雷電及其防護(hù)裝置概述

雷電是大氣中集聲、光、電、熱極為壯觀的自然現(xiàn)象。它對人類的生活、生產(chǎn)都有著重大影響。雷閃放電促使無機(jī)物合成為氨基酸等有機(jī)物質(zhì)導(dǎo)致孕育地球生命，在生命起源占有相當(dāng)?shù)牡匚?；大氣層中的電離層也起著防止太陽和宇宙各種射線進(jìn)入地面，保護(hù)地球上的生命，而雷電就起著補(bǔ)充電離層電荷，平衡電荷總量的作用；也正是雷電放電引起森林大火可能啟發(fā)了遠(yuǎn)古人類對火的發(fā)現(xiàn)和利用，從而結(jié)束了茹毛飲血的生活，加快了人類的進(jìn)化。但是現(xiàn)代生活中，雷電也給人類各行各業(yè)帶來了巨大的災(zāi)害。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)今全球平均每年因雷電災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就超過10億美元，死亡人數(shù)在三千人以上，這個統(tǒng)計(jì)沒有包括中國。我國根據(jù)氣象部門和勞動部門的估算，每年雷擊傷亡人數(shù)均超過1萬，其中死亡3000多人。雷電災(zāi)害被國際電工委員會（IEC）稱為“電子化時代的一大公害”。據(jù)美國的保守估計(jì)，主要由于雷電沖擊導(dǎo)致計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)失效或損壞，平均每年約占全部故障的70％。

據(jù)我國一些省市統(tǒng)計(jì)，因雷害作用，電子設(shè)備的直接損失約占雷電災(zāi)害總損失的80％，造成了巨大的直接經(jīng)濟(jì)損失和無法估量的間接經(jīng)濟(jì)損失與社會影響。北京地區(qū)1980-1996年造成經(jīng)濟(jì)損失上億元的數(shù)百起事故中，微電子占54.8％。廣東地區(qū)1997年雷害事故共計(jì)1465起，其中電子電器設(shè)備雷害事故705起，共計(jì)直接經(jīng)濟(jì)損失1億6770萬元，間接經(jīng)濟(jì)損失5億1730萬元。1989年８月1２日，我國青島市黃島油庫遭雷擊失火，燃燒104小時才勉強(qiáng)撲滅。傷亡人員近百名，燒毀原油3.6萬噸，整個油庫變成一片廢墟。電力系統(tǒng)的發(fā)電廠、變電站，特別是高壓輸電線路縱橫交錯地分布在曠野上，極易遭受雷擊，引起停電事故。雷擊引起線路跳閘一直是供電部門十分頭疼的事情。有些供電局雷雨季節(jié)有時每天因雷擊跳十幾條線路，嚴(yán)重時不得不停電避雷，損失巨大。93年4月楊家坪雙山變電站就因雷擊造成停電十幾天，直接經(jīng)濟(jì)損失250萬元，間接損失無法估計(jì)。可見雷害事故涉及郵電通信、廣播通訊、計(jì)算機(jī)行業(yè)、電子工業(yè)、石油化工、航天航空、建筑、包括電力工業(yè)幾乎的所有行業(yè)。由于雷電破壞性極大，所以必須研究雷閃放電的機(jī)理、發(fā)展過程、放電特點(diǎn)及參數(shù)。目前雷閃放電還不能控制，只能進(jìn)行防護(hù)，采取一些防雷措施和裝置，以確保電力系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

雷電現(xiàn)象從古代以來就為人們關(guān)注。我們知道兩百多年前美國著名科學(xué)家富蘭克林的風(fēng)箏試驗(yàn)。實(shí)際我國對雷電現(xiàn)象觀察與研究已很久了。三千五百年前的殷商甲骨文已有“雷”字，周朝青銅器上已有“電”；東周時《莊子》上就有“陰陽分爭故為電，陰陽交爭故為雷”；宋代沈括“夢溪筆談”從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)對雷電的三個重要性質(zhì)①雷電沿金屬通過并熔化金屬而周圍的一般物體沒有損壞②雷對建筑物的易擊點(diǎn)是建筑物突出部分－鴟③大地參與雷電活動（下安于地）

我國勞動人民總結(jié)出大量與雷電活動有關(guān)的諺語“立春一聲雷，一月不見天”“雷打秋，一半收”“立夏無雷聲，糧食少幾升”“立夏無雷動，谷米皆成空”“雷鳴驚蟄后，一鐮割不透”“驚蟄聞雷米如泥”“先打雷不下，后打雷不晴”“電先行，后跟雷，大風(fēng)大雨即將臨”“冬暖春雷多”“梅里有雷主大水”“雷打清明后，平地種成豆”“先雷不下，有雨不大”隨著科技的進(jìn)步，上世紀(jì)以來對雷電的認(rèn)識有了很大進(jìn)展，全球許多地方都建立了雷電觀測站，采用了高速攝像、雷達(dá)、衛(wèi)星、雷電定向定位儀等許多先進(jìn)的設(shè)備，獲得了大量雷電參數(shù)，同時在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了大量的人工雷閃放電（長間隙放電）研究。對雷閃放電的發(fā)展過程有了很多認(rèn)識，基本弄清了雷電作用于電氣設(shè)備時產(chǎn)生過電壓的機(jī)理、幅值、波形，同時也找到了與雷害作斗爭的防雷措施和防雷裝置（避雷針、避雷線、避雷器、接地裝置等）

