第八章 雷電及防雷設備課件

1、- -少少 雷雷 區(qū)區(qū) ： T Td d15 15 如：中國西北如：中國西北中等雷區(qū)中等雷區(qū) ： 15T15Td d40 40 Td40 如：華南某些地區(qū)如：華南某些地區(qū)雷電強烈區(qū)：雷電強烈區(qū)： T Td d90 90 如：海南島如：海南島 雷州半島。雷州半島。標準雷暴日為標準雷暴日為4040日日每雷暴日、每平每雷暴日、每平方公里地面落雷次數(shù)。方公里地面落雷次數(shù)。 DL/T620-1997推薦，在雷暴日為推薦，在雷暴日為40的地區(qū)：的地區(qū)： 1）地面落雷密度：）地面落雷密度：=0.07次次/km22）每）每100km輸電線每年雷擊次數(shù)輸電線每年雷擊次數(shù) )(.4hb280Nbb導線間的距離導線

2、間的距離hh導線的平均對地高度導線的平均對地高度 220kV線路，線路，b=11.6m，h=24.5m 百公里雷擊次數(shù)：百公里雷擊次數(shù)：N=30.7次次 500kV線路，線路，b=18.6m，h=27.25m 百公里雷擊次數(shù)：百公里雷擊次數(shù)：N=35.7次次 75%90%的雷擊都是負極性的的雷擊都是負極性的 雷電流通常定義為雷擊于小接地雷電流通常定義為雷擊于小接地電阻電阻( 30)的物體時流過雷擊點的物體時流過雷擊點的電流的電流 。 雷電流幅值與出現(xiàn)概率可下式計雷電流幅值與出現(xiàn)概率可下式計算算:88IlgP雷電流的波前時間、陡度及波長雷電流的波前時間、陡度及波長平均陡度：平均陡度：(/)2.6

3、IakAS 建議取建議取400400歐姆歐姆000ui Z 新華網(wǎng)重慶新華網(wǎng)重慶2007年月日電（記者王金年月日電（記者王金濤、劉衛(wèi)宏）重慶市開縣義和鎮(zhèn)興業(yè)村小學濤、劉衛(wèi)宏）重慶市開縣義和鎮(zhèn)興業(yè)村小學日遭受雷擊，造成名小學生死亡、日遭受雷擊，造成名小學生死亡、名小學生受傷，其中人重傷。名小學生受傷，其中人重傷。 辭海中避雷針的解釋： 一種防直擊雷的裝置。 由金屬棒組成，裝在獨立架構或建筑物頂上。 它與接地引下線和接地裝置配合，能把一定范圍的高空雷電引向自身，泄入大地以保護周圍建筑物或屋外電氣裝置免遭或少遭雷擊。避雷針的保護原理先導先導主放電電子崩流 柱先 導主放電+避雷針（線）的保護原理可以歸

4、為：避雷針（線）的保護原理可以歸為： 避雷針尖場強高，大量感應電荷畸避雷針尖場強高，大量感應電荷畸變電場，并吸引雷電變電場，并吸引雷電先導先導沿向避雷沿向避雷針方向發(fā)展，直擊于其上；針方向發(fā)展，直擊于其上； 針尖放電引起上行先導，更加吸引針尖放電引起上行先導，更加吸引下行先導向避雷針方向發(fā)展；下行先導向避雷針方向發(fā)展；避雷針保護動畫演示：避雷針保護動畫演示：雷 云+ 電力系統(tǒng)標準與統(tǒng)計數(shù)據(jù) 避雷針的保護范圍計算避雷針的保護范圍計算u單支避雷針保護范圍；單支避雷針保護范圍；u兩支等高避雷針聯(lián)合保護范圍；兩支等高避雷針聯(lián)合保護范圍；u兩支不等高避雷針聯(lián)合保護范圍；兩支不等高避雷針聯(lián)合保護范圍；u三

5、支避雷針聯(lián)合保護范圍；三支避雷針聯(lián)合保護范圍；u多支避雷針聯(lián)合保護范圍。多支避雷針聯(lián)合保護范圍。xh2hhxPhhrxx)(垂直保護范圍截面水平保護范圍截面2hhxPhhrxx)25 .1(垂直保護范圍截面水平保護范圍截面xhx5h1.高度修正系數(shù) h 30m P=1hhP5 . 530 h120m 取取P=120m計算計算 某電廠有一原油罐，直徑10m，高出地面10m，用獨立避雷針保護，要求針距罐壁至少5m，試問避雷針的高度不低于多少米。10m5m10mh=?根據(jù)題意：根據(jù)題意：rx15mrx15m由公式由公式r rx x(1.5h(1.5h2h2hx x)P (h)P (hx xh/2)h

