第五章 雷电及防雷设备(2012级)
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建筑物防雷及安全用电
(2)雷击的选择性
建筑物遭受雷击的部分是有一定规律的,建筑物雷击部位如下:
(ⅰ)平屋面或坡度不大于1/10的屋面——檐角、女儿墙、屋檐。
(ⅱ)坡度大于1/10且小于1/2的屋面——屋角、屋脊、檐角、屋檐。
(ⅲ)坡度不小于1/2的屋面——屋角、屋脊、檐角。
(3)雷电击的基本形式
雷云对地放电时，其破坏作用表现有以下四种基本形式。
(ⅱ)感应雷。当建筑上空有雷云时，在建筑物上便会感应出相反电荷。在雷云放电后，云与大地电场消失了，但聚集在屋顶上的电荷不能立即释放，因而屋顶对地面便有相当高的感应电压，造成屋内电线、金属管道和大型金属设备放电，引起建筑物内的易爆危险品爆炸或易燃物品燃烧。这里的感应电荷主要是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的，所以称为感应雷或感应过电压。
④避雷针在hx高度XX′平面上的保护半径rx按下列计算式确定：（单位为m）
(5.1)
避雷针在地面上的保护半径r0可确定为：
(5.2)
式中: rx——避雷针在hx高度的XX′平面上的保护半径（m）；
ds——滚球半径，按表5.2确定（m）；
h——避雷针的高度（m）；
hx——被保护物的高度（m）；
20
40
避雷针对周围物体保护的有效性，常用保护范围来表示。在安装有一定高度的接闪器下面，有一个一定范围的安全区域，处在这个安全区域内的被保护的物体遭受直接雷击的概率非常小，这个安全区域叫做避雷针的保护范围。确定避雷针的保护范围至关重要。避雷针对建筑物保护范围一般用滚球法确定。
滚球法是将一个以雷击距为半径的滚球，沿需要防直接雷击的区域滚动，利用这一滚球与避雷针及地面的接触位来限定保护范围的一种方法。
2．引下线
建筑物遭受雷击的部分是有一定规律的,建筑物雷击部位如下:
(ⅰ)平屋面或坡度不大于1/10的屋面——檐角、女儿墙、屋檐。
(ⅱ)坡度大于1/10且小于1/2的屋面——屋角、屋脊、檐角、屋檐。
(ⅲ)坡度不小于1/2的屋面——屋角、屋脊、檐角。
(3)雷电击的基本形式
雷云对地放电时，其破坏作用表现有以下四种基本形式。
(ⅱ)感应雷。当建筑上空有雷云时，在建筑物上便会感应出相反电荷。在雷云放电后，云与大地电场消失了，但聚集在屋顶上的电荷不能立即释放，因而屋顶对地面便有相当高的感应电压，造成屋内电线、金属管道和大型金属设备放电，引起建筑物内的易爆危险品爆炸或易燃物品燃烧。这里的感应电荷主要是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的，所以称为感应雷或感应过电压。
④避雷针在hx高度XX′平面上的保护半径rx按下列计算式确定：（单位为m）
(5.1)
避雷针在地面上的保护半径r0可确定为：
(5.2)
式中: rx——避雷针在hx高度的XX′平面上的保护半径（m）；
ds——滚球半径，按表5.2确定（m）；
h——避雷针的高度（m）；
hx——被保护物的高度（m）；
20
40
避雷针对周围物体保护的有效性，常用保护范围来表示。在安装有一定高度的接闪器下面，有一个一定范围的安全区域，处在这个安全区域内的被保护的物体遭受直接雷击的概率非常小，这个安全区域叫做避雷针的保护范围。确定避雷针的保护范围至关重要。避雷针对建筑物保护范围一般用滚球法确定。
滚球法是将一个以雷击距为半径的滚球，沿需要防直接雷击的区域滚动，利用这一滚球与避雷针及地面的接触位来限定保护范围的一种方法。
2．引下线
雷电及防雷设备ppt课件
(3). 工频放电电压：在工频电压下，避雷器将发 生放电的电压值
(4). 冲击放电电压：指预放电时间为1.5-20微秒 的冲击放电电压
(5). 残压：指雷电流经过避雷器时在阀片电阻 上产生的压降
(6). 维护比：指避雷器残压与灭弧电压之比
维护比愈小，阐明残压愈低或灭弧电压愈高， 显示维护性能愈好。
(2).接地的分类： a.任务接地 b.维护接地 c.静电接地 d.防雷接地
2.冲击电流流经接地安装入地时的根本景象 (1).土壤中的电位分布
U=Ri
u：接地点电位 i: 接地电流 R：接地体的接地电阻
(2).土壤中的电场强度E
E
δ：冲击电流在土壤中的密度
ρ：土壤电阻率
(3).接地安装的电感效应及利用率
雷电及防雷设备
雷电景象
雷电 景象
雷电景象
雷电景象
一.雷电的电气参数
波头、陡度及波长