雷電具有幾至幾百kA的沖擊電流，通過被擊電氣設(shè)備時由于電磁效應(yīng)，形成幅值很高的沖擊電壓波，使電氣設(shè)備絕緣破壞，電動力的機(jī)械效應(yīng)使物體炸裂，沖擊電流的熱效應(yīng)使金屬熔化。2.1雷電放電過程一、雷云的形成雷閃放電←帶電荷的雷云云局部地形雷云鋒面雷云范圍小，危害小范圍廣，危害大地面水蒸氣上升凝結(jié)成小水滴

季風(fēng)（冷氣團(tuán)、暖氣團(tuán)）云帶電（綜合過程）瀑布起電（水滴破裂效應(yīng)）空氣中被強(qiáng)烈的氣流吹裂的水滴較大殘滴帶正電，細(xì)微的水沫帶負(fù)電，水沫被氣流帶走，于是云中各部帶有不同的電荷冰雹效應(yīng)（水滴凍冰效應(yīng)）水結(jié)冰時，冰粒上帶有正電，被風(fēng)吹走殘余的水帶負(fù)電實(shí)測表明：5－10km高度主要是正電荷的云層，1－5km高度主要是負(fù)電荷云層，云底部往往有一塊區(qū)域不大的正電荷聚集區(qū)。云中的電荷分布不均勻，形成幾個0.1－1庫侖的電荷密集中心，雷云對地電位可高達(dá)幾萬千伏－億伏。當(dāng)云中電荷密集區(qū)電場強(qiáng)度達(dá)到（25－30）kV/m時，就會放電，大部分放電是在云間或云中進(jìn)行的，只有小部分對地放電。二、放電過程據(jù)測：對地放電的雷云絕大多數(shù)（75－90）％是帶負(fù)電荷，雷電流為負(fù)極性。雷閃放電過程與長間隙極不均勻電場放電過程一樣，主要有先導(dǎo)放電、主放電和余輝放電三個階段。1.先導(dǎo)放電階段雷云中負(fù)電荷逐漸積聚時，地面感應(yīng)出正電荷。云中電場強(qiáng)度達(dá)到空氣的擊穿場強(qiáng)（25－30)kV/m，空氣開始游離，出現(xiàn)電子崩→流注→形成向地面運(yùn)行的不太明亮的先導(dǎo)。先導(dǎo)通道壓降小，通道頭部的電位接近雷云電位（數(shù)萬千伏－數(shù)億伏）。當(dāng)先導(dǎo)發(fā)展到離地面大約100m時，由于局部空間場強(qiáng)增大，常常出現(xiàn)從地面向上發(fā)展的正電荷的迎面先導(dǎo)。先導(dǎo)放電特點(diǎn)：①發(fā)展速度慢，約107m/s，持續(xù)約1μs，平均（1－8）×105m/s，逐級發(fā)展，每級長約10－200m，平均25m，每級約停頓10－100μs，呈跳越式②放電電流小，約100A③整個先導(dǎo)放電持續(xù)時間長，約0.005－0.01s④放電伴有不太明亮的閃光，頭部最亮2.主放電階段當(dāng)先導(dǎo)通道到達(dá)地面或與迎面先導(dǎo)相遇時，通道端部因空氣游離而產(chǎn)生高密度的等離子區(qū)，此等離子區(qū)自地面向雷云迅速傳播，形成一條高導(dǎo)電率的等離子通道，使先導(dǎo)和雷云中的電荷與大地的電荷相中和。主放電特點(diǎn)：①發(fā)展速度快，約（1/20-1/2）c（強(qiáng)烈的中和過程）②放電電流大，一般100－200kA③整個放電持續(xù)時間短，約50－100μs④放電伴隨極明亮的閃光和震耳的雷鳴（電磁效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)，通道溫度15000－200000C）3.余輝放電階段云中殘余電荷（主放電剩余的電荷）沿等離子通道繼續(xù)中和，特點(diǎn)是：①放電電流小，一般100－1000A（云中電阻大）②持續(xù)時間長，0.03－0.15s（熱效應(yīng)）由于云中往往有幾個電荷中心，可能引起沿第一次產(chǎn)生的放電通道的多次主放電，最多測量到42次，但第一次沖擊放電電流幅值為最高，一般以后的放電先導(dǎo)連續(xù)發(fā)展（無停頓），主放電電流不超過30kA三、雷閃放電的形狀1.最常見的是線狀雷，彎彎曲曲、縱橫分枝的巨型電火花，其雷電流大，危害大2.片狀雷（未形成線狀雷已不能維持放電，形成一片一片若隱若現(xiàn)的閃光），其電流小，危害小3.球形雷（最為神秘少見，《周書》記載的公元前1068年襲擊周武王住房的球形雷為世界最早的球形雷記錄）白色、黃色“火球”，直徑10－20cm，最大10m，可以2m/s的速度移動2.2雷電放電的計(jì)算模型電力系統(tǒng)中的雷電過電壓是由于雷云突然向系統(tǒng)注入一定的電磁能量所引起的，相當(dāng)于一電源突然合閘于電力系統(tǒng)。在防雷計(jì)算中需建立雷閃放電的等值電路來定量分析雷電過電壓。計(jì)算模型就是根據(jù)雷閃放電的基本過程和所關(guān)心的問題來建立。先導(dǎo)階段電荷移動速度慢形成的電流小（k打開）主放電階段電流大（k合上）放電通道（閃徑）具有分布參數(shù)性質(zhì)，閃徑波阻抗Z0＝300－400Ω

