高电压技术--雷电及防雷保护装置

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1、1第第7 7章章 雷电及防雷保护装置雷电及防雷保护装置主要内容：主要内容：雷电放电过程和雷电参数雷电放电过程和雷电参数电力系统防雷保护装置电力系统防雷保护装置2第第1 1节节 雷电过程与雷电参数雷电过程与雷电参数主要内容：主要内容：雷电放电过程雷电放电过程雷电参数雷电参数雷暴日、雷暴小时、地面落雷密度雷暴日、雷暴小时、地面落雷密度雷电流雷电流雷道波阻抗雷道波阻抗3一、雷电放电过程（云一、雷电放电过程（云地）地） 雷电是一种气体放电现象，是一种超长间隙的火花放雷电是一种气体放电现象，是一种超长间隙的火花放电，雷云是电极。电，雷云是电极。条件条件：当云中某一电荷密集中心处的场强达到：当云中某一电荷

2、密集中心处的场强达到252530kV/cm30kV/cm时，就可能引发雷电放电。时，就可能引发雷电放电。过程过程：先导：先导主放电主放电余辉（余光）余辉（余光）1.1.先导阶段先导阶段特点特点：雷云下部伸出微弱发光的放电通道向地面的发展是：雷云下部伸出微弱发光的放电通道向地面的发展是分级推进的。分级推进的。平均每一级长度：平均每一级长度：252550m50m每级间停歇时间：每级间停歇时间：303090us90us下行平均速度：下行平均速度：0.10.10.8m/us0.8m/us电流较小：数十至数百安培电流较小：数十至数百安培42.2.主放电和迎面流注阶段主放电和迎面流注阶段发展过程发展过程：

3、先导接近地面：先导接近地面周围场强增加周围场强增加空气电离空气电离地地面或突出接地物体形成向上的迎面先导（迎面流注）面或突出接地物体形成向上的迎面先导（迎面流注）迎迎面先导与下行先导相遇面先导与下行先导相遇主放电阶段主放电阶段特点特点：强烈的电荷中和过程、雷鸣、闪电：强烈的电荷中和过程、雷鸣、闪电主放电时间主放电时间：5050100us100us放电发展速度放电发展速度：5050100m/us100m/us电流电流：数十至数百千安：数十至数百千安3.3.余辉阶段余辉阶段 主放电完成之后，云中剩余电荷沿导电通道开始流向主放电完成之后，云中剩余电荷沿导电通道开始流向大地，该阶段成为余辉（或余光）阶

4、段。大地，该阶段成为余辉（或余光）阶段。特点特点：云中电荷主要在这一阶段泻入大地。：云中电荷主要在这一阶段泻入大地。持续时间持续时间：0.030.030.15s0.15s电流电流：数百安：数百安5多重雷击：多重雷击： 雷云中有多个电荷中心雷云中有多个电荷中心某一电荷中心放电某一电荷中心放电电位变电位变为为00其余电荷中心与其产生很大电位差其余电荷中心与其产生很大电位差已有的主放电通已有的主放电通道又发生对地放电道又发生对地放电多重雷击多重雷击两次放电时间间隔两次放电时间间隔：0.03s0.03s特点特点：原放电路径已被游离，故无分支不分级，自上而：原放电路径已被游离，故无分支不分级，自上而下连

5、续发展，称为箭状先导。下连续发展，称为箭状先导。678910二、雷电参数二、雷电参数1.1.雷暴日（雷暴日（T Td d）和雷暴小时（）和雷暴小时（T Th h）雷暴日雷暴日：一天内只要听到雷声就算一个雷暴日：一天内只要听到雷声就算一个雷暴日雷暴小时雷暴小时：一小时内只要听到雷声就算一个雷暴小时：一小时内只要听到雷声就算一个雷暴小时折算折算：一个雷暴日：一个雷暴日= =三个雷暴小时三个雷暴小时分布元素分布元素：与地理位置有关，一般热而潮湿地区比冷而：与地理位置有关，一般热而潮湿地区比冷而干燥地区多，陆地比海洋多，山区比平原多干燥地区多，陆地比海洋多，山区比平原多分类分类：少雷区少雷区：等于或小

