第七章雷电放电及防雷保护装置课件

第七章第七章雷电放电及防雷保护装置雷电放电及防雷保护装置第七章雷电放电及防雷保护装置1雷电现象雷电现象雷电现象2富兰克林富兰克林（Franklin Benjamin）统一了统一了天电天电和和地电地电，彻底破除了人们对雷电的恐惧。，彻底破除了人们对雷电的恐惧。17491749年，他的夫人丽达在观看莱顿瓶串联实验时，无意碰到莱年，他的夫人丽达在观看莱顿瓶串联实验时，无意碰到莱顿瓶上的金属杆，被电火花击倒在地，卧病一周，使他更顿瓶上的金属杆，被电火花击倒在地，卧病一周，使他更坚定了探讨雷电实质的决心。他一方面列举了坚定了探讨雷电实质的决心。他一方面列举了1212条静电火条静电火花与雷电火花的相同之处，一方面通过岗亭实验和风筝实花与雷电火花的相同之处，一方面通过岗亭实验和风筝实验（验（17521752年年6 6月）给予实验证明。他的一封封书信通过柯月）给予实验证明。他的一封封书信通过柯林森在英国皇家学会宣读，开始时受到的是嘲笑、怀疑，林森在英国皇家学会宣读，开始时受到的是嘲笑、怀疑，后来他的论文集电学实验与研究出版，特别是风筝实后来他的论文集电学实验与研究出版，特别是风筝实验的报告轰动了欧洲，使人们看到电学是一门有广大前景验的报告轰动了欧洲，使人们看到电学是一门有广大前景的科学，避雷针也成了人类破除迷信征服自然的一项重要的科学，避雷针也成了人类破除迷信征服自然的一项重要技术成果，推动了电学、电工学的发展。技术成果，推动了电学、电工学的发展。富兰克林（Franklin Benjamin）统一了天电和3俄国化学家，哲学家俄国化学家，哲学家 ，被誉为，被誉为“俄国科学史上俄国科学史上的彼得大帝的彼得大帝”18”18世纪中叶，电学还处于萌芽时世纪中叶，电学还处于萌芽时期。在大西洋彼岸的美国科学家富兰克林做风期。在大西洋彼岸的美国科学家富兰克林做风筝实验，用莱顿瓶收集雷电的同时，俄国科学筝实验，用莱顿瓶收集雷电的同时，俄国科学家罗蒙诺索夫和利赫曼也在重复富兰克林的风家罗蒙诺索夫和利赫曼也在重复富兰克林的风筝实验，舍身、忘死地研究雷电现象。他们在筝实验，舍身、忘死地研究雷电现象。他们在自己家的屋顶上架设了所谓的自己家的屋顶上架设了所谓的“雷电器雷电器”装置，装置，在霹雳的雷声中观察雷电器上的电火花。而利在霹雳的雷声中观察雷电器上的电火花。而利赫曼在实验中不幸以身殉职。赫曼在实验中不幸以身殉职。罗蒙诺索夫（罗蒙诺索夫（Lomonosov Mikhil Vasilievich）俄国化学家，哲学家，被誉为“俄国科学史上的彼得大帝”184雷电对电力系统的危害雷电对电力系统的危害1.雷电放电在电力系统中引起很高的雷电雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压（过电压（大气过电压大气过电压）从而造成电力系统）从而造成电力系统的绝缘损坏和停电。的绝缘损坏和停电。2.雷电放电所产生的巨大电流使雷电放电所产生的巨大电流使导体熔断导体熔断或或通过电动力引起机械损坏通过电动力引起机械损坏。雷电对电力系统的危害1.雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过57.1 7.1 雷电放电和雷电过电压雷电放电和雷电过电压7.1 6雷暴日及雷暴小时雷暴日及雷暴小时（雷电活动频度）（雷电活动频度）雷暴日雷暴日一年中发生雷电的天数一年中发生雷电的天数雷暴小时雷暴小时一年中发生雷电的小时数一年中发生雷电的小时数统计资料表明：统计资料表明：在我国一个雷暴日（在我国一个雷暴日（Td）大致克折合为）大致克折合为3个雷暴小时个雷暴小时(Th)。