雷電流定義：流經(jīng)被擊物阻抗z＝0的電流一般電力工程中電氣設(shè)備的接地阻抗z<30Ω（<z0/10)，故認(rèn)為流經(jīng)電氣設(shè)備的電流為雷電流1.反映雷閃放電是以流動波傳播形式作用地面2.被擊物電壓不取決于雷云電壓而是u=iz3.利于工程測量2.3雷電參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)1.雷電日和雷電小時一天或一小時內(nèi)聽見一次雷聲計(jì)為一個雷電日或雷電小時以年雷電日或年雷電小時表征不同地區(qū)雷電活動的強(qiáng)度我國以雷電日作為計(jì)量單位（雷電小時/雷電日≈3）雷電日多少與緯度有關(guān)炎熱潮濕的赤道附近平均100－150雷電日，埃塞俄比亞平均年雷電日為230，熱帶地區(qū)約為75－100雷電日，中緯度地區(qū)30－50雷電日，南極最少為幾個雷電日我國海南島和雷州半島雷電活動強(qiáng)烈，為100－133雷電日；北回歸線（北緯23.50）以南地區(qū)一般在80雷電日以上，但臺灣只有30；北緯23.50到長江一帶約為40－80；長江以北大部分地區(qū)在20－40之間；西北地區(qū)20以下；西藏很多地區(qū)高達(dá)50－80雷電日；新疆只有10個左右；青海的格松一年約為0.3雷電日，全國最少年平三均雷三電日<1三5少雷三區(qū)>4三0多雷三區(qū)>9三0強(qiáng)雷三區(qū)2.雷電三流幅三值雷閃三時，三雷電三流所三能達(dá)三到的三最高三值，三為一三隨機(jī)三值三我三國電三力行三業(yè)標(biāo)三準(zhǔn)DL三/T三62三0-三19三97三“交流三電氣三裝置三的過三電壓三保護(hù)三和絕三緣配三合”三給出三了我三國年三雷電三日>2三0地區(qū)三雷電三流幅三值概三率分三布公三式：I：雷三電流三幅值P:幅值三≥I的雷三電流三出現(xiàn)三的概三率例如三：I≥三20三kA三P=三59三%三≥5三0k三A三P三=2三7%≥8三8k三A三P三=1三0%三≥三10三0k三A三P三=7三.3三%≥1三50三kA三P=三1.三9%對于三年雷三電日<2三0地區(qū)三，如三除陜?nèi)弦匀獾娜鞅比貐^(qū)三、內(nèi)三蒙部三分地三區(qū)，三雷電三活動三較弱三：4.雷電三流極三性三據(jù)三實(shí)測三，75－90三%的雷三電流三為負(fù)三極性三，因三此電三氣設(shè)三備防三雷保三護(hù)及三進(jìn)行三絕緣三配合三時都三是以三負(fù)極三性的三雷電三沖擊三波進(jìn)三行分三析研三究3.雷電三流陡三度我國實(shí)際三陡度a與幅三值I的相三關(guān)系三數(shù)γ＝0.三6－0.三645.地面三落雷三密度γ和輸三電線三路落三雷次三數(shù)N一個三雷電三日中三，地三面每三平方三千米三面積三內(nèi)落三雷次三數(shù)γ＝0.三07（次/km2·雷電三日)每百三公里三輸電三線路三每年三落雷三次數(shù)Td=4三0、γ＝0.三07代入三得：N=三0.三28（b+三4h）三（次/k三m2·雷電三日)2.三4雷電三流的三等值三波形三各國三雷電三流幅三值相三差較三大，三但所三測波三形基三本一三致，三為單三極性三非周三期的三脈沖三波我國三防雷三設(shè)計(jì)三中取三：τt=2三.6μsτ=5三0μs(2三.6三/5三0μs波）防雷三分析三常用三的等三值波三形根據(jù)三具體三情況三采用三不同三波形三的雷三電流（1）無三限長三直角三波定性三分析三線路三和繞三組波三過程三時采三用，三既能三找到三規(guī)律三又使三分析三簡化（2）斜三角平三頂波三一三般防三雷分三析中三如變?nèi)娬救览兹?jì)算三時，三既要三反映三波過三程又三要考三慮波三陡度三對過三電壓三的影三響（3）半三余弦三波三超高三壓和三特高三桿塔三的防三雷分三析時三采用波頭三部分三：最大三陡度三：（4）雙三指數(shù)三波在考三驗(yàn)電三氣設(shè)三備絕三緣強(qiáng)三度時三，采三用和三實(shí)際三雷電三流波三形相三接近三的雙三指數(shù)三波采用三電容三器并三聯(lián)充三電、三串聯(lián)三放電三的方三法很三容易三獲得注意IE三C標(biāo)準(zhǔn)三為：1.三2/三50μs波形2.三5避雷三針、三避雷三線的三保護(hù)三范圍避雷三針、三避雷三線用三于防三止雷三閃直三接擊三中被三保護(hù)三物，三稱為三直擊三雷保三護(hù)裝三置一、三保護(hù)三原理畸變?nèi)妶鋈稳删秩繄鋈龔?qiáng)集三中影響三先導(dǎo)三發(fā)展三路徑引雷三作用H:定向三高度針：三線：h≤三30三m三H≈三20三h三H三≈1三0h三h三>三30三m三H=三60三0m三H=三30三0m二、三避雷三針結(jié)三構(gòu)和三保護(hù)三范圍1.結(jié)構(gòu)三接三閃器三：Φ10－12三mm長1－2m的鍍?nèi)\或三鍍鎳三鋼棒三接地三引下三線：Φ6m三m圓鋼三或截三面積≮25mm的鍍?nèi)\鋼三絞線三也可三以利三用鋼三筋或三鐵塔三接地三體：三一組三滿足三規(guī)定三接地三電阻三值的三管狀三或帶三狀接三地電三極三注三意各三部分三之間三的連三接（三采用三燒焊三、線三夾或三螺栓三）2.保護(hù)三范圍保護(hù)三范圍三內(nèi)的三被保三護(hù)物三就絕三對不三會遭三受雷三擊？三規(guī)程三規(guī)定三：0.三1％的三雷擊三概率三（穿三透率三）三發(fā)電三廠、三變電三站采三用多三針聯(lián)三合保三護(hù)三、三避雷三線的三保護(hù)三范圍工程三上常三用保三護(hù)角α一般三取α＝200－30022三0－33三0k三V≈20050三0k三V三<三150山區(qū)三宜采三用較三小保三護(hù)角2.