第十六章避雷器和接地装置1260-1275

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1、_第十六章发电厂避雷器和接地装置第一节雷电放电、雷电流及雷过电压一、雷电放电空中云层受强气流作用，内部剧烈的相对运动使云的各部分带有不同极性的电荷，形成雷云。雷云中的电荷分布是很不均匀的，往往形成多个电荷密集中心，每个电荷密集区的电荷约为0.1～10C，而一大块雷云同极性的总电荷可达数百库仑。当雷云中电荷密集处的场强达25～30KV／cm时，就会发生放电。大部分的雷云放电是在云间或云内进行，只有小部分是对地放电的。对地放电的雷云90％左右是负极性（云带负电）的。据间接推算，雷云电荷中心对地的电动势约为50

2、～l00MV。二、雷电流波形与雷电流幅值雷电主放电过程中的电流具有冲击特性，一般在1～4μs内上升到最大幅值，再经几十微秒（平均为40μs左右）又由最大值降到很小的数值。雷电流的波头形状对防雷设计有影响，在一般线路防雷设计中波头形状取为斜角波头，而在设计特殊高塔时常取半余弦波头。三、雷过电压雷过电压又称为大气过电压。雷过电压有两种：一种是雷直接击于输电线路或设备引起的，称为直击雷过电压；另一种是雷击输电线路附近的地面或设备时，由于电磁感应引起的，称为感应雷过电压。最危险的是直击雷过电压。雷击输电线路往往造

3、成跳闸事故，同时，雷电波沿输电线路入侵变电所或升压所，也对其中设备造成威胁。雷过电压的大小主要决定于雷电流的幅值和被雷击线路或设备的波阻抗。在一定的雷电流幅值下，设备的波阻抗及接地阻抗越小，直击雷过电压也就越小。1275_第二节避雷针与避雷线的保护范围为了防止设备受到直接雷击，最常用的措施是装设避雷针或避雷线。它由金属制成，高于被保护物，具有良好的接地装置，其作用是将雷电引向自身并安全地将雷电流导入地中，从而保护其附近比它低的设备免受直接雷击。避雷针包括接闪器（针头）、引下线和接地体三部分。接闪器可用直径

4、10mm以上、长1～2m的圆钢制作，引下线用直径6mm以上的圆钢制作，接地体一般可用几根2.5m长的40mm×40mm×4mm的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。避雷针一般用于保护发电厂和变电所，根据不同情况可装设在配电装置构架上，亦可独立装设。避雷线是悬挂在空中的水平的接地导线，又称架空地线，主要用于保护架空输电线路，也可用于发电厂升压所作直击雷保护。一、避雷针的保护范围单支避雷针的保护范围见图18－1，它似一个圆锥形罩。在某一高度hx的水平面上，其保护半径rx为：图18－1单支避雷针的保护范围两支

5、等高避雷针的联合保护范围，见图18－2。两针的联合保护范围要比两针各自的保护范围的叠加要大些。因为在用单支避雷针进行保护时，雷受针吸引往往可以被吸到离针脚较近的地面上，但在用两支避雷针进行联合保护时，对于在两避雷针之间上空的雷电，由于受到其吸引，就较难击于离两避雷针脚较近的两避雷针之间的地面上。两支避雷针外侧的保护范围，可按单支避雷针计算方法确定。两支避雷针之间的保护范围，其上部则是以经两针顶点1、2及两面点连线中间下方某点0的圆弧来确定。0点的高度h0按下式计算式中D――两支避雷针之间的距离（m）；p―

6、―高度影响系数。当h≤30m时，p＝1；当30＜h≤120m时，p＝5.5／√h1275_图18－2两支等高避雷针的联合保护范围三支等高避雷针的联合保护范围，可以两支两支地分别进行计算，然后就可确定三支避雷针组成的三角形内的保护范围。对于四支及四支避雷针以上的联合保护范围，可以三支三支地进行计算，即可确定多支避雷针的联合保护范围。二、避雷线的保护范围避雷线又称架空地线。单根避雷线的保护范围见图18－3，两根等高平行避雷线的保护范围见图18－4。其外侧的保护范围按单根避雷线计算，其间横截面的保护范围可通过两

7、避雷线1、2点及其连线中间下方某点O的圆弧所确定。图18－3单根避雷线的保护范围1275_式中，系数p含义同前图18－4两平行避雷线的保护范围p的含义同上式1275_第三节避雷器避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备。避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护，在220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制操作内过电压。一、保护间隙图18－5角型保

8、护间隙及其与被保护设备的连接1－圆钢；2－主间隙；3－辅助间隙；4－被保护物；5－保护间隙保护间隙，一般由两个相距一定距离的、敞露于大气的电极构成，将它与被保护设备并联，如图18－5所示，适当调整电极间的距离（间隙），使其击穿放电电压低于被保护设在绝缘的冲击放电电压，并留一定的安全裕度，设备就可得到可靠的保护。当雷电波入侵时，主间隙先击穿，形成电弧接地。过电压消失后，主间隙中仍有正常工作电压作用下的工频电弧电流（称为工频续流）