(通常取通常取40个雷暴日作为基准个雷暴日作为基准)衡量雷电活动的雷电参数衡量雷电活动的雷电参数雷暴日及雷暴小时（雷电活动频度）雷暴日一年中发生雷电的天数雷7少雷区少雷区Td小于等于小于等于15多雷区多雷区Td大于大于40强雷区强雷区Td大于大于90或运行经验表或运行经验表明雷害特别严重的地区明雷害特别严重的地区少雷区Td小于等于15多雷区Td大于40强雷区Td大于90或8地面落雷密度地面落雷密度地面落雷密度（地面落雷密度（）：）：每一雷暴日、每平方公里地每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷击的次数面遭受雷击的次数为什么引入为什么引入“地面落雷密度地面落雷密度”这一概念这一概念“地面落雷密度地面落雷密度”和和“雷暴日雷暴日”的联系的联系地面落雷密度地面落雷密度（）：每一雷暴日、每平方公里地面遭9雷道波阻抗雷道波阻抗雷电通道的长度可达数千米，而半径仅为数雷电通道的长度可达数千米，而半径仅为数厘米，类似于厘米，类似于一条具有分布参数的电力线路一条具有分布参数的电力线路，从而具有某一等值的波阻抗，称为从而具有某一等值的波阻抗，称为雷道波阻雷道波阻抗抗（Z0，我国有关规程建议取波阻抗为，我国有关规程建议取波阻抗为300欧）欧）雷道波阻抗雷电通道的长度可达数千米，而半径仅为数厘米，类似于10雷道的极性雷道的极性为什么防雷计算中一般为什么防雷计算中一般按负极性雷按负极性雷考虑考虑雷道的极性为什么防雷计算中一般按负极性雷考虑11雷电流雷电流i幅值（幅值（I）：）：表示表示雷电强度的指标，是雷电强度的指标，是产生雷电过电压的根产生雷电过电压的根源源幅值大于幅值大于I I的雷电流出现的概率的雷电流出现的概率雷电流i幅值（I）：表示雷电强度的指标，是产生雷电过电压的根12雷电流的波头、陡度及波长雷电流的波头、陡度及波长波前波前（2.6微秒）微秒）波长波长（半波峰时（半波峰时间间40微秒微秒）波前陡度：波前陡度：雷电流的波头、陡度及波长波前（2.6微秒）波长（半波峰时间413雷电流的计算波形雷电流的计算波形双指数波；双指数波；斜角波；斜角波；斜角平顶波；斜角平顶波；半余弦波；半余弦波；雷电流的计算波形双指数波；14双指数波双指数波0itIT1双指数波0itIT115斜角波斜角波0it斜角波0it16斜角平顶波斜角平顶波0itIT1斜角平顶波0itIT117半余弦波半余弦波iIT1半余弦波iIT118雷电多重放电次数及总延续时间雷电多重放电次数及总延续时间统计数据表明：统计数据表明：一次雷电放电往往包含多一次雷电放电往往包含多次重复放电；且每次雷电放电总的延续时次重复放电；且每次雷电放电总的延续时间（包括多次重复放电）不同。间（包括多次重复放电）不同。雷电多重放电次数及总延续时间统计数据表明：一次雷电放电往往包19雷电放电能量雷电放电能量雷电放电能量不大，但由于雷电放电的持雷电放电能量不大，但由于雷电放电的持续时间很短，因此放电功率很大！续时间很短，因此放电功率很大！雷电放电能量雷电放电能量不大，但由于雷电放电的持续时间很短，20雷电过电压的形成雷电过电压的形成ASRAR先导放电先导放电主放电主放电开光开光S闭合闭合雷雷电电先先导导雷电过电压的形成ASRAR先导放电主放电开光S闭合雷电先导21雷电过电压的计算等值回路雷电过电压的计算等值回路A雷电过电压的计算等值回路A22直击雷过电压计算案例直击雷过电压计算案例Case 1:雷击于地面上接地良好的物体：雷击于地面上接地良好的物体：雷电流：雷电流：雷电过电压：雷电过电压：直击雷过电压计算案例Case 