三6避雷三器的三基本三類型三和結(jié)三構(gòu)當(dāng)作三用在三設(shè)備三上的三電壓三超過三設(shè)備三的絕三緣水三平時三，絕三緣就三會遭三受破三壞，三為了三限制三設(shè)備三上出三現(xiàn)的三過電三壓，三將避三雷器三與被三保護(hù)三設(shè)備三并聯(lián)三，在三作用三電壓三超過三一定三幅值三后，三避雷三器先三放電三，將三雷電三流引三入地三中，三從而三保護(hù)三電氣三設(shè)備要達(dá)三到保三護(hù)效三果，三必須三滿足三以下三要求三：1）絕三緣水三平的三合理三配合沖擊三電壓三作用三下的三擊穿三特性三為伏三秒特三性（三最大三值和三放電三時間三的關(guān)三系）解決三方法三：a.提高三電氣三設(shè)備三的沖三擊絕三緣水三平不經(jīng)三濟(jì)b.避雷三器伏三秒特三性低三且平三直kch→1沖擊三系數(shù)2）避三雷器三絕緣三強(qiáng)度三的自三恢復(fù)三能力三強(qiáng)沖擊三電壓三→沖三擊放三電→三對地三短路三→工三頻短三路三（工三頻續(xù)三流以三電弧三形式三出現(xiàn)三）要求三避雷三器具三有很三強(qiáng)的三絕緣三強(qiáng)度三自恢三復(fù)能三力，三在工三頻續(xù)三流第三一次三過零三時熄三弧，三不再三重燃三滅三弧電三壓：三工頻三電流三第一三次過三零后三間隙三所能三承受三的不三至于三引起三電弧三重燃三的最三大工三頻電三壓三滅弧三電壓三避三雷器三性能三越好避雷三器的三發(fā)展三就是三基于三上述三兩點(diǎn)三要求避雷三器類三型：保護(hù)三間隙管型三避雷三器閥型三避雷三器金屬三氧化三物避三雷器三（MO三A)配電三系統(tǒng)三、線三路和三發(fā)、三變電三廠進(jìn)三線段三保護(hù)發(fā)、三變電三站內(nèi)三的過三電壓三保護(hù)三，22三0k三V及以三下用三于雷三電過三電壓三保護(hù)三，超三高壓三系統(tǒng)三還用三于內(nèi)三部過三電壓三保護(hù)保護(hù)三間隙三有棒三形、三球形三、羊三角形保護(hù)三間隙三、管三型避三雷器特點(diǎn)三：簡三單、三成本三低缺點(diǎn)三：1）間三隙為三不均三勻電三場，三放電三分散三性大三，伏三秒特性陡三，不三易進(jìn)三行伏三秒特三性配三合2）滅三弧能三力差三，引三起斷三路器三跳閘3）放三電時三產(chǎn)生三截波三，威三脅繞三組絕三緣保護(hù)三間隙放電三后電三弧的三熄滅三是靠三短路三電流三過零三時的三自然三熄弧三，當(dāng)三短路三電流三較大三時可三能發(fā)三生電三弧的三重燃三，如三果短三路電三流引三起的三電弧三長期三存在三就可三能產(chǎn)三生弧三光接三地過三電壓三，危三及設(shè)三備絕三緣，三因此三需采三用跳三斷路三器來三消除三接地三故障管型三避雷三器利用三電弧三燃燒三時產(chǎn)三生的三熱量三使產(chǎn)三氣管三里的三產(chǎn)氣三材料三（纖三維、三塑料三、橡三膠等三）產(chǎn)三生氣三體縱三吹電三弧，三使電三弧熄三滅保護(hù)三間隙三動作三后會三產(chǎn)生三截波因此三保護(hù)三間隙三和管三型避三雷器三都不三能承三擔(dān)主三變和三發(fā)電三機(jī)等三重要三設(shè)備三的保三護(hù)任三務(wù)，三只能三用于三線路三保護(hù)三和進(jìn)三線段三的保三護(hù)閥型三避雷三器主三要由火花三間隙和閥片（非線三性電三阻）組三成火花三間隙→接三近均三勻電三場kch=1三.1避免三截波三和減三小工三頻續(xù)三流→三電阻三要大三↓殘三壓（三雷電三流流三過時三產(chǎn)生三的電三壓）三→電三阻要三小非線三性電三阻普通三閥型三避雷三器火三花間三隙避雷三器間三隙就三是由三多個三火花三間隙三串聯(lián)三而成三火三花間三隙放三電電三壓穩(wěn)三定、三分散三性小三從而三具有三平坦三的伏三秒特三性和三較高三的滅三弧性三能sic（金三剛砂三）焙三燒成Φ55－10三0m三m園餅三狀閥片三（非三線性三電阻三）主要三兩個三重要三指標(biāo)三：非三線性三系數(shù)α和通三流容三量伏安三特性三為：u=ciα（c:常數(shù)α：非三線性三系數(shù)三）普通三閥型三避雷三器α＝0.三2磁吹三式避三雷器α＝0.三24通流三容量三普三通閥三型避三雷器三：波三形20/40μs幅值三為5k三A沖擊三電流和（低三溫閥三片）三幅三值為10三0A的工頻三半波電流三各20次磁吹三式避三雷器三：三波形20/40μs幅值三為10三kA沖擊三電流三和（高三溫閥三型）20三00μs方波80三0－10三00三A電流三各20次普通三閥型三避雷三器通流三容量三較小三，只三能用三于35－22三0k三V變電三站內(nèi)三作雷三電過三電壓三保護(hù)三用，三在內(nèi)三部過三電壓三下不三能動三作磁吹三式避三雷器通流三容量三大可三用于三超高三壓變?nèi)娬救齼?nèi)，三除作雷電三過電三壓的三保護(hù)三外，三還可三作為三內(nèi)部三過電三壓的后備三保護(hù)現(xiàn)磁三吹避三雷器三已被MO三A代替三，但三通流三容量三仍相三同閥型三避雷三器主三要電三氣參三數(shù)F（閥三型）C（磁三吹）S:配電Z:變電三站D:旋轉(zhuǎn)三電機(jī)L:直流H:電流三互感三器額定三電壓J（中三性點(diǎn)三接地三）GY（高三原）（1）額三定電三壓Ue3、6、10、35、60、11三0、22三0、33三0、50三0k三V（2）滅三弧電三壓Umh保證三能夠三在工三頻續(xù)三流第三一次三過零三時滅三弧的三條件三下，允許三加在三避雷三器上三的最三高工三頻電三壓避雷三器通三常接三在一三相導(dǎo)三線與三地之三間，三正常三運(yùn)行三情況三下承三受的三只是三系統(tǒng)三的相三電壓三，但三系統(tǒng)三出現(xiàn)三短路三故障三時會三引起三工頻三電壓三升高三，如三雷擊三造成三單相三接地三短路三，健三全相三避雷三器動三作后三的恢三復(fù)電三壓就三比相三電壓三高，三因此三避雷三器應(yīng)三保證三在這三個電三壓作三用下三能可三靠熄三弧，三否則三避雷三器會三爆炸三。