高电压技术11 雷电过程，避雷针（线）的保护范围.ppt

1、了解雷电放电过程、特点及主要雷电参数； 2、了解避雷针防雷原理，掌握单根避雷针保护范围及高度的计算方法； 3、掌握单根避雷线保护范围的计算方法本次课程目的要求,第五章 雷电及防雷设备,雷电是自然中最宏伟壮观的现象也是最普遍的现象之一，它对人类的生活环境、工作条件等都造成了很大的影响，因此对雷电的研究和防护意义重大早在18世纪初，富兰克林等物理 学家已经揭示了闪电就是电的本 质，随着物理学的进一步发展， 人们对雷电这一自然现象有了更 深刻的认识雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所 产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引 起巨大的电磁效应、机械效应和热效应从电力工程的角度来看，最值得我们注意的两个方面是： 雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一幻灯片21,产生巨大电流，使被击物体炸毁、燃烧、使导体熔断或通过电动力引起机械损坏幻灯片22,5.1 雷电放电过程及雷电参数,一、雷电放电过程及其特点,水滴分裂起电理论：大水滴分裂成水珠和细微的水沫，出现电荷分离现象，大水珠带正电，小水沫带负电，细微水,雷云中的电荷分布,1、雷电放电的机理：冻结起电、水滴分裂起电,沫被上升气流带往高空，形 成大片带负电的雷云。

实测表明：5～10km高度主要是正电荷云层，1～5km高度主要是负电荷云层雷云中电荷分布一般不均匀，有多个电荷密积区随着电荷积累，雷云电位升高，对地电位差可达数兆至数十兆伏当不同电荷雷云间或雷云与大地凸出物接近到一定程度，其间电场强度达到该空间的击穿强度时，就会发生雷云间或对地的火花放电，即通常所说的雷击一般把对地面凸出物直接的雷击叫直击雷2、放电过程：,雷云接近地面时，地面感应出异性电荷由于雷云中电荷分布不均匀，地面高低不平，其间电场强度分布很不均匀当强度达到25～30kV/cm时，发生由雷云向大地发展的跳跃式“先导放电”，先导通道接近大地时，发生大地向雷云发展的极明亮的“主放电”，再向上发展到云端即结束；云中残余电荷经主放电通道继续流向大地，称为“余光放电”先导阶段：方向向下、电流小、速度慢（150km/s）； 主放电阶段：方向向上、大电流（几百KA）、高陡度（C的10%～50%）、短时间（50～100µs）； 余光放电：电流不大、持续长（0.03～0.15s）高幅值、高陡度、短时间，大多数雷击是负极性3、特点：,二、雷电参数,1、雷电流的幅值,通常定义雷电流为雷击于低阻接地电阻(≤30Ω)的物体时流过雷击点的电流。

它近似等于电流入射波I0的两倍，即,我国标准推荐，一般地区，雷电流幅值超过I的概 率可按下式计算,除陕南以为的西北地区、内蒙古等雷电活动较弱， 雷电流幅值较小，P可表示为：,我国一般地区，按经验公式可得到，雷电流幅值超 过20kA的概率约为59%，超过50kA的概率约为27 %，超过88kA的概率为10%2、雷电流的波前时间、陡度及波长,雷电流的波前时间T1处于1～4μs的范围内，平均为2.6μs波长T2处于20～100μs的范围内，多数为40μs左右 我国防雷设计采用2.6/40μs的波形；在绝缘的冲击高压试验中，标准雷电冲击电压的波形定为1.2/50μs雷电流波前的平均陡度为,3、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,4、雷暴日及雷暴小时,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在一天内或一小时内只要听到一次雷声就作为一个雷电日Td或一个雷电小时Th 由于不同年份的雷电日数变化很大，所以均采用多年平均值——年平均雷暴日,雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形地貌有关T,雷州半岛和海南岛，雷电活动强烈，平均达100～133日； 北回归线以南在80日以上（但台湾只有30日）；长江以 北大部在20～40日；西北多数在20日以下，但西藏高达 50～80日。

京、沪、宁、汉、成都、呼约为40日；沈、 津、济、郑大约为30日；穗、昆、南宁为70～80日5、地面落雷密度和输电线路落雷次数,地面落雷密度γ指每个雷电日每平方公里的地面上的平均落雷次数（单位：次/平方公里•雷电日）,我国标准对Td=40的地区，取,输电线路年平均遭受雷击的次数,单位：次/100公里•年,运行经验表明：土壤电阻率 较周围土地小得多 的场地、山谷间的小河旁、迎风的山坡等，地面 落雷密度远大于平均值，称为易击区变电站或 线路选址时应考虑避开这些地区6、雷电通道的波阻抗,雷电通道长度数千米，半径仅为数厘米，类似于一条分布参数线路，具有某一等值波阻抗，称为雷道波阻抗主放电过程可看作是一个电流波沿着波阻抗为Z0的雷道投射到雷击点的波过程我国有关规程建议取,7、雷电的极性,负极性雷击均占75～90%，对设备绝缘危害较大， 防雷计算中一般均按负极性考虑5.2 避雷针（线）的保护范围,一、避雷针的防雷作用,常用的防直击雷装置，用于发电厂、变电站的直击雷保护包括接闪器、引下线和接地装置利用尖端放电的原理，当雷云使地面电场畸变，在针顶端形 成局部场强集中区以影响先导放电的发展方向，使雷云对其 放电并将雷电流泄入地中，保护附近电力设备和建筑物。

基本防雷措施：避雷针、避雷线(BLX）、避雷器（BLQ）、接地装置,1、单根避雷针的保护范围,半高以上(hx≥h/2)：,半高以下(hx＜h/2)：,h—针高，hx—被保护物高，p— h≤30m，p＝1；30m＜h≤120m，,由模拟试验确定，只有相对的意义，不能认为在保护范围内的物体就完全不受雷直击，在保护范围外的物体就完全不受保护从h越高，修正系数p越小可知：为了增大BLZ的保护范围，单靠提高其高度是不合适的；合适的办法是采用多支BLZ作联合保护实际问题多是已知被保护物高度hx，又根据被保护物的宽度和它与避雷针的相对位置确定所要求的保护半径rx，再计算出所需要的避雷针高度h2、两等高避雷针 保护范围,外侧：保护范围仍按 单针计算方法确定斜间：h0=h-D/7P；,3、两不等高或多支等高BLZ保护范围,（自学）,二、避雷线的保护范围,h0—两针间保护范围上部边缘最低点高度（m）,两针间hx平面上保护范围一侧最小宽度bx：,bx =1.5(h0-hx),BLX原理与BLZ相同，主要用于输电线路保护，也可用来保护发电厂和变电所，近年来许多国家都采用BLX保护500kV大型超高压变电所,单根BLX的保护范围：,hx≥h/2：,hx＜h/2：,用BLX保护输电线时，其保护范围常用保护角α表示：,BLX和外侧导线的连线与BLX和地面的垂线间的夹角。

作业：,6-5,,,。