电力系统大气过电压及保护.教学提纲

电力系统大气过电压及防护4、1 电力系统的过电压一、过电压定义：超过止常运行电压并可使电力系统的绝缘或保护设备损坏的危险电压升高二、分类：外部过电压和内部过电压(1)外部过电压形式：直击雷过电压、感应过电压、侵入波过电压(2)内部过电压屯力系统内部因操作或发生故障，使系统常数发生变化所引起的过电压，其能量来自系统内部，幅值与最大工作相电压有一定比例关系。

形式：工频过电压、操作过电压及谐振过电压4、2 高压设备的绝缘旋转电机的绝缘1、旋转电机绝缘的工作条件旋转电机绝缘在运行中受到热、机械和电场的作用2、旋转电机常用的绝缘材料(1)云母制品(2)绝缘漆和漆布3、旋转电机常用的绝缘结构绕组绝缘分主绝缘、匝间绝缘、股间绝缘和层间绝缘定子绕组主绝缘的绝缘结构分套筒式绝缘和连续式绝缘4、新技术、新产品简介二、变压器绝缘1、电力变压器绝缘的工作条件(对各方面的要求)电气性能、机械性能、热性能以及其它性能方面的要求2、油浸变压器屮常用的绝缘材料变压器油、绝缘纸、油一屏障绝缘3、干式电力变压器特点4、新技术、新产品简介：采用SF6气体绝缘变压器（GIT）三、电缆的绝缘电力电缆常用的绝缘材料1、35KV及以下：采用油浸纸绝缘、塑料绝缘、橡皮绝缘2、110KV及以上：充油电缆、钢管油压电缆、充气电缆4、3 高压线路的绝缘一、电瓷产品的分类：绝缘子、瓷套、套管二、绝缘子的特点：1、对于电气和机械性能要求高2、工作环境差3、使用数量大，要求保证良好的老化性能。

三、绝缘子1支持绝缘子2线路绝缘了3新技术、新产品简介：有机复合绝缘子、玻璃绝缘子4、4 高压保护电气设备（本章重点）一、气体间隙二、避雷器1、避雷器的作用：它是一种保护电器。