6、于：等于或小于1515雷暴日地区雷暴日地区中雷区中雷区：15154040雷暴日地区雷暴日地区多雷区多雷区：4040雷暴日以上雷暴日以上特殊强雷区特殊强雷区：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义：每一雷暴日、每平方千米地面受到的平均落雷次数。定义：每一雷暴日、每平方千米地面受到的平均落雷次数。 一般取一般取=0.07，但峡谷、向阳、迎风山坡、低电阻率，但峡谷、向阳、迎风山坡、低电阻率地区的地区的值比一般地区大很多。值比一般地区大很多。3.雷电流雷电流（1）雷电流幅值（）雷电流幅值（I）定义：当波阻抗为零时（低接地电阻定义：当波阻抗为零时（低接地电阻R30），流经雷击）

7、，流经雷击点的电流。点的电流。雷电流雷电流电流入射波的两倍（为什么？）电流入射波的两倍（为什么？）雷电流幅值的概率分布。雷电流幅值的概率分布。88lgIP44lgIP(T(Td d20)20)I：雷电流幅值：雷电流幅值P：雷电流超过：雷电流超过I的概率的概率12（2 2）雷电流的波前时间（）雷电流的波前时间（T T1 1）、波长（）、波长（T T2 2）、陡度（）、陡度（a a）T T1 1：1 14us4us，平均，平均2.6us2.6usT T2 2：2020100us100us，一般可视波长为无限长，我国规定为，一般可视波长为无限长，我国规定为40us40us我国使用波形：我国使用波形：

8、2.6/40us2.6/40us陡度：电流随时间的变化率，对过电压有直接影响。陡度：电流随时间的变化率，对过电压有直接影响。 一般认为陡度为一般认为陡度为50kA/us50kA/us左右是最大极限。左右是最大极限。（3 3）雷电流极性及等值计算波形）雷电流极性及等值计算波形 75%75%90%90%的雷电流是的雷电流是负极性负极性，负极性的冲击过电压波沿，负极性的冲击过电压波沿线路传播时衰减小，因此电气设备的防雷保护一般均按负极线路传播时衰减小，因此电气设备的防雷保护一般均按负极性进行分析研究。性进行分析研究。6 . 2Ia （波前的平均陡度）（波前的平均陡度）13（a a）标准冲击波形（双指

9、数波形）标准冲击波形（双指数波形） 与实际波形最为接近，但较繁琐。双指数波形也取与实际波形最为接近，但较繁琐。双指数波形也取作冲击绝缘强度实验电压的波形，为作冲击绝缘强度实验电压的波形，为1.2/50us1.2/50us。（b b）斜角平顶波）斜角平顶波 陡度可由给定幅值和波前时间确定。用于分析发生陡度可由给定幅值和波前时间确定。用于分析发生在在10us10us以内的各种波过程，有很好的等值性。以内的各种波过程，有很好的等值性。（c c）等值半余弦波）等值半余弦波 多用于分析雷电波波前的作用。多用于分析雷电波波前的作用。)(0tteeIi2/ )cos1 (tIi14（4 4）雷道波阻抗（）雷

10、道波阻抗（Z Z0 0） 雷电通道在主放电时如同导体，使雷电流在其中流动雷电通道在主放电时如同导体，使雷电流在其中流动同普通分布参数导线一样，具有某一等值波阻抗，称为同普通分布参数导线一样，具有某一等值波阻抗，称为雷雷道波阻抗道波阻抗。 主放电过程可视为一个电流沿着波阻抗为主放电过程可视为一个电流沿着波阻抗为Z Z0 0的雷道投射的雷道投射到雷击点的波过程。到雷击点的波过程。000Ziu 我国有关规程建议取我国有关规程建议取Z Z0 0为为300300欧姆左右。欧姆左右。15第第2 2节节 防雷保护装置防雷保护装置防雷保护装置防雷保护装置：保护物体避免雷击，而引雷于本身，：保护物体避免雷击，而

11、引雷于本身，并顺利泄入大地的装置。并顺利泄入大地的装置。主要内容：主要内容：避雷针和避雷线避雷针和避雷线避雷器避雷器防雷接地防雷接地16一、防雷保护装置的作用一、防雷保护装置的作用避雷针、避雷线避雷针、避雷线：可以防止雷电直接击中被保护物体，：可以防止雷电直接击中被保护物体，也称作直击雷保护（措施）。也称作直击雷保护（措施）。避雷器避雷器：防止沿输电线侵入变电所的雷电过电压波，因：防止沿输电线侵入变电所的雷电过电压波，因此也称作侵入波保护（措施）。此也称作侵入波保护（措施）。接地装置接地装置：减少避雷针（线）或避雷器与大地（零电位）：减少避雷针（线）或避雷器与大地（零电位）之间的电阻值，以达到