规范冲击波：
f 1.2s t 50 s
i I0 (et Байду номын сангаасet )
等值余弦波：
i I (1 cos t ) 2
/ f
max
di dt max
I 2
2.雷暴日与雷暴小时 雷暴日：每年中有雷电的日数 雷暴小时：每年中有雷电的小时数
非线性电阻
UCi
α:非线性系数
b.任务原理
系统正常任务时，间隙将电阻阀片与任务母线 隔离，以免由任务电压在阀片电阻中产生电流使阀 片烧坏。
当系统中出现过电压且其幅值超越间隙放电电 压时，间隙击穿，冲击电流经过阀片流入大地，从 而使设备得到维护。由于阀片的非线性特性，其电 阻在流过大的冲击电流时变得很小，故阀片上产生 的残压将得到限制，使其低于被维护设备的冲击耐 压，设备得到维护；
(4). 冲击放电电压：指预放电时间为1.5-20微秒 的冲击放电电压
(5). 残压：指雷电流经过避雷器时在阀片电阻 上产生的压降
(6). 维护比：指避雷器残压与灭弧电压之比
维护比愈小，阐明残压愈低或灭弧电压愈高， 显示维护性能愈好。
(2).接地的分类： a.任务接地 b.维护接地 c.静电接地 d.防雷接地
2.冲击电流流经接地安装入地时的根本景象 (1).土壤中的电位分布
U=Ri
u：接地点电位 i: 接地电流 R：接地体的接地电阻
(2).土壤中的电场强度E
E
δ：冲击电流在土壤中的密度
ρ：土壤电阻率
(3).接地安装的电感效应及利用率
雷电及防雷设备
雷电景象
雷电 景象
雷电景象
雷电景象
一.雷电的电气参数
波头、陡度及波长
规范冲击波：
f 1.2s t 50 s
i I0 (et Байду номын сангаасet )
等值余弦波：
i I (1 cos t ) 2
/ f
max
di dt max
I 2
2.雷暴日与雷暴小时 雷暴日：每年中有雷电的日数 雷暴小时：每年中有雷电的小时数
非线性电阻
UCi
α:非线性系数
b.任务原理
系统正常任务时，间隙将电阻阀片与任务母线 隔离，以免由任务电压在阀片电阻中产生电流使阀 片烧坏。
当系统中出现过电压且其幅值超越间隙放电电 压时，间隙击穿，冲击电流经过阀片流入大地，从 而使设备得到维护。由于阀片的非线性特性，其电 阻在流过大的冲击电流时变得很小，故阀片上产生 的残压将得到限制，使其低于被维护设备的冲击耐 压，设备得到维护；
第五章雷电放电特性及防雷设备
第五章 雷击放电特性及防雷装置5.1 雷电放电过程会引起破坏作用的雷云对地放电的绝大多数（80%以上）是负极性的。
雷电多重性（先导、主放电、余光放电）一、先导（梯级先导）第一次先导的梯级性是负先导本身的发展特点所决定的。
每一梯级长度平均50m ，梯级间歇时间10～100us 平均50us 。
cv 10001=先导通道具有良好的导电性，带有与雷云同极性的多余电荷 二、主放电、闪电、雷鸣、雷电的破坏性先导接近地面。
在漏道端部因出现高场强，使空气强烈电离而产生高密度的等离子区。
→自下而上，高电解的等离子体通道。
t=50～100us ，i =几十千安～几百千安201(=v ～21)c 温度 2万℃以上三、余光放电连续先导——直串先导5.2 雷电参数及雷电活动特性电流Rvi zz +=0σ，R<30Ω，雷电通道波阻抗Ω>3000z .即R 《z 0，则v i σ=雷击过电压dtdi L iR u ⋅+=我国“电力设备过电压保护设计技术规程” 1、雷电流峰值 108lg IP -= (式5-3)54lg IP -=，少雷区2、雷电流波形 波长时间2.6us 形状：斜角形usKA Idtdi a /6.2==（式5-4）半余弦波头)cos 1(2wt Ii -= （式5-5）3、雷电日 雷电小时强雷区 平均雷电日>90 多雷区 平均雷电日>40 少雷区 平均雷电日>154、落雷密度γ（每个雷电日每平方公里地面上的平均落雷次数） 0.015 次/⋅Km 2雷电日 次数 Th N ⨯⨯=100100010γ(Th b N ⨯⨯+=10010004γ次/100km 年)若T=40，γ=0.015代入则N=0.6h 次/⋅km 100年5.3 避雷针和避雷线（直击雷保护措施）我过规程推荐的保护范围是对应0.1%绕击率而言的。
绕击：雷电绕过避雷装置而击于被保护物的现象。
（屏蔽失效引起） 反击：避雷针与被保护物之间的间隙击穿。
005雷电及防雷设备
高电压技术
高电压技术
第一节 雷电放电和雷电参数
高电压技术
一、雷电及雷电放电过程：
㈠ 雷电的产生：
雷电放电起源于雷云的形成，为了更好的理解雷电 放电的某些特性，我们来大致地了解一下雷云的形成机 理。