用于防止侵人波过电压。

2、对避雷器的要求（1）当电压超过一定值时，避雷器动作（放电）（2）过电压消失后，避雷器迅速切断工频电弧。

三、避雷器的类型：1、管型避雷器2、阀型避雷器3、磁吹避雷器4、氧化锌避雷器四、阀型避雷器:1、结构：主要由火花间隙和阀片组成。

淮海技师学院教案编号：SHJD—508—14 版本号：A/0 流水号：授课日期班级15电力1 15电力2课题：§2-7 过电压及其保护教学目的、要求：知识目标:1、掌握大气过电压及其防护2、掌握内部过电压及其防护教学重点：大气过电压及其防护、内部过电压及其防护教学难点：漏电保护器的应用授课方法：引导法、讲授法、练习法、讨论法教学参考及教具含电教设备：多媒体课件板书设计：一、过电压的种类1、外部原因造成的：雷击过电压、电磁感应过电压、静电感应过电压..2、内部原因造成的：操作过电压、谐振过电压、变压器高压侧的过度电压或感应电压..二、大气过电压及其防护一大气过电压的原因雷云对地放电..二、雷击防护1、基本原理通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地..2、直接雷击的防护原理用导体将雷云的电荷导入大地3、直接雷击防护系统的组成：接闪器、引下线、接地装置三部分三、内部过电压及其防护四、内部过电压及其防护一击穿保险器1、作用：减轻过电压危险2、接法：把低压配电网的中性点或一相经击穿保险器接地3、结构：由两片黄铜电极夹以带小孔的云母片组成4、工作原理：正常情况下;击穿保险器处在绝缘状态;配电系统不接地；当过电压产生时;云母片带孔部分的空气隙被击穿;故障电流经接地装置流入大地..注：要求以一块黑板的版面来进行板书设计教 案 纸教 案 纸教 案 纸教学过程 学生活动 学时分配 复习：1、什么是漏电保护 漏电保护的作用是什么2、什么是漏电保护装置 常见的漏电保护装置有哪些类型 任务引入 配电网中出现过电压的原因很多..由外部原因造成的有雷击过电压、电磁感应过电压和静电感应过电压；由内部原因造成的有操作过电压、谐振过电压以及来自变压器高压侧的过电压或感应电压..今天就让我们一起来学一学..知识链接一、过电压的种类 1、外部原因造成的：雷击过电压、电磁感应过电压、静电感应过电压..2、内部原因造成的：操作过电压、谐振过电压、变压器高压侧的过度电压或感应电压.. 二、大气过电压及其防护一大气过电压的原因 雷云对地放电.. 二、雷击防护1、基本原理 通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地..2、直接雷击的防护原理 用导体将雷云的电荷导入大地3、直接雷击防护系统的组成：接闪器、引下线、接地装置三部分对所学知识进行复习巩固;了解学生掌握情况先让学生看书;了解过电压的种类;教师再讲解 学生思考大气过电压的原因学生讨论雷击防护的原理看书学习直接雷击防护系统的组成;简述各部分的作用5min 15min 10min三分类介绍 1、避雷针用于高层建筑、烟囱或油罐上..下引可用避雷线连接..避雷针由针体及安装类别结构件组成..针类采用不锈钢；针体须用铜包钢圆棒或钢管为基材 注意： 顶端是削尖的直立金属棒或管;安装时要高出建筑物一定高度 2、避雷线主要作用;防止雷直击导线;还有两点：1分流作用;可减小流经杆塔的雷电流;从而降低塔顶电位..2通地对导线的耦合作用减小线路绝缘子的电压.. 3、避雷线适用于长距离高压供电线路的防雷保护..架空避雷线和避雷网宜采用截面积大于35mm2的镀锌钢绞线.. 适用于长距离高压供电线路的防雷保护..宜采用截面积大于35mm2的镀锌钢绞线.. 4、避雷带小截面圆钢或扁钢做成的条形长带;装设在建筑物易遭雷击部位多沿屋脊、山墙、通风管道及平屋顶的边沿等地方敷设.. 学生观察图片;认识常用防雷装置;然后听讲各防雷装置的作用及安装要求.. 学生注意思考避雷线的应用场合 10min 10min 5、避雷网相当于纵横交错的避雷带叠加在一起;原理与避雷带同.. 使用避雷网接闪后一般是由多根引下线泄散电流;室内设备上的反击电压也较低.. 6、避雷器有保护间隙、管型避雷器和阀型避雷器之分;应用最多的是阀型避雷器.. 1 用途：主要用来保护电力设备和电力线路;也用作防止高电压侵入室内的安全措施.. 2 工作原理 避雷器并联在被保护设备或设施上;正常时处在不通的状态..出现雷击过电压时;击穿放电;切断过电压;发挥保护作用；过电压终止后;避雷器迅速恢复不通状态;恢复正常工作.. 学生看图片;认识各避雷器..看书了解避雷网、避雷器的用途 学生听讲避雷器的工作原理;并能熟练理解.. 15min 15min教 案 纸 教 案 纸教后记：三、内部过电压及其防护对于不接地配电网;由于配电网与大地之间没有直接的电气连接;在意外情况下可能产生很高的对地电压 四、内部过电压及其防护 一击穿保险器 1、作用：减轻过电压危险 2、接法：把低压配电网的中性点或一相经击穿保险器接地 3、结构：由两片黄铜电极夹以带小孔的云母片组成 4、工作原理：正常情况下;击穿保险器处在绝缘状态;配电系统不接地；当过电压产生时;云母片带孔部分的空气隙被击穿;故障电流经接地装置流入大地.. 注意：正常情况下;击穿保险器必须保证绝缘良好..否则;不接地配电网变成接地配电网;用电设备上的保护接地不足以保证安全..二过电压保护器 1、作用：三相组合式过电压保护器TBP;能可靠地对被保护电器设备完成相-地和相-相之间的过电压保护;使被保护设备的绝缘免受雷电和操作等过电压的损坏..2、提示：过电压保护器在投入运行前或使用五年后;应做预防性试验学生看书处理内容;思考击穿保险器的作用、接法、结构和工作原理.. 教师提问后再讲解;学生听讲学生思考过电压保护器的作用注意过电压保护器使用的注意事项..5min 15min10min课堂练习: 1、过电压是指对电气设备绝缘有危险的 电压;按其产生的原因可分为 和 两大类..2、通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能地引入到大地的防护是 ..一个完整的防雷系统包括两个方面： 的防护和 的防护..3、避雷装置均由 、 和 ..其中的主要形式有 、 、 .. 4、常用的内部过电压的防护措施有 和 .. 5、 内部过电压分为 、 和 等.. 6、 避雷针主要用于保护狭长的物体.. 7、 避雷器并联在被保护设备或设施上;正常时处于在导通的状态 8、 简述避雷器的工作原理9、 击穿保险丝是如何工作的 使用时有哪些注意事项 10、 过电压保护器的优势是什么 使用时有哪些注意事项课堂小结： 通过本次课的学习;要求学生掌握大气过电压及其防护;内部过电压及其防护等相关知识.. 作业：P24 一、二、三、四学生练习;抢答方式较好;教师点评讲解..教师可以试着让学生自己总结 20min。

