雷电及防雷保护装置简介
防雷专业术语及雷电名词
防雷专业术语及雷电名词防雷是指为了有效防御雷电对电力设备和建筑物产生的危害而采取的一系列措施。
在防雷领域，有许多专业术语和雷电名词，了解这些术语和名词对于理解防雷工作具有重要意义。
本文将介绍一些常见的防雷专业术语及雷电名词。
1. 雷电雷电指的是大气中电荷的自由移动形成的电流，表现为闪电和雷声。
雷电是一种自然现象，具有高温、强电流和高电压的特点，对人类和设备都具有严重的危害。
2. 防雷防雷是保护电力设备、通信设备、建筑物等免受雷电危害的措施和技术手段。
防雷工作主要包括接闪器、接地系统、避雷针、避雷网等设备的安装和使用，以及防雷标准的制定和执行。
3. 避雷器避雷器是一种用于保护电力设备和电气线路免受过电压影响的装置。
它能够将雷电引导到安全的地方，保护设备的正常运行。
4. 避雷针避雷针是用于吸引和放电雷电的装置。
通过将避雷针安装在建筑物或塔架的高处，能够吸引雷电，并将其引导到地下，减少雷电对建筑物的危害。
5. 避雷网避雷网是一种由金属导线网构成的装置，用于将雷电引导到地下。
通过安装避雷网，可以将雷电分散引导，减少雷电对建筑物和设备的损害。
6. 避雷接地避雷接地是将设备或建筑物的金属部分与地面连接的方式，用于排除雷电和其他电荷的影响。
避雷接地能够将雷电引导到地下，保护设备和建筑物的安全运行。
7. 接地电阻接地电阻是指避雷接地系统中，接地体与地之间存在的电阻。
接地电阻越小，就越能够有效地将雷电引导到地下，保护设备和建筑物。
8. 防雷标准防雷标准是制定和规定防雷工作的技术标准。
防雷标准对于设备的选型、安装和检测都提出了具体要求，保证了防雷工程的质量和安全性。
9. 雷电保护区域雷电保护区域是指在防雷设计中，通过合理布置避雷设施所确定的受雷危险程度和雷电保护措施的区域范围。
合理设置雷电保护区域可以提高防雷效果，保护设备和人员的安全。
10. 防雷检测防雷检测是对防雷设施和接地系统的性能进行检测和评估的过程。
通过防雷检测，可以及时发现设备和系统存在的问题，采取相应的措施进行修复和改进。
电力系统中的防雷保护
电力系统中的防雷保护防止雷击是电力系统运行中需要考虑的一个重要问题。
因为一旦遭受雷击，电力设施可能受损或烧毁，甚至导致停电事故。
因此，为了保障电力系统的正常运行，我们需要进行有效的防雷保护。
一、防雷保护的基本原理电力系统中的防雷保护主要采用两种原理：一是闪络放电原理，即通过接地使雷击电流自然分散；二是过电压保护原理，即通过引入防雷装置，将来自雷电的过电压分流或吸收，保护设施不受损害。
一个完善的防雷保护系统应该包括三个层面：一是对设施进行优化设计和布置，避免设施发生雷击；二是通过设立避雷带和接地装置等手段，使雷击电流自然分散，减小设施损害；三是通过装设避雷器等装置，吸收或分流雷电过电压，保护设施不受过电压损害。
二、防雷保护的常用设施1.避雷网和避雷针：避雷网是一种覆盖在建筑物或其他设施上的屏蔽网，避雷针是一种高耸在建筑物顶端的导体，能够在风雨雷电天气时吸收或分散雷电。
这些设施都是基于闪络放电原理来工作的。
2.接地装置：接地装置是电力系统中最基本的防雷设施之一，主要目的是将雷击电流自然分散到地下。
一般情况下，接地装置应该选取有较好导电性的地层作为接地层。
3.避雷器：避雷器是通过与雷电过电压相连接，将过电压分流或吸收的一种防雷设备。
避雷器应该选用适合电力系统工作的额定电压级别和额定雷电冲击电流。
4.绝缘子：绝缘子是一个将电极隔离开来的电气设备，可以防止电流通过器件。
在防雷保护中，绝缘子是最基本的防护措施。
优质的绝缘子能够减少设施因雷击引起的故障，提高设施的可靠性和经济效益。
三、防雷保护的实施措施1.规范设计和施工，尽量将电力设施设置在不易受雷击的位置，并合理布置防雷设施，避免设施损毁。
2.加强维护管理，定期检查设备和防雷装置是否正常运转，在必要时进行更换和修缮。