11三0k三V及以三上中三性點(diǎn)三直接三接地三系統(tǒng)三健三全相三電壓三可達(dá)三系統(tǒng)三最高三工作三線電三壓的80％，三故稱三為80％避三雷器三例：FZ三-1三10三J滅弧三電壓三＝11三0×三1.三15三×8三0％＝10三0k三V三10－35三kV經(jīng)熄三弧線三圈接三地系三統(tǒng)三健全三相電三壓可三達(dá)系三統(tǒng)最三高運(yùn)三行電三壓的10三0％，三故稱三為10三0％避三雷器3、6、10、35三kV中性三點(diǎn)絕三緣系三統(tǒng)三健全三相電三壓可三達(dá)系三統(tǒng)最三高運(yùn)三行電三壓的11三0％，三故稱三為11三0％避三雷器（3）工三頻放三電電三壓（Ugf）三工三頻電三壓作三用下三避雷三器發(fā)三生放三電的三電壓三值（三有效三值）a.由于三分散三性→三故需三給出三工頻三放電三電壓三的上三下限b.不能三過高三→因三結(jié)構(gòu)三一定三后，Kch就已三確定三，導(dǎo)三致沖三擊擊三穿電三壓過三高，三影響三避雷三器的三保護(hù)三特性c.不能三過低三→導(dǎo)三致滅三弧電三壓減三低，三不能三熄滅三工頻三續(xù)流d.不允三許在三內(nèi)部三過電三壓下三動作三，故三工頻三放電三電壓三下限三應(yīng)高三于系三統(tǒng)可三能出三現(xiàn)的三內(nèi)部三過電三壓35－60三kV及以三下非三直接三接地三系統(tǒng)三內(nèi)部三過電三壓≯4.三0倍最三大相三電壓11三0－22三0k三V直接三接地三系統(tǒng)三內(nèi)部三過電三壓≯3.三0倍最三大相三電壓三例：FZ三-1三10三J三11三0/√3三×1三.1三5×三3＝21三9k三V<工頻三放電三電壓三下限22三4k三V（4）沖三擊放三電電三壓三預(yù)三放電三時間三為1.三5－20μs、波三形1.三5/三40μs的沖三擊放三電電三壓（三通常三給出三其上三限）a.沖擊三放電三電壓三和殘三壓是三說明三避雷三器保三護(hù)性三能的三兩個三指標(biāo)三，它三們都三應(yīng)低三于被三保護(hù)三設(shè)備三絕緣三的沖三擊擊三穿電三壓，三越低三設(shè)備三絕緣三水平三就可三以越三低b.沖擊三放電三電壓三和殘三壓基三本相三等（5）殘三壓三雷電三流通三過避三雷器三時在三閥片三電阻三上產(chǎn)三生的三壓降22三0k三V及以三下系三統(tǒng)三雷三電流三取5k三A超高三壓系三統(tǒng)三雷三電流三取10三kA波形8/三20μs金屬三氧化三物避三雷器三（MO三A）普通三閥型三避雷三器和三磁吹三式避三雷器三的閥三片是SiC閥片MO三A閥片三是以ZnO為主三的金三屬氧三化物三閥片（1）在10三kA下殘三壓基三本相三同三（2）相三電壓三下:SiC閥片三將流三過10三0A的工三頻續(xù)三流MO三A閥片三只流三過10－5A以下三的工三頻續(xù)三流不用三串間三隙（三無間三隙）優(yōu)點(diǎn)三：三（1）結(jié)三構(gòu)簡三單，三體積三小，三可作三為其三它電三器的三支柱三（2）無三間隙三：a.無電三弧燃三燒b.易制三成直三流避三雷器c.動作三無時三延、三動作三早，三及時三減低三過電三壓水三平（3）通三流容三量大三故三現(xiàn)MO三A廣泛三地用三于不三同電三壓等三級的三電網(wǎng)2.三10接地三裝置接地三是指三將地三面上三的金三屬物三體或三電氣三回路三中的三某一三節(jié)點(diǎn)三通過三導(dǎo)體三與大三地保三持等三電位三接三地的三分類三：三工作三接地三：根三據(jù)系三統(tǒng)正三常運(yùn)三行要三求而三接地三，如三中性三點(diǎn)（0.三5~三10三Ω）三保護(hù)三接地三：為三保障三人身三安全三而將三電氣三設(shè)備三金屬三外殼三等接三地，三它在三故障三條件三下才三發(fā)揮三作用三（1~三10三Ω）三防三雷接三地：三用來三將雷三電流三順利三泄入三大地三，以三減小三雷電三流引三起的三地電三位升三高（1~三30三Ω）三桿塔三接地三和變?nèi)娬救拥氐?章三輸電三線路三的雷三電過三電壓三及防三護(hù)3.三1概述架空三線地三處曠三野、三縱橫三交錯三，極三易遭三受雷三擊雷擊三輸電三線路三：（1）雷三直擊三導(dǎo)線三無三避雷三線的三線路三最易三發(fā)生三，但三即使三有避三雷線三，雷三電仍三可能三繞過三避雷三線的三保護(hù)三范圍三而擊三于導(dǎo)三線（三繞擊三）（2）雷三擊桿三塔或三避雷三線強(qiáng)三大的三雷電三流通三過桿三塔及三接地三電阻三，使三桿塔三和避三雷線三的電三位突三然升三高，三桿塔三與導(dǎo)三線的三電位三差超三過線三路絕三緣子三閃絡(luò)三電壓三時絕三緣子三發(fā)生三閃絡(luò)三，導(dǎo)三線上三出現(xiàn)三很高三的電三壓。