第八章雷电过电压及其防护
雷电过电压的防护措施
雷电过电压的防护措施
雷电过电压的防护措施
“雷电过电压”是一种由于雷电放电或其他被称为“雷电冲击”的大电压，而发生的电压异常情况。
它会对电气设备造成严重损坏，甚至可能引发火灾。
因此，对其进行有效的防护是非常必要的。
一般来说，雷电过电压的防护分为两个方面：一是采用低电压保护措施，二是采用高电压保护措施。
1、采用低电压保护措施：
(1) 采用隔离变压器：隔离变压器可以有效的降低供电系统的电压，从而减少雷电过电压对电气设备的影响；
(2) 采用恒压电源：恒压电源可以有效的将供电系统内的电压恒定在一个较低的水平，从而有效的防止雷电过电压危害；
(3) 采用抗雷电过电压器件：抗雷电过电压器件可以有效的保护电气设备免受雷电过电压的影响，如避雷针、避雷器等。
2、采用高电压保护措施：
(1) 采用高压低漏技术：这是一种特殊的低电压保护技术，通过把高压的电压降至低电压，从而减少电气设备的损坏；
(2) 采用隔离型抗雷电过电压器件：这种抗雷电过电压器件可以有效的保护电气设备免受雷电过电压的影响，如隔离式避雷器等；
(3) 采用绝缘技术：绝缘技术可以有效的阻断大电压的传播，从而有效的保护电气设备。
总之，雷电过电压的防护措施包括采用低电压保护措施、采用高电压保护措施、采用高压低漏技术、采用隔离型抗雷电过电压器件以及采用绝缘技术。
这些措施不仅可以有效的防止雷电过电压，而且还可以减少雷电过电压对电气设备的损坏，从而节省费用、提高安全性，具有重要的意义。
第八章 电气安全、接地与防雷
图8—12重复接地的作用说明
二、电气装置的接地和接地电阻
1、电气装置应接地或接零的金属部分 电机、变压器、电器、携带式或移动式用电器具等的金属底座和外壳； 电气设备的传动装置； 户内外配电装置的金属或钢筋混凝土构架以及靠近带 电部分的金属遮栏和金属门； 配电、控制、保护用的屏（柜、箱）及操作台 等的金属柜架和底座； 电缆的金属护层、可触及的电缆金属保护管和穿线 的钢管； 电缆桥架、支架和井架。 2、接地电阻及其要求 接地电阻：接地体的流散电阻与接地线和接地体电阻的总和。由于接地线和接地体 的电阻相对很小，因此接地电阻可认为就是接地体的流散电阻。 工频接地电阻：工频(50Hz)接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻。 冲击接地电阻：雷电流流经接地装置所呈现的接地电阻。 （1）对于TT系统或IT系统按规定应满足的条件为： 对于TT系统或IT系统按规定应满足的条件为： TT系统或IT系统按规定应满足的条件为 在接地电流通过保护接地时产生的对地电压不应高于安全特低电压50V。因此保护 接地电阻应为： RE ≤ 50V
三、接地装置的装设
1、自然接地体的利用 可作为自然接地体的有：与大地有可靠连接的建筑物的钢结构和钢筋、 行车的钢轨、埋地的非可燃可爆的金属管道及埋地敷设的不少于两根的电缆 金属外皮等。利用自然接地体时，一定要保证良好的电气连接。 2、人工接地体的装设 人工接地体有垂直埋设的和水平埋设的基本结构型式，如图8—13所示。最常用 的垂直接地体为直径50mm、长2.5m的钢管。为了减少外界温度变化对流散电阻的影 响，埋人地下的接地体，其顶面埋设深度不宜小于0.6m。
跨步电压：在接地故障点附近行 走时，两脚之间出现的电位差 U step ， 越靠近接地故障点或跨步越大，跨步 电压越大。离接地故障点达20m时，跨 步电压为零。
防雷及过电压保护与接地课件
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信号过电压保护
总结词
信号过电压保护是保护信号传输线路免受过电压损害的重要措施。
详细描述
信号过电压保护通常采用浪涌保护器、瞬态二极管等设备，对信号传输线路进 行保护，以防止雷电、电磁脉冲等引起的过电压对信号传输线路造成损害。
设备过电压保护
总结词
设备过电压保护是防止设备直接受到过电压损害的重要措施 。
02
防雷系统设计
防雷系统的组成
01
02
03
避雷针
用于吸引雷电，并将其引 入地下。
引下线
连接避雷针和接地装置的 金属导体，将雷电引入地 下。
接地装置
将雷电引入大地的金属导 体，通常埋在地下。
防雷设备的选择与配置Fra bibliotek01根据建筑物的重要性、使用性质 和雷电活动情况等因素，选择合 适的避雷针、避雷带、避雷网等 防雷设备。
接地电阻的计算与测量
接地电阻的计算
根据土壤电阻率、接地极长度、 直径等因素计算接地电阻。
接地电阻的测量
使用接地电阻测量仪进行测量， 确保接地系统符合要求。
接地系统的设计与施工
设计原则
维护与管理
根据设备需求和土壤条件进行接地系 统的设计。
定期检查和维护接地系统，确保其有 效性。
施工方法
选择合适的接地极材料和施工方法， 确保接地系统可靠。
以上内容仅供参考，具体课件内容应根据实际情况进行编写和调整。
03
过电压保护措施
电源过电压保护
总结词
电源过电压保护是防止电力系统的过 电压对设备造成损害的重要措施。
详细描述
电源过电压保护通常采用避雷器、过 电压保护器等设备，对电源线路进行 保护，以防止雷电、操作过电压等引 起的过电压对设备造成损害。