6、/2)r rx x(1.5h(1.5h2h2hx x)P15m)P15m且且h hx x=10m=10m若針高若針高h h30m30m，P P1 1，解得：，解得：h23.3mh23.3mhh25m25m答案：思考題：1、除了傳統(tǒng)的針形避雷針，還有哪些防直擊雷的裝置？2、能否設計計算機程序進行避雷針保護范圍計算，并顯示三維圖象？ 雷電是由于雷云引起的云間和云地之雷電是由于雷云引起的云間和云地之間的長間隙放電；間的長間隙放電； 地面落雷對電力系統(tǒng)造成危害；地面落雷對電力系統(tǒng)造成危害； 雷電具有多種參數(shù)，其中包括雷暴日、雷電具有多種參數(shù)，其中包括雷暴日、落雷密度等重要參數(shù)；落雷密度等重要參數(shù)； 避

7、雷針在一定范圍內(nèi)能保護低于它的避雷針在一定范圍內(nèi)能保護低于它的物體，并存在一定的繞擊率。物體，并存在一定的繞擊率。1 . 5 hh2h1D123bx31bx12bx23123按每兩只針的不同組合，分別計算聯(lián)合保護范圍，只要計算出的所有bx0，則中間部分均能保護單根避雷線的保護范圍單根避雷線的保護范圍hhh/2hrxhx避雷器保護作用原理示意圖避雷器保護作用原理示意圖避雷器的基本要求：避雷器的基本要求：50%t50%t應有較強的絕緣強度自恢復應有較強的絕緣強度自恢復能力，以利于快速切斷工頻續(xù)能力，以利于快速切斷工頻續(xù)流，使系統(tǒng)得以繼續(xù)運行流，使系統(tǒng)得以繼續(xù)運行F F電氣設備串聯(lián)間隙SiC閥片外瓷

8、套雷電計數(shù)器uiCiuCiu）（10F F電氣設備接地電阻3）保護性能更加優(yōu)越： 1.伏安特性更優(yōu)； 2.伏秒特性更平坦；）（04. 001. 0uiU1mA1mACiuMOAMOA避雷器的電氣參數(shù)避雷器的電氣參數(shù)1) 1) 額定電壓額定電壓 施加到避雷器端子間的最大容許施加到避雷器端子間的最大容許工頻電壓工頻電壓(kV,(kV,有效值有效值) )RU2)2)殘壓殘壓 u uresres放電電流通過避雷器時在端子間的放電電流通過避雷器時在端子間的最大電壓值最大電壓值(kV (kV 峰值峰值) )220kV220kV及以下系統(tǒng)及以下系統(tǒng) u5u5330kV330kV及以上系統(tǒng)及以上系統(tǒng) u10u

9、10R1mAu U3)3)參考電壓參考電壓u urefref直流參考電壓直流參考電壓: :在直流參考電流在直流參考電流(1mA)(1mA)下測出的避雷器上下測出的避雷器上的電壓的電壓 工作接地 保護接地 防雷接地 防靜電接地 在電氣設備發(fā)生故障時，電氣在電氣設備發(fā)生故障時，電氣設備的外殼將帶電，如果這時人設備的外殼將帶電，如果這時人接觸設備外殼，將產(chǎn)生危險。因接觸設備外殼，將產(chǎn)生危險。因此為了保證人身安全，所有電氣此為了保證人身安全，所有電氣設備的外殼必須接地，設備的外殼必須接地，這種接地這種接地稱為保護接地。稱為保護接地。=002 rIvR電力系統(tǒng)工作接地電阻值電力系統(tǒng)工作接地電阻值 一般在

10、一般在0.50.51010范圍內(nèi)范圍內(nèi) ，一般情況下，接地裝置的接地電阻應符合下式 ： R2000/I； 當接地電阻不符合上式要求時，可通過技術經(jīng)濟比較，增大接地電阻，但不得大于5，并驗算跨步電壓和接觸電壓； 交流電氣裝置的接地交流電氣裝置的接地 DL/TDL/T 62119976211997 不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)中：統(tǒng)中： 高壓與發(fā)電廠、變電所電力生產(chǎn)用低壓高壓與發(fā)電廠、變電所電力生產(chǎn)用低壓電氣裝置共用的接地裝置應符合下式電氣裝置共用的接地裝置應符合下式 R120/I 但不超過4 高壓電氣裝置的接地裝置，應符合下式 R250/I 但不超過10