1:雷击于地面上接地良好的物体23Case 2:雷击于导线或避雷线：雷击于导线或避雷线：Case 2:雷击于导线或避雷线：24感应雷过电压计算案例感应雷过电压计算案例雷击点与电力线路间距离大于雷击点与电力线路间距离大于65m时：时：雷击于塔顶等靠近导线的接地物体时：雷击于塔顶等靠近导线的接地物体时：感应雷过电压计算案例雷击点与电力线路间距离大于65m时：雷击257.2 7.2 防雷保护装置防雷保护装置防雷保护装置的必要性防雷保护装置的必要性防雷保护装置的种类防雷保护装置的种类避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器、避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器、防雷接地防雷接地7.2 防雷保护装置防雷保护装置的必要性防雷保护装置的种类26一、避雷针和避雷线一、避雷针和避雷线独独立立避避雷雷针针一、避雷针和避雷线独立避雷针27构构架架避避雷雷针针构架避雷针28消雷器消雷器消雷器29保护原理保护原理能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发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，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）周围的设备受到大地而防止避雷针（线）周围的设备受到雷击雷击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30保护范围保护范围是否处于避雷针（是否处于避雷针（线线）保护范围保护范围内的物内的物体一定不会遭受雷击体一定不会遭受雷击保护范围是否处于避雷针（线）保护范围内的物体一定不会遭受雷击31单支避雷针保护范围单支避雷针保护范围单支避雷针保护范围32h:避雷针高度（避雷针高度（m）被保护物高度被保护物高度（m）P:高度影响系数高度影响系数h:避雷针高度（m）被保护物高度（m）P:高度影响系数33一味地增加避雷针的高度是一味地增加避雷针的高度是否是增大保护范围的否是增大保护范围的“良策良策”一味地增加避雷针的高度是否是增大保护范围的“良策”34两支避雷针保护范围两支避雷针保护范围两支避雷针保护范围35a.定出保护范围上部边缘最低点高度：定出保护范围上部边缘最低点高度：二针间被保护物高度水平面上保护范围的一侧宽二针间被保护物高度水平面上保护范围的一侧宽度：度：a.定出保护范围上部边缘最低点高度：二针间被保护物高度水平面36两支不等高避雷针两支不等高避雷针两支不等高避雷针37避雷线的保护角避雷线的保护角避雷线的保护角38二、避雷器二、避雷器什么是避雷器什么是避雷器与保护绝缘并联的能限制过电压波幅值的保护与保护绝缘并联的能限制过电压波幅值的保护装置装置二、避雷器什么是避雷器与保护绝缘并联的能限制过电压波幅值的保39避雷器的必要性避雷器的必要性1.1.绕击率的问题绕击率的问题2 2过电压波沿线路入侵发电厂和变电所过电压波沿线路入侵发电厂和变电所避雷器的必要性1.绕击率的问题2过电压波沿线路入侵发电厂和变40保护间隙保护间隙为什么通常做成角形为什么通常做成角形防止主间隙防止主间隙被外物短接被外物短接绝缘支撑绝缘支撑保护间隙为什么通常做成角形防止主间隙被外物短接绝缘支撑41作用原理：作用原理：当雷电侵当雷电侵入波要危及它所保护入波要危及它所保护的电气设备的绝缘时，的电气设备的绝缘时，间隙首先击穿，工作间隙首先击穿，工作母线接地，避免了被母线接地，避免了被保护设备上的电压升保护设备上的电压升高，从而保护了设备。