壓，它決定避雷器的間隙數(shù)和閥片數(shù)。 110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)：健全相電壓可達(dá)系統(tǒng)最高工作電壓的80，故稱為80避雷器。1035kV經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：健全相電壓可達(dá)系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓的100，故稱為100避雷器。3、6、10kV中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)：健全相電壓可達(dá)系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓的110，故稱為110避雷器。（3）工頻放電電壓（Ugf） 工頻電壓作用下避雷器發(fā)生放電的電壓有效值，它表明間隙的絕緣強(qiáng)度。 3560

11、kV及以下非直接接地系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓 4.0倍最大相電壓。 110220kV直接接地系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓 3.0倍最大相電壓。（4）沖擊放電電壓 沖擊電壓作用下避雷器放電電壓幅值，常指對(duì)應(yīng)于伏秒特性帶的上限值，它應(yīng)與殘壓基本相等。 （5）殘壓 雷電流通過(guò)避雷器時(shí)在閥片電阻上產(chǎn)生的壓降。 220kV及以下系統(tǒng) 雷電流取5kA 超高壓系統(tǒng) 雷電流取10kA（6）切斷比：K=工頻放電電壓（下限）/滅弧電壓。K愈小，越接近1，間隙的絕緣性能愈好，滅弧性能越好 （7）保護(hù)比：避雷器殘壓與滅弧電壓之比。愈小愈好。針對(duì)制造廠家針對(duì)用戶反映避雷器的保護(hù)能力切斷比保護(hù)比 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)性能優(yōu)越、無(wú)續(xù)流、動(dòng)作負(fù)載輕、能重

12、復(fù)動(dòng)作實(shí)施保：保護(hù)性能優(yōu)越、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)、通流容量大、耐污性能好護(hù)、通流容量大、耐污性能好2、無(wú)間隙無(wú)間隙的避雷器的避雷器氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器主要參數(shù)主要參數(shù)：額定電壓、容許最大持續(xù)運(yùn)行電壓：額定電壓、容許最大持續(xù)運(yùn)行電壓MCOV、起始動(dòng)作、起始動(dòng)作電壓、荷電率、保護(hù)比電壓、荷電率、保護(hù)比五、五、避雷器避雷器 PR =1.55最好，最好，1.60（我國(guó)）（我國(guó)）.maxcorefUU( )RrefUIU起始動(dòng)作電壓起始動(dòng)作電壓荷電率荷電率AVR=U1mA參考電壓參考電壓保護(hù)比保護(hù)比PR=殘壓殘壓六、六、防雷接地防雷接地1. 分類分類工作接地：工作接地：根據(jù)系統(tǒng)正常運(yùn)行要求而接地，如中性點(diǎn)接地。（0.510）保護(hù)接地：保護(hù)接地：為保障人身安全而將電氣設(shè)備金屬外殼等接地， 在故障條件下 才發(fā)揮作用（110）防雷接地：防雷接地：用來(lái)將雷電流順利泄入大地， 以減小雷電流引起的地電