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1、第四章 雷电参数及防雷设施 雷电参数 防雷保护装置 雷电及其危害 接地装置 避雷器与电子设备防雷保护器件 3 3 2 2 1 1 4 4 5 5 目 录 4.1 4.1 雷电雷电及其危害及其危害 4.1.1 雷云的形成 雷云： 带电的云 (是产生雷电放电的先决条件) 一大块雷云同极性的总电荷可达数百库每个电荷中心的 电荷约为0.110C 510km的高度主要是正电荷的云 15km的高度主要是负电荷的云 q 4.1.2 雷电放电 雷电放电的三个段 云、地间电场强度达到空气的击 穿场强时(约10-30kV/cm)，空气 发生电离，产生一个向地面发展 的等离子通道 下行先导到达地面、或与地面上 的突
2、出物上产生的迎面先导相遇 ，产生雷云与大地的放电通道 先导放电 主放电结束后，云中剩余电荷沿 主放电通道释放 主放电 余光放电 对地雷击对地雷击 下行雷下行雷由云向地面发展由云向地面发展 上行雷上行雷由地面向云发展由地面向云发展 各阶段的特点 下行负先导是逐级向下发展的； 电流小，约100A； 放电速度约为光速的1/20-1/2； 持续时间 短，约50-100微秒； 放电电流大，达几十至上百千安 ； 先导放电 放电速度慢，约为光速的1/100； 持续时间长 ，约为0.03-0.15秒； 放电电流不大。 主放电 余光放电 下行雷 雷电 的危害 直击雷 感应雷 侵入波 跨步电压和 接触电压 高电位
3、引外 4.1.3 雷电的危害 雷电流幅值 雷电流波形 地面落雷密度最大陡度 4.2.1 雷暴日（Td）: 雷暴日 一年中发生雷电放电的天数 规程规定： Td 15 15 Td 40 40 Td 90 90 Td 少雷区 中雷区 多雷区 强雷区 (衡量雷电活动频繁的程度) 雷电的极性 4.2 雷电参数 标准雷暴日：40 q 0.07次/平方公里雷暴日 4.2.2 地面落雷密度: 单位时间、单位面积的地面平均落雷次数 0.24Td0.3 线路每百公里每年的雷击次数N 雷电流 幅值波形陡度 a= I/T1 = I/2.6 kA /s 极性 90%是负 极性 4.2.3 雷电流 4.2.4 雷电放电的
4、计算模型 4.3 防雷保护装置 4.3.1 避雷针 1.避雷针的结构 2.避雷针的作用:引雷 、泄雷 3. 避雷针的保护范围: 单支避雷针的保护范围 被保护物不遭雷击的某个空间范围被保护物不遭雷击的某个空间范围 避雷针的高度 系数 两支等高避雷针联合保护范围 21 时 时 4.3.2 4.3.2 避雷线避雷线 单根避雷线的保护范围单根避雷线的保护范围 两根避雷线的保护范围 避雷线的保护角 4.4 避雷器与电子设备防雷保护器件 避雷器的作用 防止设备遭受雷电波（侵入波）的危害 26 4.4.1 基本要求 （1）过电压限制器的放电电压应略高于系 统的最大工作电压。 （2）过电压限制器应具有良好的伏
5、秒特性 ， 与被保护设备有合理的绝缘配合。 （3）过电压限制器应有较强的绝缘强度自 恢复能力。 伏秒特性的配合 （a）配合好； （b）配合不好 （c）带状伏秒曲线 1.保护间隙 多用于配电变压器或中性点保护 缺点:熄弧能力差 优点:结结构简单简单 、 价格便宜 要消除故障必须开关动作 4.4.2 避雷器 产生截波 2.排气式避雷器 存在问题： 3.阀式避雷器 优点 伏-秒特性平坦,不产生截波 防止截波: 与间隙串联一个电阻R 电阻的作用: 防止截波 阻尼振荡 单个平板型放电间隙的结构 阀片的伏安特性 标准放电间隙组 非线性系数 4、氧化锌避雷器 优点 无间隙 无续流 耐重复动 作能力強 通流容