高，从而保护了设备。作用原理：当雷电侵入波要危及它所保护的电气设备的绝缘时，间隙42优点优点:结构简单、制造方便结构简单、制造方便保护间隙的特点保护间隙的特点缺点：缺点：1.伏秒特性曲线比较陡（伏秒特性曲线比较陡（）绝缘）绝缘配合不理想；配合不理想；2.间隙动作后会形成截波；间隙动作后会形成截波；3.熄弧能力低熄弧能力低(电弧不即使熄灭有什电弧不即使熄灭有什么后果么后果 )优点:结构简单、制造方便保护间隙的特点缺点：1.伏秒特性曲线43管式避雷器（管式避雷器（排气式排气式避雷器）避雷器）结构结构胶木管（胶木管（增大增大机械强度机械强度）管式避雷器（排气式避雷器）结构胶木管（增大机械强度）44作用原理作用原理当排气式避雷器受到雷电波入侵时，内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，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流经间隙的工频续流电弧的高温使管内产气材料（产气材料（电弧高温下能产生大量气体电弧高温下能产生大量气体的纤维、塑料或特种橡胶的纤维、塑料或特种橡胶）分解出大量）分解出大量气体，管内压力升高，气体，管内压力升高，气体从开口孔喷气体从开口孔喷出，造成对电弧的强烈纵吹出，造成对电弧的强烈纵吹，从而使工，从而使工频续流在频续流在1 1到到3 3个周波内熄灭。个周波内熄灭。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45特点特点其熄弧能力与工频续流大小有关，其熄弧能力与工频续流大小有关，续续流太大，产气过多，易使管子炸裂；流太大，产气过多，易使管子炸裂；续流太小，产气不足以熄弧，故对工续流太小，产气不足以熄弧，故对工频续流有频续流有上下限上下限的规定。的规定。GXW3515特点其熄弧能力与工频续流大小有关，续流太大，产气过多，易使管46缺点缺点伏秒特性较陡且会形成截波（同保护间隙）伏秒特性较陡且会形成截波（同保护间隙）虽有较强的灭弧能力，但在求得安装点的短路虽有较强的灭弧能力，但在求得安装点的短路电流后，要选择一种合乎要求的管式避雷器有电流后，要选择一种合乎要求的管式避雷器有时并不容易。时并不容易。运行维护比较麻烦运行维护比较麻烦可靠性不高容易炸管可靠性不高容易炸管缺点伏秒特性较陡且会形成截波（同保护间隙）虽有较强的灭弧能力47阀式避雷器阀式避雷器电力系统中对电力系统中对变压器变压器进行防雷保护的进行防雷保护的主力主力（保（保护间隙和管式避雷器都不能胜任）护间隙和管式避雷器都不能胜任）F F（火花间隙）（火花间隙）工作电阻（工作电阻（阀片阀片）瓷套瓷套接地装置的冲击接地电阻接地装置的冲击接地电阻被保护设备被保护设备的绝缘的绝缘阀式避雷器电力系统中对变压器进行防雷保护的主力（保护间隙和管48放电后放电后工作电阻工作电阻上的电压波形上的电压波形线性电阻线性电阻ut0原始过电压波原始过电压波SiC阀片阀片理想阀片理想阀片URUb(i)（残压）（残压）放电后工作电阻上的电压波形线性电阻ut0原始过电压波SiC阀49阀片电阻的阀片电阻的伏安伏安特性特性:非线性系数非线性系数（数值（数值越小，非线性程度越高，越小，非线性程度越高，低温烧结的低温烧结的SiC阀片电阀片电阻的系数在阻的系数在0.2左右左右）阀片电阻的伏安特性:非线性系数（数值越小，非线性程度越高50对对阀片电阻阀片电阻的技术要求：的技术要求：具有良好的非线性特性，具有良好的非线性特性，大冲击电流时的阻值小，大冲击电流时的阻值小，小电流的时候阻值大。