第4章电力系统大气过电压及防护4、 1 雷闪过电压一、雷闪放电过程1、先导放电阶段：当云中的电荷达到一定数量时，电场强度达到使空气绝缘破坏（击穿），变成导电通道，即先导放电通道，向地面发展（逐级）。

2、主放电阶段：当先导通道头部接近地面时，先导通道头部对大地的极大电位差，使剩余间隙中产生极大的场强，造成强烈的游离，形成高导电通道，将先导通道头部与大地接通，即主放电阶段开始，发生闪电和巨大的雷响。

3、余辉放电阶段：主放电完成后，云中的剩余电荷沿雷电流通道继续流向大地，形成余辉放电。

二、雷电特点和参数1、雷电特点：雷击具有冲击性一一在很短的时间内（<0.5s）,电压、电流会迅速上升（1亿伏、几十万安），电能达到2500kW.h。

雷电具有重复性——放电的平均数是3。

雷击具有选择性——雷云附近，因静电感应而产生的电荷的分布的特点是：地面上弯曲的部分比平坦的电荷多而密集，容易将带异性电荷的雷云拉过来，对其放电，造成定向雷击。

2、雷电参数：1）雷电通道波阻抗——Z = 300~400 欧2）雷电流的波形一一波头1~4卩s, —般取T 1=2.6卩s。

波长40~50卩s。

雷电流的上升陡度为dI L/dt= I L/2.63）雷电流幅值及概率分布lgP=-I L/108例：当I L =100kA时，P=11.9%。

表明每100次雷电中，大约有12次雷电流超过100kA。

从曲线知：I L =300kA 的概率很小。

4）雷暴日T――每年中有雷电的日数。

T与纬度及距海洋远近有关。

我国第1 大雷区：海南省那大镇130.7 日/年我国第2 大雷区：海南省海口市115 日/年广州市84 日/年5）地面落雷密度r ——每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷击的次数。

r=0.015 次/km2. 雷暴日三、冲击波过电压和伏秒特性1、冲击波过电压——作用时间很短的非周期变化的过电压2、标准冲击电压波形：标准冲击电压波形的参数：波前时间T1 =（1.2 ±0.36）us，波长T2 = （50 ±0）us，通常表示为：1.2 / 50 us3、50%冲击击穿电压U50%：由于冲击电压作用下放电的分散性，如果在某一冲击电压作用下，间隙击穿的概率为50%时，称此电压为50%冲击击穿电压，用U50%表示。

«电力系统过电压»课程教学大纲课程编号: 00200320课程名称：电力系统过电压英文名称：Power System Over Voltage总学时：32总学分：2适用对象: 电气工程及其自动化专业先修课程：《电路理论》、《电力系统分析基础》一、课程性质、目的和任务«本课程为电气工程及其自动化专业的专业选修课。

课程的任务是阐述电力系统过电压产生机理、过电压防护和绝缘配合。

通过本课程的学习，使学生掌握过电压的产生机理，主要的理论计算和分析方法，熟悉对各种类型过电压的防护对策和限制措施，了解对线路和电气设备的绝缘要求，从而具有进行电力系统的防雷设计、选择过电压的防护措施和处理过电压事故、确定输电线路和电气设备的绝缘水平以及从事相应的科学研究工作的初步能力。

»二、教学的基本要求«1、掌握集中参数回路中的暂态计算方法。

2、掌握分布参数的长线路、变压器绕组中电磁波的传播规律；了解单相长线、三相长线路中的数值计算方法，以及长线路中波的衰减和变形。

3、熟悉防雷装置的基本原理、结构，了解防雷接地的主要设计和测试方法。

掌握各电压等级的输电线路的防雷要求和主要计算方法，以及改善防雷效果的主要途径。

了解变压器、变压器中性点、直配电机的防雷特点和主要的防雷接线方式。

4、了解研究工频过电压的重要意义，掌握产生工频电压升高的主要原因，熟悉计算方法。

掌握并联电抗器的限压作用。

5、掌握主要类型的操作过电压（切、合空线、切空变、解列和弧光接地）的产生机理、主要特点、对不同电压等级电网所起的作用和主要限制措施。

6、掌握线性谐振、铁磁谐振过电压的产生机理和主要特点，通过断线谐振和互感器谐振的实例了解谐振过电压的实际危害性以及不同的抑制对策。

了解自激过电压的产生机理和防护方法。

7、掌握绝缘配合的基本原则和方法。

了解线路绝缘子片数、空气间隙距离和主要电气设备试验电压的确定方法。

»三、教学的基本内容«1、集中参数回路和长线路中的暂态过程集中参数回路的暂态计算方法；长线路中电磁波的传播过程；用网格法计算波的多次折、反射过程；白日隆数值计算法；计算三相长线暂态的相模变换法；波的衰减和变形。