防雷设备学习教案.pptx

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1、会计学1防雷设备防雷设备(shbi)第一页，共48页。避雷针防雷原理(yunl)及保护范围第2页/共48页第二页，共48页。第3页/共48页第三页，共48页。1 避雷针防雷原理 避雷针是明显高出被保护物体的金属支柱，其针头采用圆钢或钢管制成作用是吸引雷电(lidin)击于自身，并将雷电(lidin)流迅速泄入大地，从而使被保护物体免遭直接雷击。避雷针需有足够截面的接地引下线和良好的接地装置，以便将雷电(lidin)流安全可靠地引入大地。 第4页/共48页第四页，共48页。l 表示避雷针的保护效能，通常采用保护范围的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。概念，只具有相对意

2、义。l避雷针的保护范围是指被保护物体在此空间范围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。内不致遭受直接雷击。l我国使用的避雷针的保护范围的计算方法，是根我国使用的避雷针的保护范围的计算方法，是根据小电流雷电据小电流雷电(lidin)冲击模拟试验确定，并根据冲击模拟试验确定，并根据多年运行经验进行了校验。多年运行经验进行了校验。l 保护范围是按照保护概率保护范围是按照保护概率99.9%确定的空间范围确定的空间范围（即屏蔽失效率或绕击率（即屏蔽失效率或绕击率0.1%）。）。第5页/共48页第五页，共48页。()()2xxxhrhh Ph(1.52)()2xxxhrhh Ph单

3、支避雷针的保护(boh)范围如下图所示 单支避雷针的保护(boh)范围P:高度(god)影响系数hPmhmPmh5 . 5,120301,30第6页/共48页第六页，共48页。第7页/共48页第七页，共48页。(2)两支等高避雷线高度为h的两支等高避雷针的保护(boh)范围 式中：两针间保护范围上部边缘(binyun)最低点高度，mD 两避雷针间的距离，m。第8页/共48页第八页，共48页。第9页/共48页第九页，共48页。两支不等高避雷针的保护(boh)范围l从低针顶点作一水平线，与高针交于3点；l以3针为一假想(jixing)避雷针，作出低针2和3之间的保护范围第10页/共48页第十页，共

4、48页。第11页/共48页第十一页，共48页。l避雷线的防雷原理与避雷针相同，主要用于输电线路的保护l可用来保护发电厂和变电所，近年来许多国家采用避雷线保护500kV大型超高压变电所。l用于输电线路时，避雷线除了防止雷电直击导线外，同时还有分流作用，以减少流经杆塔入地的雷电流从而降低(jingd)塔顶电位l避雷线对导线的耦合作用还可以降低(jingd)导线上的感应雷过电压。 第12页/共48页第十二页，共48页。2hhx2hhx 单根避雷线的保护范围(fnwi)如图所示，在hx水平面上每侧保护范围(fnwi)的宽度按下列公式计算：当时 时 式中：rxhx水平面上每侧保范围的宽度(kund)，m

5、；hx被保护物的高度，m；h避雷线的高度，m。单根避雷线的保护(boh)范围第13页/共48页第十三页，共48页。0h 两根等高平行避雷线的保护范围如图所示。两线外侧的保护范围按单根避雷线的计算方法确定。两线间各横截面的保护范围由通过(tnggu)两避雷线1、2点及保护范围边缘最低点O的圆弧确定。O点的高度应按下式计算： ：两避雷线间保护范围上部边缘最低点的高度(god)，m； D：避雷线间的距离，m。 两根平行(pngxng)避雷线的保护范围第14页/共48页第十四页，共48页。l 避雷线对导线(doxin)的保护程度，工程中常用保护角来表示。l 保护角是指避雷线和外侧导线(doxin)的连

6、线与避雷线的垂线之间的夹角。l 保护角愈小，避雷线就愈可靠地保护导线(doxin)免遭雷击。l 一般=2030，即认为导线(doxin)已处于避雷线的保护范围之内。避雷线的保护(boh)角返回返回(fnhu)保护角第15页/共48页第十五页，共48页。第16页/共48页第十六页，共48页。第17页/共48页第十七页，共48页。第18页/共48页第十八页，共48页。1.对避雷器的基本(jbn)要求l绝缘强度的合理配合l 避雷器与被保护设备的伏秒特性应有合理的配合。在绝缘强度的配合中，要求避雷器的伏秒特性比较(bjio)平直、分散性小。l绝缘强度的自恢复能力l 避雷器一旦在冲击电压作用下放电，就造

7、成对地短路。随之工频短路电流（工频续流）要流过此间隙，避雷器应当具有自行截断工频续流，恢复绝缘强度的能力，使电力系统得以继续正常工作第19页/共48页第十九页，共48页。2.保护间隙 保护间隙是一种简单(jindn)的避雷器，按其形状可分为：角型、棒形、环形和球型等，常用角形保护间隙如图所示。角型保护间隙1角型电极 2主间隙 3支柱绝缘子 4辅助(fzh)间隙 5电弧的运动方向第20页/共48页第二十页，共48页。作用原理(yunl)： 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。第21页/共48页第二十一页，共48页