3.对于高耸物体，如高层建筑、广告牌等，应该加强监测和防范措施，减少雷击带来的损害。
4.提高人员防范意识，定期进行防雷培训，教育人员如何在雷电天气下行动，避免可能存在的危险。
雷电参数及防雷措施
2.电流极对地面电位分布的影响
3.电极呈直线布置
测得接地电阻
半球形接地电极的接地电阻
要减小测量误差，应尽量增大电流极、电压极与 接地电极间的距离
无间隙
无续流
优点
耐重复动 作能力強 通流容量 大
易于制成 直流系统 用避雷器
无间隙氧化锌避雷器的电气参数
1.标称放电电流
1kA 1.5k A 2.5k A
冲击波形为8/20µs的放 电电流峰值
20kA
10kA
5kA
2.残压 放电电流通过避雷器时在端子间的 最大电压值(kV 峰值)
残压
• 标称放电电流下的残压 • 陡波电流下的残压 • 操作冲击电流下的残压
1～5km的高度主要是负电荷的云
q 4.1.2 雷电放电
雷电放电的三个段 先导放电
• 云、地间电场强度达到空气的击 穿场强时(约10-30kV/cm)，空气 发生电离，产生一个向地面发展 的等离子通道
• 下行先导到达地面、或与地面上 的突出物上产生的迎面先导相遇， 产生雷云与大地的放电通道 • 主放电结束后，云中剩余电荷沿 主放电通道释放
优点 伏-秒特性平坦,不产生截波 防止截波: 与间隙串联一个电阻R
防止截波
电阻的作用:
阻尼振荡
阀片的伏安特性
单个平板型放电间隙的结构
标准放电间隙组
4、氧化锌避雷器
u ci
α
非线性系数
ZnO : α 0.01 ~ 0.04
Si C : α 0.2 ~ 0.5
适用于大批 量生产、造 价低、经济 性好
第四章 雷电参数及防雷设施
目
雷电及其危害 雷电参数 防雷保护装置
录
避雷器与电子设备防雷保护器件 接地装置
防雷装置的保护范围
防雷装置的保护范围防雷装置的保护范围是指防雷装置保护其对象，被雷电击中的概率在0．1％以下的范围。
在防雷装置中，只对避雷针和避雷线确定其空间保护范围，而避雷网和避雷带，因为是直接设在建筑物表面上，已构成了确定的平面保护范围，不须要再计算确定。
避雷针、避雷线的保护范围与布局形式和高度有关。
避雷针、避雷线的布局形式取决于被保护物的结构尺寸(高度和面积)，通常有单支、双支、三支等高，双支不等高避雷针和单根、两根平行等高，两根平行不等高避雷线等布局形式。
避雷针和避雷线的保护范围确定方法有两种，一种是折线圆锥体法，另一种是滚球法。
对于同一结构的避雷针和避雷线，滚球法比折线圆锥体法核算的保护范围要小些，即滚球法比折线圆锥法对避雷针和避雷线的保护作用要求更严格一些。
一、避雷针的保护范围(一)单支避雷针的保护范围的确定1．单支避雷针折线圆锥体法保护范围的确定，按下式计算：r 0＝1．5h式中：h ——避雷针的高度(m)。
r 0——避雷针在地面上的保护半径高度为x h 水平面上的保护半径x r当x h ≥21h 时 x h =k(h —x h )当x h ≤21h 时 x r =k(1．5h —2x h )式中：k ——高度影响系数h ≤30m ， k=1；30m<h ≤120m 时， k=5．5/h如图5—10所示，为单支避雷针的折线圆锥体确定保护范围，其作图方法是：作避雷针的水平底线，在底线中点作长度避雷针高度h 的垂线；从针的项点向下，按避雷针保护物防雷要求角度(一般为45°)，作斜线至1/2h 处。
即构成圆锥体的上半部分；在底线上取距避雷针1．5h 的点，向上作斜线与前一斜线在1/2h 处相交，即构成了折线圆锥体。
图5—10 单支避雷针折线圆锥体法的保护范围某一高度x h 的保护半径．则作高度为x h 的水平线共XX ′相交于圆锥体母线，避雷针至交点的水平距离即为该高度的平面保护半径x r 。
避雷针
当雷云放电接近地面时它 使地面电场发生畸变。在避雷 针的顶端，形成局部电场集中 的空间，以影响雷电先导放电 的发展方向，引导雷电向避雷 针放电，再通过接地引下线和 接地装置将雷电流引入大地， 从而使被保护物体免遭雷击。