交流特高压电网的雷电过电压防护范文
交流特高压电网的雷电过电压防护范文特高压电网作为我国电力系统的重要组成部分，具有输送距离长、输送能力大、损耗低等特点，在电力传输中起着重要的作用。
然而，特高压电网也面临着雷电过电压的威胁，需要采取一系列的防护措施。
下文将从特高压电网雷电过电压的特点、形成机理和防护措施三个方面展开论述，并提出相关建议。
一、特高压电网雷电过电压的特点特高压电网雷电过电压与低、中压电网雷电过电压相比，有以下特点：1. 放电能量大：特高压电网运行电压高，雷电击中引起的过电压幅值大，能量大，对电力设备的破坏性较强。
2. 频繁放电：特高压电网通常建设在山区、平原和沿海地区等雷电活动频繁的地区，其耐受雷电冲击的能力相比其他电网更差。
3. 雷电过电压特点明显：特高压电网雷电过电压特点明显，其波形大多为快速上升、缓慢衰减的斜坡波形，幅值可达数百千伏。
二、特高压电网雷电过电压的形成机理特高压电网雷电过电压的形成机理主要与雷电的特点以及特高压设备的电气参数有关：1. 雷电的特点：雷电产生的电流波形特点是带有宽谱频率的多峰脉冲电流，其上升时间短，降落时间长。
雷电电流在空间上的分布较广泛，容易引起电气设备的过电压。
2. 特高压设备的电气参数：特高压设备的电气参数与一般低、中压设备相比要求更高，具有更高的绝缘强度和更大的耐雷击能力。
然而，特高压设备的电气参数也会导致更大的雷电过电压幅值和更长的过电压衰减时间。
三、特高压电网雷电过电压的防护措施为了保护特高压电网的安全运行和设备的正常运行，可以采取以下防护措施：1. 完善的接地系统：特高压电网的接地系统是防护雷电过电压的基础。
接地系统应具备低电阻、低感抗和低电容，以较好地分散雷电电流。
2. 避雷器系统：特高压电网中的避雷器系统主要起到抑制雷电过电压的作用。
避雷器系统应根据特高压设备的电气参数设计，具备较高的耐雷电能力。
3. 传输线路的结构设计：特高压电网的传输线路应采用合理的结构设计，降低雷电过电压的产生和传输。
过电压保护ppt课件
3.阀式避雷器 (1).普通型阀式避雷器
a.结构与元件的作用：
火花间隙：
作用原理：
根据火花间隙的结构，使间隙的放电时间 缩短，由于其伏秒特性曲线平缓，放电分散性 也较小，由于火花间隙由若干个小间隙组合串 联，易于切断工频续流，且不易重燃。
具有分路电阻的火花间隙：
1.保护间隙
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， 间隙首先击穿，工作母线 接地，避免了被保护设备 上的电压升高，从而保 护了设备。
6KV和10KV保护间隙，主间隙分别不小于15mm和25mm 辅助间隙不小于10mm。
优缺点：
优点： 结构简单、制造方便 缺点： 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理
优缺点
熄弧能力比保护间隙要强，但伏秒特 性较陡且放电分散性大，且会形成截波， 并受大气条件影响较大，所只用在线路 保护和变电所进线段保护
5.金属氧化物（氧化锌）避雷器
(1)、工作原理
正常运行时，在工频电压下氧化物 电阻片具有极高阻值，呈绝缘状态；当 出现过电压时，阀片呈低阻状态，泄放 电流，避雷器两端维持较低的残压，保 护电气设备不受损坏。过电压过后，立 即恢复高电阻值，继续保持绝缘。金属 氧化物避雷器不需要设置火花间隙，也 不需要进行灭弧。
第二节 直接雷击过电压
一.避雷针和避雷线
1.保护作用的原理
能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发展沿 着避雷针的方向发展，直击于其上，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）周围的设备受到雷击
独立避雷针
构架避雷针
消雷器
2.保护范围
(1).单支避雷针
hx
h 2
第八章电力系统防雷保护
第八章电力系统雷电防护本章分析输电线路、发电厂和变电所以及旋转电机的防雷保护原理及措施。
§8-1 输电线路的防雷保护输电线路分布面积广,易受雷击,所以雷击是引起线路跳闸的主要起因。
同时,雷击以后雷电波将沿输电线侵入变电所,给电力设备带来危害, 因此对线路防雷保护应予以充分重视和研究。
根据过电压的形成过程,一般将线路发生的雷击过电压分为两种,一种是雷击线路附近地面, 由于电磁感应所引起的,称为感应雷过电压。
另一种是雷击于线路引起的称为直击雷过电压。
运行经验表明,直击雷过电压对高压电力系统的危害更为严重。
输电线路的耐雷性能和所采用防雷措施的效果在工程计算中用耐雷水平和雷击跳闸率来衡量。
耐雷水平是指雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。
线路的耐雷水平较高,就是防雷性能较好。
雷击跳闸率是指折算为统一的条件下,因雷击而引起的线路跳闸的次数, 此统一条件规定为每年40个雷暴日和100km的线路长度。
应该指出,由于雷电放电的复杂性,通过工程分析得到的计算结果可以作为衡量线路防雷性能的相对指标,而运行经验的积累和实施对策的分析则应是十分重视的。
输电线路防雷一般采取下列措施 :1 .防止雷直击导线沿线架设避雷线,有时还要装避雷针与其配合。
