第3讲 防雷保护

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1、第3讲防雷保护3．1防雷装置的种类与作用1.大气过电压由于雷云放电或雷电感应引起的过电压，称为大气过电压，也叫雷电过电压。它与电力系统本身运行情况无关，因而这种过电压又称为外部过电压。（a）雷云的放电过程；（b）放电过程中雷电流变化情况大气过电压的基本形式⑴直接雷过电压雷云直接击中房屋、杆塔、电力装置等物体时，强大的雷电流流过该物体而泄入大地，在该物体上将产生很高的电压降，称为直接雷过电压。⑵感应雷过电压当雷击设备或架空线路附近地面时，在设备或导线上由于静电感应和电磁感应而产生的过电压，称为感应雷过电压。（a）主放电前；

2、（b）主放电后感应雷过电压形成示意图hd—导线高度；S—雷击点至导线的距离⑶侵入波过电压它是指由于架空线路或架空金属管道上遭受直接雷或感应雷而产生的高压冲击雷电荷，可能沿线路或管道侵入室内。2.常用防雷装置的种类和作用防雷工作包括电气设备的防雷和建（构）筑物的防雷两大内容：电气设备的防雷主要包括发电厂、变配电所和架空电力线路的防雷；建（构）筑物的防雷则分工业和民间两大类，它们按危险程度和设施的重要性又可分成三种类型。避雷针、避雷线、避雷网、避雷带及避雷器都是经常采用的防雷装置。一套完善的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装

3、置。（1）避雷针利用尖端放电原理，使其保护范围内所有电气设备或建筑物免遭直击雷的破坏，主要用于发电厂、变电站等电气设备及建（构）筑物的直接雷防护。避雷针是由接闪器（针尖），接地引下线和接地装置三部分组成。注意：避雷针是把雷招引过来而不是避开！单支避雷针保护：单支避雷针保护范围，象一个由它所支撑的锥形“帐蓬”，当避雷针的高度为h时，帐蓬的上半部空间为从针顶向下作45o的斜线，在距地面h/2处转折，与地面上距针底1.5h处的连线构成保护空间的下部。避雷针在地面上的保护半径按下式计算：r=1.5h式中r—保护半径（m）；h—避

4、雷针的高度（m）在被保护物高度hx水平面上的保护半径按下式确定：当hx≥h/2时：rx=(h-hx)P=haP当hx＜h/2时：rx=(1.5h-2hx)P式中：rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（m）；hx—被保护物的高度（m）；ha—避雷针的有效高度（m）；P—高度影响系数，h≤30m时，P＝1，30＜h≤120m时，P＝5.5／当h＞30m，rx需要乘以P，P＜1，它说明当针高超过30m时，其保护范围不再随针高成正比增加。一个有效地扩大保护范围的作法是采用多支（等高或不等高）避雷针。两支等高避雷针保护：两支等高避

5、雷针的保护范围按下列方法确定：两针外侧保护范围应按单支避雷针的计算方法确定。两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部最低点O的圆弧确定，圆弧半径为Ro，O点的高度应按下式计算：ho=h-D/7P式中ho—两针间保护范围上部边缘最低点的高度（m）；D—两针间的距离（m）。若两针间的高度为hx，水平面上保护范围一侧的最小宽度bx按下式计算：bx=1.5(ho-hx)式中bx—保护范围一侧最小宽度（m）。若bx位于两针连线的中点，已知bx后，则在平面上可得到（D/2，bx），由这点至半径rx的园作切线，便可得到保护范围。

6、保护变配电装置用的避雷针，两针间距离与针高之比D/h不宜大于5，保护第一类工业建筑物时，D/h不宜大于4，否则bx太小。多支等高避雷针的保护：三支等高避雷针所形成的三角形外侧保护范围，应分别按两支等高避雷针的计算方法确定。若可使三角形内被保护物的最大高度hx水平面上，各相邻避雷针间保护范围一侧的最小宽度bx≥0时，全部面积即能够受到保护。四支和超过四支等高避雷针所形成的四角形或多角形，可先将其分成两个或几个三角形，然后分别按三支等高避雷针的方法计算。（2）避雷器避雷器是用来限制过电压、保护电气设备绝缘的电器。避雷器接于导

7、线和地之间，与被保护设备并联。1.高压线路2.被保护设备3.避雷器注意：正常情况下，避雷器中无电流流过。一旦线路上传来危及被保护设备绝缘的过电压波时，避雷器立即动作，使雷电波电荷泄入大地，将过电压限制在一定的水平。当过电压作用过去以后，避雷器又能自动切断工频续流，使电力系统恢复正常工作。讨论：避雷器的击穿特性如何与系统可靠运行匹配？避雷器运行次数与系统可靠性关系。避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器、管型避雷器、氧化锌避雷器。保护间隙：保护间隙由两个电极组成。角球双间隙1—主间隙；2—辅助间隙；3—针式绝缘子；4—安装

8、用横担；5—接地线；6—接导线；7—防雨罩当雷电波侵入时，间隙首先击穿放电，使工作线路接地，避免了被保护物上电压升高，从而保护了设备。过电压之后，由于间隙处于击穿导通状态，间隙中仍有由工作电压所产生的工频续流。工频续流电弧拉长而熄灭后，系统才恢复正常工作。保护间隙的熄弧能力较差，有时不能自动熄弧，从而会引起断路器的跳