重庆大学高电压5电力系统大气过电压及保护资料课件

第二篇第二篇电力系统过电压及其防护电力系统过电压及其防护第五章第五章 电力系统大气过电压及保护电力系统大气过电压及保护主要内容主要内容5.1 5.1 雷电放电过程及雷电参数雷电放电过程及雷电参数雷电放电过程及雷电参数雷电放电过程及雷电参数5.2 5.2 防雷保护装置防雷保护装置防雷保护装置防雷保护装置5.3 5.3 输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护5.4 5.4 发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护5.5 5.5 变压器的防雷保护变压器的防雷保护变压器的防雷保护变压器的防雷保护5.6 直配电机的防雷保护直配电机的防雷保护直配电机的防雷保护直配电机的防雷保护5.1 雷电放电过程及雷电参数雷电放电过程及雷电参数5.1 雷电放电过程及雷电参数雷电放电过程及雷电参数雷雷电电是是自自然然中中最最宏宏伟伟壮壮观观的的现现象象也也是是最最普普遍遍的的现现象象之之一一，它它对对人人类类的的生生活活环环境境、工工作作条条件件等等都都造造成成了了很很大大的的影影响响，因因此此对对雷雷电电的的研研究究和和防防护意义重大。护意义重大。早早在在18世世纪纪初初，富富兰兰克克林林等等物物理理学学家家已已经经揭揭示示了了闪闪电电就就是是电电的的本本质质。例例如如著著名名的的风风筝筝实实验验，第第一一次次向向人人们们揭揭示示了了雷雷电电只只不不过过是是一一种种大大气气火火花放电现象的秘密。花放电现象的秘密。随随着着物物理理学学的的进进一一步步发发展展，人人们们对对雷雷电电这这一一自自然然现现象象有有了了更更深深刻刻的的认认识。识。雷雷电电放放电电实实质质上上是是一一种种超超长长气气隙隙的的火火花花放放电电，它它所所产产生生的的雷雷电电流流高高达达数数十十、甚甚至至数数百百千千安安，从从而而会会引引起巨大的起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。电磁效应、机械效应和热效应。从从电力工程电力工程的角度来看，最值得我们注意的两个方面是：的角度来看，最值得我们注意的两个方面是：雷雷电电放放电电在在电电力力系系统统中中引引起起很很高高的的雷雷电电过过电电压压，它它是是造造成成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一 产产生生巨巨大大电电流流，使使被被击击物物体体炸炸毁毁、燃燃烧烧、使使导导体体熔熔断断或或通通过电动力引起机械损坏。过电动力引起机械损坏。本节主要内容：本节主要内容：5.1.1、雷电放电的过程、雷电放电的过程5.1.2、雷电参数、雷电参数 5.1.3、雷击时计算雷电流的等值电路、雷击时计算雷电流的等值电路5.1.1 雷电放电的过程雷电放电的过程水水滴滴分分裂裂起起电电理理论论：大大水水滴滴分分裂裂成成水水珠珠和和细细微微的的水水沫沫，出出现现电电荷荷分分离离现现象象，大大水水珠珠带带正正电电，小小水水沫沫带带负负电电，细细微微水水沫沫被被上上升升气气流流带带往往高高空空，形形成成大大片片带带负负电电的的雷雷云云。雷雷云云的的底底部部大大多多是是带带负电荷，在地面上感应出大量的正电荷。负电荷，在地面上感应出大量的正电荷。带带有有大大量量不不同同极极性性的的雷雷云云之之间间、雷雷云云对对地地之之间间就就形形成成了了强强大大的的电场电场。雷云中的雷云中的电荷分布电荷分布当空间电场强度超过当空间电场强度超过大气电离的放电的临大气电离的放电的临界电场强度时，就会界电场强度时，就会发生发生云间或对大地的云间或对大地的火花放电火花放电。放电通道的电流可达放电通道的电流可达几十或几百千安。几十或几百千安。