11、 在高土壤電阻率地區(qū)的接地電阻不應大于30 發(fā)電廠、變電所電氣裝置發(fā)電廠、變電所電氣裝置雷電保護雷電保護接地接地的接地電阻的接地電阻 獨立避雷針獨立避雷針( (含懸掛獨立避雷線的架構含懸掛獨立避雷線的架構) )的的接地電阻。在土壤電阻率不大于接地電阻。在土壤電阻率不大于500m500m的地區(qū)不應大于的地區(qū)不應大于10 10 ； 變壓器門型構上避雷針、線的接地電阻應變壓器門型構上避雷針、線的接地電阻應符合符合DL/ T 6201997DL/ T 6201997交流電氣裝置的過交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合電壓保護和絕緣配合的要求的要求 發(fā)電廠和變電所有爆炸危險且爆炸后可能發(fā)電廠和變電所有爆炸

12、危險且爆炸后可能波及發(fā)電廠和變電所內(nèi)主設備或嚴重影響波及發(fā)電廠和變電所內(nèi)主設備或嚴重影響發(fā)供電的建發(fā)供電的建( (構構) )筑物，防雷電感應的接地筑物，防雷電感應的接地電阻不應大于電阻不應大于3030。 發(fā)電廠的易燃油和天然氣設施防靜電接發(fā)電廠的易燃油和天然氣設施防靜電接地的接地電阻不應大于地的接地電阻不應大于3030。 架空線路桿塔保護接地的接地電阻不宜大架空線路桿塔保護接地的接地電阻不宜大于于3030。 架空線路雷電保護接地的接地電阻應符合架空線路雷電保護接地的接地電阻應符合DL/ T 6201997DL/ T 6201997交流電氣裝置的過電交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合壓保護和絕緣

13、配合的要求。的要求。 沖擊雷電流下接地電阻的變化沖擊雷電流下接地電阻的變化 出現(xiàn)火花效應，使接地電阻出現(xiàn)火花效應，使接地電阻減小；減?。?當接地體長度較長時出現(xiàn)電感效應，使接地電阻增大； 沖擊電流流過的接地電阻： 沖擊接地電阻Rch 沖擊系數(shù)ch，一般小于1)(dl4lnl2R 2bd 84b.0d 單根水平接地體)(Adhllnl2R2 表1系數(shù)A與接地體型式的關系 接地體 K接地體 K K接地體 L1/ L2 K18.458.451.55.811.2719.219.226.421.46 L L2 2/4D/4D2 2 3 8.172.38 5.53 410.4. 0 5RS人工接地極工頻接

14、地電阻簡易計算式rSR28. 05 . 0LrLSR44接 地 極 型 式簡 易 計 算 式垂 直 式R 0.3 單根水平式R 0.03 復 合 式(接地網(wǎng))注 1 垂直式為長度3m左右的接地極； 2 單根水平式為長度60m左右的接地極； 3 復合式中，S為大于100m2的閉合接地網(wǎng)的面積；r為與接地網(wǎng)面積S等值的圓的半徑，即等效半徑。多根垂直接地體并聯(lián)多根垂直接地體并聯(lián)chchchnRR1沖擊利用系數(shù)沖擊利用系數(shù)土壤電阻率土壤電阻率 計算雷電保護接地裝置所采用的土壤計算雷電保護接地裝置所采用的土壤電阻率，應取雷季中最大可能的數(shù)值，電阻率，應取雷季中最大可能的數(shù)值，并按下式計算并按下式計算0

15、0 土壤電阻率，土壤電阻率，mm； 0 0雷季中無雨水時所測得雷季中無雨水時所測得的土壤電阻率，的土壤電阻率，mm； 考慮土壤干燥所取的季節(jié)考慮土壤干燥所取的季節(jié)系數(shù)。系數(shù)。雷電保護接地裝置的季節(jié)系數(shù)雷電保護接地裝置的季節(jié)系數(shù) 埋 深m 值水平接地極23m的垂直接地極0.51.41.81.21.40.8.1.251.451.151.32.5.1.01.11.01.1(深埋接地極) 注：測定土壤電阻率時，如土壤比較干燥，則應采用表中的較小值；如比較潮濕，則應采用較大值。小結： 電力系統(tǒng)中電氣裝置按用途接地有電力系統(tǒng)中電氣裝置按用途接地有4 4種種類型：類型： 工作工作( (系統(tǒng)系統(tǒng)) )接地、保護接地、接地、保護接地、雷電保護接地、防靜電接地；雷電保護接地、防靜電接地； 發(fā)電廠、變電所內(nèi)，不同用途和不同電發(fā)電廠、變電所內(nèi)，