雷電參數(shù)及防雷措施

第四章雷電參數(shù)及防雷設(shè)施雷電參數(shù)防雷保護(hù)裝置雷電及其危害接地裝置

避雷器與電子設(shè)備防雷保護(hù)器件32145目錄

4.1雷電及其危害4.1.1雷云的形成

雷云：帶電的云(是產(chǎn)生雷電放電的先決條件)一大塊雷云同極性的總電荷可達(dá)數(shù)百庫每個電荷中心的電荷約為0.1～10C5～10km的高度主要是正電荷的云1～5km的高度主要是負(fù)電荷的云

q4.1.2雷電放電雷電放電的三個段

先導(dǎo)放電云、地間電場強(qiáng)度達(dá)到空氣的擊穿場強(qiáng)時(約10-30kV/cm)，空氣發(fā)生電離，產(chǎn)生一個向地面發(fā)展的等離子通道主放電下行先導(dǎo)到達(dá)地面、或與地面上的突出物上產(chǎn)生的迎面先導(dǎo)相遇，產(chǎn)生雷云與大地的放電通道余光放電主放電結(jié)束后，云中剩余電荷沿主放電通道釋放

對地雷擊下行雷——由云向地面發(fā)展上行雷——由地面向云發(fā)展各階段的特點先導(dǎo)放電下行負(fù)先導(dǎo)是逐級向下發(fā)展的；電流小，約100A；主放電放電速度約為光速的1/20-1/2；持續(xù)時間短，約50-100微秒；放電電流大，達(dá)幾十至上百千安；余光放電放電速度慢，約為光速的1/100；持續(xù)時間長，約為0.03-0.15秒；放電電流不大。下行雷

雷電的危害直擊雷感應(yīng)雷侵入波跨步電壓和接觸電壓高電位引外4.1.3雷電的危害

雷電流幅值雷電流波形地面落雷密度最大陡度4.2.1雷暴日（Td）:

雷暴日一年中發(fā)生雷電放電的天數(shù)規(guī)程規(guī)定：Td＜1515≤Td＜4040≤Td＜9090≤Td少雷區(qū)中雷區(qū)多雷區(qū)

強(qiáng)雷區(qū)(衡量雷電活動頻繁的程度)雷電的極性4.2雷電參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)雷暴日：40

qγ＝0.07次/平方公里˙雷暴日4.2.2地面落雷密度γ:單位時間、單位面積的地面平均落雷次數(shù)γ＝0.24Td0.3線路每百公里每年的雷擊次數(shù)N

雷電流幅值波形陡度a=I/T1=I/2.6[kA/μs]極性90%是負(fù)極性4.2.3雷電流

4.2.4雷電放電的計算模型

4.3防雷保護(hù)裝置4.3.1避雷針1.避雷針的結(jié)構(gòu)2.避雷針的作用:引雷、泄雷

3.避雷針的保護(hù)范圍:單支避雷針的保護(hù)范圍被保護(hù)物不遭雷擊的某個空間范圍

避雷針的高度系數(shù)

兩支等高避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍

21

時時

4.3.2避雷線

單根避雷線的保護(hù)范圍

兩根避雷線的保護(hù)范圍

避雷線的保護(hù)角α

4.4避雷器與電子設(shè)備防雷保護(hù)器件避雷器的作用防止設(shè)備遭受雷電波（侵入波）的危害

264.4.1基本要求（1）過電壓限制器的放電電壓應(yīng)略高于系統(tǒng)的最大工作電壓。（2）過電壓限制器應(yīng)具有良好的伏秒特性，與被保護(hù)設(shè)備有合理的絕緣配合。（3）過電壓限制器應(yīng)有較強(qiáng)的絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力。

伏秒特性的配合（a）配合好；（b）配合不好（c）帶狀伏秒曲線

1.保護(hù)間隙多用于配電變壓器或中性點保護(hù)

缺點:熄弧能力差

優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜要消除故障必須開關(guān)動作4.4.2避雷器

產(chǎn)生截波2.排氣式避雷器

存在問題：3.閥式避雷器

優(yōu)點伏-秒特性平坦,不產(chǎn)生截波

防止截波:與間隙串聯(lián)一個電阻R電阻的作用:防止截波阻尼振蕩

單個平板型放電間隙的結(jié)構(gòu)

