1、第七章第七章 雷電放電及防雷維護安裝雷電放電及防雷維護安裝n 雷電放電本質(zhì)上是一種超長氣隙的火花放電，它所產(chǎn)生的雷電流高達數(shù)十、甚至數(shù)百千安，從而會引起宏大的電磁效應、機械效應和熱效應。從電力工程的角度來看，最值得我們留意的兩個方面是：從電力工程的角度來看，最值得我們留意的兩個方面是： 雷電放電在電力系統(tǒng)中引起很高的雷電過電壓，它是呵斥雷電放電在電力系統(tǒng)中引起很高的雷電過電壓，它是呵斥電力系統(tǒng)絕緣缺點和停電事故的主要緣由之一電力系統(tǒng)絕緣缺點和停電事故的主要緣由之一 產(chǎn)生宏大電流，使被擊物體炸毀、熄滅、使導體熔斷或經(jīng)產(chǎn)生宏大電流，使被擊物體炸毀、熄滅、使導體熔斷或經(jīng)過電動力引起機械損壞。過電動力

2、引起機械損壞。 7.1雷電放電和雷電過電壓一、雷電放電的過程水滴分裂起電實際：大水滴分裂成水珠和細微的水沫，出現(xiàn)電荷分別景象，大水珠帶正電，小水沫帶負電，細微水沫被上升氣流帶往高空，構(gòu)成大片帶負電的雷云。雷云中的雷云中的電荷分布電荷分布1.先導階段先導階段2.主放電和迎面流注階段主放電和迎面流注階段3. 余輝階段余輝階段雷電放電的開展雷電放電的開展二二. 雷電參數(shù)雷電參數(shù)雷暴日雷暴日(Td)：一年中發(fā)生雷電的天數(shù)：一年中發(fā)生雷電的天數(shù)(30-40)。 雷暴小時雷暴小時(Th)：一年中發(fā)生雷電的小時數(shù)：一年中發(fā)生雷電的小時數(shù)(100)。 闡明雷電活動頻度的參數(shù)闡明雷電活動頻度的參數(shù)雷暴日與該地域

3、所在緯度、當?shù)貧夂驐l件、雷暴日與該地域所在緯度、當?shù)貧夂驐l件、地形地貌有關地形地貌有關Tn地面落雷密度地面落雷密度( ) :每平方公里地面在一個雷每平方公里地面在一個雷暴日暴日n 中遭到的平均雷擊次數(shù)。中遭到的平均雷擊次數(shù)。 2. 闡明雷擊次數(shù)的參數(shù)闡明雷擊次數(shù)的參數(shù)我國規(guī)范對Td=40的地域，取n主放電過程可看作是一個電流波沿著波阻主放電過程可看作是一個電流波沿著波阻抗為抗為Z0Z0的雷道投射到雷擊點的波過程。的雷道投射到雷擊點的波過程。n我國有關規(guī)程建議取我國有關規(guī)程建議取雷電通道長度數(shù)千米，半徑僅為數(shù)厘米，類雷電通道長度數(shù)千米，半徑僅為數(shù)厘米，類似于一條分布參數(shù)線路，具有某一等值波阻似于

4、一條分布參數(shù)線路，具有某一等值波阻抗，稱為雷道波阻抗?？梗Q為雷道波阻抗。 3 3、雷電通道的波阻抗、雷電通道的波阻抗4. 雷電流幅值雷電流幅值I：雷電流指雷擊于低接地電阻：雷電流指雷擊于低接地電阻 的物體時流過雷擊點的電流。的物體時流過雷擊點的電流。3002II 88lgIP普通地域：普通地域：44lgIP少雷地域：少雷地域：I雷電流幅值雷電流幅值kA)P幅值大于幅值大于I的雷電流出現(xiàn)的概率的雷電流出現(xiàn)的概率閱歷公式：閱歷公式：5. 雷電流的波前時間雷電流的波前時間 、波長、波長 、陡度、陡度 1T2Ts40/6 . 2我國在防雷設計中取我國在防雷設計中取)/(6 . 2skAI波前的平均陡

5、度：波前的平均陡度：sT41:1sT10020:2實測闡明：實測闡明：6. 雷電流極性及計算波形雷電流極性及計算波形7590%的雷電流是負極性，在防雷設計的雷電流是負極性，在防雷設計中普通按負極性思索中普通按負極性思索常用計算波形：常用計算波形：(1). 雙指數(shù)波雙指數(shù)波0ti2T0.5I1TI)(0tteeIi(2).等值斜角平頂波前等值斜角平頂波前0ti1TI(3).等值半余弦波前等值半余弦波前0ti1TI0.5I)cos1 (2tIi1T先導先導jZsAA0ZjZ0i02i0ZjZAjAZIU02很小jZsAjZ主放電主放電7.2 防雷維護安裝防雷維護安裝一一. 避雷針和避雷線避雷針和避

