电力系统过电压雷电及防雷装置

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1、3雷电及防雷装置大气(雷电)过电压:1)感应雷过电压:电磁耦合，≤500kV2)直击雷过电压：雷电流直接流过被击物3.1雷电放电的发展过程1.雷云荷电;2.先导放电;3.主放电:200—300kA;4.余辉放电第1个冲击第1次主放电第2个冲击第2次主放电第3个冲击第3次主放电负先导；主放电至下而上；后面主放电为其它雷云中心向第1雷云中心放电。3.2雷电参数1雷电活动强度—雷暴日及雷暴小时1个雷暴日=3雷暴小时我国雷电活动分区落雷密度γ＝0.07/km2·雷电日例：在多雷区，有h=20m的输电线路，其每侧的吸雷宽度为5h，求该线路每百公里每年的落雷次数。解

2、：N=落雷密度*雷暴日*落雷面积=γ*40*（100*5h*2）3雷电通道波阻抗：取300—400Ω对少雷地区：雷电流幅值经验公式：一般地区：4雷电流的极性：负极性占75~90%5雷电流幅值：雷击物Rj≤30欧时雷电流的波头、陡度及波长波头：1~10us，多在2.5~2.6us,规程规定取雷电流波头时间为2.6us波长：20~100us，多为50us，简化计算一般视其为无限长幅值与波头决定了雷电流的上升陡度，陡度与幅值有线性的关系，≤50kA/us雷电流的波形(a)标准冲击波双指数函数的波形IEC标准：1.2/50us(b)斜角平顶波陡度(斜度)α:(c

3、)等值余弦波雷电流波形的波头部分，接近半余弦波。最大陡度出现在波头中间，即τf／2处3.3避雷针和避雷线保护作用原理接地装置和与被保护物的间距用模拟试验及运行经验确定保护范围0.1%雷击概率；定向高度H：模拟试验时，避雷针，H=20h；避雷线，H=10h。我国有关避雷针(线)保护范围的规定如下：1.单根避雷针的保护半径图单支避雷针保护范围式中，ph高度修正系数；当h≤30m时，ph＝1;当30m＜h≤120m时，(3-5)2.等高双根避雷针的保护范围图等高双针的联合保护范围避雷针的外侧保护范围同样可由式(3-5)确定；两针间保护范围加大：(3-6)两针间

4、距离与针高之比D／h不宜大于5，式(3-6)的适用范围bx＜rx；R0由0、1和2三点唯一确定。等高三针联合保护范围可以两针、两针地分别计算其联合保护范围；等高四针及多针，可以按三针、三针地分别确定其保护范围两支不等高避雷针保护范围的确定：图两支不等高避雷针1和2的联合保护范围3.多根避雷针的保护范围4.单根避雷线的保护范围图单根避雷线的保护范围一侧保护宽度rx为:(9-7)4.两条平行等高避雷线的保护范围图两根平行避雷线1和2的保护范围外侧保护范围与单线时相同内侧保护范围：圆弧保护角：图避雷线的保护角在hx水平面的保护面积3.4避雷器避雷器是防止过电压

5、损坏电力设备的保护装置。实质是放电器。避雷器放电时，强大的冲击电流泄入大地，大电流过后，工频电流将沿原冲击电流的通道继续流过，此电流称为工频续流。避雷器基本技术要求：1)过电压作用时，避雷器先于被保护设备放电—全伏秒特性配合(a)正确的配合；(b)不正确的配合图电气设各绝缘的伏-秒特性1与避雷器伏-秒特性2配合的两种情况2)具有熄弧能力，以切断第一次工频过零时的工频续流避雷器的类型：保护间隙，管式避雷器，阀式避雷器1.保护间隙图角形保护间隙1一主间隙，2一辅助间隙常用于3-10kV电网；有电弧上吹特性：电弧高温使周围空气上升并上吹电弧；弧道电流产生电动力

6、向上拉升电弧；主间隙1阻塞时，辅助间隙2隔断工频；动作后产生截断波，波尾极陡，和陡波头一样对变压器匝间绝缘有危害。稍有熄灭短路电流能力，与自动重合闸装置配合使用2.管式避雷器图管式避雷器1.产气管；2.胶木管套；3.棒电极；4.环形电极；5.储气室；6.动作指示器；s1、s2：内、外间隙内间隙s1置于产气管内，雷电波使2个间隙击穿，工频续流的电弧产生高温，使产气材料产生大量气体，高压气体喷出灭弧。管式避雷器所能熄灭的续流有一定的上下限。管式避雷器的上、下限电流通常在型号中表明，管式避雷器必须能产生足够的气体灭弧，而产气量与流过管式避雷器的短路电流的大小有

7、关产气管（内间隙s1）易受潮，并可能发生工作电压下的沿面放电，因此需串接外间隙s2。管式避雷器有三个缺点：一是它的伏秒特性太陡，难以和被保护物理想地配合；二是运行维护麻烦；三是它会产生高幅值的截波，造成变压器的损害。图用管式避雷器保护变压器的等值电路图截波的形成连接线电感变压器入口电容C上电压已升高到U0，此时避雷器放电，于是LC高频振荡，变压器上（即C）的电压将由U0很快变为-U0，相当于在变压器上突然加上了-2U0的冲击陡波（截波），可致匝间绝缘损坏。图三相来波而一相波被截断的情形截波还可能使三相变压器的相间绝缘发生根坏。例如当三相过电压波同时作用于

8、变压器时、如A相管式避雷器动作，则变压器A相套管上的电位可因振荡而改变符号，而B