第五讲雷电及防雷保护装置PPT课件

雷电产生的过电压可能导致电器设备的烧毁，从而造成经济损失。
雷电对人体健康的影响Fra bibliotek1 电击伤害雷电直接打击人体可能导致电击伤害和死亡。
2 心理压力
雷电的恐怖声音和强烈光亮可能给人带来心理压力和焦虑。
3 神经系统影响
雷电可能对人体的神经系统产生负面影响，导致头痛、失眠等症状。
雷电对建筑物的影响
1 结构破坏
雷电可能导致建筑物的结 构受损，甚至倒塌。
2 火灾和爆炸
雷电引发的火花可能导致 火灾和爆炸。
3 设备故障
雷电产生的过电压可能烧 毁建筑物内的电器设备。
雷电对电器设备的影响
1 过电压
雷电引发的过电压可能损 坏电器设备。
2 短路
雷电可能导致电器设备发 生短路，损坏电路。
3 数据损失
雷电引起的电力波动可能 导致数据丢失或损坏。
如何预防雷电？
预防雷电的关键是提前做好防护工作，包括安装避雷针、使用避雷设备和加 强建筑物的保护。
预防雷电的措施
1 安装避雷针
在建筑物的高处安装避雷针，将雷电引向地下。
2 避雷设备
使用避雷器、避雷线等设备来保护电器设备。
3 加强保护
加固建筑物的结构，使用防雷材料来减少雷电的危害。
雷电警报系统
雷电警报系统可以帮助及时发出警报，提醒人们采取安全措施，防止雷电事 故的发生。
《雷电的危害及预防》 PPT课件
什么是雷电？
雷电是指大气中产生的强电放电现象，通常和暴雨或雷雨相伴而来，是一种 非常强大且具破坏力的自然现象。
雷电的危害有哪些？
1 人身安全
雷电对人体的直接打击可能导致严重的电击伤害，甚至危及生命。
2 建筑物破坏

N

4h b 1000
100

Td
[次（/ 100km
年）]
对于Td=40，得γ =0.07，上式可简化为
N 0.28(b 4h)[次（/ 100km 年）]
§8-2 避雷针、避雷线的保护范围
对直击雷的防护措施通常是装设避雷针或避雷线。避雷针 （线）高于被保护的物体，其作用是吸引雷电击于自身，并将 雷电流迅速泄如大地，从而使避雷针（线）附近的物体得到保 护。
为了评价不同地区防雷系统的防雷性能，须将它们换算到 同样的雷电频度条件下进行比较。规程取40个雷暴日作为基准。
√输电线路落雷次数
对于输电线路，由于高出地面，有引雷作用，其吸引范围
与最容易受雷击的导线高度有关，根据模拟试验和运行经验， 一般高度线路的等值受雷面的宽度为4h+b。设N为每100km线路 每年遭受雷击的次数，则N可按下式计算
雷电流i为一非周期冲击波，它与气象、地质条件和地理位 置有关，是一个随机变量。
√峰值 根据我国长期实测所累积的大量数据，并参考了国外的资
料，对一般地区，规程建议按下式计算雷电流的累积概率
log P IL 88
其中：P为峰值超过IL的雷电流出现的概率，IL为雷电流的 峰值。
陕南以外的西北地区，内蒙古自治区的部分地区（平均雷 暴日数一般在20及以下）雷电流峰值较小，所以
bx按下式计算
D h0 h 7 p
bx 1.5(h0 hx )
√双支不等高避雷针
两针内侧的保护范围按下法确定：先按单针作出高针1的保 护范围，然后经过较低针2的顶点作水平线与之交于点3，再设 点3为一假想针的顶点，作出2和3两等高避雷针的保护范围。
√多支等高避雷针

8.2 雷电参数及雷电活动规律
在雷电设计中，最关心的是雷电流波形、幅值分布及落雷密度等
8.2.1 雷电流幅值和波形 对于雷暴日数≥20的地区，我国现行推荐雷电流幅值分布的概率为：
lgP I 88
其中P是幅值大I的 于雷电流概率
对于雷暴日数<20的地区(除陕南以外的西边地区、内蒙古部分地区） ，我国现行推荐雷电流幅值概率为：
主放电瞬间，可用开关S的闭合来模拟
Z是被击物的阻抗。
由于电荷运动形成电流，因此雷击点的 电位发生突然变化u＝iZ
雷电具有电流源的性质。
当Z＝0时，i=2*i0; 普通，Z0＝300-400 ，Z<<Z0 ，因此，也可认为i=2*i0 i称为雷电流 Nhomakorabea 波形和极性
我国防雷规程建议值为：2.6/50 s，平均陡度为 a I 2.6
我国规程建议采用雷暴日作为计算单位。
8.2.3 地面落雷密度和输电线路落 雷次数
地面落雷密度反映了云－地之间的放电。
地面落雷密度：每平方公里每雷暴日的对地落雷次数，用 表示。
e.g. 我国标准规定：对雷暴日T＝40的地区， =0.07次/km2·雷暴日 输电线路的存在，改变了雷云－地之间的电场分布，根据模拟试验 和运行经验，输电线路每侧的引雷宽度为2hb〔hb为避雷线或无避 雷线时导线的平均高度）
雷云放电通常分为先导部分和主放电两个阶段。 图中为下行负雷闪的照片。
云—地间的线状雷电在开始时往往 从雷云边缘向地发展，以逐级推进方 式向下发展。
起始下行先导
分级先导的发展
每级长度约10-200m，速度
。107
m
，各级之间有10— s
100us的停歇
雷电放电的发展过程和雷电流的波形