6、雷線1 . 維護原理：當雷云放電時使地面電場畸變，在避維護原理：當雷云放電時使地面電場畸變，在避雷針的頂端構(gòu)成部分場強集中的空間以影響雷電先導雷針的頂端構(gòu)成部分場強集中的空間以影響雷電先導放電的開展方向，使雷電對避雷針放電，再經(jīng)過接地放電的開展方向，使雷電對避雷針放電，再經(jīng)過接地安裝將雷電流引入大地，從而使被維護物體免遭雷擊。安裝將雷電流引入大地，從而使被維護物體免遭雷擊。防雷維護安裝：指能使被維護物體防止雷擊，防雷維護安裝：指能使被維護物體防止雷擊，而引雷于本身，并順利地泄入大地的安裝。而引雷于本身，并順利地泄入大地的安裝。2 . 維護范圍、繞擊率維護范圍、繞擊率雷擊定向高度：雷電先導放電朝

7、地面開展到某一高度雷擊定向高度：雷電先導放電朝地面開展到某一高度H后，才會在一定范圍內(nèi)遭到避雷針的影響而對避雷后，才會在一定范圍內(nèi)遭到避雷針的影響而對避雷針放電，針放電，H稱稱為定向高度。為定向高度。當當h30m時，時，H=20h;當當h30m時，時，H600m 繞擊率：指雷電繞過避雷安裝而擊中被維護物體的概率。繞擊率：指雷電繞過避雷安裝而擊中被維護物體的概率。我國有關規(guī)程引薦的維護范圍對應于我國有關規(guī)程引薦的維護范圍對應于0.1%的繞擊率。的繞擊率。3 . 適用范圍適用范圍 避雷針適宜于象變電所、發(fā)電廠那樣相對集避雷針適宜于象變電所、發(fā)電廠那樣相對集中的維護對象；避雷線主要用于架空線路那樣伸

8、中的維護對象；避雷線主要用于架空線路那樣伸展很廣的維護對象。展很廣的維護對象。4 . 單支避雷針的維護范圍單支避雷針的維護范圍xhh5 . 1xrh45:30mh 程度面上程度面上的維護范圍的維護范圍xhphhrxx)(xh2/hxh2/hphhrxx)25 . 1 (在某一被維護物高度在某一被維護物高度 程度面上，其維護半徑程度面上，其維護半徑 為：為：xhxrp 高度修正系數(shù)高度修正系數(shù)h1p30mhhp5 . 5120m30h 避雷針高度，避雷針高度，m半高以上半高以上半高以下半高以下5 . 等高雙避雷針的維護范圍等高雙避雷針的維護范圍h5 . 10hxbxhxrhD12 程度面上程度面

9、上的維護范圍的維護范圍xhpDhh70)(5 . 10 xxhhb 兩針結(jié)合維護范圍上部邊緣的最低點高度兩針結(jié)合維護范圍上部邊緣的最低點高度0hxb2 在高度在高度 的程度面上，維護范圍的最小寬度的程度面上，維護范圍的最小寬度xh普通情況下取普通情況下取hD5兩針外側(cè)的維護范圍按單支避雷針的計算方法確定，兩針外側(cè)的維護范圍按單支避雷針的計算方法確定，兩針中間的維護范圍用下式求得：兩針中間的維護范圍用下式求得：n直徑直徑10米，高米，高10米的設備采用單根避雷針進展維護，米的設備采用單根避雷針進展維護，針間隔設備外壁最少針間隔設備外壁最少5米，試求該避雷針的高度，米，試求該避雷針的高度，并畫出其

10、維護范圍。并畫出其維護范圍。米。所以假設成立，針高，假設23.3,67.113 .2321103 .231)1025 . 1 (15)25 . 1 (1211015510mhmhhphhrphhmhmrxxxxxx2,10251)10(15)(,2 hhmhmhhPhhrhhxxxxx不滿足如果針高維護角：避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導線連線的夾角維護角：避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導線連線的夾角hD二二. 避雷器避雷器根本分類：根本分類：避雷器是一種過電壓限制器，它與被維護設備并聯(lián)避雷器是一種過電壓限制器，它與被維護設備并聯(lián)運轉(zhuǎn)，當作用電壓超越一定幅值以后避雷器總是先運轉(zhuǎn)，當作用電壓超越一定幅值