雷电放电就其本质而言是雷电放电就其本质而言是一种超长气隙的火花放电一种超长气隙的火花放电雷电放电的基本过程雷电放电的基本过程1先导放电通道；先导放电通道；2强电离区；强电离区；3主放电通道主放电通道l先导；先导；r主放电；主放电；v发展方向发展方向雷电放电类型雷电放电类型v流流经经物物体体的的电电流流波波与与被被击击 物体的波阻抗有关物体的波阻抗有关v当当Zj=0时时，流流经经被被击击物物体体 的电流定义为的电流定义为雷电流雷电流2流经被击物体的电流：流经被击物体的电流：彼德逊法则彼德逊法则研研究究表表明明：雷雷电电放放电电的的先先导导通通道道具具有有分分布布参参数数的的特特性性，可可认认为为它它是是一一个个具具有有电电感感、电电容容等等均均匀匀分分布布参参数数的的导导电电通通道道，称称为为雷雷电电通通道道，其其波波阻阻抗为抗为Z0 雷电流波：雷电流波：雷雷电电流流通通道道的的波波阻阻抗抗Z0的的数数值值通常取为通常取为300欧欧5.1.2 雷击时计算雷电流的等值电路雷击时计算雷电流的等值电路n雷雷云云对对地地放放电电的的实实质质是是雷雷云云电电荷荷向向大大地地的的突突然然释释放放；从从电电源性质来看，这相当于一个源性质来看，这相当于一个电流源电流源的作用过程；的作用过程；n雷雷电电放放电电的的物物理理过过程程虽虽然然很很复复杂杂，但但从从地地面面感感受受到到的的实实际际效效果果和和防防雷雷保保护护实实际际工工程程角角度度，可可以以把把它它看看成成是是一一个个沿沿者者固固定定波波阻阻抗抗的的雷雷电电通通道道向向地地面面传传播播电电磁磁波波的的过过程程。可可依依据据此建立计算模型。此建立计算模型。n在在雷雷电电放放电电的的过过程程中中，人人们们能能够够测测知知的的电电量量，是是雷雷击击地地面面时时流流过过被被击击物物体体的的电电流流i，然然后后再再根根据据计计算算模模型型反反推推雷雷电电波波的电流。的电流。注意理解：注意理解：若：若：Z ZZ Z0 0时，时，i iZ Zi iL L国国际际上上都都习习惯惯把把雷雷击击于于低低接接地地阻阻抗抗（Z0或或30欧欧姆姆）物体时，流过该物体的电流称为雷电流。物体时，流过该物体的电流称为雷电流。应应特特别别注注意意：定定义义中中的的雷雷电电流流iZ恰恰好好等等于于沿沿雷雷电电通通道道传播而来的雷电流波传播而来的雷电流波 的的两倍两倍。因因此此，在在防防雷雷保保护护计计算算的的彼彼德德逊逊等等值值电电路路中中，等等值值电流源通常直接用电流源电流源通常直接用电流源来表示，如图来表示，如图5.3。研研究究表表明明：雷雷电电放放电电的的先先导导通通道道具具有有分分布布参参数数的的特特性性，可可认认为为它它是是一一个个具具有有电电感感、电电容容等等均均匀匀分分布布参参数数的的导导电电通通道道，称称为为雷雷电电通通道道，其其波波阻阻抗为抗为Z0 雷电流波：雷电流波：2彼德逊法则彼德逊法则雷击大地时的电流：雷击大地时的电流：为为评评价价某某地地区区雷雷电电活活动动的的强强度度，常常用用该该地地区区多多年年统统计计所得到的平均出现雷暴日或雷暴小时来估计的所得到的平均出现雷暴日或雷暴小时来估计的在在一一天天内内或或一一小小时时内内只只要要听听到到雷雷声声就就作作为为一一个个雷雷电电日日Td或一个或一个雷电小时雷电小时Th由由于于不不同同年年份份的的雷雷电电日日数数变变化化很很大大，所所以以均均采采用用多多年年平均值平均值年平均雷电日年平均雷电日1、雷暴日及雷暴小时、雷暴日及雷暴小时5.1.3 雷电参数雷电参数雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形地貌有关雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形地貌有关少雷区：少雷区：Td40强雷区：强雷区：Td90单位：次单位：次/100公里公里年年我国规程规定，对我国规程规定，对Td=40的地区，取的地区，取 次次/平方公里平方公里.