避雷针的简介及原理
• 避雷针的原理
在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，避雷针和高楼顶部都 被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，所以静电感应时，导 体尖端总是聚集了最多的电荷。这样，避雷针就聚集了大部分电荷。 避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个 电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容 纳的电荷很少。而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较 多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体。这样， 带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，避雷针就可以 把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它 的安全。 避雷针的防雷作用是它能把闪电从保护物上方引向自己并安全 地通过自己泄入大地，因此，其引雷性能和泄流性能是至关重要的。
结语
自从1749年美国的富兰克林发明避雷针以来, 200多年来避雷针对
建筑物或电气设备的确起到了良好的保护作用。它像一位默默工作的
无名英雄,建筑的安全，它功不可没。但有的时候它的贡献没有人看到, 而他的不足却被人们议论。避雷针就是这样,在某些情况下正常的失效,
就被人们认为避雷针不行, 应该停用, 特别是黄岛油库由于雷击引起大
避雷针的结构及分类
• 作用
常规防雷电可分为防直击雷电、防感应雷电和综合性防 雷电。防直击雷电的避雷装置一般由三部分组成，即接闪 器、引下线和接地体；接闪器又分为避雷针、避雷线、避 雷带、避雷网。以避雷针作为接闪器的防雷电原理是：避 雷针通过导线接入地下，与地面形成等电位差，利用自身 的高度，使电场强度增加到极限值的雷电云电场发生畸变， 开始电离并下行先导放电；避雷针在强电场作用下产生尖 端放电，形成向上先导放电；两者会合形成雷电通路，随 之泻入大地，达到避雷效果。实际上，避雷针是引雷针， 可将周围的雷电引来并提前放电，将雷电电流通过自身的 接地导体传向地面，避免保护对象直接遭雷击。
防雷常识1
四、防雷十招
招数七：不宜在旷野高举物体
在近雷暴天气条件下，不仅高打雨伞容易遭雷击，就是高举羽毛球拍 、高尔夫球棍、铁锹、锄头等物体都会带来雷击的危险。在旷野高打雨伞 等物体容易诱发雷击的原因主要是：人体本身就已经是一定范围内的突出 物体，容易成为雷击的目标，再高举雨伞等物体，则使人体的有效高度增 加，使雷击具有更明确的选择性。然而，下雨天又是在旷野中，打雨伞挡 雨是人之常情。但是必须记住如果当看见闪电后立即听到雷声，说明正处 在近雷暴的环境中，应该停止行走，低打雨伞并两脚并拢立即下蹲。即使 没有雨伞，也不宜飞跑狂奔，待到雷声逐渐远去，才可迅速寻找安全的场 所避雨。
四、防雷十招
招数五：不宜进入棚屋、岗亭等没有防雷装置的 低矮建（构）筑物。
因避雨躲进就近低矮的草棚、小屋、岗亭而遭雷击身亡大约占每年雷
击伤亡总数的30％左右。由于这些低矮的建筑物没有防雷装置且大都处在 旷野中，是开阔地面上较高的突出物，容易成为尖端放电的对象而吸引闪
电先导，遭受雷击的概率也就特别高。
一、雷电常识
2、雷电的破坏