11、以后避雷器總是先動作，泄放大量能量，限制過電壓，維護電氣設備。動作，泄放大量能量，限制過電壓，維護電氣設備。避雷器避雷器維護間隙維護間隙管式避雷器管式避雷器閥式避雷器閥式避雷器普通閥式避雷器普通閥式避雷器FS/FZ)磁吹閥式避雷器磁吹閥式避雷器(FCZ/FCD)金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器(MOA)對避雷器的根本技術(shù)要求：對避雷器的根本技術(shù)要求：過電壓作用時，避雷器要先于被維護設備放電，這需求由過電壓作用時，避雷器要先于被維護設備放電，這需求由 兩者的全伏秒特性的配合來保證；兩者的全伏秒特性的配合來保證；避雷器應具有一定的熄弧才干，以便可靠地切斷在第一次避雷器應具有一定的熄弧才干，以便可靠

12、地切斷在第一次 過零時的工頻續(xù)流，使系統(tǒng)恢復正常；過零時的工頻續(xù)流，使系統(tǒng)恢復正常；0tu123P1被維護絕緣被維護絕緣2維護間隙或管式避雷器維護間隙或管式避雷器3閥式避雷器閥式避雷器一一.維護間隙和管式避雷器維護間隙和管式避雷器構(gòu)造簡單、價錢低廉；熄弧才干弱、伏秒特性峻峭、難以與構(gòu)造簡單、價錢低廉；熄弧才干弱、伏秒特性峻峭、難以與被維護設備配合，動作產(chǎn)生截波、不能維護帶繞組的設備，被維護設備配合，動作產(chǎn)生截波、不能維護帶繞組的設備，主要用于主要用于10kV以下配電網(wǎng)線路的維護，往往與自動重合閘安以下配電網(wǎng)線路的維護，往往與自動重合閘安裝配合運用。裝配合運用。維護間隙：維護間隙： 角形維護間隙

13、角形維護間隙1主間隙主間隙; 2輔助間隙輔助間隙3絕緣瓷瓶絕緣瓷瓶0tubUmU過電壓波過電壓波絕緣上遭到的實踐電壓波形絕緣上遭到的實踐電壓波形維護間隙的伏秒特性維護間隙的伏秒特性管型避雷器利用電弧熄滅時產(chǎn)生的熱量使產(chǎn)氣管里的產(chǎn)氣資管型避雷器利用電弧熄滅時產(chǎn)生的熱量使產(chǎn)氣管里的產(chǎn)氣資料纖維、塑料、橡膠等產(chǎn)生氣體縱吹電弧，使電弧熄滅。料纖維、塑料、橡膠等產(chǎn)生氣體縱吹電弧，使電弧熄滅。伏秒特性峻峭、動作產(chǎn)生截波、放電分散性大，主要用于輸伏秒特性峻峭、動作產(chǎn)生截波、放電分散性大，主要用于輸電線路上絕緣比較薄弱的地方。電線路上絕緣比較薄弱的地方。管式避雷器：管式避雷器：1產(chǎn)氣管；產(chǎn)氣管；2棒電極棒電極

14、3環(huán)電極環(huán)電極 4導線導線S1滅弧間隙滅弧間隙 S2外間隙外間隙管式避雷器管式避雷器二二. 閥式避雷器閥式避雷器閥式避雷器閥式避雷器普通閥式避雷器普通閥式避雷器FS/FZ)磁吹閥式避雷器磁吹閥式避雷器(FCZ/FCD)FS：配電型，適用：配電型，適用10kV及以下配電網(wǎng)中電氣設備的維護及以下配電網(wǎng)中電氣設備的維護FZ：變電所型，適用：變電所型，適用220kV及以下變電所電氣設備的維護及以下變電所電氣設備的維護FCZ：變電所型，適用：變電所型，適用330500kV變電所電氣設備的維護變電所電氣設備的維護FCD：旋轉(zhuǎn)電機型，適用旋轉(zhuǎn)電機的維護：旋轉(zhuǎn)電機型，適用旋轉(zhuǎn)電機的維護普通閥型避雷器通流容量較

15、小，只能普通閥型避雷器通流容量較小，只能用于用于35220kV變電站內(nèi)作雷電過電變電站內(nèi)作雷電過電壓維護用，在內(nèi)部過電壓下不能動作壓維護用，在內(nèi)部過電壓下不能動作磁吹式避雷器通流容量大可用于超高磁吹式避雷器通流容量大可用于超高壓變電站內(nèi)，除作雷電過電壓的維護壓變電站內(nèi)，除作雷電過電壓的維護外，還可作為內(nèi)部過電壓的后備維護外，還可作為內(nèi)部過電壓的后備維護1. 原理構(gòu)造圖原理構(gòu)造圖ZFR瓷套瓷套TiRiF火花間隙火花間隙R非線性閥片電阻非線性閥片電阻2. 構(gòu)造特征構(gòu)造特征火花間隙：平板間隙和磁吹式間隙火花間隙：平板間隙和磁吹式間隙單個平板火花間隙：單個平板火花間隙：1黃銅電極；黃銅電極；2云母墊圈