雷电日雷电日地地面面落落雷雷密密度度：指指每每个个雷雷电电日日每每平平方方公公里里的的地地面面上上的平均落雷次数（单位：次的平均落雷次数（单位：次/平方公里平方公里雷电日）雷电日）2、地面落雷密度和输电线路落雷次数、地面落雷密度和输电线路落雷次数若若一一般般高高度度的的线线路路的的等等值值受受雷雷面面的的宽宽度度为为10h(h为为线线路平均高度路平均高度(m)，则输电线路年平均遭受雷击的次数：，则输电线路年平均遭受雷击的次数：主主放放电电过过程程可可看看作作是是一一个个电电流流波波沿沿着着波波阻阻抗抗为为Z Z0 0的雷电通道传播到雷击点的波过程。的雷电通道传播到雷击点的波过程。雷雷电电通通道道长长度度数数千千米米，半半径径仅仅为为数数厘厘米米，类类似似于于一一条条分分布布参参数数线线路路，具具有有某某一一等等值值波波阻阻抗抗，称称为为雷雷电电通通道道波波阻阻抗抗。我我国国有有关关规规程程建建议议取取Z03003、雷电通道的波阻抗、雷电通道的波阻抗4、雷电的极性、雷电的极性 雷雷电电的的极极性性由由雷雷云云电电荷荷的的极极性性决决定定，负负极极性性雷雷击击均均占占7590%，对对设设备备绝绝缘缘危危害害较较大大，防防雷雷计计算算中一般均按负极性考虑。中一般均按负极性考虑。5、雷电流的幅值、雷电流的幅值通通常常定定义义雷雷电电流流为为雷雷IL击击于于低低阻阻接接地地电电阻阻(30)的的物物体体时时流流过过雷雷击击点点的的电电流流。它它近近似似等等于于电电流流入射波入射波I0的两倍，即的两倍，即一般地区，雷电流幅值超过一般地区，雷电流幅值超过 I的概率可按下式计算的概率可按下式计算6、雷电流的波前时间、陡度及波长、雷电流的波前时间、陡度及波长 雷电流的波前时间雷电流的波前时间T1处于处于14s的范围内，平均为的范围内，平均为2.6s。波长。波长T2处于处于20100s的范围内，多数为的范围内，多数为50s左右。左右。我我国国防防雷雷设设计计采采用用2.6/50s的的波波形形；在在绝绝缘缘的的冲冲击击高高压试验中，标准雷电冲击电压的波形定为压试验中，标准雷电冲击电压的波形定为1.2/50s(Td20)雷电流波前的平均陡度为雷电流波前的平均陡度为(kA/s)7、雷电流的计算波形、雷电流的计算波形在防雷计算中，按不同要求采用不同的计算波形在防雷计算中，按不同要求采用不同的计算波形 1 1、双指数波、双指数波2 2、斜角波、斜角波3 3、斜角平顶波、斜角平顶波4 4、半余弦波、半余弦波5.1 5.1 雷电放电过程及雷电参数雷电放电过程及雷电参数雷电放电过程及雷电参数雷电放电过程及雷电参数5.2 5.2 防雷保护装置防雷保护装置防雷保护装置防雷保护装置5.3 5.3 输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护5.4 5.4 发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护5.5 5.5 变压器的防雷保护变压器的防雷保护变压器的防雷保护变压器的防雷保护5.6 直配电机的防雷保护直配电机的防雷保护5.2 防雷保护装置防雷保护装置5.2.1 避雷针和避雷线避雷针和避雷线5.2.2 避雷器避雷器5.2.3 防雷接地防雷接地现现代代电电力力系系统统中中实实际际采采用用的的防防雷雷保保护护装装置置主主要要有有：避避雷雷针针、避避雷雷线线、保保护护间间隙隙、各各种种避避雷雷器器、防防雷雷接接地地、电电抗抗线线圈圈、电容器组、消弧线圈、自动重合闸等等。电容器组、消弧线圈、自动重合闸等等。