小电流的时候阻值大。具有足够大的通流容量。（具有足够大的通流容量。（否则容易被大的冲击否则容易被大的冲击电流烧毁电流烧毁）对阀片电阻的技术要求：具有良好的非线性特性，大冲击电流时的阻51对对火花间隙火花间隙的技术要求：的技术要求：避雷器工作避雷器工作的两个阶段的两个阶段火花间隙击穿火花间隙击穿火花间隙中续流电弧熄灭火花间隙中续流电弧熄灭对火花间隙的技术要求：避雷器工作的两个阶段火花间隙击穿火花间52火花间隙击穿火花间隙击穿阶段阶段具有具有平坦平坦的的伏秒伏秒特性，便于绝缘配合特性，便于绝缘配合火花间隙击穿阶段具有平坦的伏秒特性，便于绝缘配合53火花间隙中续流电弧熄灭火花间隙中续流电弧熄灭阶段阶段具有良好的灭弧性能，具有良好的灭弧性能，使电弧尽快熄灭。使电弧尽快熄灭。现代阀式避雷器能够熄灭幅值为现代阀式避雷器能够熄灭幅值为80100A的续流电弧的续流电弧(我国生产的我国生产的FS和和FZ型避雷型避雷器，当工频继流不大于器，当工频继流不大于50A和和80A时，能够在第时，能够在第一次过零时熄灭电弧一次过零时熄灭电弧)。火花间隙中续流电弧熄灭阶段具有良好的灭弧性能，使电弧尽快熄灭54黄铜电极黄铜电极云母垫片云母垫片为什么火花间隙不采用为什么火花间隙不采用单间隙单间隙阀式避雷器的单元间隙阀式避雷器的单元间隙单个间隙工频放电电压单个间隙工频放电电压2.7-3.0kV；黄铜电极云母垫片为什么火花间隙不采用单间隙阀式避雷器的单元间55具有具有分路电阻分路电阻的火花间隙的火花间隙采用单间隙作为火花间隙在采用单间隙作为火花间隙在技术上不合理。技术上不合理。因此实际的因此实际的火花间隙往往由许多单元间火花间隙往往由许多单元间隙串联组成隙串联组成。如如110kV避雷避雷器中，火花间隙由器中，火花间隙由96个单元个单元间隙串联而成。间隙串联而成。为了使这些为了使这些单元间隙上的单元间隙上的电压分布均匀，电压分布均匀，火花间隙上火花间隙上需并有分路电阻需并有分路电阻具有分路电阻的火花间隙采用单间隙作为火花间隙在技术上不合理。56为什么要在间隙两端并联电阻为什么要在间隙两端并联电阻由于间隙各电极对地和对高压端有由于间隙各电极对地和对高压端有寄生电容存在，使电压在各间隙上寄生电容存在，使电压在各间隙上的分布不均匀，的分布不均匀，从而使每个火花间从而使每个火花间隙的作用得不到充分发挥，隙的作用得不到充分发挥，减弱了减弱了避雷器的熄弧能力，也降低了工频避雷器的熄弧能力，也降低了工频放电电压。放电电压。为什么要在间隙两端并联电阻由于间隙各电极对地和对高压端有寄生57普通阀式避雷器普通阀式避雷器系列系列系列名称系列名称系列型号系列型号额定电压额定电压（kV）结构特点结构特点适用范围适用范围配电所型配电所型FS3，6，10无分路电阻，无分路电阻，阀片直径阀片直径55mm配电所中变配电所中变压器，压器，电缆电缆头头等设备等设备变电所型变电所型FZ3220有分路电阻，有分路电阻，阀片直径阀片直径100mm变电所电气变电所电气设备设备普通阀式避雷器系列系列名称系列型号额定电压（kV）结构特点适58电气参数电气参数(1).(1).额定电压：额定电压：避雷器两端子间允许的最大工避雷器两端子间允许的最大工频电压的有效值频电压的有效值(2).(2).灭弧电压：保证能够在工频续流第一次经过灭弧电压：保证能够在工频续流第一次经过零值时灭弧的条件下允许加在避雷器上的最高工零值时灭弧的条件下允许加在避雷器上的最高工频电压。（频电压。（避雷器的设计依据避雷器的设计依据）灭弧电压应当大灭弧电压应当大于避雷器工作母线上可能出现的最高工频电压，于避雷器工作母线上可能出现的最高工频电压，否则将不能保证续流灭弧而使阀片烧坏。