第十三章 电力系统防雷保护
电力系统防雷保护-高电压技术考点复习讲义和题库
考点5：电力系统防雷保护5.1 输电线路的感应雷过电压一、雷击线路附近大地时，线路上的感应雷过电压1、先导在导线轴线方向上的电场强度X E 将导线两端与雷云电荷异号的正电荷，吸引到最靠近先导通道的一段导线上，成为束缚电荷。
导线上的负电荷则被排斥而向两侧运动，经线路泄露电导和系统中性点进入大地。
导线上电流很小，忽略线路工作电压，导线电位仍保持的电位。
正束缚电荷产生的电场在导线高度处被电导中负电荷产生的电场所抵消。
2、主放电先导通道中的负电荷自下而上被迅速中和，相应的电场被迅速减弱，使导线上正束缚电荷迅速释放，形成电压波向两侧传播，形成的过电压称为感应过电压的静电分量。
与此同时，由于先导通道中雷电流所产生的磁场变化而引起的感应称为感应过电压的电磁分量。
（1）当雷击点离开线路的距离s>65m 时，)(25d L KV Sh I u g ⨯⨯≈ 其中L I ：雷电流峰值（KA）；d h ：导线平均高度（m）；S：为雷击点离线路的距离。
感应过电压峰值一般最大可达300～400KV，这会引起35KV 及以下钢筋混凝土杆线路绝缘闪络。
（2）加避雷线由于屏蔽作用，感应过电压下降，导线上的感应过电压为)k 1(U U gd ,gd -=因此，避雷线离导线越近，耦合系数k 越大，U 感应越小。
二、雷击线路杆塔时，导线上的感应过电压无避雷线d ah =gd U有避雷线)1(U gd ,k ah d -=与直击雷相比，感应过电压的特点：1、极性与雷云电荷相反，一般为正极性。
2、在三相导线上同时出现，不会直接产生相间过电压。
3、 波形较缓和，波前几微秒到几十微秒，波长可达数百微秒。
5.2 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平一、雷击杆塔顶部1．塔顶电位塔顶电流i gt <雷电流L i ，即L i i β=gt 雷电流到达峰值时，塔顶电压有最大值6.2(ch L R U gt L td I +=β其中β为分流系数，设雷电流具有斜角波前，at i =，则t L R L L bib t ++=11β，t 取T/2，（T 1波前时间2.6us）2．导线电位和线路绝缘上的电位当塔顶电位为td U 时，在塔顶的避雷线也有同样的电位，导线上产生的耦合电压为td kU ，由于通道电磁场的作用，导线上有感应过电压)1(a k h d -, 此电压与塔顶电位极性相反，所以导线电位的幅值d U 为)1(a U U td k h k d d --=作用在线路绝缘上的总电压k)-)(1ah (U U U U d td j +=-=d td 对于斜角波前的雷电波6.2L 1LI I a T == )1)(6.26.2(ch L k h I d gt j L R U -++=ββ 3．耐雷水平的计算 耐雷水平：]6.2)6.2[)(1(ch %501d gt h k L R U I ++-=β提高耐雷水平：↓↑↓β,,R ch k ，加强线路绝缘。
电力系统的防雷保护技术研究
电力系统的防雷保护技术研究一、引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一。
然而，天灾人祸常常给电力系统带来巨大的破坏和危害，其中雷电是其中之一。
雷电是一种极其强大的自然现象，能够在短短几百毫秒内释放出巨大的能量，造成电力设备的故障和损坏。
因此，电力系统的防雷保护技术的研究变得尤为重要。
二、雷电形成和原理雷电是一种静电放电现象。
在云中，水蒸汽与冰晶碰撞之间造成的静电分离，形成正、负电荷。
在云底与地面之间建立了电场，当电场强度达到一定程度时，就会发生闪电放电，即雷电。
雷电能够释放出大量的能量，对电力系统造成毁灭性的影响。
三、电力系统的防雷保护技术概述电力系统的防雷保护技术旨在减少或消除雷电对电力系统造成的损害。
这种技术主要包括以下几个方面：1. 雷电监测与预警系统：通过使用雷电监测与预警系统，可以提前获知雷电的来临，从而采取相应的保护措施。