1、雷云的形成： ⑴ 热雷云： 地表潮湿空气，受热上升；形成湿热气流的水份在
2——5km的高空受冷凝结为悬浮小水滴；小水滴集聚成 大面积的乌黑积云。这类云荷电后称为热雷云。
高电压技术
一、避雷器保护原理和基本类型
3、基本要求： ⑴ 能瞬时动作。
⑵ 能自行迅速截断工频续流。
工频续流：避雷器在冲击电压作用后流经间隙的工频 电弧。即过电压消失后，间隙中仍有由工作电压所产生 的工频电弧电流。
⑶ 具有平直的伏秒特性曲线。 ⑷ 具有一定的通流容量，其残压应低于被保护物的 冲击耐压。
高电压技术
2、两支等高避雷针
上部边缘最低点o
h0
h
D 7P
高电压技术
二针间被保护物高度水平面上保护范围的一侧宽度
bx 1.5(h0 hx )
针间的距离D不宜大于5h。
3、两支不等高避雷针
高电压技术
等效为等高的避雷针
f D' 7P
4、多支等高避雷针
高电压技术
外部：分别用两针法。
内部：采用三角形法，若 满足bx＞0, 即认为多针所覆盖的全面积就受到保护。
不足15日为少雷区，超过40的为多雷区，超过90的为 强雷区。
西昌为75.6，成都36.9。
高电压技术
四、地面落雷密度和输电线路落雷次数
地面落雷密度：每个雷电日每平方公里地面遭受 雷击的次数。
表示雷云对地放电的频数和强烈程度。 我国雷暴日为40时，取=0.015，国外取值在0.1～0.2之间。
高电压技术第5章雷电及防雷设备1
由于发电厂或变电所的面积较大，实际上都采用多 支等高避雷针保护。三支等高避雷针所形成的三角形的 外侧保护范围分别按两支等高避雷针的计算方法确定。 四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形，可先 将其分成两个或数个三角形，然后分别按三支等高避雷 针的方法计算。
三支等高避雷针在hx水平面上的保护范围如左图所示，
5.1.1 雷云的形成
能产生雷电的带电云层称为雷云。
雷云的形成主要是含水汽的空气的热对流效 应。太阳的热辐射使地面部分水分化为蒸汽，含 水蒸汽的空气受到炽热的地面烘烤而上升，会产 生向上的热气流。热气流每上升10km，温度下降 约10℃，热气流与高空冷空气相遇形成雨滴、冰 雹等水成物，水成物在地球静电场的作用下被极 化，形成热雷云。
图8-2 雷电流的等值波形
(a)双指数波 (b)斜角平顶波 (c)半余弦波
f 1.2s t 50s
i I0 (et et )
f 2.6s I I / 2.6kA / s
f
i I (1 cost) 2
/ f
max
di dt
max
I 2
3、雷暴日及雷暴小时
雷暴日Td 是指该地区平均一年内有雷电放电的 平均天数，单位d/a 。 雷暴小时Th 雷暴小时是指平均一年内的有雷电 的小时数，单位h/a。
2. 避雷针的保护范围
表示避雷针的保护效能，通常采用保护范围的 概念，只具有相对意义。避雷针的保护范围是指被 保护物体在此空间范围内不致遭受直接雷击。我国 使用的避雷针的保护范围的计算方法，是根据小电 流雷电冲击模拟试验确定，并根据多年运行经验进 行了校验。保护范围是按照保护概率99.9%确定的 空间范围（即屏蔽失效率或绕击率0.1%）。
第5章 雷电及防雷设备
三支等高避雷针在hx水平面上的保护范围如左图所示，
5.1.1 雷云的形成
能产生雷电的带电云层称为雷云。
雷云的形成主要是含水汽的空气的热对流效 应。太阳的热辐射使地面部分水分化为蒸汽，含 水蒸汽的空气受到炽热的地面烘烤而上升，会产 生向上的热气流。热气流每上升10km，温度下降 约10℃，热气流与高空冷空气相遇形成雨滴、冰 雹等水成物，水成物在地球静电场的作用下被极 化，形成热雷云。
图8-2 雷电流的等值波形
(a)双指数波 (b)斜角平顶波 (c)半余弦波
f 1.2s t 50s
i I0 (et et )
f 2.6s I I / 2.6kA / s
f
i I (1 cost) 2
/ f
max
di dt
max
I 2
3、雷暴日及雷暴小时
雷暴日Td 是指该地区平均一年内有雷电放电的 平均天数，单位d/a 。 雷暴小时Th 雷暴小时是指平均一年内的有雷电 的小时数，单位h/a。
2. 避雷针的保护范围
表示避雷针的保护效能，通常采用保护范围的 概念，只具有相对意义。避雷针的保护范围是指被 保护物体在此空间范围内不致遭受直接雷击。我国 使用的避雷针的保护范围的计算方法，是根据小电 流雷电冲击模拟试验确定，并根据多年运行经验进 行了校验。保护范围是按照保护概率99.9%确定的 空间范围（即屏蔽失效率或绕击率0.1%）。