否则将不能保证续流灭弧而使阀片烧坏。电气参数(1).额定电压：避雷器两端子间允许的最大工频电压的59(3).工频放电电压：工频放电电压：在工频电压下，避雷器将发在工频电压下，避雷器将发生放电的电压值。（具有生放电的电压值。（具有上限值上限值和和下限值下限值（必须必须要高于内部过电压要高于内部过电压）(4).(4).冲击放电电压：冲击放电电压：对对220kV220kV及以下的避雷器，及以下的避雷器，指的是标准雷电冲击波下的放电电压（指的是标准雷电冲击波下的放电电压（幅值幅值）的上限的上限；对对330kV330kV及以上的超高压避雷器，除了及以上的超高压避雷器，除了雷电冲击放电电压外，还包括在标准操作冲击雷电冲击放电电压外，还包括在标准操作冲击波下的放电电压（波下的放电电压（幅值幅值）的上限。）的上限。(3).工频放电电压：在工频电压下，避雷器将发生放电的电60(5).残压：残压：指雷电流通过避雷器时在阀片电阻上指雷电流通过避雷器时在阀片电阻上产生的压降产生的压降(6).(6).保护比保护比：指避雷器：指避雷器残压残压与与灭弧电压灭弧电压之比。之比。保保护比愈小，说明残压愈低或灭弧电压愈高，显示护比愈小，说明残压愈低或灭弧电压愈高，显示保护性能愈好。保护性能愈好。(5).残压：指雷电流通过避雷器时在阀片电阻上产生的压降61(7).(7).保护水平保护水平：避雷器：避雷器上可能出现的最大冲击电上可能出现的最大冲击电压峰值。压峰值。残压残压标准雷电冲标准雷电冲击放电电压击放电电压陡坡放电电压陡坡放电电压显然：显然：被保护设备的冲击绝缘水平应被保护设备的冲击绝缘水平应高于避雷器高于避雷器的保护水平的保护水平(7).保护水平：避雷器上可能出现的最大冲击电压峰值。残压标62(7).(7).阀式避雷器的冲击系数：冲击放电电压与工阀式避雷器的冲击系数：冲击放电电压与工频放电电压的幅值比（频放电电压的幅值比（越接近越接近1 1越好，伏秒特性越好，伏秒特性比较平坦比较平坦）。(8).(8).避雷器避雷器工频放电电压的下限工频放电电压的下限与与灭弧电压灭弧电压之比。之比。(7).阀式避雷器的冲击系数：冲击放电电压与工频放电电压的幅63磁吹型阀式避雷器磁吹型阀式避雷器磁吹型阀式避雷器磁吹型阀式避雷器阀式避雷器阀式避雷器改进发展改进发展采用灭弧能力更强的磁吹火花间隙采用灭弧能力更强的磁吹火花间隙.流通能力更大的高温阀片流通能力更大的高温阀片磁吹型阀式避雷器磁吹型阀式避雷器阀式避雷器改进发展采用灭弧能64旋弧型磁吹避雷器旋弧型磁吹避雷器灭弧删型磁吹避雷器灭弧删型磁吹避雷器利用磁场对电利用磁场对电弧的电动力，弧的电动力，迫使间隙中的迫使间隙中的电弧电弧加快运动加快运动、旋转或拉长旋转或拉长，使弧柱中去使弧柱中去电电离离作用加强，作用加强，从而大大提高从而大大提高其灭弧能力。其灭弧能力。旋弧型磁吹避雷器灭弧删型磁吹避雷器利用磁场对电弧的电动力，迫65性能改善性能改善普通阀型避雷器只能用于普通阀型避雷器只能用于雷电过电压防雷电过电压防护。护。磁吹型阀式避雷器还可以用于磁吹型阀式避雷器还可以用于内部过电内部过电压压的防护的防护为了防护为了防护内部过电压内部过电压，技术上的，技术上的关键关键是必须是必须采用灭弧采用灭弧能力更强的磁吹火花间隙。当然提高阀片的流通能力能力更强的磁吹火花间隙。当然提高阀片的流通能力也很重要（也很重要（内部过电压的延续时间较长内部过电压的延续时间较长）。）。性能改善普通阀型避雷器只能用于雷电过电压防护。