电力系统
电力系统是雷电灾害的高风险区域，雷电预警系统有助于提前采取 措施，减少雷击对电力设施的损害。
航空安全
航空器在飞行过程中遭遇雷击会影响飞行安全，雷电预警系统有助 于飞行员提前采取措施，保障飞行安全。
防雷技术的发展与
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展望
当前防雷技术的研究热点
1 2
雷电监测与预警技术
利用先进的气象和雷达技术，实现对雷电的精准 监测和预警，为防雷工作提供及时、准确的信息 。
新型防雷材料和设备研发
研究新型的防雷材料和设备，提高防雷设备的性 能和可靠性，降低雷电对设备的损害风险。
3
智能化防雷系统
利用物联网、大数据和人工智能等技术，构建智 能化的防雷系统，实现对雷电灾害的快速响应和 有效防控。
未来防雷技术的发展趋势
精细化防雷
随着城市化和信息化的发展，未来的防雷工作将更加注重精细化， 针对不同行业、不同区域、不同设备进行定制化的防雷方案设计。
利用电感和电容的特性，限制电压的 升高，从而保护建筑物或设备免受雷 电的损坏。
接地原理
通过将防雷设备接地，将雷电引入地 下，使电流得到释放，从而保护建筑 物或设备。
防雷设备的选择与安装
根据建筑物或设备的 实际情况选择合适的 防雷设备。
定期对防雷设备进行 检查和维护，确保其 正常工作。
安装防雷设备时需要 专业人员进行施工和 安装。
雷电的产生
当积雨云的电荷积累到一定程度时 ，云层中的电场强度超过空气的绝 缘强度，就会发生放电现象，形成 雷电。
雷电的特性
01
02
03
高电压和高电流
雷电产生的电压和电流都 非常高，可以达到数百万 伏特和数千安培。
时间短暂
雷电的放电时间非常短暂 ，通常只有几十微秒到几 毫秒。

气象法的公布，把防御雷电灾害工作纳入法规化 管理，将有力地促进防雷工作的发展。
一、雷电基本知识
1、落雷的形成； 2、落雷的种类； 3、雷电流波形。
一、 落雷的形成
由与雷雨云中不同部位聚集着不同极性的电荷，当电荷 积累到一定程度时，在云团之中，云团与云团之间，云团与 地面之间会产生很强的电场，当电场强度达到空气击穿强度 时，便会发生正负电荷之间放电的现象，这种瞬间的强火花 放电就是闪电。
Intermediate Floor
Terminal Unit
Lamp Camera
Foundation Earth Electrode
Steel Reinforcemen
3、雷电流的波形
（A）I雷电流的峰值：每次雷击雷电流的大小与许多因素有关。其中
主要有地理位置、地质、气象条件。气象条件有很大的随机性，因此， 雷电流的峰值和波形多有不同，只能通过对大量实测数据进行统计， 才能了解其分布情况。我们通过对北京地区大量的实测雷电流值统计， 得到雷电流的累积概率分布可近似的用下式表达：
云 间 放 电 称 云 闪 ， 云 地 间 放 电 称 地 闪 .地 闪 又 称 雷 击 或 落 雷。
雷击过程中产生了强大的雷电流（目前观测到的最大雷 电 流 达 4 3 0 K A ） 和 高 电 压 （ 雷 电 通 道 两 端 电 位 差 的 上 万 伏 ）， 因而具有极强大的功率，从而构成一次爆炸过程。但其放电 过程太短，其功只有几十千瓦小时。
大即于雷1电0流0K下A（的降雷到C电峰）流值出T50现2%的的：频时半率间为。峰：1值2%；时间。即雷电流下降到峰值50%的时间。单位为µS
P：大于某电流I（KA）值出现的频率。
大于100KA的雷电流出现的频率为：12%；

