雷电及防雷装置培训教材.ppt

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1、相关规程与手册：《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》《交流电气装置的接地》《220～500kV变电所设计技术规程》《导体和电器选择设计技术规定》《110～750kV架空输电线路设计技术规程》电力工程高压送电线路设计手册电气工程电气设计手册，一次部分1第八章雷电及防雷装置2雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应，在电力系统中产生很高的雷电过电压，是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一。3§8.1雷电参数§8.2避雷针、避雷线的保护范围§8.

2、3避雷器§8.4接地装置4按雷电发展的方向，雷电可分为上行雷和下行雷。下行雷是在雷云中产生并向大地发展的；上行雷是由接地物体顶部激发起，并向雷云方向发展的。对地放电的雷云绝大多数（75－90）％是带负电荷，所以入地雷电流多为负极性。雷闪放电过程与长间隙极不均匀电场放电过程一样，主要有先导放电、主放电和余辉放电三个阶段。§8.1雷电参数5根据高速摄影照片绘制的多重雷电放电过程示意图如图所示6（一）雷电放电的等值电路主放电过程产生的正电荷沿先导通道向上运动去中和通道中的负电荷，而产生的负电荷则沿雷击点流过被击物，形成极大的主放电电流。

3、研究表明，先导通道具有分布参数的特征，其波阻抗用Z0表示。7σ—先导通道中电荷的线密度；vL—主放电速度。则可将先导放电的发展看作是一根均匀分布电荷的长导线自雷云向大地延伸，而将先导头部接近地面时气隙被击穿看作是开关突然合闸。8当雷击于避雷针、线路杆塔、架空地线或导线等具有分布参数特性的物体时，雷击放电过程可用右图表示。9则流经被击物体的电流iZ为Z——为被击物的波阻抗或雷击点与大地零电位参考点间的集中参数阻抗。即流经被击物体的电流iZ与被击物体的波阻抗Z有关。（1）10当Z=0时，流经被击物的电流被定义为“雷电流”，用i表示。由

4、前述可知i=σvL。实际上被击物的波阻抗不可能为零，故国际上通常将雷击于接地阻抗小于30Ω的物体时流过该物体的电流当成是雷电流i。则上式可改写为（2）11式（2）的等值电路如下图12通道向被击物体传播的过程。其计算模型及彼德逊等值电路如图所示。从地面感受到的实际效果出发，可将雷击物体看作是一个入射波为i/2的电流波沿一条波阻抗为Z0的13（二）雷电参数雷电放电与气象、地形、地质等许多自然因素有关，具有很大的随机性，所以用来表征雷电特性的参数就带有统计的性质。1.雷电活动频度—雷暴日Td与雷暴小时Th雷暴日：一年中有雷电的天数，在一

5、天内只要听到雷声就算作一个雷暴日。雷暴小时：在一个小时内只要听到雷声就算作一个雷暴小时。14中国雷暴日分布我国把年平均雷暴日不超过15的定为少雷区，超过40的地区定为多雷区，超过90的地区为强雷区。在防雷设计中，我国标准雷暴日数取为40。152.地面落雷密度γ表示在一个雷暴日中，每平方公里地面上的平均落雷次数。一般Td较大的地区，其γ值也较大。对雷暴日为40的地区，我国《标准》取γ=0.07（次/雷暴日·km2）3.雷电流的极性负极性雷约占75~90%。164.雷电流幅值DL/T620-1997“交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

6、”给出了我国年平均雷暴日>20地区雷电流幅值概率分布公式：式中：I——雷电流幅值，kA；P——幅值大于I的雷电流出现的概率。对雷电活动较弱的地区改用下式计算：（3）（4）175.雷电流的波前时间、波长、陡度我国在防雷设计中取波前的平均陡度：实测表明：18从雷电放电过程可知，雷电流的波形是一个冲击波，在极短的时间内(一般只有几微秒)达到峰值，此后几十微秒内缓慢衰减，最后的低电流部分可以维持最长到达毫秒级。标准双指数波斜角波头半余弦波头T1-波头时间，从0到峰值的时间；T2-波尾时间，从0到衰减后的半峰值时间通常T1的值大致为1~4μ

7、s，平均值取2.6μs，T2的值大约为50μs。因此，我国规程推荐采用T1/T2=2.6/50μs的雷电流波形。6.雷电流极性及计算波形19小结雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，下行的负极性雷通常可分为三个主要阶段：先导放电、主放电、余辉放电。雷电流的基本参数包括雷电流的幅值、陡度、波形和极性。与气象、地形、地质等许多自然因素有关，具有很大的随机性。20§8.2避雷针、避雷线的保护范围避雷针（线）由接闪器、引下线和接地体三部分构成：21在一定高度的避雷针（线）下面，有一个安全区域，在这个区域中物体遭受雷击的概率很小（约0.1

8、%左右），这个安全区域称为避雷针（线）的保护范围。避雷针（线）的保护范围通过模拟试验并结合运行经验确定。22一、避雷针的保护范围1.单支避雷针23当hx≥h/2时,当hx＜h/2时，式中rx—避雷针在高度hx水平面上的保护半径，m。P—高度影响系数