高电压技术系列ppt---雷电及防雷装置

数的导电通道，称为雷电通道，其波阻抗为Z0 . 设先导通道中的电荷线密度为，主放电速度为vL， 则雷击电阻率为零的大地时，流经通道的电流为vL
第9页/共37页
Z0
主放电前
雷电先导通道中带有与雷 云极性相同的电荷（一般雷 云多为负极性），自雷云向 大地发展。
由于雷云及先导电场的作 用，大地被感应出与雷云极 性相反的电荷。
第19页/共37页
第2节 防雷保护装置
为防止设备遭受直接雷击，通常采用装设高于 被保护物的避雷针（或避雷线），其作用是将雷电 吸引到避雷针上并安全地将雷电流引入大地，从而 保护了设备。
主要内容：
避雷针和避雷线 避雷器 防雷接地
第20页/共37页
防雷保护装置的作用：
避雷针、避雷线：可以防止雷电直接击中被保护 物体，也称作直击雷保护。 ➢避雷器：防止沿输电线侵入变电所的雷电过电 压波，因此也称作侵入波保护。 ➢接地装置：减少避雷针（线）或避雷器与大地 （零电位）之间的电阻值，以达到降低雷电过电 压幅值的目的。
iZ
vL
Z0 Z0 Z j
❖流经物体的电流波与被击 物体的波阻抗有关
❖当Zj=0时，流经被击物体
的电流定义为雷电流
iL vL
第14页/共37页
iZ
iL
Z0 Z0 Z j
第15页/共37页
注意理解：
雷云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释放；从电 源性质来看，这相当于一个电流源的作用过程；
5.1.3 雷电参数
1、雷电日及雷电小时
• 为评价某地区雷电活动的强度，常用该地区多年 统计所得到的平均出现雷暴日或雷暴小时来估计 的
• 在一天内或一小时内只要听到雷声就作为一个雷 电日Td或一个雷电小时Th

15
16
9.1.2 雷击时的等值电路
雷电具有电流源的性质。
当Z＝0时，i=2*i0;
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
一般，Z0＝300-400 ，Z<<Z0 ，因此，也可认为i=2*i0 i称为雷电流
17
9.2 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
9.2.1 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：
6
两相或者三相入侵时：
用叠加法分析. 1表示A端或者B端进波时的初始分布 2表示A端或者B端进波时的稳态分布 虚线3表示A、B端同时进波时的初始分布 实线4表示A、B端同时进波时的稳态分布 振荡过程中，最高电位在中点M处，为2U0
7
8.8.3 冲击电压绕组时，会感应到低压 绕组中， 感应途径为：1 静电感应 2 电磁感应 感应过电压很大时，会造成低压绕组处的绝缘 击穿。 近似计算这种感应过电压时，用叠加法，将两 种途径的感应过电压分别计算后再相加。




线路电感中会逐渐流过电流。电流所产生的磁 通会在另一个绕组中感应出电压。这种电压就 叫电磁感应分量。 电磁感应分量与变比有关，但由于铁芯损耗， 所以不是与变比成正比。 通常，低压绕组绝缘裕度的设计远大于高压绕 组，因此，电磁感应过电压，只是在从低压感 应到高压时才有危险。 一般依靠在高压出线端安装三相避雷器进行防 护。
2

缺点：
1.伏秒特性曲线比较陡（ ）绝缘 配合不理想； 2.间隙动作后会形成截波； 3.熄弧能力低(电弧不即使熄灭有什 么后果 )
管式避雷器（排气式避雷器）
结构
胶木管（增大 机械强度）
作用原理
当排气式避雷器受到雷电波入侵时，内 外间隙同时击穿，雷电流经间隙流入大 地；过电压消失后，在工作电压作用下， 流经间隙的工频续流电弧的高温使管内 产气材料（电弧高温下能产生大量气体 的纤维、塑料或特种橡胶）分解出大量 气体，管内压力升高，气体从开口孔喷 出，造成对电弧的强烈纵吹，从而使工 频续流在1到3个周波内熄灭。
(5). 残压：指雷电流通过避雷器时在阀片电阻 上产生的压降
(6).保护比：指避雷器残压与灭弧电压之比。保 护比愈小，说明残压愈低或灭弧电压愈高，显示 保护性能愈好。
(7).保护水平：避雷器上可能出现的最大冲击电 压峰值。
U p(l ) max[U R ,Ub(i) ,U st / 1.15]
lg p I 88
幅值大于I的雷电流出现的概率
雷电流的波头、陡度及波长
波前（2.6微秒）
波长（半波峰时 间40微秒）
波前陡度：
I (kA/ s)
2.6
雷电流的计算波形
双指数波； 斜角波； 斜角平顶波； 半余弦波；
双指数波
i I
i I0 (et et )
防雷保护装置的必要性
防雷保护装置的种类
避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器 、防雷接地
一、避雷针和避雷线
独 立 避 雷 针
构 架 避 雷 针
消雷器
保护原理
能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发 展沿着避雷针的方向发展，直击于其上， 雷电流通过避雷针（线）及接地装置泄入 大地而防止避雷针（线）周围的设备受到 雷击