第5章 雷电及防雷设备
电工培训—防雷和防静电
6. 隔离和密封敷设电气线路的沟道以及保护管、电缆或钢管在穿过 爆炸危险环境等级不同的区域之间的隔墙或楼板时，应用非燃性材料严 密堵塞。
第四节
电气防火防爆技术
发生火灾和爆炸必须具备两个条件：一是环境中存在足够数量和浓 度的可燃性易燃易爆物质；二是要有引燃或引爆的能源。上述又分别称
为危险源和火源。因此电气防火防爆应着力于排除危险源和火源。
装于水泥杆 的铁横担上
装于木杆的 木横担上
角型间隙
二、危险物质分组和分级 气体、蒸汽危险物质按引燃温度分为六组；按最小点燃电流比和最 大试验安全间隙分为三级。 三、气体、蒸汽爆炸危险环境的分类 根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间将此类危险环境 分为0区、1区和2区。危险区域的大小受通风条件、释放源特征和危险 物品性能参数的影响。 爆炸危险区域的级别主要受释放源特征和通风条件的影响。爆炸危 险区域的范围和等级还与危险蒸汽密度等因素有关。 四、粉尘、纤维爆炸危险环境的分类
三、消除引燃源 主要包括以下措施： 1．按爆炸危险环境的特征和危险物的级别、组别选用电气设备和设计电 气线路。 2．保持电气设备和电气线路安全运行。安全运行包括电流、电压、温升 和温度不超过允许范围，包括绝缘良好、连接和接触良好、整体完好无损、 清洁、标志清晰等。 在爆炸危险环境应尽量少用携带式设备和移动式设备；一般情况下不应 进行电气测量工作。 四、保护接地 爆炸危险环境接地应注意如下几点： 1. 应将所有不带电金属物件做等电位联结。从防止电击考虑不需接地 （接零）者，在爆炸危险环境仍应接地（接零）。 2. 如低压由接地系统配电，应采用TN一S系统，不得采用TN一C系统。 即在爆炸危险环境应将保护零线与工作零线分开。 3. 如低压由不接地系统配电，应采用IT系统，并装有一相接地时或严重 漏电时能自动切断电源的保护装置或能发出声、光双重信号的报警装置。
《雷电及防雷装置》课件
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
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
修改版-雷电及防雷设备
五、避雷器 6：阀型避雷器 组成：间隙与非线性电阻（阀片）串联 组成：间隙与非线性电阻（阀片） 火花间隙： 1：火花间隙： 由许多小间隙串连而成； 1）由许多小间隙串连而成； 在正常工作时将阀片与母线隔离， 2）在正常工作时将阀片与母线隔离，以避免阀 片在工频电流下烧毁； 片在工频电流下烧毁； 工频电弧依靠间隙的自然熄弧能力熄灭； 3）工频电弧依靠间隙的自然熄弧能力熄灭；磁 吹式间隙（ 串连了电感） 吹式间隙 （ 串连了电感 ） 比普通间隙的熄弧能 力强； 力强； 为了保证每个间隙上恢复电压的均匀与稳定， 4）为了保证每个间隙上恢复电压的均匀与稳定， 在间隙旁并联的电阻 过电压到来时，辅助间隙击穿， 5）过电压到来时，辅助间隙击穿，防止了电感 阻流作用 1 ： 主间隙 ； 2 ： 磁吹电感 ； 3 ： 并 主间隙； 磁吹电感； 联电阻； 辅助间隙； 联电阻；4：辅助间隙；5：阀片
五、避雷器 1：原理 避雷器是用以限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起 的内部过电压的一种电器设备 避雷器的保护原理与避雷针不同。它实质上是一种放电器， 避雷器的保护原理与避雷针不同。它实质上是一种放电器， 并联连接在被保护设备附近，当作用电压超过避雷器的放 并联连接在被保护设备附近， 电电压时，避雷器即先放电，限制了过电压的发展，从而 电电压时，避雷器即先放电，限制了过电压的发展， 保护了其他电气设备免遭击穿损坏
雷电及防雷设备
古代的雷电 公元前1500年殷商甲骨文中就有 公元前1500年殷商甲骨文中就有“雷”字， 年殷商甲骨文中就有“ 稍晚的西周青铜器上有“ 稍晚的西周青铜器上有 “ 电 ” 字 ， 指的是闪 电 最早的文字记载：东汉哲学家王充（27－约 最早的文字记载：东汉哲学家王充（27－ 97 年 ） 他在 《 论衡 》 中对雷电进行了描述 97年 他在《 论衡》 雷者火也。 以人中雷而死， 即询其身， “ 雷者火也 。 以人中雷而死 ， 即询其身 ， 中 火则须发烧焦。 火则须发烧焦。” 著名的风筝试验（ 17世纪 富兰克林） 著名的风筝试验 （ 17 世纪 ， 富兰克林 ） ： 世纪， 240米长的缠绕钢丝的麻绳上产生20cm 米长的缠绕钢丝的麻绳上产生20cm的电 240 米长的缠绕钢丝的麻绳上产生 20cm的电 火花