雷电的破坏主要是由于云层间或云和大地之间以及云 和空气间的电位差达到一定程度（25～30kV/cm）时，所 发生的猛烈放电现象。通常雷击有三种形式，直击雷、感 应雷、球形雷。直击雷是带电的云层与大地上某一点之间 发生迅猛的放电现象。感应雷是当直击雷发生以后，云层 带电迅速消失，地面某些范围由于散流电阻大，出现局部 高电压，或在直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围 的导线或金属物产生电磁感应发生高电压、而发生闪击现 象的二次雷。球形雷是球状闪电的现象。
二、防雷方式
4、避雷网防雷电
避雷网分明网和暗网。明网防雷电是将金属线制成的网，架在建（ 构）筑物顶部空间，用截面积足够大的金属物与大地连接的防雷电。暗 网是利用建（构）筑物钢筋混凝土结构中的钢筋网进行雷电防护。只要 每层楼的楼板内的钢筋与梁、柱、墙内的钢筋有可靠的电气连接，并与 层台和地桩有良好的电气连接，形成可靠的暗网，则这种方法要比其他 防护设施更为有效。无论是明网还是暗网，网格越密，防雷的可靠性越 好。
雷电知识简介
雷电知识简介1.1 雷电的产生雷电是一种自然现象。
它是由雷云产生的。
形成雷云必须具备以下三个条件：1、空气中含有足够的水蒸气；2、大气中的空气形成温度差，以使潮湿的空气形成强大的上升气流；3、没有破坏或防碍强烈而持久的上升气流形成的因素。
大多数雷电放电发生在云间或云内，只有小部分是对地发生的。
在对地的雷电放电中，雷电的极性是指雷云下行到地的电荷的极性。
根据放电电荷量进行的多次统计，90％左右的雷是负极性的。
1.2 防雷区的划分1.2.1 防雷区的划分将需要保护的空间划分为不同的防雷区，以规定各部分空间不同的电磁环境（雷电电磁厂的危害程度），同时指明各区交界处的等电位联结点的位置。
图1-1 雷电分区保护示意图以在其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。
LPZ0A：本区内各物体可能遭受直接雷击，电磁场没有衰减；LPZ0B：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场没有衰减；LPZ1：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场有可能衰减；LPZ2：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场有进一步的衰减一个被保护的区域，从电磁兼容的观点来看，由外到内可分为几级保护，最外层是0级，是直接雷击区域，危险性最高，越往里，则危险程度越低。
过电压主要是沿线窜入的，保护区的交界面通过外部防雷系统、钢筋混凝土及金属罩等构成的屏蔽层而形成，电气通道以及金属管道等则经过这些交界面。
图3-1是雷电保护区域划分的示意图。
SPD（Surge Protect Device）：浪涌保护器的英文简称，公司内也叫做防雷器，用于保护设备接口免受雷击过电压和过电流的损坏。
在本文中，统一将SPD称为防雷器。
1.3 雷电参数简介雷电放电涉及到气象、地形、地质等许多自然因素，有一定的随机性，因而表征雷电特性的参数也带有一定的统计性质。
在防雷设计中，我们对雷暴日、雷电流波形、幅值等参数比较关心。
1.3.1 雷暴日为了表征雷电活动的频率，采用年平均雷暴日作为计算单位。
避雷器的工作原理
避雷器的工作原理避雷器是一种用于保护建筑物和电气设备免受雷击损害的装置。
它的工作原理是通过引导和分散雷电的电荷，将其安全地释放到地面，从而保护周围的设备和结构不受雷击的影响。
一般来说，避雷器由导体材料制成，主要包括避雷器本体、引线和接地装置。
以下是避雷器的工作原理的详细解释：1. 避雷器本体：避雷器本体是避雷器的核心部分，通常由金属氧化物（如锌）制成。
它的内部结构由数个金属层和绝缘层交替排列而成。
当雷电靠近时，避雷器本体的金属层会吸收雷电的电荷。
2. 引线：避雷器本体与外部电源或设备之间通过引线连接。
引线的作用是将避雷器本体接地，以便将雷电的电荷安全地释放到地面。
引线通常由导电材料（如铜）制成，具有良好的导电性能。