16、；云母墊圈；3間隙放電區(qū)間隙放電區(qū)普通閥式避雷器的火花間隙由多個這種間隙串聯(lián)而成普通閥式避雷器的火花間隙由多個這種間隙串聯(lián)而成非線性電阻放電間隙旋弧型磁吹間隙：旋弧型磁吹間隙：主要用于主要用于FCD系列中系列中1永磁鐵永磁鐵 2內(nèi)電極內(nèi)電極3外電極外電極 4電弧電弧滅弧柵型磁吹間隙：主要用于滅弧柵型磁吹間隙：主要用于FCZ系列中系列中1磁吹線圈磁吹線圈 2輔助間隙輔助間隙3主間隙主間隙 4主電極主電極 5滅弧柵滅弧柵 6分路電阻分路電阻 7閥片電阻閥片電阻閥片電阻：閥片電阻：SiC閥片閥片閥片的非線性伏安特性：閥片的非線性伏安特性：Ciu 01iu2i1u2u0ui特點：流過小電流時如工頻續(xù)流

17、，特點：流過小電流時如工頻續(xù)流， 電阻大電阻大 ;流過大電流時流過大電流時 如雷電流，電阻小如雷電流，電阻小111/iuR 222/iuR 1線性電阻線性電阻2 . 0閥片電阻閥片電阻0理想情況理想情況sic金剛砂焙燒成金剛砂焙燒成55100mm園餅狀園餅狀1. 主要特性主要特性三三. 金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器MOA普通閥型避雷器和磁吹式避雷器的閥片是普通閥型避雷器和磁吹式避雷器的閥片是SiC閥片閥片 MOA閥片是以閥片是以ZnO為主的金屬氧化物閥片為主的金屬氧化物閥片SiCMOVUIA5010A400100系統(tǒng)相電壓系統(tǒng)相電壓 必需用必需用火花間隙火花間隙2. 主要優(yōu)點主要優(yōu)點維護特

18、性優(yōu)越維護特性優(yōu)越構(gòu)造簡單、體積小構(gòu)造簡單、體積小無續(xù)流，動作負載輕，能反復動作實施維護無續(xù)流，動作負載輕，能反復動作實施維護通流容量大通流容量大耐污性能好耐污性能好8.3. 防雷接地防雷接地一一.接地與分類接地與分類接地：指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一接地：指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點通節(jié)點通 過導體與大地堅持等電位。過導體與大地堅持等電位。(1).任務接地：根據(jù)電力系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)需求而設置的接地。任務接地：根據(jù)電力系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)需求而設置的接地。(2).維護接地：為了人身平安而將電氣設備的金屬外殼等加維護接地：為了人身平安而將電氣設備的金屬外殼等加 以接地，它在缺點條件下

19、才發(fā)揚作用。以接地，它在缺點條件下才發(fā)揚作用。(3).防雷接地：用來將雷電流順利泄入大地，以減小它引起的防雷接地：用來將雷電流順利泄入大地，以減小它引起的 過電壓，是防雷維護安裝不可短少的組成部分。過電壓，是防雷維護安裝不可短少的組成部分。)105 . 0()101 ()301 (4).靜電接地：防止由靜電引起的爆炸、火災，如貯油罐接地靜電接地：防止由靜電引起的爆炸、火災，如貯油罐接地接地電阻接地電阻eeeIUR 接地引下線接地引下線接地體接地體UI 包括四個部分：包括四個部分：接地引線的電阻、接地體接地引線的電阻、接地體本身的電阻、接地體與土本身的電阻、接地體與土壤間的接觸電阻、大地的壤間的接觸電阻、大地的溢流電阻。溢流電阻。eR沖擊接地電阻沖擊接地電阻iR對防雷接地而言，感興趣的是流過沖對防雷接地而言，感興趣的是流過沖 擊電流時呈現(xiàn)的電阻，稱為沖擊接地擊電流時呈現(xiàn)的電阻，稱為沖擊接地 電阻。電阻。沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)eiiRR雷電流幅值大、等值頻率高雷電流幅值大、等值頻率高I大大大大大大E土壤局土壤局部擊穿部擊穿相當于接地相當于接地體尺寸體尺寸土壤電