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第五章 雷电及防雷设备
5.1雷电的电气参数
电力系统中的大气过电压主要是由雷电放电所造成 的。为了对大气过电压进行计算和采取合理的防护措 施，必须掌握雷电的电气参数。
5.1.1雷击时计算雷电流的等值电路和雷电流幅值
Z0
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。
（2）双支等高避雷针
两针外侧的保护范围可按单针
计算方法确定，两针间的保护范围
应按通过两针顶点及保护范围上部
边缘最低点O的圆弧来确定，O点
的高度h0按下式计算：
h0
h
D 7p
D ——两针间的距离（m）
两避雷针之间高度为hx水平面上保护范 围的一侧的最小宽度：
bx 1.5(h0 hx )
为保证两针联合保护效果，两针间距离与针高之比D/h 不宜大于5。
避雷针一般用于保护发电厂和变电所，可根据不 同情况装设在配电构架上，或独立架设。
避雷线主要用于保护线路，也可用于保护发、变 电所。
独立避雷针
构架避雷针
要避雷针起到保护作用，两个要求：
要求避雷针必须很好接地；
要求被保护物体必须处在避雷针能提供可靠 屏蔽保护的一定空间范围内，这就是避雷针的 保护范围。
h h/2 hx
避雷针保护范围 折线法 h<=30m
避雷针高度h≤30m时修正系数p＝1
受保护区域
修正系数p——避雷针高度＞ 30m时
避雷针
rx=(h-hx)p 修正后 未修正 rx=(1.5h-2hx)p
h 30m
避雷针保护范围 折线法 h>30m
30m＜h≤120m时修正系数：p
30 h
如图可见，避雷针高度超过30m后其 保护范围随高度而增大的趋势减缓
避雷器应具有较强的绝缘自恢复能力
以利于快速切断工频续流，使被保护设备在雷电侵入波 过电压结束后能尽快恢复正常工作。
避雷器一旦在过电压作用下动作后，就转变为低阻状 态，使被保护设备端接的线路对地接近于短路，经过短时 间后，雷电侵入波过电压虽已消失，但原线路上的工频电 压却仍作用于避雷器上，使避雷器开始导通工频短路电流。 这时流过避雷器中的短路电流称为工频续流，它以电弧形 式出现，只要这种工频续流不中断，则避雷器就仍处在低 阻状态，被保护设备就无法正常工作。因此，避雷器应具 有自行切断工频续流和快速恢复到高阻状态的能力。
合或缺乏合适避雷器的场合。通常可将间隙配合自动重合闸使用。
管型避雷器
产气管
工作母线
外间隙 S2 环形电极
棒形电极
S1 内间隙
管型避雷器
此外，间隙间的电场是极不均匀电场，又裸露在大气环 境中，受气象条件的影响很大，因此它的伏秒特性很陡，且 分散性大，这将直接影响到它的保护效果。
还有当间隙被击穿后是直接接地，将会有截波产生，不 能用来保护有绕组的设备。由于它有以上的不足，也就限制 了它的使用范围。
由于保护间隙存在着灭弧能力差的缺点，它一般只使用于一些不太重要的场
在雷电侵入波消失后，线路上又恢复了正常传输的工频电压，这一工频电压 相对于雷电侵入波过电压来说是低的，于是避雷器将转变为高阻状态，接近于开 路，此时避雷器的存在将不会对线路上正常工频电压的传输产生影响。
避雷器的类型 保护间隙
管型避雷器 阀型避雷器 氧化锌避雷器
主要用来限制大气过电压，在超高压系统中还将 用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。
h0
h
D 4p
D ——两线间的距离（m）
双避雷线联合保护范围
避雷线1 rx=0.47(h-hx)p
rx=(h-1.53hx)p
避雷线2
h h/2
D/4p
D 双避雷线联合保护范围 双避雷线在输电线路上应用极为广泛
受保护区域
避雷针与避雷线的应用范围
• 避雷针在变电所、发电厂等场合有广泛的 应用（集中保护场合）。
N 10h 100T次/100公里年
1000 0.015次/平方公里 雷电日
N — 每100公里线路受雷击次数
T — 线路经过地区年平均雷电日数
5.2避雷针、避雷线的保护范围
避雷针、避雷线的作用
将雷电吸引到避雷针（避雷线）上并安全地将雷电 流引入大地，从而保护设备。
因此，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）。