3. 接地装置：接地装置是避雷器的重要组成部分，用于将引线连接到地下的导体上。
地下的导体通常是专门埋设的金属导体或水管等，具有良好的导电性能。
通过接地装置，避雷器能够将雷电的电荷有效地引导到地下，从而保护设备和建筑物。
当雷电靠近被保护的设备或建筑物时，避雷器本体会感应到雷电的电荷。
这时，避雷器本体内部的金属层会迅速吸收电荷，并将其导向引线。
引线将电荷引导到接地装置，然后通过地下的导体释放到地面。
这样，避雷器就能够将雷电的电荷安全地分散到地下，避免了电荷对设备和建筑物的损害。
避雷器的工作原理可以简单概括为“吸收、导向、释放”。
它能够迅速吸收雷电的电荷，并通过引线将电荷导向接地装置，最终将电荷安全地释放到地下。
通过这种方式，避雷器能够保护设备和建筑物免受雷击的损害，确保其正常运行和使用。
需要注意的是，避雷器只能起到保护设备和建筑物的作用，不能阻止雷电的产生或降低雷电的发生频率。
因此，在使用避雷器的同时，还应采取其他措施，如合理布置避雷针、接地系统等，以全面提高防雷能力。
总之，避雷器是一种通过引导和分散雷电的电荷，将其安全地释放到地面的装置。
它的工作原理是基于金属氧化物的吸收和导电性能，通过引线和接地装置将雷电的电荷安全地释放到地下。
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2020年4月30日星期四
•2
•二. 雷电参数
1. 雷暴日(Td)：一年中发生雷电的天数(30-40)。 2. 雷暴小时(Th)：一年中发生雷电的小时数(100)
。
3. 地面落雷密度( ) :每平方公里地面在一个雷暴
日 4•.2. 3
•4
•≤30m
•30＜ •≤120m
•＜
•14
•5 . 等高双避雷针的保护范围
•1
•2
• 水平面上
•的保护范围
•15
•两针外侧的保护范围按单支避雷针的计算方法确定， •两针中间的保护范围用下式求得：
•— 两针联合保护范围上部边缘的最低点高度 •— 在高度 的水平面上，保护范围的最小宽度 •一般情况下取
•过电压波
•保护间隙的伏秒特性
•0
•绝缘上受到的实际电压波形
• 角形保护间隙 •1－主间隙; 2－辅助间隙 •3－绝缘瓷瓶•22
•管式避雷器：
•实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙。伏秒特性陡峭 、动作产生截波、放电分散性大，主要用于输电线路上绝缘 比较薄弱的地方和变电站、发电厂的进线段保护。
•1－产气管；2－棒电极
•FCD：旋转电机型，适用旋转电机的保护
•24
•
•25
•1. 原理结构图
•瓷套
•F—火花间隙 •R—非线性阀片电阻
•26
•2. 动作过程 •3. 主要特性参数 •▼额定电压 •▼冲击放电电压 •▼工频放电电压 •▼灭弧电压 •▼冲击系数 •▼切断比
•27
•●残压 •●通流容量 •●保护水平 •●保护比
雷针的顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导
放电的发展方向，使雷电对避雷针放电，再经过接地
装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击
。
•10
•雷击定向高度：雷电先导放电朝地面发展到某一高度H后，
才会在一定范围内受到避雷针的影响而对避雷针放电，H称 •为定向高度。
•当h≤30m时，H=20h; •当h＞30m时，H≈600m •2 . 保护范围、绕击率 • 绕击率：指雷电绕过避雷装置而击中被保护物体的概率。 •我国有关规程推荐的保护范围对应于0.1%的绕击率。
•2
•1
•P
•3 •0
•1－被保护绝缘 •2－保护间隙或管式避雷器 •3－阀式避雷器
•21
•（一）.保护间隙和管式避雷器 •保护间隙：
•结构简单、价格低廉；熄弧能力弱、伏秒特性陡峭、难以与 被保护设备配合，动作产生截波、不能保护带绕组的设备，