8、。优缺点： 优点：结构简单、制造方便 缺点： 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理想； 间隙动作后会形成截波； 熄弧能力低，需配合自动(zdng)重合闸使用；应用范围： 仅用于不重要(zhngyo)和单相接地不会导致严重后果的场合。 第22页/共48页第二十二页，共48页。排气式避雷器1产气管(qgun) 2棒形电极 3环形电极 S1内间隙 S2外间隙3 管形避雷器（排气式避雷器）第23页/共48页第二十三页，共48页。间隙来隔离工作电压。间隙来隔离工作电压。 结构(jigu)组成第24页/共48页第二十四页，共48页。作用(zuyng)原理l 当排气式避雷器受到雷电波入侵时，内外间隙同时击穿，雷

9、电流经间隙流入大地；l过电压消失后，在工作电压作用下，流经间隙的工频续流电弧的高温使管内产气材料分解出大量(dling)气体，管内压力升高，气体从开口孔喷出，从而使工频续流在第一次经过零值时就熄灭。第25页/共48页第二十五页，共48页。特点(tdin)l工频(n pn)续流太大，产气过多，易使管子炸裂；l续流太小，产气不足以熄弧l对工频(n pn)续流有上下限要求，需在型号中说明5135GXWG:管形X:线路用W：产气材料(cilio)为纤维35：额定电压为35kV1-5：最大、最小续流（kA)第26页/共48页第二十六页，共48页。优缺点l 熄弧能力比保护间隙要强l但伏秒特性(txng)较

10、陡且放电分散性大，且会形成截波，并受大气条件影响较大应用范围： 只用在输电线路上绝缘比较薄弱的地方和用于变电所、发电厂的进线段(xindun)保护。 第27页/共48页第二十七页，共48页。4.阀式避雷器 保护间隙和管形避雷器动作时会产生截波，伏秒特性陡保护间隙和管形避雷器动作时会产生截波，伏秒特性陡，不能用来承担主变、发电机及变电站内重要，不能用来承担主变、发电机及变电站内重要(zhngyo)设备的保护任务，必须对其加以改进。设备的保护任务，必须对其加以改进。l 阀式避雷器是由装在密封瓷套中的多组火花间隙和阀式避雷器是由装在密封瓷套中的多组火花间隙和多组非线性电阻阀片串联多组非线性电阻阀片串

11、联(chunlin)组成。它分普通组成。它分普通型和磁吹型两大类。型和磁吹型两大类。第28页/共48页第二十八页，共48页。（1）普通(ptng)阀式避雷器第29页/共48页第二十九页，共48页。a) 工作(gngzu)原理l系统正常工作时，间隙将电阻阀片与工作母线隔离，以免由工作电压在阀片电阻中产生电流使阀片烧坏。 l当系统中出现过电压且其幅值超过间隙放电电压时，间隙击穿，冲击电流通过阀片流入大地，由于(yuy)间隙放电的伏秒特性低于被保护设备的冲击耐压，设备得到保护。l由于(yuy)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，使其低于被保护设备的冲击

12、耐压，设备得到保护；l 当过电压消失后，工频续流受阀片的非线性特性限制而很小，从而可在第一次过零时就将电弧切断，而使继电保护来不及动作。第30页/共48页第三十页，共48页。b) 火花(huhu)间隙 电极(dinj)由黄铜圆盘冲压而成，两电极(dinj)间以云母垫圈隔开形成间隙，间隙距离为0.51.0mm，单个间隙的工频放电电压约为2.73.0kV(有效值)。 单个火花间隙结构1黄铜电极 2云母(ynm)垫圈第31页/共48页第三十一页，共48页。第32页/共48页第三十二页，共48页。c) 阀片（非线性电阻(dinz)） 阀片用碳化硅颗料,以陶料粘合剂低温（300-350）焙烧(bi sh

13、o)而成。其伏安特性如下图 i1工频(n pn)续流 u1工频(n pn)电压 i2雷电流 u2避雷器残压C：常数,与阀片材料、尺寸有关：非线性系数,与阀片材料有关第33页/共48页第三十三页，共48页。第34页/共48页第三十四页，共48页。基本结构和工作原理与普通阀式避雷器相同,不同点在于采用(ciyng)了磁吹式火花间隙，从而提高了灭弧能力。 阀片为碳化硅通过高温(1350-1390）焙烧而成,通流容量很大（2）磁吹阀式避雷器第35页/共48页第三十五页，共48页。（3）阀式避雷器的主要参数额定( dng)电压： 避雷器两端子间允许的最大工频电压的有效值灭弧电压： 保证能够(nnggu)

