雷电放电及防雷保护装置1

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1、第三篇电力系统过电压与绝缘配合第七章雷电放电及防雷保护装置雷电现象富兰克林（FranklinBenjamin）统一了天电和地电，彻底破除了人们对雷电的恐惧。1749年，他的夫人丽达在观看莱顿瓶串联实验时，无意碰到莱顿瓶上的金属杆，被电火花击倒在地，卧病一周，使他更坚定了探讨雷电实质的决心。他一方面列举了12条静电火花与雷电火花的相同之处，一方面通过岗亭实验和风筝实验（1752年6月）给予实验证明。他的一封封书信通过柯林森在英国皇家学会宣读，开始时受到的是嘲笑、怀疑，后来他的论文集《电学实验与研究》出版，特别是风筝实验的报告轰动了欧洲，使人们

2、看到电学是一门有广大前景的科学，避雷针也成了人类破除迷信征服自然的一项重要技术成果，推动了电学、电工学的发展。俄国化学家，哲学家，被誉为“俄国科学史上的彼得大帝”18世纪中叶，电学还处于萌芽时期。在大西洋彼岸的美国科学家富兰克林做风筝实验，用莱顿瓶收集雷电的同时，俄国科学家罗蒙诺索夫和利赫曼也在重复富兰克林的风筝实验，舍身、忘死地研究雷电现象。他们在自己家的屋顶上架设了所谓的“雷电器”装置，在霹雳的雷声中观察雷电器上的电火花。而利赫曼在实验中不幸以身殉职。罗蒙诺索夫（LomonosovMikhilVasilievich）雷电对电力系统的危害1

3、.雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压（大气过电压）从而造成电力系统的绝缘损坏和停电。2.雷电放电所产生的巨大电流使导体熔断或通过电动力引起机械损坏。§7.1雷电放电和雷电过电压雷暴日及雷暴小时（雷电活动频度）雷暴日一年中发生雷电的天数雷暴小时一年中发生雷电的小时数统计资料表明：在我国一个雷暴日（Td）大致克折合为3个雷暴小时(Th)。(通常取40个雷暴日作为基准)衡量雷电活动的雷电参数少雷区Td小于等于15多雷区Td大于40强雷区Td大于90或运行经验表明雷害特别严重的地区地面落雷密度地面落雷密度（）：每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷击

4、的次数为什么引入“地面落雷密度”这一概念“地面落雷密度”和“雷暴日”的联系雷道波阻抗雷电通道的长度可达数千米，而半径仅为数厘米，类似于一条具有分布参数的电力线路，从而具有某一等值的波阻抗，称为雷道波阻抗（Z0，我国有关规程建议取波阻抗为300欧）雷道的极性为什么防雷计算中一般按负极性雷考虑雷电流i幅值（I）：表示雷电强度的指标，是产生雷电过电压的根源幅值大于I的雷电流出现的概率雷电流的波头、陡度及波长波前（2.6微秒）波长（半波峰时间40微秒）波前陡度：雷电流的计算波形双指数波；斜角波；斜角平顶波；半余弦波；双指数波0itIT1斜角波0it斜

5、角平顶波0itIT1半余弦波iIT1雷电多重放电次数及总延续时间统计数据表明：一次雷电放电往往包含多次重复放电；且每次雷电放电总的延续时间（包括多次重复放电）不同。雷电放电能量雷电放电能量不大，但由于雷电放电的持续时间很短，因此放电功率很大！雷电过电压的形成ASRAR先导放电主放电开光S闭合雷电先导雷电过电压的计算等值回路A直击雷过电压计算案例Case1:雷击于地面上接地良好的物体：雷电流：雷电过电压：Case2:雷击于导线或避雷线：感应雷过电压计算案例雷击点与电力线路间距离大于65m时：雷击于塔顶等靠近导线的接地物体时：§7.2防雷保护装置

6、防雷保护装置的必要性防雷保护装置的种类避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器、防雷接地一、避雷针和避雷线独立避雷针构架避雷针消雷器保护原理能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发展沿着避雷针的方向发展，直击于其上，雷电流通过避雷针（线）及接地装置泄入大地而防止避雷针（线）周围的设备受到雷击保护范围是否处于避雷针（线）保护范围内的物体一定不会遭受雷击单支避雷针保护范围h:避雷针高度（m）被保护物高度（m）P:高度影响系数一味地增加避雷针的高度是否是增大保护范围的“良策”两支避雷针保护范围a.定出保护范围上部边缘最低点高度：二针间被保护物高度水平面上保

7、护范围的一侧宽度：两支不等高避雷针避雷线的保护角二、避雷器什么是避雷器与保护绝缘并联的能限制过电压波幅值的保护装置避雷器的必要性1.绕击率的问题2过电压波沿线路入侵发电厂和变电所保护间隙为什么通常做成角形防止主间隙被外物短接绝缘支撑作用原理：当雷电侵入波要危及它所保护的电气设备的绝缘时，间隙首先击穿，工作母线接地，避免了被保护设备上的电压升高，从而保护了设备。优点:结构简单、制造方便保护间隙的特点缺点：1.伏秒特性曲线比较陡（）绝缘配合不理想；2.间隙动作后会形成截波；3.熄弧能力低(电弧不即使熄灭有什么后果)管式避雷器（排气式避雷器）结构胶

8、木管（增大机械强度）作用原理当排气式避雷器受到雷电波入侵时，内外间隙同时击穿，雷电流经间隙流入大地；过电压消失后，在工作电压作用下，流经间隙的工频续流电弧的高温使管