避雷针避雷针保保护护原原理理：当当雷雷云云放放电电时时使使地地面面电电场场畸畸变变，在在避避雷雷针针顶顶端端形形成成局局部部场场强强集集中中的的空空间间以以影影响响雷雷电电先先导导放放电电的的发发展展方方向向，使使雷雷电电对对避避雷雷针针放放电电，再再经经过过接接地地装装置置将将雷雷电电流流引引入入大大地地从而使被保护物体免遭雷击从而使被保护物体免遭雷击5.2.15.2.1、避雷针和避雷线、避雷针和避雷线避雷针保护范围避雷针保护范围h 30m，P1 30m 65m时时(在在S50m以以内内雷雷将将被被线线路路吸吸引引而而击击中中线线路路本本身身)，导导线线上上的的感感应应雷雷过电压的最大值为：过电压的最大值为：IL为雷电流幅值(kA)，hd为导线平均高度(m)，S为雷击点离导线水平距离。感应雷过电压极性与雷云的感应雷过电压极性与雷云的极性相反极性相反。相相邻邻导导线线同同时时产产生生相相同同极极性性的的感感应应雷雷过过电电压压，因因此此相相间间不不存存在在电电位位差差，只只存存在在对对地地闪闪络络的的可可能能，但但如如果果两两相相或或三三相同时对地闪络，就会转化为相间闪络事故。相同时对地闪络，就会转化为相间闪络事故。特点：特点：（3）雷击线路附近时感应雷过电压计算）雷击线路附近时感应雷过电压计算有避雷线有避雷线当当导导线线上上方方挂挂有有接接地地的的避避雷雷线线时时，由由于于先先导导电电荷荷产产生生的的电电力力线线有有一一部部分分被被避避雷雷线线截截住住，即即避避雷雷线线的的屏屏蔽蔽作作用用，因因而而导线上的感应束缚电荷减少，相应的感应电压也减少。导线上的感应束缚电荷减少，相应的感应电压也减少。导线上的实际感应雷过电压为导线上的实际感应雷过电压为k为导线和避雷线之间得为导线和避雷线之间得耦合系数耦合系数雷击线路杆塔，当雷击线路杆塔，当无避雷线无避雷线时，对一般高度的线路可用下式时，对一般高度的线路可用下式计算感应雷过电压最大值：计算感应雷过电压最大值：a为感应过电压系数（为感应过电压系数（kV/m），数值上等于雷电流的时间），数值上等于雷电流的时间陡度平均值，即陡度平均值，即aI/2.6（kV/s）当当有避雷线有避雷线时，由于其屏蔽效应，则：时，由于其屏蔽效应，则：k为耦合系数为耦合系数(4)雷击线路杆塔时的感应过电压雷击线路杆塔时的感应过电压5.3.3 输电线路直击雷过电压输电线路直击雷过电压（1）雷击杆塔塔顶时的过电压和耐雷水平雷击杆塔塔顶时的过电压和耐雷水平-反击反击感应雷过电压感应雷过电压避雷线在导线避雷线在导线上耦合电压上耦合电压塔顶电位幅值塔顶电位幅值导线电位幅值导线电位幅值线路绝缘子串上两端电压线路绝缘子串上两端电压UcUtop 有避雷线有避雷线 无避雷线无避雷线工工程程实实用用中中往往往往以以降降低低Ri和和提提高高k值值作作为为提提高高输输电电线线路路耐耐雷雷水水平的主要途径平的主要途径耐雷水平耐雷水平是指雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大是指雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大雷电流幅值，单位为雷电流幅值，单位为kAkA。击杆率击杆率g：雷击杆塔次数与雷击线路总数的比值。：雷击杆塔次数与雷击线路总数的比值。012平原平原1/21/41/6山区山区11/31/4避雷线根数避雷线根数地形地形(2)雷击避雷线档距中央时的过电压雷击避雷线档距中央时的过电压流入雷击点的雷电流波为流入雷击点的雷电流波为雷击点的电压雷击点的电压取雷电流为斜角波头：取雷电流为斜角波头：iL=at雷击处避雷线与导线间的雷击处避雷线与导线间的空气间隙上所承受的最大电压空气间隙上所承受的最大电压(3)雷绕过避雷线击于导线时的过电压雷绕过避雷线击于导线时的过电压-绕击绕击流经雷击点的雷电流波为流经雷击点的雷电流波为导线上电压为导线上电压为幅值幅值绕击时耐雷水平绕击时耐雷水平雷绕过避雷线直接击中导线的概率，称为雷绕过避雷线直接击中导线的概率，称为绕击率绕击率P。P之之值值与与避避雷雷线线对对边边相相导导线线的的保保护护角角、杆杆塔塔高高度度ht及及线线路路通通过地区的过地区的地形、地貌地形、地貌等因素有关。等因素有关。