主要用于10kV以下配电网线路的保护，往往与自动重合闸装 置配合使用。
•3. 雷电流幅值（I）：雷电流指雷击于低接地电阻
•
（≤ ）的物体时流过雷击点的电流。
•经验公式： •一般地区：
•少雷地区： •I—雷电流幅值（kA) •P—幅值大于I的雷电流出现的概率
•5
•4. 雷电流的波前时间 、波长 、陡度 •实测表明：
•我国在防雷设计中取 •波前的平均陡度：
•6
•5. 雷电流极性及计算波形 •75~90%的雷电流是负极性，在防雷设计 •中一般按负极性考虑
•常用计算波形： •(1). 双指数波
•I
•0.5I
•0
•7
•(2).等值斜角平顶波前 •I •0
•8
•(3).等值半余弦波前 •I
•0.5I •0
•9
•§8.2 防雷保护装置
•防雷保护装置：指能使被保护物体避免雷击， •而引雷于本身，并顺利地泄入大地的装置。
•一. 避雷针和避雷线
•1 . 保护原理：当雷云放电时使地面电场畸变，在避
•28
•4. 结构特征
•●火花间隙：平板间隙和磁吹式间隙
•单个平板火花间隙：1－黄铜电极； •2－云母垫圈；3－间隙放电区 •普通阀式避雷器的火花间隙由多个这种间隙串联而成
•29
•旋弧型磁吹间隙： •主要用于FCD系列中 •1－永磁铁 2－内电极 •3－外电极 4－电弧
•灭弧栅型磁吹间隙：主要用于FCZ系列中 •1－磁吹线圈 2－辅助间隙 •3－主间隙 4－主电极 5－灭弧栅 •6－分路电阻 7－阀片电阻
•3－环电极 4－导线
•S1－灭弧间隙 S2－外间隙
•23
•（二）. 阀式避雷器
•阀式避雷器
•普通阀式避雷器（FS/FZ) •磁吹阀式避雷器(FCZ/FCD)
•FS：配电型，适用10kV及以下配电网中电气设备的保护
•FZ：变电所型，适用220kV及以下变电所电气设备的保护
•FCZ：变电所型，适用330～500kV变电所电气设备的保护
•11
•3 . 适用范围
• 避雷针适宜于象变电所、发电厂那样相对 集中的保护对象；避雷线主要用于架空线路那样 伸展很广的保护对象。 •(消雷器)
•12
•4 . 单支避雷针的保护范围
• 水平面上 •的保护范围
•13
•在某一被保护物高度 水平面上，其保护半径 为：
•≥
• —避雷针高度，m • —高度修正系数
•基本分类： •保护间隙
•管式避雷器
•避雷器
•阀式避雷器
•普通阀式避雷器（FS/FZ) •磁吹阀式避雷器(FCZ/FCD)
•金属氧化物避雷器(MOA)
•20
•对避雷器的基本技术要求：
•●过电压作用时，避雷器要先于被保护设备放电，这需要由 • 两者的全伏秒特性的配合来保证；
•●避雷器应具有一定的熄弧能力，以便可靠地切断在第一次 • 过零时的工频续流，使系统恢复正常；
•一.接地与分类 •接地：指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通
•
过导体与大地保持等电位。
•(1).工作接地：根据电力系统正常运行需要而设置的接地。
•(2).保护接地：为了人身安全而将电气设备的金属外壳等加
•30
•●阀片电阻：SiC阀片和MOV阀片
•阀片的非线性伏安特性：
•特点：流过小电流时（如工频续流），
•
电阻大
;流过大电流时
• （如雷电流），电阻小
•0
•线性电阻 •阀片电阻
•理想情况
•0
•31
•U
•MOV •SiC
•系统相电压
• 必须用 •火花间 隙
•I
•32
•金属氧化物避雷器
•33
•§8.3. 防雷接地
•16
•6 . 单根避雷线的保护范围
•17
•单根避雷线的保护范围一侧宽度为 ：
•≥ •＜
•18
•保护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角
•19
•二. 避雷器
•避雷器是一种过电压限制器，它与被保护设备并联 •运行，当作用电压超过一定幅值以后避雷器总是先 •动作，泄放大量能量，限制过电压，保护电气设备。