在某些情况下可改用电缆线路,使输电线路免受直接雷击。
2 .防止雷击塔顶或避雷线后绝缘闪络输电线路的闪络是指雷击塔顶或避雷线时,使塔顶电位升高。
为此,降低杆塔的接地电阻,增大耦合系数,适当加强线路绝缘,在个别杆塔上采用线路型避雷器等,是提高线路耐雷水平,减少绝缘闪络的有效措施。
3 .防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧当绝缘子串发生闪络后,应尽量使它不转化为稳定的工频电弧,不建立这一电弧,则线路就不会跳闸。
适当增加绝缘子片数,减少绝缘子串上工频电场强度,电网中采用不接地或经消弧线圈接地方式,防止建立稳定的工频电弧。
4 .防止线路中断供电可采用自动重合闸,或双回路、环网供电等措施,即使线路跳闸,也能不中断供电。
高电压技术第8章习题答案
第八章雷电过电压及防护8-1试述雷电放电的基本过程及各阶段的特点。
8-2试述雷电流幅值的定义，分别计算下列雷电流幅值出现的概率：30kA、50kA、88kA、100kA、150kA、200kA。
8-3雷电过电压是如何形成的？8-4某变电所配电构架高11m，宽10.5m，拟在构架侧旁装设独立避雷针进行保护，避雷针距构架至少5m。
试计算避雷针最低高度。
8-5设某变电所的四支等高避雷针，高度为25m，布置在边长为42m的正方形的四个顶点上，试绘出高度为11m的被保护设备，试求被保护物高度的最小保护宽度。
8-6什么是避雷线的保护角？保护角对线路绕击有何影响？8-7试分析排气式避雷器与保护间隙的相同点与不同点。
8-8试比较普通阀式避雷器与金属氧化物避雷器的性能，说说金属氧化物避雷器有哪些优点？8-9试述金属氧化物避雷器的特性和各项参数的意义。
8-10限制雷电过电压破坏作用的基本措施是什么？这些防雷设备各起什么保护作用？8-11平原地区110kV单避雷线线路水泥杆塔如图所示，绝缘子串由6×X－7组成，长R为7Ω，导线和避雷线的直径分别为1.2m，其正极性U50%为700kV，杆塔冲击接地电阻i为21.5mm和7.8mm，15℃时避雷线弧垂2.8m，下导线弧垂5.3m，其它数据标注在图中，单位为m，试求该线路的耐雷水平和雷击跳闸率。
习题8-11图8-12某平原地区550kV输电线路档距为400m，导线水平布置，导线悬挂高度为28.15m，相间距离为12.5m，15℃时弧垂12.5m。
导线四分裂，半径为11.75mm，分裂距离0.45m(等值半径为19.8cm)。
两根避雷线半径5.3mm，相距21.4m，其悬挂高度为37m，15℃时弧垂9.5m。
杆塔电杆15.6μH，冲击接地电阻为10Ω。
线路采用28片XP-16绝缘子，串长4.48m，其正极性U50%为2.35MV，负极性U50%为2.74MV，试求该线路的耐雷水平和雷击跳闸率。
雷电过电压及防护
雷电过电压及防护雷电过电压及防护雷电放电涉及气象、地形地质等许多自然因素，有很大的随机性，因而表征雷电特性的各种参数也就带有统计的性质。
许多国家地区都选择典型地区地点建立雷电观测站，并在输电线路和变电站中附设观测装置，进行长期而系统的雷电观测，将观测的数据进行系统的分析，得到相应的雷电参数，为研究和防雷提供依据，从而进行保护。
一、雷电参数雷暴日：每年中有雷电的天数。
雷暴小时：每年中有雷电的小时数。
年平均雷暴日不超过15 的地区为少雷区；超过40 的为多雷区；超过90 的地区及根据运行经验雷害特别严重的地区为强雷区地面落雷密度γ：每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数。
电力行业标准DL/T620-1997建议取γ= 0.07次／平方公里. 雷电日。
雷电通道波阻抗：雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，对电流波呈现一定的阻抗，该阻抗叫做雷电通道波阻抗（规程建议取300 ~ 400Ω）雷电流的极性：国内外实测结果表明，负极性雷占绝大多数，约占75 ~ 90 %。
雷电流幅值雷电流：雷击具有一定参数的物体时，若被击物阻抗为零，流过被击物的电流规程规定，雷电流是指雷击于的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。
雷电流波头：1 ~ 5 μs 范围内变化，多为2.5 ~ 2.6 μs，规程规定取2.6 μs；雷电流波长：20 ~ 100 μs ，多数为50 μs 左右。
为简化计算，视为无限长；雷电流陡度：陡度α与幅值I 有线性的关系，即幅值愈大，陡度也愈大。
一般认为陡度超过50 kA/μs 的雷电流出现的概率已经很小（约为0.04）波形：二、防雷的基本措施1、避雷针和避雷线避雷针（线）的保护原理当雷云的先导向下发展，高出地面的避雷针（线）顶端形成局部电场强度集中的空间，以至有可能影响下行先导的发展方向，使其仅对避雷针（线）放电，从而使得避雷针（线）附近的物体免遭雷击。
对避雷针（线）的要求（1）为了使雷电流顺利地泄入大地，故要求避雷针（线）应有良好的接地装置。
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8.4 接地的基本概念及原理