如发现有严重雷电灾害事故或造 成重大损失，应及时向相关部门 报告，以便及时采取措施进行救
援和恢复工作。
谢谢观看
提高防雷意识的方法
开展防雷宣传活动
通过各种渠道和媒体开展防雷宣传活动，提 高公众对雷电危害的认识和防范意识。
推广防雷科技产品
推广先进的防雷科技产品，提高防雷工作的 效率和安全性。
加强学校防雷教育
将防雷教育纳入学校课程，从小培养孩子的 安全意识和应对能力。
建立防雷应急预案
建立完善的防雷应急预案，提高应对雷电灾 害的能力和效率。
定期检测接地电阻值，确保其符合规范要 求，并对接地系统进行维护保养。
04
防雷安全与教育
防雷安全知识
雷电的形成与放电机制
雷电的危害与后果
解释雷电的形成过程和放电机制，帮 助人们理解雷电的危害。
详细说明雷电对人类、建筑物、电子 设备和自然界等造成的危害和后果。
雷电的分类与分级
介绍不同类型和级别的雷电，以及它 们可能带来的影响和危害。
03
防雷措施与实施
建筑物防雷
防雷系统设计
根据建筑物的重要性、使用性 质和雷电灾害风险评估结果， 确定防雷等级，设计合理的防
雷系统。
接闪器安装
在建筑物顶部安装接闪器，包 括避雷针、避雷带或避雷网， 以吸引雷电并引导电流入地。
引下线设置
在建筑物四角或每隔一定距离 设置引下线，将接闪器与接地 装置连接，确保电流顺畅入地 。
《雷电及防雷装置》PPT课件
目录
• 雷电的形成与特性 • 防雷装置的种类与作用 • 防雷措施与实施 • 防雷安全与教育 • 雷电灾害的预防与应对
01
雷电的形成与特性
雷电的形成过程
大气电场形成

（2）四支及以上分解为三支针来求
▪ 二、避雷线的保护范围
▪
▪ （一）单根避雷线
▪ （1） 当hx ≥ h/2时
▪
rx=0.47(h-hx)p
▪ （2） 当hx<h/2
▪ rx=(1.5h-2hx)p
（二）两根等高避雷线 ho =h-D/4P
▪ 220~330kV保护角200 ▪ 500kV保护角不大于150 ▪ 1000kV 三根避雷线
心部分的则为负离子
▪ （2）水滴分裂起电 ▪ （3）5~10km高度主要是正电荷云层，1~5km主要是负电荷云层。
▪ 3.雷云对地放电 ▪ （1） 下行雷，上行雷 ▪ （2）雷云对地放电三个阶段 ▪ （3）闪电，雷声 ▪ 4.防雷知识（补充）
▪ 第二节 雷电放电的计算模型和雷电参数 ▪ 一、计算模型 ▪ 1.雷电流：定义 ▪ 2.等值电路
▪
输电线路防雷性能优劣主要用耐雷水平及雷击跳闸率来衡量。
▪ 第一节 输电线路的感应雷过电压
▪ 一、感应雷过电压的产生
▪ 当雷击线路附近大地时，由于雷电通道周围空间电磁场的急剧变化，会在线 路上产生感应雷过电压，它包括静电分量和电磁分量。
▪ 在先导放电阶段，正电荷将被吸引到最靠近先导通道的一段导线上， 称为束缚电荷，导线上的负电荷则被排斥而向两侧运动，经由线路泄 漏电导和系统中性点进入大地。
▪ 3．起始动作电压 ▪ 4．残压 ▪ 5．压比：残压与起始动作电压的比值。1.6~2.0 ▪ 6．荷电率：指持续运行电压幅值与起始动作电压的比值。阀片上电
压负荷程度的一个参数。45%~75%或更大。
第五节 接地装置
▪ 电气装置需要接地的部分与大地的连接是靠接地装置来实现的， 它由接地极和接地引下线组成。