閥片的伏安特性

標(biāo)準(zhǔn)放電間隙組

非線性系數(shù)4、氧化鋅避雷器優(yōu)點無間隙無續(xù)流耐重復(fù)動作能力強(qiáng)通流容量大易于制成直流系統(tǒng)用避雷器適用于大批量生產(chǎn)、造價低、經(jīng)濟(jì)性好無間隙氧化鋅避雷器的電氣參數(shù)1.標(biāo)稱放電電流沖擊波形為8/20μs的放電電流峰值1.5kA2.5kA5kA20kA10kA1kA2.殘壓放電電流通過避雷器時在端子間的最大電壓值(kV峰值)

殘壓標(biāo)稱放電電流下的殘壓陡波電流下的殘壓操作沖擊電流下的殘壓3.雷電沖擊保護(hù)水平4.操作沖擊保護(hù)水平避雷器標(biāo)稱放電電流下的殘壓值避雷器在操作沖擊電流(波頭時間為30至100μs)下的最大殘壓5.額定電壓6.最大持續(xù)運行電壓施加在避雷器兩端的最大允許工頻電壓有效值，單位：kV

運行中允許持續(xù)地施加在避雷器上的最大允許工頻電壓有效值，單位：kV

8.壓比

施加在避雷器兩端的最大允許工頻電壓有效值，單位：kV

壓比愈小，表明通過沖擊大電流時的殘壓愈低，避雷器的保護(hù)性能愈好9.荷電率AVR所以應(yīng)根據(jù)具體電網(wǎng)確定合理的荷電率AVR↓持續(xù)運行電壓uc↓保護(hù)性能下降A(chǔ)VR↑單位閥片上的負(fù)荷↑加速老化

4.4.3電子設(shè)備防雷保護(hù)器件電子設(shè)備的防雷器件分類1.電源系統(tǒng)防雷器件電子設(shè)備防雷特點2.信號系統(tǒng)保護(hù)器件1.工作電壓低，幾伏的脈沖電壓就可造成電子設(shè)備損壞2.要求在納秒級的時間內(nèi)將被保護(hù)設(shè)備接入等電位系統(tǒng)，

并將雷電脈沖的能量釋放到大地常用的電子設(shè)備保護(hù)器件1.放電管氣體放電管通流容量大，可達(dá)100kA以上；電壓在75-10000V殘壓高2-4kV，響應(yīng)時間慢100ns用于數(shù)據(jù)線、有線電視、交流電源、電話系統(tǒng)等1.放電管(續(xù))

固體放電管響應(yīng)速度較快10-20ns、吸收電流大，動作電壓穩(wěn)定、重復(fù)性好、壽命長用于電源電路時需要采取限流措施串聯(lián)電阻或快速熔斷，使浪誦過后電流迅速恢復(fù)到維持值以下適用于網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備的浪涌保護(hù)3.壓敏電阻

優(yōu)點使用電壓范圍寬從幾伏到幾萬伏以上，耐浪涌能力強(qiáng)，生產(chǎn)工藝簡單、價格低、電壓溫度系數(shù)小缺點鉗位特性相對差一些用途可用于IC及其他電子設(shè)備的浪涌保護(hù)2.TVS---瞬變電壓抑制二極管

優(yōu)點響應(yīng)時間快、瞬時功率大、擊穿電壓偏差小、鉗位電壓容易控制、體積小缺點耐受重復(fù)性脈沖時有可能損壞用途廣泛適用于家用電器、電子儀表、通信設(shè)備、電源、計算機(jī)等各個領(lǐng)域

4.5接地裝置

一、接地將電力系統(tǒng)及其電氣設(shè)備的某些部分與大地相連接，與大地保持等電位

二、接地分類工作接地

根據(jù)電力系統(tǒng)的正常運行方式的需要而將電網(wǎng)中某一點接地

保護(hù)接地

某些電氣設(shè)備的金屬外殼必須妥善接地，以免絕緣損壞時外殼帶電危及人身安全

防雷接地

金屬桿塔、避雷針（線）和避雷器等的接地三、接地電阻電流I經(jīng)接地電極流入大地時，接地體對地電壓U與電流I之比值

工頻接地電阻沖擊接地電阻

引下線的電阻接地體的電阻接觸電阻土壤的電阻

四、屏蔽效應(yīng)利用系數(shù)，≤1

2根并聯(lián)其值約為0.9

6根并聯(lián)其值約為0.7

五．沖擊接地電阻與工頻接地電阻火花效應(yīng)

電感效應(yīng)沖擊系數(shù)伸長接地體的有效長度，一般在40~60m發(fā)電廠和變電站地網(wǎng)的作用1.防雷2.防止工頻短路電流對發(fā)電廠和變電站人員及設(shè)備造成危害在中性點直接接地系統(tǒng)

工頻短路電流，A

地網(wǎng)接地電阻，