这种系统可以使用各种传感器和监测设备，例如电浆天线、高速相机和雷达等。
2. 避雷装置：避雷装置是电力系统防雷保护的核心技术之一。
它可以通过引导和释放雷电能量，将其有效地分散到大地中，减少对电力设备和建筑物的影响。
避雷装置主要有接闪间隙、避雷针和金属隔离线等。
3. 接地系统：电力系统的接地系统能够将任何电流回路与大地连接，从而消除雷电产生的电位差，减少雷电对电力设备的威胁。
好的接地系统能够提供低阻抗路径，有效地将雷电电流引入大地。
4. 屏蔽技术：利用屏蔽技术可以减少电力设备对外部电磁场的敏感性，从而降低因雷电引起的电磁脉冲对电力系统的干扰。
屏蔽技术可以使用金属屏蔽罩、绝缘材料和电磁屏蔽房等。
四、电力系统的防雷保护技术研究进展目前，关于电力系统的防雷保护技术的研究已取得了一些进展。
以下是一些重要的研究方向和成果：1. 新型避雷装置的设计与应用：研究人员正在探索新型避雷装置的设计和应用。
例如，使用可触发式避雷针可以更加准确地释放雷电能量，避免了由于传统避雷针的误引导而导致的电力系统故障。
电力系统的防雷保护方法
雷 电具有 极大 的破坏 作用 ，不 仅 能够 击 毙人畜 、劈 断树木 、破 坏 建筑物 及各种 工农 业设 施 ，还 能够 引 起 火灾和爆 炸事 故 。雷 电 以其 极大 的破坏 力给人 类 社会 带来 了惨重 的灾难 。近 几年 来 ，雷 电灾害频 繁 发 生 ，对 国 民经济 造成 的危 害 日趋 严重 。 因此 ，防 雷是 电力系 统一 项重 要 的防火 防爆安 全措 施 。
１ 低压架空线路的防雷保护措施 ． ２
ｍ ｅａ ｕｒ ｓ ｅ．
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｄｅｅ ｄｔ ｅｔ ｕ ｄ ｒ ￣ａ ｓｏ ｍｅ ， ｄｃ ｎ ｅ ｔ ｅｇ ｏ ｎ ｅ ｉｅ ｆｇ ｔ ｎ ｔｅ ｔ ｒ ａ ｄｂ ｉ ｎｓ ｌ ｔｅｃｒ ｕｔ ｙ ｒ ｆ ｎ ｎ ｅ， ｎ ｆ ｒ ｒ ａ ｏ ｎ ｃ ｒ ｕ ｄｄ ｖ ｃ ， ｈｎｉｇａｔ ｓｅ ， ｈ ｈ ｎ ｈ ｔ ｉ ｎ ｕ ｌ ｏ ｔ ￣ ｈ ｉｃ ｉ ｄ ｉ
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第十三章_接地装置
提供相关图片和工作原理的动画。
第十三章接地装置第一节概述一、接地的种类及作用将电气装置的某些金属部分用导体（接地线）与埋设在土壤中的金属导体（接地体）相连接，并与大地做可靠的电气连接，称为电气装置的接地。
电气装置的接地按用途可分为工作接地、保护接地、雷电保护接地和防静电接地。
（1）工作接地。
为了保证电气设备在正常和事故情况排除故障下都能可靠地工作而进行的接地，叫做工作接地。
例如：中性点直接接地系统中，变压器和旋转电机的中性点接地、电压互感器和小电抗器接地等接地端接地；非直接接地系统中，经其他装置接地等都属工作接地。
（2）保护接地。
由于电气设备的带电导体和操作工具的绝缘损坏，因而有可能使电气设备的金属外壳、钢筋混凝土杆和金属杆塔等带电，为了防止其危及人身安全而进行的接地，称为保护接地。
（3）防雷接地。
为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地，避雷针、避雷线和避雷器的接地就是防雷接地。
（4）防静电接地。
为防止静电对易燃油、天然气贮罐和管道等的危险作用而设的接地，称为防静电接地。
二、有关接地的基本概念1.地和对地电压大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体，拥有吸收无限电荷的能力，而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变，因此适合作为电气系统中的参考电位体。
这种“地”是“电气地”，并不等于“地理地”，但却包含在“地理地”之中。
“电气地”的范围随着大地结构的组成和大地与带电体接触的情况而定。