磁吹型阀式避雷66金属氧化物避雷器（氧化锌金属氧化物避雷器（氧化锌MOA）利用利用氧化锌氧化锌并掺以微量的其它并掺以微量的其它氧化物氧化物制成阀片，制成阀片，具有及其优异的非线性特性。（具有及其优异的非线性特性。（在工作电压下，在工作电压下，其阻值很大，泄漏电流很小，小于其阻值很大，泄漏电流很小，小于1mA；而在过；而在过电压下，阻值急剧减小电压下，阻值急剧减小）其）其伏安特性伏安特性可用下式表可用下式表示：示：非线性系数非线性系数，最多不会，最多不会不会超过不会超过0.1，比较接近，比较接近理想阀片（相对于理想阀片（相对于SiC制制成的阀片）成的阀片）金属氧化物避雷器（氧化锌MOA）利用氧化锌并掺以微量的其它氧670IU1050100400系统相电压系统相电压此电流很小，因此用此此电流很小，因此用此种阀片制成的避雷器种阀片制成的避雷器可可以省去火花间隙以省去火花间隙此电流很大，因此用此此电流很大，因此用此种阀片制成的避雷器种阀片制成的避雷器必必须有火花间隙须有火花间隙ZnO 电阻电阻SiC 电阻电阻0IU1050100400系统相电压此电流很小，因此用此68第七章雷电放电及防雷保护装置课件69第七章雷电放电及防雷保护装置课件70金属氧化物避雷器的特点金属氧化物避雷器的特点d.通流容量大，能制成重载避雷器；通流容量大，能制成重载避雷器；c.c.无续流，无续流，动作负载轻动作负载轻（过电压对应的能量）（过电压对应的能量）、能重复动作实现保护能重复动作实现保护a.a.无间隙，所以结构大大简化、体积也无间隙，所以结构大大简化、体积也可以缩小很多可以缩小很多b.保护性能优越保护性能优越e.e.耐污性能好耐污性能好金属氧化物避雷器的特点d.通流容量大，能制成重载避雷器；c.71避雷器的电气参数避雷器的电气参数(1).(1).避雷器额定电压：相当于避雷器额定电压：相当于SiCSiC避雷器的避雷器的灭弧灭弧电压。指避雷器能够较长器期耐受的最大电压。指避雷器能够较长器期耐受的最大工频工频电压有效值电压有效值。(2).(2).容许最大持续运行电压：能够长期持续运容许最大持续运行电压：能够长期持续运行的最大工频电压有效值。行的最大工频电压有效值。避雷器的电气参数(1).避雷器额定电压：相当于SiC避雷器的72(3).(3).起始动作电压：避雷器开始进入动作状态起始动作电压：避雷器开始进入动作状态以限制过电压。以限制过电压。(4).(4).残压：放电电流流过避雷器时，其端子间残压：放电电流流过避雷器时，其端子间出现的电压峰值。出现的电压峰值。(3).起始动作电压：避雷器开始进入动作状态以限制过电压。(73(5).(5).保护水平保护水平雷电保护水平：雷电保护水平：雷电冲击残压雷电冲击残压陡坡冲击残压陡坡冲击残压操作保护水平：操作保护水平：操作冲击残压操作冲击残压(5).保护水平雷电保护水平：雷电冲击残压陡坡冲击残压操作保74防雷接地防雷接地前面所介绍的各种前面所介绍的各种防雷保护装置（避防雷保护装置（避雷针，避雷器，避雷线）雷针，避雷器，避雷线）最终都要将最终都要将雷电流雷电流泻入大地，因此泻入大地，因此接地装置接地装置是整是整个防雷体系中不可缺少的一个重要组个防雷体系中不可缺少的一个重要组成部分。成部分。防雷接地前面所介绍的各种防雷保护装置（避雷针，避雷器，避雷线75接地：接地：电气设备导电和非导电部分与大电气设备导电和非导电部分与大地的人为连接（地的人为连接（利用接地装置，由利用接地装置，由接地接地体体和和接地引线接地引线组成组成），起着维持正常运），起着维持正常运行，保安，防雷，防干扰的作用行，保安，防雷，防干扰的作用地：地：地中不受入地电流影响而保持地中不受入地电流影响而保持零零电位电位的土地的土地接地：电气设备导电和非导电部分与大地的人为连接（利用接地装置76接地体接地体人工（人工（“专职专职”）自然（自然（“兼职兼职”）接地体人工（“专职”）自然（“兼职”）77接地的分类接地的分类a.a.