避雷器的基本要求
•绝缘强度的合理配合 •绝缘强度的自恢复能力
•绝缘强度的合理配合：
• 避雷器的放电电压必须在一个确定的范围 内才能发挥保护作用。因此避雷器与被保护设 备的伏秒特性（即冲击绝缘强度）应有合理的 配合。
避雷器和被保护设备的伏秒特性的配合 1一被保护物的伏秒特性；2一避雷器的伏秒特性；3一最高工频电压
h h0=h-D/7p
两支避雷针联合保护范围
避雷针1
折线的确定方法 同单支避雷针
B
A
D
A'
B--B'展开
避雷针2 B'
A--A'展开
两支避雷针联合保护范围
两支避雷针的联合保护范围不是两个避雷针各自保护范围的“并集”，而 是比这个并集要大一些
图中蓝色虚线部分代表单支避雷针保护范围的界限
（3）两支不等高避雷针
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。
主放电前
当先导发展到离大地一定距离
时，先导头部与大地之间的空气
间隙被击穿，雷电通道中的主放
电过程开始，主放电自雷击点沿 Z0 通道向上发展，若大地的土壤电
阻率为零，则主放电所到之处的
电位即降为零电位。
——先导中的电荷线密度
两针外侧的保护范围仍按单针计算。
两针内侧的保护范围先按单针作出高针1的保护范围，然 后经过较低针2的顶点作水平线与之交于点3，再设点3为一 假想的顶点，作出两等高针2和3的保护范围。
1
2f
3
h1 h2
D D
5.2.2避雷线（又称架空地线）的保护范围
（1）单根避雷线的保护范围
ห้องสมุดไป่ตู้
可按下式计算：
hx
h 2
雷电流的波头形状对防雷设计是有影响的， 因此建议在一般线路防雷设计中波头形状可取为 斜角波，其目的是为了便于分析计算；而在设计 特殊高杆塔时，可取半余弦波头。
5.1.3雷电日与雷电小时
一个地区的雷电活动强度，用雷电日 或雷电小时表示。
雷电日（雷电小时）是指一年中有雷电的 日数（小时数），在一天或一小时内只要听 到雷声就作为一个雷电日或一个雷电小时。
各种避雷器均有一个共同的特性，即在高电压作用下呈现低阻状态，而在低 电压作用下呈现出高阻状态。
在发生雷击时，雷电侵入波过电压沿线路传输到避雷器安装点后，由于这时 作用于避雷器上的电压很高，避雷器将动作，并呈现低阻状态，从而限制过电压， 同时将过电压引起的大电流泄放入大地，使与之并联的设备免遭过电压的损坏。
“0”沿通道向上发展。
iZ
Zj
雷击物体时电流波的运动
流经物体的电流可用下式计算：
iZ
vL
Z0 Z0 Z j
LZ0
Zj
——被击物体的波阻抗（或为被击物 体集中参数的阻抗值）
Z0
iZ
Zj
计算电流的等值电路
流经被击物体的电流波
抗Z j有关， Z j 越大则 i Z
越i Z与小被，击反物之体则的i Z波越阻大。
h h/2 hx
避雷针保护范围 折线法
受保护区域
上图中划定避雷针保护范围的方法称为折线法，用两段斜率不同的折线段 确定保护范围（建筑防雷中采用滚球法确定保护范围）
折线表达式中的p是修正系数，根据避雷针高度的不同进行有关修正
修正系数p——避雷针高度≤30m 时
rx
避雷针 rx=h-hx
rx=1.5h-2hx
L ——主放电速度
（实测表明，其速度约为0.1~0.5倍光速）
Z 0 ——波阻抗
主放电时
Z0
LZ0
L
计算雷电流的等值电路
若雷击于具有分布参数特性
的避雷针、线路或导线时，则
Z0
雷击时电流的运动可描述如图，
iZ
负极性电流波将自雷击点“0”
沿被击物流动，同时，相同数
量的正极性电流波将自雷击点
当 Z j 0 时，流经被击物体的电流定义为
“雷电流”，以i L 表i示L ， L 。但实际上
被击物体的波阻抗不可能为零值，故规程建议
雷击于低接电阻的物体时流过该物体的电流可
以认为等于雷电流iL 。
iZ
vL
Z0 Z0 Z j
iZ
vL
Z0 Z0 Z j
iZ
iL
Z0 Z0 Z j
5.2.1避雷针的保护范围
（1）单支避雷针
在高度hx水平面上，其半 径rx按下式计算：
hx
h 2
时，rx
(h
hx )
p
hx
h 2
时，rx
(1.5h
2hx )
p
h ——避雷针高度（m）
p ——高度影响系数。
单支避雷针保护范围
避雷针 rx=(h-hx)p
rx=(1.5h-2hx)p rx
度 来表示。 是指每个雷电日每平方公里的地
面上的平均落雷次数。
建议：
0.015次/平方公里 雷电日
卫星观测10年(1995－2005)得到的全国平均闪电密度分布图