平原线路平原线路山区线路山区线路（1）雷击杆塔时的跳闸率）雷击杆塔时的跳闸率(反击率反击率)（2）绕击跳闸率）绕击跳闸率(绕击率绕击率)（3）线路的雷击跳闸率）线路的雷击跳闸率 P1雷电流超过反击耐压水平的雷电流概率雷电流超过反击耐压水平的雷电流概率P2雷电流超过绕击耐压水平的雷电流概率雷电流超过绕击耐压水平的雷电流概率雷击跳闸率的计算雷击跳闸率的计算5.3.4 输电线路的防雷措施输电线路的防雷措施(一一)避雷线（架空地线）避雷线（架空地线）110kV及及以以上上架架空空输输电电线线路路防防雷雷措措施施是是沿沿全全线线架架设设避避雷雷线线；35kV及及以以下下的的线线路路主主要要依依靠靠架架设设消消弧弧线线圈圈和和自自动动重重合合闸闸来来进进行防雷保护。行防雷保护。(二二)降低杆塔接地电阻降低杆塔接地电阻提提高高线线路路耐耐雷雷水水平平和和减减少少反反击击概概率率的的主主要要措措施施。杆杆塔塔的的工工频频接地电阻一般为接地电阻一般为1030。(三三)加强线路绝缘加强线路绝缘增增加加绝绝缘缘子子串串中中的的片片数数、改改用用大大爬爬距距悬悬式式绝绝缘缘子子、增增大大塔塔头头空空气气间间距距等等等等，但但有有相相当当大大的的局局限限性性。一一般般优优先先采采用用降降低杆塔接地电阻的办法来提高线路耐雷水平。低杆塔接地电阻的办法来提高线路耐雷水平。(四四)耦合地线耦合地线作作为为一一种种补补救救措措施施，具具有有一一定定的的分分流流作作用用和和增增大大导导地地线线之之间间的的耦耦合合系系数数，因因而而能能提提高高线线路路的的耐耐雷雷水水平平和和降降低低雷雷击击跳跳闸率。闸率。(五五)消弧线圈消弧线圈能能使使雷雷电电过过电电压压所所引引起起来来的的一一相相对对地地冲冲击击闪闪络络不不转转变变成成稳稳定的工频电弧，即大大减小建弧率和断路器的跳闸次数。定的工频电弧，即大大减小建弧率和断路器的跳闸次数。(六六)线路型避雷器线路型避雷器仅仅用用作作线线路路上上雷雷电电过过电电压压特特别别大大或或绝绝缘缘薄薄弱弱点点的的防防雷雷保保护护。它能免除线路绝缘的冲击闪络，并使建弧率降为零。它能免除线路绝缘的冲击闪络，并使建弧率降为零。(七七)不平衡绝缘不平衡绝缘一回路的三相绝缘子片数少于另一路的三相。一回路的三相绝缘子片数少于另一路的三相。(八八)自动重合闸自动重合闸线路绝缘不会发生永久性的损坏或劣化。线路绝缘不会发生永久性的损坏或劣化。主要内容主要内容5.1 雷电放电过程及雷电参数雷电放电过程及雷电参数5.2 防雷保护装置防雷保护装置5.3 输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护5.4 发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护5.5 变压器的防雷保护变压器的防雷保护5.6 直配电机的防雷保护直配电机的防雷保护5.4 5.4 发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护 线线路路的的雷雷害害事事故故往往往往只只导导致致电电网网工工况况的的短短时时恶恶化化；变变电电所所的的雷雷害害事事故故就就要要严严重重得得多多，往往往往导导致致大大面面积积停停电电。变变电电设设备备的的内内绝绝缘缘水水平平往往往往低低于于线线路路绝绝缘缘，而而且且不不具具有有自自恢恢复复功功能能，一一旦旦发发生生击击穿穿，后后果果十十分分严严重重。变变电电所所的的防防雷雷保保护护与与输输电电线线路路相相比比，要要求求更更严格严格、措施、措施更严密更严密、可靠可靠。变电所中出现的雷电过电压的两个来源：变电所中出现的雷电过电压的两个来源：雷电直击变电所；雷电直击变电所；沿输电线入侵的雷电过电压波。沿输电线入侵的雷电过电压波。5.4.1 发电厂、变电所的直击雷保护发电厂、变电所的直击雷保护5.4.2 发电厂、变电所的雷电侵入波保护发电厂、变电所的雷电侵入波保护5.4.1 发电厂、变电所的直击雷保护发电厂、变电所的直击雷保护发发电电厂厂、变变电电所所必必须须装装设设避避雷雷针针或或避避雷雷线线对对直直击击雷雷进进行行保保护护。