➢ 以下图的线路为例，2009年此线路走廊半径5km范围内，共落雷15354次，走廊面积 为1747.3km2，地闪密度为8.78727次/ km2。
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2 输电线路防雷保护的基本术语
❖ 2.3 输电线路落雷次数
对于线路来说，由于高出地面，有引雷的作用，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（4h+b）(h为线路的平均高度，b为两根 避雷线间的距离)，也即等值于受雷面积为线路两侧的地带，线路愈高，则等值 受雷面积愈大。 输电线路落雷次数是指每100km每年线路等值受雷面遭雷击的次数，即：
其他地区运行实际值
0.525
0.229
0.48（平原）（湖北） 0.94（山区）（福建）
0.315
0.285
0.28（双避雷线） 0.36（单避雷线，平原） 1.16（单避雷线，山区）
0.14
0.213
0.11（华中电网） 0.377（天平Ⅰ/Ⅱ回）
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2 输电线路防雷保护的基本概念
上式中IL为雷电流幅值（kA），P为雷电 流幅值超过IL的概率，P是累计概率。
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2 输电线路防雷保护的基本概念
❖ 2.7 雷电流幅值及其分布
例如IL等于120kA，可求得P为4.3%，表明雷电流大于120kA 的概率为4.3%。
log P Il 88
电压等级kV 绝缘子片数片
❖ 2.8 耐雷水平
➢雷击线路时，线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值叫耐雷水平。
✓ 雷击杆塔(反击)时的耐雷水平 ✓ 绕击导线时的耐雷水平
均与绝缘子50%闪络电压有关
电压等级kV 绝缘子片数片

61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
高电压工程课件-雷电及防 雷保护装置
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
谢谢！ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

云之间、云－空之间，
整理课件
3
雷电图景－地闪
放电路径在云－大地之间，危 害最为直接、严重
整理本课件课程中主要讨论地闪 4
雷电放电发展过程
整理课件
5
1.雷云下行先导、地面上行先导
雷云
雷云
下行 先导
云内放电， 为下行先导 输送电荷
上行先导，亦 称迎面先导
大
大地表面感 应出正电荷
地
大地
临近下行先导的地面感
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8.2.2 雷暴日和雷暴小时
年平均雷暴日和年平均雷暴小时是表征雷电活 动频繁程度的指标。
雷暴日：一年中有雷电的天数。在一天之内， 只要听到雷声就算一个雷暴日。
雷暴小时：一年中有雷电的小时数。在一小时 之内，只要听到雷声就算一个雷暴小时。
我国大部分地区的雷暴小时与雷暴日之比为3。 我国规程建议采用雷暴日作为计算单位。
的设备
1 2
接母线
3
5
u
1
4
2
u
1 23
0
i
0
i
整理课件
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排气式避雷器
➢灭弧能力与工频续流的大小有关，续流太大产气过多，管内气压太高将 使管子炸裂；续流太小产气过少，管内气压太小不足以灭弧 ; ➢熄灭续流存在上下限
伏秒特性难以配合、动作后出现大幅值截波
4
S2
1
3
2
S1
1——产气管；2——棒形电极；3——环形电极；4——工作母线；
8.2.1 雷电流幅值和波形
对于雷暴日数≥20的地区，我国现行推荐雷电流幅值概率为：
lg P I 88
对于雷暴日数<20的地区(除陕南以外的西边地区、内蒙古部分地区） ，我国现行推荐雷电流幅值概率为：

我国把年平均雷暴日不超过15的定为少雷区，超过40的地区定 为多雷区，超过90的地区为强雷区。在防雷设计中，我国标准 15 雷暴日数取为 40。
2. 地面落雷密度γ
表示在一个雷暴日中，每平方公里地面上 的平均落雷次数。 一般Td较大的地区，其γ值也较大。对雷暴 日为40的地区，我国《标准》取γ = 0.07（次/ 雷暴日· km2） 3. 雷电流的极性 负极性雷约占75~90%。
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二、避雷线的保护范围
1. 单根避雷线的保护范围
当hx ≥ h / 2 时
r x 0 .4 7 ( h h x ) P
当hx＜ h/2时
rx ( h 1 . 5 3 h x ) P
式中 rx——每侧保护范 围的宽度，m。
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2. 两根等高避雷线的保护范围
两根避雷线外侧的保护范围按单根避雷线的计算 方法来确定。
只要两避雷线间的距离不超 过避雷线与中间导线高差的5倍， 中间导线就能受到可靠保护。
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小
结
避雷针（线）由接闪器、引下线和接地体 三部分构成，是防止直击雷的保护设备。其保 护范围是指雷击概率约为0.1%的空间范围，使 用时应使被保护设备处于避雷针（线）的保护 范围之内。避雷针（线）应有良好的接地装置。
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§8.3
避雷器
避雷器的作用：限制由线路传来的雷电过电压或由操作
引起的内部过电压以保护电气设备的绝缘。其保护性能
对被保护设备绝缘水平的确定有直接的影响。
对避雷器的要求： （1）具有良好的伏秒特性、较小的冲击系数，从而易于 实现合理的绝缘配合； （2）具有较强的快速切断工频续流，快速自动恢复绝缘 强度的能力。
对地放电的雷云绝大多数（75－90）％是带负电