三這種三桿塔三電位三升高三，反三過來三對導(dǎo)三線放三電，三稱為三反擊以上三兩種三由于三雷直三擊輸三電線三路桿三塔、三避雷三線或三導(dǎo)線三，故三產(chǎn)生三的過三電壓三稱為三直擊三雷過三電壓（3）雷三擊輸三電線三路附三近大三地三雷擊三導(dǎo)線三水平三距離65三m以外三的大三地時三，由三于空三間電三磁場三的急三劇變?nèi)?，三在?dǎo)三線上三感應(yīng)三出的三過電三壓，三稱為三感應(yīng)三雷過三電壓直擊三雷過三電壓三和感三應(yīng)雷三過電三壓產(chǎn)三生的三危害三：三（1）引三起線三路跳三閘，三影響三正常三供電三由于三過電三壓引三起絕三緣子三閃絡(luò)三，導(dǎo)三線對三地短三路，三雷電三過電三壓持三續(xù)時三間短三（幾三十μs），三繼電三保護(hù)三裝置三來不三及動三作，三但工三頻續(xù)三流沿三放電三通道三繼續(xù)三放電三，在三形成三穩(wěn)定三燃燒三的電三弧后三，則三繼電三保護(hù)三裝置三將使三斷路三器跳三閘，三影響三正常三送電三（2）雷三電波三侵入三變電三站三導(dǎo)三線上三形成三的雷三電過三電壓三波，三最終三將侵三入變?nèi)娬救?，?jīng)三復(fù)雜三的折三反射三后，三在電三氣設(shè)三備上三出現(xiàn)三很高三的過三電壓三，危三及設(shè)三備絕三緣，三造成三事故工程三上衡三量輸三電線三路防三雷性三能優(yōu)三劣的三指標(biāo)三：耐雷三水平：線三路遭三受雷三擊時三，其三絕緣三不發(fā)三生閃三絡(luò)的三最大三雷電三流幅三值（kA）雷擊三跳閘三率：每10三0k三m線路三每年三（40雷電三日）三因雷三擊引三起的三跳閘三次數(shù)三（次/1三00三km·年）3.三2輸電三線路三的感三應(yīng)雷三過電三壓一、三雷擊三線路三附近三的大三地時三感應(yīng)三過電三壓三先導(dǎo)三放電三階段三導(dǎo)線三上出三現(xiàn)與三雷電三流極三性相三反的三束縛三電荷三，主三放電三時束三縛電三荷突三然被三釋放三形成三感應(yīng)三雷過三電壓三的靜三電分三量，三同時三主放三電通三道中三雷電三流的三急劇三變化三在通三道周三圍空三間產(chǎn)三生很三強(qiáng)的三脈沖三磁場三，在三線路三導(dǎo)線三上產(chǎn)三生感三應(yīng)雷三過電三壓的三電磁三分量三感三應(yīng)雷三過電三壓＝三靜電三分量三＋電三磁分三量大小三：三→無三避雷三線時→有三避雷三線時IL為雷三電流三幅值三（kA）；hd為導(dǎo)三線平三均高三度（m）；S為雷三擊點(diǎn)三距線三路的三水平三距離三（m）（S>三65三m）；k耦合三系數(shù)感應(yīng)三過電三壓特三點(diǎn)：三（1）由三于雷三擊大三地，三大地三自然三接地三電阻三較大三，雷三電流三幅值三一般<1三00三kA，感三應(yīng)過三電壓三幅值三一般三為30三0－40三0k三V，最三大為60三0k三V，故三可能三引起35三kV及以三下線三路閃三絡(luò)三（2）極三性與三雷電三流極三性相三反三（3）三三相導(dǎo)三線上三同時三出現(xiàn)三（4）波三形較三平緩三，波三頭幾三－幾三十μs，波三長幾三百μs二、三雷擊三線路三桿塔三時感三應(yīng)過三電壓由于三桿塔三有引三雷作三用，三故S<三65三m的雷三擊會三被吸三引到三桿塔一般三高度三（<4三0m）的三桿塔三：無避三雷線有避三雷線α為感三應(yīng)系三數(shù)（kV三/m三)取值三為雷三電流三陡度三（a=三I/三2.三6μs）k為避三雷線三和導(dǎo)三線的三耦合三系數(shù)3.三3雷擊三導(dǎo)線雷擊三導(dǎo)線三時的三過電三壓和三耐雷三水平三雷擊三導(dǎo)線三：a.線路三無避三雷線三，我三國35三kV及以三下系三統(tǒng)b.有避三雷線三，但三雷擊三繞過三避雷三線擊三于導(dǎo)三線1.繞擊三率Pα雷繞三過避三雷線三擊于三導(dǎo)線三的概三率平原山區(qū)2.雷擊三導(dǎo)線三時的三過電三壓規(guī)程三規(guī)定三：z0≈z三/2（閃三徑波三阻抗三）uA=I三z/三4取z=三40三0Ω（導(dǎo)三線波三阻抗三），三則uA=1三00三I3.耐雷三水平uAu50三%是否三閃絡(luò)?則雷三擊導(dǎo)三線時三的耐三雷水三平為三：I=三4u50三%/z三=u50三%/1三00（kA）u50三%為絕三緣子三串負(fù)極性三沖擊三放電三電壓例：11三0k三V線路三每串6－7片絕三緣子三，u50三%=7三00三kV故耐三雷水三平I=三7（kA）三雷電三流超三過7k三A的概三率為86三.5％同理三：35、22三0、33三0、50三0k三V線路三雷直三擊導(dǎo)三線時3.三5、12、16、27三.4三k三A耐雷三水平91三.2三%三7三3.三1%三65三.8三%三4三8.三8%超過三耐雷三水平三雷電三流概三率可見三雷直三擊導(dǎo)三線會三引起三幾乎三所有三電壓三等級三的線三路絕三緣子三閃絡(luò)三，因三此我三國11三0k三V及以三上線三路需三全線三架設(shè)三避雷三線3.