电力系统过电压-第2章-雷电及防雷装置.ppt

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1、Chapter2雷电及防雷装置西安交通大学高压教研室Ch.2雷电及防雷装置§1.雷电放电的发展过程§2.雷电参数§3.避雷针和避雷线§4.避雷器§5.防雷接地2§1.雷电放电的发展过程雷电过电压通常将雷电引起的电力系统过电压，称为大气过电压或者雷电过电压。分类感应雷过电压感应雷过电压是由于电磁场的剧烈变化，电磁耦合而产生的直击雷过电压（电力系统防雷重点）直击雷过电压则是由于流经被击物很大的雷电流所造成的危害输电线路在我国高压输电线路运行的总跳闸事故中，由雷击引起的跳闸事故占40％～70％。发电厂和变电站直击雷或侵入波可能

2、造成发电厂或变电所内重要设备损坏感应雷过电压一般不会超过500kV，故对35kV及以下电压等级的绝缘是有危险的，而对110kV以上的设备，绝缘最小冲击耐压水平通常已高于此值，一般不会产生危害。3云的形成雷云带电强气流使云中水滴吹裂时，较大的水滴带正电，而较小的水滴带负电，小水滴同时被气流携走，于是云的各个部分有不同的电荷。水灾结冰时，冰粒上会带正电，被风吹走的剩余的水将带负电。带电过程也可能和他们吸收离子、相互撞击或融合的过程有关。§1.雷电放电的发展过程水蒸汽水太阳水滴或冰晶上升冷却4雷云带电雷云中的电荷分布往往并不均

3、匀，形成若干个电荷密集中心，每个电荷中心的电荷约为0.1-10C。平均电场强度：1.5kV/cm实测到在雷云雷击前的最大电场强度：3.4kV/cm稳定下雨时，大约只有40V/cm。§1.雷电放电的发展过程大气压下均匀空气间隙的击穿场强：30kV/cm5§1.雷电放电的发展过程雷云放电先导末跃主放电余辉放电6§1.雷电放电的发展过程雷云放电先导当雷云中电场强度达到使空气绝缘破坏的强度时，空气开始电离形成流注，流注的根部由于温度较高形成热电离，这就是先导。先导以逐级断续方式前进，即走一段，停一会，再前进。每级长度约10-10

4、0m，平均50m。停歇时间10-100μs，平均50μs。由于停歇，平均发展速度只有(1-8)×105m/s。末跃当先导发展到地面附近，地面突起处可能产生向上的迎面先导。先导头部与地面（或迎面先导）之间的电场强度极高，间隙迅速击穿，该过程称为末跃。7先导发展的模型§1.雷电放电的发展过程雷云放电主放电当迎面先导与下行先导相遇，发生强烈的中和过程，出现极大的电流，称为主放电。余晖放电主放电结束后，雷云中剩余的电荷继续沿主放电通道下移，该过程放电电流较小，持续时间较长，称为余辉放电阶段8雷电的能量和功率雷电放电的瞬间功率极大

5、，给人类造成了较大的损害，但能量却很小，无利用价值。以中等雷电为例，雷云电位为50MV计，电荷Q为8C，其能量为：假定放电电流为50kA，弧道压降为6kV/m，雷云以1000m高度计，则主放电功率P可达：§1.雷电放电的发展过程9Ch.2雷电及防雷装置§1.雷电放电的发展过程§2.雷电参数§3.避雷针和避雷线§4.避雷器§5.防雷接地10§2.雷电参数雷电活动强度雷暴日：是每年中有雷电的天数，在一天内只要听到雷声就算一个雷暴日。雷暴小时：是每年中有雷电的小时数，即在一个小时内只要听到雷声就算作一个雷暴小时。据统计，我国大

6、部分地区一个雷暴日可折合为3个雷暴小时。少雷区15日40日90日多雷区雷电活动特殊强烈地区中雷区11全国53年（1954-2006）平均雷暴日数分布图§2.雷电参数12§2.雷电参数落雷密度每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数γ称为地面落雷密度。我国有关规程建议取γ=0.015。但在土壤电阻率突变地带的低电阻率地区，易形成雷云的向阳或迎风的山坡，雷云经常经过的峡谷，这些地区γ值比一般地区大得多，在选择发、变电站位置时应尽量避开这些地区。雷电通道波阻抗主放电时，雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，因此，和普通导线一

7、样，对电流波呈现一定的阻抗，该阻抗叫做雷电通道波阻抗Z0。我国有关规程建议取300~400Ω。13§2.雷电参数雷电流的极性负极性雷占绝大多数，约占75~90%。加之负极性的冲击过电压线路传播时衰减小，对设备危害大，故防雷计算一般按负极性考虑。雷电流幅值雷击具有一定参数的物体（如后面将介绍的避雷针、线路杆塔、地线或导线）时，流过被击物的电流与被击物之波阻抗（Zj）有关，Zj愈小，流过被击物电流愈大。当Zj为零时，流经被击物的电流定义为“雷电流”。实际上被击物阻抗不可能为零。规程规定，雷电流是指雷击于Rj≤30的低接地电

8、阻物体时，流过该物体的电流。14p雷电流超过I的概率DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》西北地区§2.雷电参数雷电流的概率分布15§2.雷电参数雷电流的波头和波长波头：1~5s，多为2.5~2.6s波长：在20~100s范围，多数为50s左右线路防雷计算波头及波长的长度变化范围很大，