按按安安装装方方式式的的不不同同，避避雷雷针针分分为为独独立立避避雷雷针针和和构构架架避避雷雷针针两两类类。绝绝缘缘水水平平不不高高的的35kV以以下下的的配配电电装装置置，构构架架避避雷雷针针容容易易导导致致绝绝缘缘闪闪络络(反击反击)。变变电电所所的的直直击击雷雷防防护护设设计计内内容容主主要要是是选选择择避避雷雷针针的的数数量量、高高度度、装装设设位位置置、验验算算它它们们的的保保护护范范围围、应应有有的的接接地地电电阻阻、防防雷雷接接地地装装置置设设计计等等。对对于于独独立立避避雷雷针针，还还有有一一个个验验算算它它对对相相邻邻配配电电装装置置构构架架及及其其接接地装置的空气间距及地下距离的问题。地装置的空气间距及地下距离的问题。为了防止避雷针对构架发生为了防止避雷针对构架发生反击反击，其空气间距，其空气间距S1应应满足下式要求：满足下式要求：为为了了防防止止避避雷雷针针接接地地装装置置与与变变电电所所接接地地网网之之间间因因土土壤壤击击穿穿而而连连在在一一起起，地地下下距距离离S2亦应满足下式要求亦应满足下式要求独立避雷针应有的空气间隙独立避雷针应有的空气间隙 E1、E2为空气间隙平均冲击击穿场强和土壤平均为空气间隙平均冲击击穿场强和土壤平均冲击击穿场强。冲击击穿场强。用下面两个公式校核用下面两个公式校核独立避雷针的空气间距和地独立避雷针的空气间距和地中距离中距离：5.4.2 发电厂、变电所的雷电侵入波保护发电厂、变电所的雷电侵入波保护 装装设设避避雷雷器器是是变变电电所所对对入入侵侵雷雷电电过过电电压压波波进进行行防防护护的的主主要要措措施施，它它的的保保护护作作用用主主要要是是限限制制过过电电压压波波的的幅幅值值。但是还需要有但是还需要有“进线段保护进线段保护”与之配合。与之配合。避雷器的保护作用基于三个前提：避雷器的保护作用基于三个前提：它的伏秒特性与被保护绝缘的伏秒特性有良好的配合它的伏秒特性与被保护绝缘的伏秒特性有良好的配合;它它的的伏伏安安特特性性应应保保证证其其残残压压低低于于被被保保护护绝绝缘缘的的冲冲击击电电气气强度强度;被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。（1）避雷器与被保护设备连接一点）避雷器与被保护设备连接一点tiu避雷器的伏秒避雷器的伏秒特性与侵入波特性与侵入波电压相交时，电压相交时，避雷器动作。避雷器动作。？放电电压：放电电压：决定决定于避雷器的伏秒于避雷器的伏秒特性。特性。避雷器的残压最大值：避雷器的残压最大值：决定决定于避雷器的伏秒特性和流过于避雷器的伏秒特性和流过避雷器电流的大小。避雷器电流的大小。td由于阀片的非线性，电流在很大范围内变动时残压变由于阀片的非线性，电流在很大范围内变动时残压变化很小。波尾较平。化很小。波尾较平。避雷器的冲击放电电压与额定放电电流（如避雷器的冲击放电电压与额定放电电流（如5kA）下）下的残压基本相同。的残压基本相同。因此，避雷器上的电压因此，避雷器上的电压Ub可近似为一斜角平顶波。幅可近似为一斜角平顶波。幅值等于避雷器的残压，波头长度等于避雷器的放电时值等于避雷器的残压，波头长度等于避雷器的放电时间间td（2）避雷器与被保护设备不在一点）避雷器与被保护设备不在一点 被保护绝缘与避雷器间的电气距离越大、进波陡被保护绝缘与避雷器间的电气距离越大、进波陡度度a越大，电压差值越大，电压差值 也就越大。也就越大。绝缘冲击耐压水平应满足：绝缘冲击耐压水平应满足：阀式避雷器的保护距离：阀式避雷器的保护距离：K为变电所出线修正系数为变电所出线修正系数避避雷雷器器具具体体安安装装点点选选择择原原则则：“确确保保重重点点、兼兼顾顾一一般般”。在在诸诸多多的的变变电电设设备备中中，需需要要确确保保的的重重点点无无疑疑是是主主变变压压器器，应应尽尽可可能能把把阀阀式式避避雷雷器器装得离主变压器近一些。