与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地体（极），通常采用圆钢或角钢，也可采用铜棒或铜板。
如图13－1所示，当流入地中的电流I通过接地极向大地作半球形散开时，由于这半球形的球面，在距接地极越近的地方越图13-1 “地”示意图小，越远的地方越大，所以在距接地极越近的地方电阻越大，而在距接地极越远的地方电阻越小。
试验证明：在距单根接地极或碰地处20m以外的地方，呈半球形的球面已经很大，实际已没有什么电阻存在，不再有什么电压降。
电力系统的防雷保护
电力系统的防雷保护摘要从发展的角度来看，电力系统的雷电灾害普遍存在，防雷工作既是传统的行业又是具有发展前景的新兴行业，因此，对于电力系统的防雷研究具有十分重要的意义。
在防雷技术规范上也只讲如何实施，而未讲为什么，面对电力、电信方面雷电防护工程，往往不敢动手。
本文通过对电力系统中发电厂、变电所和输电线路的防雷措施的应用加以介绍。
关键词电力；防雷；接地变电所是电力转换站，用以提高或降低电压，并分配用电量。
从发电厂送电到用户家中的过程中，变电所扮演的角色，可比喻为高速公路的交流道。
车辆在上高速公路前须在交流道先行加速；同理，电厂发出的电要先经过变电所升高电压才可大量快速的输送。
车辆要进入市区，必须下交流道减速慢行，再驶向大街小巷，同样的，高压电须经过变电所降低电压才可依序分送各地，并逐段降低到用户可使用的电压。
电力系统防雷主要是发电厂和输电线路的防雷保护，以下具体就从这两方面来叙述。
1 发电厂、变电所的防雷保护发电厂、变电所的建筑物、输电线路和其他设备的直击雷防护，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994，按照滚球法计算保护范围，将发电厂、变电所的被保护设备（如：建筑物、电气设备、烟囱、冷却塔、机房等）均处于避雷针（带、线）的保护范围之内。
在变电所进线处，按照《民用建筑电气设计规范》JGJ/T 16-92，采用进线穿金属管保护，保护距离1 km～2 km。
雷电击中接闪器时，在引下线和接地体上产生的高电位，在防雷装置附近的金属体感应过电压的防护，发电厂、变电所设备的防雷离不开建筑物的防雷，建筑物本身的防雷装置是建筑物内电气设备及系统防雷的第一道屏障，建筑物本身的防雷性能直接影响到内部的电气设备的防雷，因此首先必须重视建筑物本体的防雷。
雷电击中发电厂外避雷针后，它引起对地电位升高，如果与被保护设备之间的有效绝缘距离不够，极容易造成高电位反击和感应过电压事故。
在一般情况下，接地电阻不宜大于10 Ω。
电力系统的防雷保护
电力系统的防雷保护摘要:从发展的角度来看，电力系统的雷电灾害普遍存在，防雷工作既是传统的行业又是具有发展前景的新兴行业，所以防雷研究在电力系统中意义十分重大。
就电力系统而言，雷电可以造成较为严重的破坏，需要加强重视。
该文针对电力系统对雷电的防护办法以及措施进行分析。
关键词：电力系统电力线路发电厂变电所配电线路1 雷电对电力系统的危害闪电在放电时会产生火花，这个火花就是人们平时所说的雷电现象，当空气在短时间内受热造成剧烈膨胀而产生的爆炸声就是雷声，在经过不同物体的声音反射之后形成连续的轰隆声。
地球是一个大的导体，平时我们所看到的雷电，就是由于自然现象产生的强烈的放电现象，天空形成携带正极电或者负极电的雷之后，当电场强度达到25～30千伏/em，就会破坏空气间的绝缘平衡，最后出现正负雷云或者是雷云和大地之间的放电现象。
一般情况而言，放电持续的时间是非常短的，一般就是50～100微秒之间，但是这么短的时间内，放电的电流却是高达几十万安培的。
由于雷电现象产生的电流很大，所以在雷电击中了电气设备和电力系统的时候，强大的电流就会对电气设备和电力系统产生热力和电磁影响。
电击持续时间很短，但是电流的强度却可以使得设备各种导线融化，造成的损失可想而知。
有种直接雷击过电压现象就是由于雷电压直接击在电气线路上造成的。