14、在工频续流第一次经过零值时灭弧的条件下允许加在避雷器上的最高工频电压。 灭弧电压应当大于避雷器工作母线上可能出现的最高工频电压，否则将不能保证续流灭弧而使阀片烧坏。第36页/共48页第三十六页，共48页。 工频放电电压： 在工频电压作用(zuyng)下，避雷器将发生放电的电压值 冲击(chngj)放电电压： 指预放电时间为1.5-20微秒的冲击(chngj)放电电压 即在冲击(chngj)电压作用下避雷器动作的最小电压幅值 一般低于被保护设备冲击(chngj)绝缘水平的20%-25%第37页/共48页第三十七页，共48页。残压： 指雷电流通过避雷器时在阀片电阻上产生的压降 残压应低于被保护设备

15、冲击绝缘水平(shupng)的20%-25%，太低容易产生截波。保护(boh)比： 指避雷器残压与灭弧电压之比保护比愈小，说明残压愈低或灭弧电压愈高，显示(xinsh)保护性能愈好。第38页/共48页第三十八页，共48页。 5. 金属(jnsh)氧化物避雷器l 间隙的存在会使放电电压受避雷器内部气压的变化间隙的存在会使放电电压受避雷器内部气压的变化而变化而变化, 不能用在高原地区。不能用在高原地区。l金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器(MOA)出现于出现于20世纪世纪70年代，其结年代，其结构非常简单，仅由相应数量的氧化锌阀片密封在瓷套内构非常简单，仅由相应数量的氧化锌阀片密封在瓷套内组成组成(

16、z chn)，也称氧化锌避雷器。，也称氧化锌避雷器。l 金属氧化物避雷器的阀片是由以氧化锌（金属氧化物避雷器的阀片是由以氧化锌（ZnO）为主）为主要原料，并添加其它微量的氧化铋（要原料，并添加其它微量的氧化铋（Bi2O3）、氧化钴）、氧化钴（Co2O3）、氧化锰（）、氧化锰（MnO2）、氧化锑（）、氧化锑（Sb2O3）、）、氧化铬（氧化铬（Cr2O3）等金属氧化物作添加剂。）等金属氧化物作添加剂。第39页/共48页第三十九页，共48页。第40页/共48页第四十页，共48页。 （1）氧化锌阀片的伏安(f n)特性第41页/共48页第四十一页，共48页。i1mA:小电流区,非线性指数(zhsh)较

17、高,0.1-0.2左右1mAi3kA:饱和区，随电压增长电流增长不快若10kA下阀片的残压相同(xin tn)，则SiC阀片流过的电流达到100-400A，必须加间隙ZnO阀片则只有10-5A的数量级，可不加间隙第42页/共48页第四十二页，共48页。 （2）氧化锌阀片的优点(yudin)l可做成无间隙l 正常工作条件下，流过ZnO阀片的电流很小,不会(b hu)烧坏阀片l无续流l 正常工作电压下流过阀片的电流极小,相当于一个绝缘体,不存在工频续流l保护性能优越l 在过电压作用的全部过程中都有电流,吸收过电压能力强l通流容量大l 单位面积通流容量比SiC阀片大4-4.5倍,可用来限制操作过电压

18、第43页/共48页第四十三页，共48页。（3）氧化锌避雷器的电气(dinq)参数最大持续运行电压： 允许(ynx)持续加在避雷器两端的最大工频电压的有效值。取决于系统最大工作相电压额定电压： 避雷器两端(lin dun)子间允许的最大工频电压的有效值参考电压（起始动作电压U1mA)： 位于伏安特性曲线中由小电流区上升部分进入大电流区平坦部分的转折处。第44页/共48页第四十四页，共48页。残压： 放电电流通过避雷器时，两端之间出现(chxin)的电压峰值压比： 在波形为8/20us的冲击电流规定值（如10kA)作用下的残压与参考电压(diny)之比。 压比越小,表示非线性越好,流过大电流时的残

19、压越低，保护性能越好第45页/共48页第四十五页，共48页。荷电率： 最大持续(chx)运行电压峰值与参考电压比值。 荷电率越高，避雷器性能越好保护(boh)比： 标称放电电流下的残压与最大持续运行电压峰值之比。实际上是压比和荷电率的比值 保护(boh)比越小，说明残压越小，最大持续运行电压越大，可通过降低压比和荷电率来实现。第46页/共48页第四十六页，共48页。避雷针作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被保护(boh)物体免遭直接雷击。避雷线主要用于输电线路的保护(boh)，也可用来保护(boh)发电厂和变电所。避雷器实质上是一种过电压限制器。保护(boh)间隙排气式避雷器阀式避雷器金属氧化物避雷器小 结返回返回(fnhu)第47页/共48页第四十七页，共48页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第48页/共48页第四十八页，共48页。