装得离主变压器近一些。（3）变电所的进线段保护）变电所的进线段保护进进线线段段保保护护是是指指临临近近变变电电所所l2km的的一一段段线线路路上上加加强强防防雷雷保护措施保护措施。对对于于那那些些未未沿沿全全线线架架设设避避雷雷线线的的35kV及及以以下下的的线线路路来来说说，首先在靠近变电所首先在靠近变电所(l2km)的线段上加装避雷线；的线段上加装避雷线；对对于于全全线线有有避避雷雷线线的的110kV及及以以上上的的线线路路，将将靠靠近近变变电电所所的的一段长一段长l 2km的线路加强防雷措施、提高耐雷水平。的线路加强防雷措施、提高耐雷水平。目目的的是是减减小小进进线线段段内内绕绕击击和和反反击击形形成成侵侵入入波波的的概概率率，使使侵侵入变电所的雷电波主要来自进线段以外。入变电所的雷电波主要来自进线段以外。进线段保护的作用进线段保护的作用：雷电过电压波在流过进线段时因冲击电晕而发生衰减和变形，雷电过电压波在流过进线段时因冲击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值；降低了波前陡度和幅值；由于进线段波阻抗的作用，减小了流过避雷器的雷电流。由于进线段波阻抗的作用，减小了流过避雷器的雷电流。流过避雷器的冲击电流流过避雷器的冲击电流Ub阀式避雷器的残压，阀式避雷器的残压，kV主要内容主要内容5.1 雷电放电过程及雷电参数雷电放电过程及雷电参数5.2 防雷保护装置防雷保护装置5.3 输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护5.4 发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护5.5 变压器的防雷保护变压器的防雷保护5.6 直配电机的防雷保护直配电机的防雷保护5.5 变压器的防雷保护变压器的防雷保护5.5.1 三绕组变压器的防雷保护三绕组变压器的防雷保护5.5.2 自耦变压器的防雷保护自耦变压器的防雷保护5.5.3 变压器中性点的保护变压器中性点的保护5.5.1 三绕组变压器的防雷保护三绕组变压器的防雷保护高高压压侧侧有有雷雷电电过过电电压压波波时时，通通过过绕绕组组间间的的静静电电耦耦合合和和电电磁磁耦耦合合，低低压压侧侧出出现现一一定定过过电电压压。在在任任一一相相低低压压绕绕组组加加装装阀阀式式避雷器。避雷器。5.5.2 自耦变压器的防雷保护自耦变压器的防雷保护高高压压侧侧进进波波时时，应应在在中中压压断断路路器器QF2的的内内侧侧装装设设一一组组阀阀式式避避雷器（图中的雷器（图中的FV2）进行保护，）进行保护，中中压压侧侧进进波波时时，在在高高压压断断路路器器 QF1的的内内侧侧也也应应装装设设一一组组避避雷雷器器（图中的（图中的FV1）进行保护。）进行保护。当当中中压压侧侧接接有有出出线线时时，还还应应在在AA之之间间再再跨跨接接一一组组避避雷雷器器（图中的（图中的FV3）。）。自耦变压器典型的保护接线自耦变压器典型的保护接线5.5.3 变压器中性点的保护变压器中性点的保护110kV及以上的中性点有效接地系统及以上的中性点有效接地系统 1、中中性性点点为为全全绝绝缘缘时时，一一般般不不需需采采用用专专门门的的保保护护。但但在在变变电电所所只只有有一一台台变变压压器器且且为为单单路路进进线线的的情情况况下下，仍仍需需在在中中性性点点加加装装一一台台与与绕绕组组首首端端同同样样电电压压等等级级的的避避雷器。雷器。2、当当中中性性点点为为降降级级绝绝缘缘时时，则则必必须须选选用用与与中中性性点点绝绝缘缘等等级级相相当当的的避避雷雷器器加加以以保保护护，同同时时注注意意校校核核避避雷雷器器的灭弧电压的灭弧电压 35kV及以下的中性点非有效接地系统及以下的中性点非有效接地系统 变压器的中性点都采用全绝缘，一般不设保护装置。