日前，在电气设备和电气线路上常用的防雷方法是：用各种不同型式的避雷器和放电间隙防止没备和线路受到感应雷的危害；用避需针和避雷线防止设备和线路受到直击雷的危害。
因为雷电是完全可以预防的，虽然雷电的危害大，但是如果我们能够在生产或生活中，在各种电气设备和电气线路上采取有效措施，那么就可以取得很好的效果。
2 电力线路的防雷保护措施2.1 高压架空线路的防雷保护措施线路的重要性、雷电活动的频率、地形地貌的特点和土壤的电阻率等情况会影响防护措施的选择，来确定是选择最合适的一种还是将几种综合到一起来达到防雷的目的。
将杆塔的接地电阻降低，加装耦合地线和线路的避雷装置，将线路的地线保护角减小，绝缘子的片数增多，改用自动闭合闸等措施是人们根据经验总结出的降低雷击跳闸频率的有效措施。
8 电力系统防雷保护
hg hc
) ≈ kU top − ahc (1 − k )
注：k为耦合系数 为耦合系数 绝缘子串两端电压的计算u （3）绝缘子串两端电压的计算 li 绝缘子串两端电压为塔顶电压和导线电位电压之差
uli = utop − uc = utop − kutop + ahc (1 − k ) Lt hc = (utop + ahc )(1 − k ) = I ( βRi + β + )(1 − k ) 2.6 2.6
2.无避雷线时的感应雷过电压 无避雷线时的感应雷过电压 （1）d>65m时 ） 时 可用I≤100kA进行估算。一般认为Ui≤300～400kV。 进行估算。一般认为 可用 进行估算 ～ 。 （2）d<50m ） 易击中线路本身。 易击中线路本身。 U i ( c ) = ahc a ：感应过电压系数（陡度） a ≈ I / 2.6 感应过电压系数（陡度） 3.感应过电压的特点 感应过电压的特点 感应雷过电压的极性与雷云的极性相反； 感应雷过电压的极性与雷云的极性相反； 相邻线路产生相同极性的感应雷过电压， 相邻线路产生相同极性的感应雷过电压，相间不存在电位 只会发生对地闪络，但也会转化为相间闪络事故； 差，只会发生对地闪络，但也会转化为相间闪络事故； 感应过电压幅值一般不超过300～400kV，35kV及以下水 感应过电压幅值一般不超过 ～ ， 及以下水 泥杆塔出现闪络事故，110kV及以上线路一般不会出现威胁。 泥杆塔出现闪络事故， 及以上线路一般不会出现威胁。 及以上线路一般不会出现威胁 6
11
Lt hc uli = I ( βRi + β + )(1 − k ) 2.6 2.6 对于以上公式的说明： 对于以上公式的说明： 各电压分量的幅值均在同一时刻出现； 各电压分量的幅值均在同一时刻出现； 没有计入系统工作电压； 没有计入系统工作电压； 绝缘子上端电压用杆塔顶端电位代替， 绝缘子上端电压用杆塔顶端电位代替，忽略塔顶和横担 间的电位差； 间的电位差； 将utop电压波沿避雷线传播而在导线上产生的耦合电压 波的耦合作用系数与避雷线对电压波的屏蔽作用而在导线 上产生的感应过电压的耦合作用系数视为同一个k值处理 值处理。 上产生的感应过电压的耦合作用系数视为同一个 值处理。
高速铁路电力系统的防雷保护—发电厂、变电所的防雷保护
发电厂、变电所的防雷保护
避雷器的残压升高： 雷电波在避雷器和被保护设备之间的这一段距离内，会发生多次折射、反射， 这将会 使设备绝缘上的电压高于避雷器残压。
发电厂、变电所防雷 保护
01 发电厂、变电所的雷害事 故来源
02 采用避雷针（线）及良好 的接地网基本原则
03 安装避雷针（线）的注意 事项
04 发电厂、变电所内避雷器 的保护作用
发电厂、变电所的防雷保护
一、发电厂、变电所的雷害事故来源
直击雷 保护
避雷针（线）
1、避雷器 2、进线段保护
侵入波 防护
02 当避雷击避雷针（线）后，它的对地地位可能升高， 若与被保护设备 之间的绝缘距离（包括空中和地中 接地体间的距离）不够，就有可能对被保 护设备发 生反击（或逆闪络）现象。因此，应采取措施，防 止雷击避雷针（线）的反击现象。
发电厂、变电所的防雷保护
避雷针保护
