雷电及防雷设备.ppt

第五章雷电及防雷设备
5.1雷电的电气参数5.1.1雷击时计算雷电流的等值电路和雷电流幅值流经被击物体的电流波与被击物体的波阻抗有关，越大则越小，反之则越大。
当时，流经被击物体的电流定义为“雷电流”，以表示，。但实际上被击物体的波阻抗不可能为零值，故规程建议雷击于低接电阻的物体时流过该物体的电流可以认为等于雷电流。等值电流源电路雷电流i为一非周期冲击波，其幅值与气象、自然条件等有关，是个随机变量，只有通过大量实测才能正确估计其概率分布规律。
图5.45.1.2雷电流波形5.1.3雷电日与雷电小时雷电日（雷电小时）是指一年中有雷电的日数（小时数），在一天或一小时内只要听到雷声就作为一个雷电日或一个雷电小时。
全国53年(1954~2006)平均雷电日数分布图我国把年平均雷电日不超过15日的地区叫少雷区，多于40日的地区叫多雷区，多于90日的地区叫强雷区。5.1.4地面落雷密度和输电线路落雷次数卫星观测10年(1995－2005)得到的全国平均闪电密度分布图输电线路高出地面有引雷作用，会将线路两侧一定宽度内的地面落雷吸引到线路上来。根据模拟试验和运行经验，一般高度的线路的等值受雷面的宽度为10h（h为线路平均高度（m）），线路年平均遭受雷击的次数可按下式计算：5.2避雷针、避雷线的保护范围要避雷针起到保护作用，两个要求：
要求避雷针必须很好接地；
要求被保护物体必须处在避雷针能提供可靠屏蔽保护的一定空间范围内，这就是避雷针的保护范围。由于雷电路径受很多偶然因素的影响，因此要保证被保护物绝对不受直接雷击是不现实的。
一般保护范围是指具有0.1%左右雷击概率的空间范围而言。
实践证明，此雷击概率是可以接受的。避雷针5.2.1避雷针的保护范围单支避雷针保护范围修正系数p——避雷针高度≤30m时修正系数p——避雷针高度＞30m时（2）双支等高避雷针
两针外侧的保护范围可按单针计算方法确定，两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧来确定，O点的高度h0按下式计算：两支避雷针联合保护范围（3）两支不等高避雷针
5.2.2避雷线（又称架空地线）的保护范围单根避雷线保护范围（2）两根等高平行避雷线的保护范围双避雷线联合保护范围避雷针与避雷线的应用范围避雷针是不是越高越好？5.3管型避雷器与阀型避雷器避雷器的保护原理
将流动过电压波中的雷电荷引入地中，限制过电压，保护其他电气设备。避雷器的类型
保护间隙
管型避雷器
阀型避雷器
氧化锌避雷器避雷器的基本要求
绝缘强度的合理配合：避雷器的放电电压必须在一个确定的范围内才能发挥保护作用。因此避雷器与被保护设备的伏秒特性（即冲击绝缘强度）应有合理的配合。
绝缘强度的自恢复能力：避雷器一旦在冲击电压作用下放电，就造成对地短路。随之工频短路电流（工频续流）要流过此间隙，它以电弧放电的形式出现。当工频短路电流第一次过零时，避雷器应具有自行截断工频续流，恢复绝缘强度的能力，使电力系统得以继续正常工作，不致于跳闸停电。5.3.1保护间隙与管型避雷器保护间隙由两个电极（即主间隙和辅助间隙）组成，它是最简单的一种避雷器。
电极做成角型是为了使工频电弧在自身电动力和热气流作用下易于上升被拉长而自行熄灭。
为使被保护设备得到可靠保护，间隙的伏秒特性上限应低于被保护设备绝缘的冲击放电伏秒特性的下限并有一定的安全裕度。当雷电波入侵时，间隙先击穿，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。
过电压消失后，间隙中仍有由工作电压所产生的工频短路电流（称为续流），由于间隙的熄弧能力差，往往不能自行熄灭，将引起断路器的跳闸，这样，虽然保护间隙限制了过电压，保护了设备，但将造成线路跳闸事故，破坏系统的工作可靠性。
此外，间隙间的电场是极不均匀电场，又裸露在大气环境中，受气象条件的影响很大，因此它的伏秒特性很陡，且分散性大，这将直接影响到它的保护效果。
还有当间隙被击穿后是直接接地，将会有截波产生，不能用来保护有绕组的设备。由于它有以上的不足，也就限制了它的使用范围。
通常可将间隙配合自动重合闸使用。管型避雷器实质上是一个能自动熄弧的保护间隙。

它有两个互相串联的间隙:
一个在大气中称为外间隙s2，其作用是隔离工作电压避免产气管被流经管子的工频泄露电流所烧坏；
另一个间隙s1装在管内称为内间隙或灭弧间隙。管由纤维、塑料或橡胶等产气材料制成。
雷击时，内外间隙同时击穿，雷电流经间隙流入大地；过电压消失后，内外间隙的击穿状态将由导线上的工作电压所维持，此时流经间隙的工频电弧电流为工频续流，其值为管型避雷器安装处的短路电流，工频续流电弧的高温，使管内产生大量气体，其压力可达数十以至上百个大气压，气体从开口端喷出，强烈地吹动电弧，使其在工频续流第一次经过零值时熄灭。
管型避雷器的熄弧能力与工频续流大小有