三4雷擊三桿塔三塔頂三時的三過電三壓和三耐雷三水平導(dǎo)線三電位三（1）負(fù)極性三雷電三流沿三桿塔三向下三和避三雷線三兩側(cè)三傳播，三使塔三頂電三位升三高，三并通三過電磁三耦合使導(dǎo)三線電三位升三高（2）雷三擊桿三塔，三在導(dǎo)三線上三產(chǎn)生三與負(fù)三極性三雷電三流極性三相反三的正極性感應(yīng)過電三壓雷電三流iL=ib+igtigt=βiLβ為分三流系三數(shù)塔頂三和避三雷線三電位三最大三值uA=βI（Rch+Lgt/2三.6）平行三導(dǎo)線三上電三位：（1）耦三合波三分量kuA→與雷三電流三極性三相同（2）雷三擊桿三塔在三導(dǎo)線三上的三感應(yīng)三過電三壓αh（1－k）→與雷三電流三極性三相反∴uc=kuA-αh（1－k）絕緣三子串三電壓ui=uA-uc最高三值uiu50％u50三%為正極性三沖擊三放電三電壓雷擊三塔頂三反擊三時的三耐雷三水平三：提高三耐雷三水平三的主三要措三施：（1）降三低桿三塔接三地電三阻Rch（2）增三大耦三合系三數(shù)k（3）減三小分三流系三數(shù)β（4）加三強(qiáng)線三路絕三緣一般三高度三桿塔三其壓三降是三塔頂三電位三主要三分量采用三雙避三雷線三加裝三耦合三地線增加三絕緣三子片三數(shù)采三用更三好的三絕緣三材料u50三%3.三5雷擊三避雷三線檔三距中三央時三的過三電壓需校三核避三雷線三與導(dǎo)三線間三的空三氣間三隙S能否三被擊三穿規(guī)程三規(guī)定三：S=三0.三01三2l三+1（m）3.三6輸電三線路三的雷三擊跳三閘率引起感應(yīng)三雷直三擊雷過電三壓的三雷電三流>耐雷三水平絕緣三沖擊三閃絡(luò)是否三跳閘三？沖擊三閃絡(luò)三持續(xù)三時間三只有三幾十μs，繼三電保三護(hù)和三斷路三器根三本來三不及三動作三，雷三電流三過后三，工三頻電三壓所三產(chǎn)生三的工三頻電三流（三工頻三續(xù)流三）以三電弧三的形三式流三過閃三絡(luò)通三道，三若電三弧穩(wěn)三定燃三燒才三會使三繼電三保護(hù)三動作三，斷三路器三跳閘沖擊三閃絡(luò)穩(wěn)定三工頻三電弧必要三條件充分三條件雷擊三跳閘a.弧道三中的三平均三電場三強(qiáng)度b.閃絡(luò)三瞬間三工頻三電壓三值（三相位三）c.去游三離條三件（三氣溫三、風(fēng)三速等三）三具三有隨三機(jī)性工程三上用建弧三率η表示三沖擊三閃絡(luò)三轉(zhuǎn)為三穩(wěn)定三工頻三電弧三的概三率式中三：E為弧三道中三平均三電場三強(qiáng)度三（kV三/m）三中三性點(diǎn)三直接三接地三系統(tǒng)三，單三相短三路電三流大三易建三立起三穩(wěn)定三電弧中性三點(diǎn)非三直接三接地三系統(tǒng)三，單三相短三路電三流小三，不三會建三立穩(wěn)三定的三電弧三，只三有相三間短三路時三短路三電流三很大三極易三建立三穩(wěn)定三燃燒三的電三弧l1為絕三緣子三串長三度l2為木三或瓷三橫擔(dān)三長度三金屬三橫擔(dān)l2＝0一般三：E≤6三kV三/m（有三效值三）可三認(rèn)為η＝0雷擊三跳閘三率n的計(jì)三算1.雷擊三桿塔三跳閘三率n1每10三0k三m線路三每年三（40雷電三日）三落雷三次數(shù)N＝0.三28（b+三4hb)擊桿三率g避雷線根數(shù)地形012平原1/21/41/6山區(qū)－1/31/4雷擊三桿塔三時的三耐雷三水平三為I1，雷三電流三幅值三超過I1的概三率為P1故：n1=0三.2三8（b＋4hb）gηP12.繞擊三導(dǎo)線三的跳三閘率n2繞擊三率為Pα，繞三擊時三耐雷三水平三為I2，雷三電流三超過三耐雷三水平I2的概三率為P2故：n2=0三.2三8（b+三4hb）ηPαP2所以三線路三雷擊三跳閘三率n為n三=n1+n2=0三.2三8(三b+三hb)η(g三P1+PαP2)（次/1三00三km三.年）3.三8輸電三線路三的防三雷措三施一、三架設(shè)三避雷三線作用三：a.減少三雷直三擊導(dǎo)三線b.分流三作用三降低三塔頂三電位c.屏蔽作用三降低三感應(yīng)三過電三壓規(guī)程三規(guī)定三：a.三22三0k三V及以三上全三線雙三避雷三線（α＝200）b.三11三0k三V除少三雷區(qū)三外全三線架三設(shè)避三雷線三（α＝200－300）二、三降低三桿塔三接地三電阻一般三高度三桿塔三特別三有效三、三架設(shè)三耦合三地線降低三接地三電阻三困難三時采三用，三有屏三蔽和三分流三作用四、三采用三不平三衡絕三緣方三式同桿三雙回三線路三采用五、三裝設(shè)三自動三重合三閘六、三采用三消弧三線圈三接地三運(yùn)行三方式七、三線路三薄弱三處裝三設(shè)管三型避三雷器八、三加強(qiáng)三絕緣高桿三塔增三加絕三緣子三片數(shù)九、三加裝三線路三型避三雷器第4章三發(fā)電三廠和三變電三站的三雷電三過電三壓及三防護(hù)4.三1概述發(fā)電三廠是三產(chǎn)生三電能三的中三心，三變電三站是三分配三電能三的樞三紐重要三：（1）遭三雷擊三受到三破壞三將造三成大三面積三停電三事故（2）發(fā)三電機(jī)三、變?nèi)龎浩魅窍等y(tǒng)中三最重三要最三昂貴三的設(shè)三備，且絕三緣水三平也三較低三，一三旦損三壞難三于修三復(fù)（3）值三班運(yùn)三行人三員的三安全所以三比輸三電線三路防三雷更三加重三要三需采三取防三雷措三施雷害三來源：（1）雷三直擊三發(fā)電三廠和三變電三站的三避雷三針后三，強(qiáng)三大的三雷電三流在設(shè)三備上a.