按照安装方式的不同，避雷针可分为 独立避雷针和构架避雷针两种。独立 避 雷针具有独立于变电站地网的接 地装置，而构架避雷针安装于配电构 架上， 并且与变电站的地网相连。
严禁将架空照明线、电话线、广播线及天线等装在避雷针或其构架上
在独立避雷针或装有针的构架上设置照明灯时，电源线必须用铅护套电缆或将全部 导线装在金属管内，并将电缆或金属管直接埋入地中 发电厂的主厂房一般不装设避雷针
发电厂、变电所的防雷保护
四、发电厂、变电所内避雷器的保护作用 避雷器能够起作用的三个前提条件：
发电厂、变电所的防雷保护
避雷线保护
电力设备的防雷保护措施
电力设备的防雷保护措施在电力系统中，雷电是一种常见的自然灾害，其所带来的雷击对电力设备造成严重影响。
为了保护电力设备免受雷电侵害，采取防雷保护措施是至关重要的。
本文将就电力设备的防雷保护措施进行探讨。
一、了解雷电特点在制定电力设备的防雷保护措施之前，我们首先需要了解雷电的特点。
雷电是指大气中因云与云之间，云与地之间的电荷分离及电平衡失调而产生的大电流放电现象。
雷电的特点包括高电压、大电流、短时间等。
了解雷电特点有助于我们制定相应的防雷保护策略。
二、设备接地保护设备接地是电力系统中常见的防雷保护措施之一。
通过良好的接地系统，可以将雷电的冲击电流引入地下，从而保护电力设备的正常运行。
设备接地保护分为直接接地和阻抗接地两种方式。
1. 直接接地直接接地是指将设备通过金属导线直接连接到地下，形成一个低阻抗路径，以便将雷电的电流引入地下。
这种接地方式具有简单、经济的特点，适用于一般的低电压设备。
2. 阻抗接地阻抗接地是指通过在设备接地电路中加入阻抗器，限制雷电电流的流动，从而达到减小电流幅值的目的。
这种接地方式适用于高电压设备，可以有效地降低雷电对设备的冲击。
三、避雷针系统避雷针系统也是电力设备防雷保护的重要手段之一。
避雷针系统主要通过设置避雷针来吸引雷电，并通过引下线将雷电引入大地，使其不会对设备造成损害。
避雷针的选择应根据设备所在地区的雷电活动情况和设备本身的特点来确定。
在选择避雷针时，应考虑避雷针的高度、数量和位置等因素，以确保能够最大限度地吸引雷电，并将其安全引入地下。
四、设备绝缘保护设备绝缘保护是电力设备防雷保护的重要环节。
绝缘系统的好坏将直接影响设备对雷电的抵御能力。
针对不同类型的设备，可以采用不同形式的绝缘保护措施。
常见的绝缘保护方法包括绝缘材料的选择、绝缘设计的优化等。
通过合理选择绝缘材料，并对绝缘结构进行优化设计，可以提高设备的绝缘性能，增强其对雷电的抵御能力。
五、设备保护装置除了上述的防雷保护措施外，设备保护装置也是保护电力设备免受雷击的重要手段。
电力系统防雷保护
➢ 雷害事故在系统跳闸停电事故中占很大比重。 ➢ 电力系统防雷包含线路、变电站、发电厂等环节。
10.1 输电线路的防雷保护
➢ 占电网总事故的60%以上。 ➢ 雷击跳闸事故过程：
（1）线路绝缘闪络； （2）形成工频电弧，跳闸； （3）跳闸后线路绝缘不能恢复，则发生停电。
耐雷水平：雷击线路但不至引起绝缘闪络的最大雷电流
➢U电g 磁2分5 量IL：S 相hd互垂k直V，(较S 小 65m)
雷云
++++++++++
导线上束缚电荷失 去束缚开始向两侧 自由流动，其电流 在导线波阻抗上形 成过电压
主放电发生 后下行先导 中负电荷全 部被中和
5
避雷线的影响
（1）若避雷线不接地
U gd
25 I L hd S
U gb
25 I L
峰值(kA)。
1
表1 1984～1995年十年间俄罗斯500kV～1150kV线路 按照跳闸率原因分类运行数据（节选）
跳闸原因
500kV线路
稳定 跳闸数
合计
雷电引起 的跳闸
17 (12.23%)
67(17.49%)
750kV线路
稳定 跳闸数
合计
1 (5.26%)
9 (23.07%)
其它原因 引起的 跳闸
122 (87.77%) 316 (82.51%) 18 (94.74%)
30 (76.93%)
合计
139 (100%)
383 (100%)
19 (100%)
39 (100%)
1150kV
稳定 跳闸数
合计