6、量 大 易于制成 直流系统 用避雷器 适用于大批 量生产、造 价低、经济 性好 无间隙氧化锌避雷器的电气参数 1.标称放电电流 冲击波形为8/20s的放 电电电电 流峰值值 1.5k A 2.5k A 5kA20kA 10kA 1kA 2.残压 放电电流通过避雷器时在端子间的 最大电压值(kV 峰值) 标标称放电电电电 流下的残压压 陡波电电流下的残压压 操作冲击电击电 流下的残压压 残压 3.雷电电冲击保护水平 4.操作冲击保护水平 避雷器标标称放电电电电 流下的残压值压值 避雷器在操作冲击电流(波头时间为头时间为 30至100s)下的最大 残压 5.额定电压 6.最大持续运行电压 施加在避
7、雷器两端的最大允许许工频电压频电压 有效值值，单单位 ：kV 运行中允许许持续续地施加在避雷器上的最大允许许工频电频电 压压有效值值，单单位：kV 8.压比 施加在避雷器两端的最大允许工频电压 有效值，单位：kV 压比愈小，表明通过冲击大电流时的 残压愈低，避雷器的保护性能愈好 9. 荷电率 AVR 所以 应根据具体电网确定合理的荷电率 AVR 持续运行电压uc 保护性能下降 AVR 单位阀片上的负荷 加速老化 4.4.3 电子设备防雷保护器件 电子设备的防雷器件分类 1.电源系统防雷器件 电子设备防雷特点 2.信号系统保护器件 1.工作电压低，几伏的脉冲电压就可造成电子设备损坏 2.要求在纳
8、秒级的时间内将被保护设备接入等电位系统， 并将雷电脉冲的能量释放到大地 常用的电子设备保护器件 1.放电管 通流容量大，可达100kA以上； 电压电压 在75-10000V 残压高2-4kV，响应时间应时间 慢 100ns 用于数据线、有线电视、交流电 源、电话系统等 气体 放电管 1.放电管(续 ) 响应速度较快10-20ns、吸收电电流 大，动动作电压稳电压稳 定、重复性好、 寿命长长 用于电源电路时需要采取限流措施 串联电阻或快速熔断，使浪诵过后 电流迅速恢复到维持值以下 适用于网络、通信设备的浪涌保护 固体 放电管 3.压敏电阻 使用电压范围宽从几伏到几万伏以 上，耐浪涌能力强，生产工
9、艺简 单、价格低、电压温度系数小 钳位特性相对差一些 优点 可用于IC及其他电子设备 的浪涌保 护 缺点 用途 2.TVS-瞬变电压抑制二极管 响应时间 快、瞬时功率大、击穿电 压偏差小、鉗位电压容易控制、体 积小 耐受重复性脉冲时有可能损坏 优点 广泛适用于家用电器、电子仪表、通 信设备、电源、计算机等各个领域 缺点 用途 4.5 接地装置 一、接地 将电力系统及其电气设备的某些部分与大地相连接， 与大地保持等电位 二、接地分类 根据电电力系统统的正常运行方式 的需要而将电电网中某一点接地 某些电电气设备设备 的金属外壳必须须妥善 接地，以免绝缘损绝缘损 坏时时外壳带电带电 危 及人身安全
10、工作接地 金属杆塔、避雷针针（线线）和避雷器 等的接地 保护护接地 防雷接地 三、接地电阻 电流I经接地电极流入大地时， 接地体对地电压U与电流I之比值 工频接地电阻 冲击接地电阻 引下线的电阻 接地体的电阻 接触电阻 土壤的电阻 四、屏蔽效应 利用系数，1 2根并联其值约为0.9 6根并联其值约为0.7 五冲击接地电阻与工频接地电阻 火花效应 电感效应 冲击系数 伸长接地体的有效长度，一般在 4060m 发电厂和变电站地网的作用 1. 防雷 2. 防止工频短路电流对发电厂和变电站人员及设备造成危害 在中性点直接接地系统 工频短路电流，A 地网接地电阻， 六、发电厂和变电站的接地 52 变电站的地网 跨步电势与跨步电压 接触电势与接触电压 七、工频接地电阻的测量 1.接地电阻测量的原理 2.电流极对地面电位分布的影响 3.电极呈直线布置 测得接地电阻 半球形接地电电极的接地电电阻 要减小测测量误误差，应应尽量增大电电流极、电压电压 极 与接地电电极间间的距离