输电线路高出地面有引雷作用，会将线路两 侧一定宽度内的地面落雷吸引到线路上来。 根据模拟试验和运行经验，一般高度的线路 的等值受雷面的宽度为10h（h为线路平均高 度（m）），线路年平均遭受雷击的次数可按 下式计算：
5.1雷电的电气参数
电力系统中的大气过电压主要是由雷电放电所造成 的。为了对大气过电压进行计算和采取合理的防护措 施，必须掌握雷电的电气参数。
5.1.1雷击时计算雷电流的等值电路和雷电流幅值
Z0
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。
（2）双支等高避雷针
两针外侧的保护范围可按单针
计算方法确定，两针间的保护范围
应按通过两针顶点及保护范围上部
边缘最低点O的圆弧来确定，O点
的高度h0按下式计算：
h0
h
D 7p
D ——两针间的距离（m）
两避雷针之间高度为hx水平面上保护范 围的一侧的最小宽度：
bx 1.5(h0 hx )
为保证两针联合保护效果，两针间距离与针高之比D/h 不宜大于5。
避雷针一般用于保护发电厂和变电所，可根据不 同情况装设在配电构架上，或独立架设。
避雷线主要用于保护线路，也可用于保护发、变 电所。
独立避雷针
构架避雷针
要避雷针起到保护作用，两个要求：
要求避雷针必须很好接地；
要求被保护物体必须处在避雷针能提供可靠 屏蔽保护的一定空间范围内，这就是避雷针的 保护范围。
h h/2 hx
避雷针保护范围 折线法 h<=30m
避雷针高度h≤30m时修正系数p＝1
受保护区域
修正系数p——避雷针高度＞ 30m时
避雷针
rx=(h-hx)p 修正后 未修正 rx=(1.5h-2hx)p
h 30m
避雷针保护范围 折线法 h>30m
30m＜h≤120m时修正系数：p
30 h
如图可见，避雷针高度超过30m后其 保护范围随高度而增大的趋势减缓
避雷器应具有较强的绝缘自恢复能力
以利于快速切断工频续流，使被保护设备在雷电侵入波 过电压结束后能尽快恢复正常工作。
避雷器一旦在过电压作用下动作后，就转变为低阻状 态，使被保护设备端接的线路对地接近于短路，经过短时 间后，雷电侵入波过电压虽已消失，但原线路上的工频电 压却仍作用于避雷器上，使避雷器开始导通工频短路电流。 这时流过避雷器中的短路电流称为工频续流，它以电弧形 式出现，只要这种工频续流不中断，则避雷器就仍处在低 阻状态，被保护设备就无法正常工作。因此，避雷器应具 有自行切断工频续流和快速恢复到高阻状态的能力。
合或缺乏合适避雷器的场合。通常可将间隙配合自动重合闸使用。
管型避雷器
产气管
工作母线
外间隙 S2 环形电极
棒形电极
S1 内间隙
管型避雷器
此外，间隙间的电场是极不均匀电场，又裸露在大气环 境中，受气象条件的影响很大，因此它的伏秒特性很陡，且 分散性大，这将直接影响到它的保护效果。
还有当间隙被击穿后是直接接地，将会有截波产生，不 能用来保护有绕组的设备。由于它有以上的不足，也就限制 了它的使用范围。
由于保护间隙存在着灭弧能力差的缺点，它一般只使用于一些不太重要的场
在雷电侵入波消失后，线路上又恢复了正常传输的工频电压，这一工频电压 相对于雷电侵入波过电压来说是低的，于是避雷器将转变为高阻状态，接近于开 路，此时避雷器的存在将不会对线路上正常工频电压的传输产生影响。
避雷器的类型 保护间隙
管型避雷器 阀型避雷器 氧化锌避雷器
主要用来限制大气过电压，在超高压系统中还将 用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。
h0
h
D 4p
D ——两线间的距离（m）
双避雷线联合保护范围
避雷线1 rx=0.47(h-hx)p
rx=(h-1.53hx)p
避雷线2
h h/2
D/4p
D 双避雷线联合保护范围 双避雷线在输电线路上应用极为广泛
受保护区域
避雷针与避雷线的应用范围
• 避雷针在变电所、发电厂等场合有广泛的 应用（集中保护场合）。
N 10h 100T次/100公里年
1000 0.015次/平方公里 雷电日
N — 每100公里线路受雷击次数
T — 线路经过地区年平均雷电日数
5.2避雷针、避雷线的保护范围
避雷针、避雷线的作用
将雷电吸引到避雷针（避雷线）上并安全地将雷电 流引入大地，从而保护设备。
因此，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）。
避雷器的基本要求
•绝缘强度的合理配合 •绝缘强度的自恢复能力
•绝缘强度的合理配合：
• 避雷器的放电电压必须在一个确定的范围 内才能发挥保护作用。因此避雷器与被保护设 备的伏秒特性（即冲击绝缘强度）应有合理的 配合。