(The basic concepts and principles of grounding)
习题与思考题
(Exercises and FAQs)
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8.1 雷电放电和雷电过电压
(Lightning discharge and lightning over-voltage) 早在18世纪初，富兰克林等物理学家已经揭示
Lightning is extremely frequent, causing high lightning over-voltage which is high enough to make electrical equipment flashover and damage. Finally it will lead to the outage accident .
本节内容(Content of the section)：
➢8.1.1 雷云的形成
(The formation of thundercloud)
➢8.1.2 雷电放电过程
(The process of lightning discharge)
➢8.1.3 有关的雷电参数
(Lightning parameters)
➢有必要对输电线路、发电厂和变电所的 电气装置的采取防雷保护措施。
It’s necessary to take lightning protection measures for transmission lines, power plants and substations electrical installations.
➢8.1.4 雷电过电压的形成
(The formation of lightning over-voltage)
8.1.1 雷云的形成 (The formation of thundercloud)
能产生雷电的带电云层称为雷云。
Electrically charged clouds which can produce lightning is called thundercloud.
➢有必要理解雷电产生的原因、过程及参 数，以理解防雷原理及设计防雷设备。
It’s necessary to understand the cause, the process and the parameters of lightning discharge to get the principles and the design rules of lightning protection equipment.
特别是利用高速摄影、自动录波、雷电定向定位等 现代测量技术对雷电进行的观测研究，大大丰富了人们 对雷电的认识。
In particular, the use of high-speed photography, automatic recorded waves, lightning directional orientation and other modern measurement techniques for the observation have greatly enriched people's understanding of thunder and lightning.
第8章 雷电过电压及其防护
(Chapter 8 Lightning Discharge and Lightning Protection) 研究雷电过电压的必要性：
(The need for studying lightning over-voltage)
雷电现象极为频繁，产生的雷电过电压可 达数千千伏，足以使电气设备绝缘发生闪络和 损坏，引起停电事故。
雷云的形成过程是综合性的。
The formation process of thundercloud is comprehen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。
了 “闪电就是电”的本质，而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。
At the beginning of the 18th century, Franklin and other physicists had revealed the essence that “lightning was electricity”. With the further development of physics, people have a more profound understanding of this natural phenomenon.
本章内容(Main content in this section)
8.1 雷电放电和雷电过电压
(Lightning discharge and over-voltage)
8.2 防雷保护设备
(Lightning protection device)
8.3 电力系统防雷保护
(Lighting protection in power system)