產(chǎn)生三感應(yīng)三過電三壓b.避雷三針電三位升三高對三設(shè)備反擊c.產(chǎn)生三跨步三電壓三和接三觸電三壓（2）雷三擊線三路后三導(dǎo)線三上形三成雷三電波三侵入三發(fā)電三廠和三變電三站防雷三措施三：（1）選三址時三盡可三能選三擇少三雷區(qū)（2）采三用避三雷針三和避三雷線三作為三直擊三雷防三護(hù)（3）采三用避三雷器三和進(jìn)三線段三保護(hù)三作為三侵入三波防三護(hù)4.三2發(fā)電三廠和三變電三站的三直擊三雷保三護(hù)避雷三針和三避雷三線的三接地都為三獨(dú)立三接地三體注意三校核三：（1）空三氣間三隙Sk（2）土三壤間三隙Sd以免三反擊另：避雷三針能三否架三設(shè)在三構(gòu)架三上問三題？線路三終端三桿塔三避雷三線能三否進(jìn)三變電三站問三題?電壓三等級土壤三電阻三率4.三3變電三站的三侵入三波保三護(hù)沿導(dǎo)三線傳三播的三侵入三波幅三值遠(yuǎn)三遠(yuǎn)高三于變?nèi)娬救齼?nèi)設(shè)三備絕三緣水三平如：11三0k三V線路三一般7片絕三緣子三，閃三絡(luò)電三壓為70三0k三V，而變壓三器沖三擊絕三緣水三平為48三0k三V，多三次全三波試三驗(yàn)保三險電三壓為47三8k三V，F(xiàn)Z三-1三10三J三U沖擊＝31三0k三V，Ur,三5=3三32三kV故需三采用三避雷三器作三為變?nèi)娬救齼?nèi)侵三入波三的保三護(hù)一、三避雷三器的三保護(hù)三動作三過程避雷三器直三接并三在設(shè)三備旁避雷三器動三作前三：ub=u(三t)動作三后：避雷三器電三壓二、三避雷三器與三變壓三器間三的距三離對三過電三壓的三影響避雷三器和三被保三護(hù)設(shè)三備并三在一三起時三，被三保護(hù)三設(shè)備三上的三過電三壓就是三避雷三器上三的電三壓，三但實(shí)三際工三程中三不可三能在三每臺三被保三護(hù)設(shè)備三上并三一臺三避雷三器，三也就三是說三避雷三器與三被保三護(hù)設(shè)三備存三在一定三距離三距三離對三過電三壓有三影響設(shè)備三上過三電壓三為：可見三為了三保證三設(shè)備三的安三全，三需采三取如三下措三施：1）限三制通三過避三雷器三的雷三電流三，≯5k三A或10三kA，降三低殘三壓2）限三制雷三電流三陡度a3）盡三量縮三短避三雷器三與被三保護(hù)三設(shè)備三間的三電氣三距離l三、三變壓三器與三避雷三器之三間的三最大三允許三距離由于三避雷三器動三作以三后的三波的三多次三折反三射，三變壓三器上三的電三壓為三振蕩三的，三這種三波形三與全三波相三差較三大、三而與三截波三相似三，實(shí)三際中三就是三以變?nèi)龎浩魅惺苋啻稳夭ㄈ哪苋Γㄈ啻稳夭ㄈ蛪喝祏j）表三示承三受雷三電波三的能三力∴變壓三器上三的最三大沖三擊電三壓uma三x應(yīng)小三于多三次截三波耐三壓值uj避雷三器與三變壓三器之三間的三最大三允許三距離lma三xa’為空三間陡三度結(jié)論三：（1）避三雷器三具有三一定三的保三護(hù)范三圍，三最大三允許三距離lma三x與變?nèi)龎浩鱱j和避三雷器ur差值三有關(guān)uj－urlma三x（2）lma三x與侵三入波三陡度a有關(guān)alma三x所以三要a（3）其三它設(shè)三備lma三x要大35三%（4）變?nèi)娬救嗷厝鼍€三比單三回出三線lma三x高所以三實(shí)際三工程三中，三在變?nèi)娬救纂娙秩肴ūＨo(hù)設(shè)三計(jì)時三就是三選擇三避雷三器的三布置三位置三，原三則是三在任三何可三能的三運(yùn)行三方式三下，三變電三站內(nèi)三變壓三器和三其它三設(shè)備三距避三雷器三的電三氣距三離應(yīng)三小于三最大三允許三電氣三距離四、三變電三站的三保護(hù)三接線22三0k三V及以三下變?nèi)娬救ＷC三每段三可能三單獨(dú)三運(yùn)行三的母三線都三有一組避三雷器50三0k三V國內(nèi)三敞開三式變?nèi)娬救饕请p三母線三帶旁三路或三一個三半開關(guān)的三電氣三主接三線，三由于三電氣三距離三遠(yuǎn)，三每臺三避雷三器只三能保三護(hù)與它三靠近三的電三氣設(shè)三備每條三單獨(dú)三運(yùn)行三的母三線需三裝一三組電三站型三避雷三器每回三出線三出口三的線三路側(cè)三需裝三一組三線路三型避三雷器每臺三變壓三器旁三需裝三一組三電站三型避三雷器線路三入口三的高三壓并三聯(lián)電三抗器三根據(jù)三具體三情況三決定三是否三裝線路三型避三雷器線路三型MO三A額定三電壓44三4k三V電站三型MO三A額定三電壓42三0k三V4.三4變電三站的三進(jìn)線三段保三護(hù)變電三站電三氣設(shè)三備在三雷電三侵入三時出三現(xiàn)的三過電三壓為三：需限三制i雷電ur及三需a三u進(jìn)線三段保三護(hù)進(jìn)線三段：三輸電三線靠三近變?nèi)娬?－2k三m的線三段統(tǒng)計(jì)三表明三：變?nèi)娬救秩肴ㄊ氯?0三%是1k三m線路三落雷三造成三的，71％是3k三m線路三落雷三造成三的進(jìn)線三段保三護(hù)：三加強(qiáng)三進(jìn)線三段防三雷保三護(hù)措三施（三無避三雷線三的架三設(shè)避