避雷器和被保护设备的伏秒特性的配合 1一被保护物的伏秒特性；2一避雷器的伏秒特性；3一最高工频电压
h h0=h-D/7p
两支避雷针联合保护范围
避雷针1
折线的确定方法 同单支避雷针
B
A
D
A'
B--B'展开
避雷针2 B'
A--A'展开
两支避雷针联合保护范围
两支避雷针的联合保护范围不是两个避雷针各自保护范围的“并集”，而 是比这个并集要大一些
图中蓝色虚线部分代表单支避雷针保护范围的界限
（3）两支不等高避雷针
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。
主放电前
当先导发展到离大地一定距离
时，先导头部与大地之间的空气
间隙被击穿，雷电通道中的主放
电过程开始，主放电自雷击点沿 Z0 通道向上发展，若大地的土壤电
阻率为零，则主放电所到之处的
电位即降为零电位。
——先导中的电荷线密度
两针外侧的保护范围仍按单针计算。
两针内侧的保护范围先按单针作出高针1的保护范围，然 后经过较低针2的顶点作水平线与之交于点3，再设点3为一 假想的顶点，作出两等高针2和3的保护范围。
1
2f
3
h1 h2
D D
5.2.2避雷线（又称架空地线）的保护范围
（1）单根避雷线的保护范围
ห้องสมุดไป่ตู้
可按下式计算：
hx
h 2
雷电流的波头形状对防雷设计是有影响的， 因此建议在一般线路防雷设计中波头形状可取为 斜角波，其目的是为了便于分析计算；而在设计 特殊高杆塔时，可取半余弦波头。
5.1.3雷电日与雷电小时
一个地区的雷电活动强度，用雷电日 或雷电小时表示。
雷电日（雷电小时）是指一年中有雷电的 日数（小时数），在一天或一小时内只要听 到雷声就作为一个雷电日或一个雷电小时。
各种避雷器均有一个共同的特性，即在高电压作用下呈现低阻状态，而在低 电压作用下呈现出高阻状态。
在发生雷击时，雷电侵入波过电压沿线路传输到避雷器安装点后，由于这时 作用于避雷器上的电压很高，避雷器将动作，并呈现低阻状态，从而限制过电压， 同时将过电压引起的大电流泄放入大地，使与之并联的设备免遭过电压的损坏。
“0”沿通道向上发展。
iZ
Zj
雷击物体时电流波的运动
流经物体的电流可用下式计算：
iZ
vL
Z0 Z0 Z j
LZ0
Zj
——被击物体的波阻抗（或为被击物 体集中参数的阻抗值）
Z0
iZ
Zj
计算电流的等值电路
流经被击物体的电流波
抗Z j有关， Z j 越大则 i Z
越i Z与小被，击反物之体则的i Z波越阻大。
h h/2 hx
避雷针保护范围 折线法
受保护区域
上图中划定避雷针保护范围的方法称为折线法，用两段斜率不同的折线段 确定保护范围（建筑防雷中采用滚球法确定保护范围）
折线表达式中的p是修正系数，根据避雷针高度的不同进行有关修正
修正系数p——避雷针高度≤30m 时
rx
避雷针 rx=h-hx
rx=1.5h-2hx
L ——主放电速度
（实测表明，其速度约为0.1~0.5倍光速）
Z 0 ——波阻抗
主放电时
Z0
LZ0
L
计算雷电流的等值电路
若雷击于具有分布参数特性
的避雷针、线路或导线时，则
Z0
雷击时电流的运动可描述如图，
iZ
负极性电流波将自雷击点“0”
沿被击物流动，同时，相同数
量的正极性电流波将自雷击点
当 Z j 0 时，流经被击物体的电流定义为
“雷电流”，以i L 表i示L ， L 。但实际上
被击物体的波阻抗不可能为零值，故规程建议
雷击于低接电阻的物体时流过该物体的电流可
以认为等于雷电流iL 。
iZ
vL
Z0 Z0 Z j
iZ
vL
Z0 Z0 Z j
iZ
iL
Z0 Z0 Z j
5.2.1避雷针的保护范围
（1）单支避雷针
在高度hx水平面上，其半 径rx按下式计算：
hx
h 2
时，rx
(h
hx )
p
hx
h 2
时，rx
(1.5h
2hx )
p
h ——避雷针高度（m）
p ——高度影响系数。
单支避雷针保护范围
避雷针 rx=(h-hx)p
rx=(1.5h-2hx)p rx
度 来表示。 是指每个雷电日每平方公里的地
面上的平均落雷次数。
建议：
0.015次/平方公里 雷电日
卫星观测10年(1995－2005)得到的全国平均闪电密度分布图
输电线路高出地面有引雷作用，会将线路两 侧一定宽度内的地面落雷吸引到线路上来。 根据模拟试验和运行经验，一般高度的线路 的等值受雷面的宽度为10h（h为线路平均高 度（m）），线路年平均遭受雷击的次数可按 下式计算：