h0
h D 7p
bx hx水平面上的保护 截范 面围 的的 最小宽
（三）两支不等高避雷针
(五)单根避雷线 图7-12
(六)两根等高避雷线 图7－13
二、保护间隙和避雷器
(一)保护间隙
保护间隙与被保护绝缘并联，它的击穿电压比后者低，雷 电波侵入式，保护间隙首先放电，使被保护设备得以保护
过电压波被限制到保护间隙F的击穿电压Ub
架空输电线路地处旷野，地理环境复杂，易受雷击，造 成雷击过电压，导致输电线路跳闸。 输电线路雷电过电压：
直击雷过电压：雷击导线、累积杆塔、雷击避雷线 感应过电压：雷击线路附近地面，空间电磁感应
输电线路防雷性能： 耐雷水平：发生雷击时，线路绝缘尚不至于发生闪 络的最大雷电流幅值，单位为kA。
雷击跳闸率：每百公里线路每年因雷击引起的跳闸次 数，单位 次/百公里·年
（a）先导放电；（b）主放电；（c）计算模型； （d）电压源等值电路；（e）电流源等值电路
(二)直接雷击过电压
1. 雷击于地面上接地良好的物体
i
2i0
z0 z0 z
2i0
2 i0
uAizIz
1. 雷击于导线或档距中央避雷线
i
A
z0 z uA
(三)感应雷击过电压 形成机理
图7-7
先导放电阶段，导线电位为零 主放电阶段，使导线对地形成一定电压（静电分量），磁通 在导线感应出一定电压（电磁分量）。
城市 合肥 福州 南昌 济南 郑州 武汉 长沙 广州 南宁 重庆 成都
雷暴日 城市 雷暴日 30.1 贵阳 48.9 57.6 昆明 62.8 58.5 拉萨 73.2 26.3 西安 17.3 22.6 兰州 23.6 37.8 西宁 32.9 49.5 银川 19.7 87.6 乌鲁木齐 9.3 88.6 海口 113.8 41.0 台北 27.9 36.9 香港 34.0

D——两避雷针之间的水平距离， m； h0——两避雷针联合保护范围上部边 缘最低 点的高 度， m。2bx— —两避 雷针之 间在hx 水平面 上保护 范围的 最小宽 度， m。 一般两针间的距离D不宜大于5h。
h0
h
D 7P
bx 1.5(h0 hx )
当h≤30m时，P=1； 当30m＜h≤120m，
第6页/共82页
12.1.2 雷击物体时的计算模型及雷电流
雷击放电的计算模型和等值电路
雷击放电计算模型 (a)先导放电结束 (b) 主放电开始 (c) 主放电通道电路 (d)等值电路
先导通道具有较好的导电性，也具有 分布参 数的特 征 ,其波阻抗为Z0 。 Z是被击物体与大地（零地位）之间 的阻抗 。 可以把先导通道击中物体开始主放电 的过程 看作是 沿着波 阻抗为 Z0的无 限长的 雷电通 道，自 天空向 地面传 来的前 行波u0、i0（u0 = i0Z0）到达A点，从而在节点A上产生波 的折反 射的过 程 。
常用的典型等值计算波形主要有双指 数波、 斜角波 、斜角 平顶波 和等值 半余弦 波等四 种。
12.1.3 雷电参数
与实际最ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ近，但计算繁杂，较少采 用。
用来分析与雷电流波前有关的波过程 方便。
常用，分析10μs以内的波过程等值性 好。
第9页/共82页
分析雷电流波头比较接近，用于设计 特殊大 跨越、 高杆塔 时用
第15页/共82页
为了使雷电流顺利泄入地下和降低雷击点的 过电压，避雷针和避雷线除要有接闪器（避雷 针的针头，避雷线的架空地线）外，必须有足 够截面的可靠接地引下线和良好的接地体，其 接地电阻应足够小。
避雷针比较适宜用于象发电厂和变电所那样 相对集中的保护对象，而象架空线路那样伸展 很广的保护对象应采用避雷线。