变压器的中性点都采用全绝缘，一般不设保护装置。主要内容主要内容5.1 雷电放电过程及雷电参数雷电放电过程及雷电参数5.2 防雷保护装置防雷保护装置5.3 输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护5.4 发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所的防雷保护5.5 变压器的防雷保护变压器的防雷保护5.6 直配电机的防雷保护直配电机的防雷保护5.6 直配电机的防雷保护直配电机的防雷保护5.6 直配电机的防雷保护直配电机的防雷保护从防雷的观点来看，发电机可分为从防雷的观点来看，发电机可分为两大类两大类经过变压器再接到架空线上去的电机，简称经过变压器再接到架空线上去的电机，简称非直配电机非直配电机直直接接与与架架空空线线相相连连(包包括括经经过过电电缆缆段段、电电抗抗器器等等元元件件与与架架空空线线相连相连)的电机，简称的电机，简称直配电机直配电机直直接接与与架架空空线线相相连连的的旋旋转转电电机机（包包括括发发电电机机、同同期期调调相相机机、大大型型电电动动机机等等）称称为为直直配配电电机机，因因线线路路上上的的雷雷电电波波可可以以直直接接传传入入电电机机，故故其其防防雷雷保保护护显得特别突出。显得特别突出。直直配配电电机机的的防防雷雷保保护护包包括括电电机机主主绝绝缘缘、匝匝间间绝绝缘缘和和中性点绝缘中性点绝缘的保护。的保护。直配电机防雷保护的特点：直配电机防雷保护的特点：l电机主绝缘的冲击耐压数值低；电机主绝缘的冲击耐压数值低；l保保护护旋旋转转电电机机用用的的磁磁吹吹避避雷雷器器的的保保护护性性能能与与电电机机绝绝缘缘水平的配合裕度很小水平的配合裕度很小直配电机的防雷措施：直配电机的防雷措施：避雷器保护：限制侵入波幅值避雷器保护：限制侵入波幅值电容器保护：限制侵入波幅值电容器保护：限制侵入波幅值a和降低感应过电压和降低感应过电压电缆段保护（进线段保护）：限制流经避雷器中电缆段保护（进线段保护）：限制流经避雷器中的雷电流小于的雷电流小于3kA（对直配电机以（对直配电机以3kA下的残压作下的残压作为设计标准）为设计标准）电抗器保护：使电抗器保护：使F2可靠动作可靠动作电机母线上装设电容电机母线上装设电容C以限制来波陡度以限制来波陡度（a）原理接线图）原理接线图 （b）等值电路）等值电路 Zg电机波阻抗电机波阻抗有电缆段的电机进线段保护接线有电缆段的电机进线段保护接线 L1-电缆芯线的自感；电缆芯线的自感；L2-电缆外皮的自感；电缆外皮的自感；L3-电缆末端外皮接地线的自感电缆末端外皮接地线的自感；L4-电缆末电缆末端至发电机之间连接线的自感端至发电机之间连接线的自感；M-电缆外皮电缆外皮与芯线间的互感；与芯线间的互感；小小 结结p变变电电所所的的直直击击雷雷防防护护设设计计内内容容主主要要是是选选择择避避雷雷针针的的支支数数、高高度度、装设位置、验算它们的保护范围、防雷接地装置设计等。装设位置、验算它们的保护范围、防雷接地装置设计等。p对对于于独独立立避避雷雷针针，则则还还有有一一个个验验算算它它对对相相邻邻配配电电装装置置构构架架及及其其接接地装置的空气间距及地下距离的问题。地装置的空气间距及地下距离的问题。p装装设设阀阀式式避避雷雷器器是是变变电电所所对对入入侵侵雷雷电电过过电电压压波波进进行行防防护护的的主主要要措措施，但是还需要有施，但是还需要有“进线段保护进线段保护”与之配合。与之配合。p进线段的作用：进线段的作用：雷雷电电过过电电压压波波在在流流过过进进线线段段时时因因冲冲击击电电晕晕而而发发生生衰衰减减和和变变形形，降低了波前陡度和幅值；降低了波前陡度和幅值；限制流过避雷器的冲击电流幅值限制流过避雷器的冲击电流幅值 人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进鼓舞我们前进。