工作接地：工作接地：接地电阻在接地电阻在0.50.51010欧欧的范围之内的范围之内b.保护接地：保护接地：接地电阻在接地电阻在1 11010欧的欧的范围之内范围之内c.c.防雷接地：防雷接地：接地电阻在接地电阻在1 13030欧的欧的范围之内范围之内接地的分类a.工作接地：接地电阻在0.510欧的范围之内b78接地电阻接地电阻接地电阻是表征接地装置功能的一个重接地电阻是表征接地装置功能的一个重要电气参数。要电气参数。工作（保护）接地工作（保护）接地中，其中，其是指是指接地装置接地装置流过工频或直流电流时的流过工频或直流电流时的电阻，称为电阻，称为稳态电阻稳态电阻 ；防雷接地中防雷接地中，其是指其是指接地装置接地装置流过冲击大电流时呈现流过冲击大电流时呈现的电阻，的电阻，简称冲击电阻简称冲击电阻冲击系数冲击系数接地电阻接地电阻是表征接地装置功能的一个重要电气参数。工作（79接地电阻构成接地电阻构成接地电阻接地电阻接地引线电阻接地引线电阻接地体本身的电阻接地体本身的电阻接地体与土壤间的接触电阻接地体与土壤间的接触电阻大地的溢流电阻大地的溢流电阻接地电阻构成接地电阻接地引线电阻接地体本身的电阻接地体与土壤80稳态接地电阻的估算稳态接地电阻的估算(1).单个垂直接地体单个垂直接地体（Ld）稳态接地电阻的估算(1).单个垂直接地体（Ld）81(2).多个垂直接地体多个垂直接地体利用系数利用系数（小于（小于1）(2).多个垂直接地体利用系数（小于1）82(3).水平接地体水平接地体(3).水平接地体83防雷接地及有关计算防雷接地及有关计算水平接地体等值电路水平接地体等值电路冲击接地电阻分析：冲击接地电阻分析：防雷接地及有关计算水平接地体等值电路冲击接地电阻分析：84从上图可以看出：从上图可以看出：电感上的电压降将电感上的电压降将很大（很大（雷电流的波前陡度很大雷电流的波前陡度很大），因），因此离雷电流入地点较远的接地体实际此离雷电流入地点较远的接地体实际上已经不起作用，相当与上已经不起作用，相当与缩短了接地缩短了接地体的长度体的长度，增大了接地电阻。，增大了接地电阻。变小变小从上图可以看出：电感上的电压降将很大（雷电流的波前陡度很大）85雷电流泻入大地时，会在接地体周围雷电流泻入大地时，会在接地体周围产生产生火花放电区火花放电区，相当于等效，相当于等效增加增加了了接地体的接地体的尺寸尺寸，因而使其接地电阻变，因而使其接地电阻变小小。变大变大雷电流泻入大地时，会在接地体周围产生火花放电区，相当于等效增86多根接地体构成的接地装置的冲击接地电阻多根接地体构成的接地装置的冲击接地电阻接地装置的冲击接地装置的冲击利用系数，小于利用系数，小于1多根接地体构成的接地装置的冲击接地电阻接地装置的冲击利用系数87接地网的接地电阻接地网的接地电阻工频接地电阻：工频接地电阻：冲击接地电阻：冲击接地电阻：接地网的接地电阻工频接地电阻：冲击接地电阻：88第七章雷电放电及防雷保护装置课件89第七章雷电放电及防雷保护装置课件90第七章雷电放电及防雷保护装置课件91第七章雷电放电及防雷保护装置课件92第七章雷电放电及防雷保护装置课件93第七章雷电放电及防雷保护装置课件94第七章雷电放电及防雷保护装置课件95第七章雷电放电及防雷保护装置课件96第七章雷电放电及防雷保护装置课件97第七章雷电放电及防雷保护装置课件98第七章雷电放电及防雷保护装置课件99第七章雷电放电及防雷保护装置课件100