雷电放电讲稿.ppt
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1、关于雷电放电第一页,讲稿共四十六页哦7.1 雷电放电和雷电过电压第二页,讲稿共四十六页哦雷电科学发展历史雷电科学发展历史4雷电科学的建立雷电科学的建立著著名名的的风风筝筝试试验验(1717世世纪纪,富富兰兰克克林林):240240米长的缠绕钢丝的麻绳上产生米长的缠绕钢丝的麻绳上产生20cm20cm的电火花的电火花高高速速摄摄影影、记记录录示示波波器器、雷雷电电定定向向定定位位仪仪等等现现代代化测量技术化测量技术第三页,讲稿共四十六页哦一一 雷电放电过程雷电放电过程4基本过程:先导放电阶段基本过程:先导放电阶段 ;主放电阶段;主放电阶段1 先导放电通道;2 强游离区;3 主放电通道30kV/cm
2、第四页,讲稿共四十六页哦4分级先导:多次先导分级先导:多次先导 主放电的重复过程,主放电的重复过程,每次间歇时间每次间歇时间为几十毫秒,放电次数一般为为几十毫秒,放电次数一般为2323次,最多为次次,最多为次第五页,讲稿共四十六页哦4雷电放电由带电荷的雷云引起雷电放电由带电荷的雷云引起4大多数的放电发生在雷云之间不危险大多数的放电发生在雷云之间不危险4少数的放电发生在雷云和大地之间危险少数的放电发生在雷云和大地之间危险4对地放电的雷云大多数带负电荷,实测对地放电的雷云大多数带负电荷,实测757590904 理解以下几点:理解以下几点:雷云对地放电的实质是雷云电荷向大地的突然释放雷云对地放电的实
3、质是雷云电荷向大地的突然释放从电源性质看,相当于一个电流源的作用过程从电源性质看,相当于一个电流源的作用过程人们能够测知的电量,重要是流过被击物体的电流人们能够测知的电量,重要是流过被击物体的电流第六页,讲稿共四十六页哦二二 雷电参数雷电参数u 雷电活动频率雷暴日及雷暴小时雷电活动频率雷暴日及雷暴小时u 地面落雷密度地面落雷密度u 雷道波阻抗雷道波阻抗u 雷电流幅值雷电流幅值u 雷电流的计算波形雷电流的计算波形第七页,讲稿共四十六页哦三三 雷电放电的计算模型雷电放电的计算模型4开关开关S S闭合前后对应不同的雷电闭合前后对应不同的雷电放电阶段(先导放电和主放电),放电阶段(先导放电和主放电),
4、A A点电位发生变化,从零突升到点电位发生变化,从零突升到u=iZu=iZ4先导放电通道具有分布参数特征,先导放电通道具有分布参数特征,称为雷电通道,其波阻抗为称为雷电通道,其波阻抗为Z(300Z(300 )4主放电过程,自雷云通过雷电通主放电过程,自雷云通过雷电通道向地面传播的电磁波(道向地面传播的电磁波(u u0 0、i i0 0)到达)到达A A点点4由由c c图得出其彼德逊等值电路图得出其彼德逊等值电路第八页,讲稿共四十六页哦三 雷电放电的计算模型能够测知的电量,主要是流过被击物的电流。跟据计算模型能够测知的电量,主要是流过被击物的电流。跟据计算模型(电流源模型)推出雷电波的参数(电流
5、源模型)推出雷电波的参数国际上定义雷击小接地阻抗物体时,流过该物体的电流定义为国际上定义雷击小接地阻抗物体时,流过该物体的电流定义为雷电流雷电流2i0Z0ZA雷电流源被击电路第九页,讲稿共四十六页哦四四 感应过电压感应过电压第十页,讲稿共四十六页哦v在雷电放电的先导阶段(假设为负先导),线路处于雷云及先导通在雷电放电的先导阶段(假设为负先导),线路处于雷云及先导通道与大地构成的电场之中。由于静电感应,最靠近先导通道的一段道与大地构成的电场之中。由于静电感应,最靠近先导通道的一段导线上感应形成形成束缚电荷导线上感应形成形成束缚电荷v主主放放电电开开始始以以后后,先先导导通通道道中中的的负负电电荷
6、荷自自下下而而上上被被迅迅速速中中和和。相相应应电电场场迅迅速速减减弱弱,使使导导线线上上的的正正束束缚缚电电荷荷迅迅速速释释放放,形形成成电电压波向两侧传播压波向两侧传播v由由于于主主放放电电的的平平均均速速度度很很快快,导导线线上上的的束束缚缚电电荷荷的的释释放放过过程程也也很很快快,所所以以形形成成的的电电压压波波u uiZiZ幅幅值值可可能能很很高高。这这种种过过电电压压就就是感应过电压的静电分量是感应过电压的静电分量第十一页,讲稿共四十六页哦感应雷电过电压与相邻导线间的过电压的区别感应雷电过电压与相邻导线间的过电压的区别v感感应应雷雷电电过过电电压压的的极极性性与与雷雷云云的的极极性
7、性相相反反,相相邻邻导导线线间间的感应过电压的极性与感应源同极性的感应过电压的极性与感应源同极性v感感应应雷雷电电过过电电压压发发生生在在主主放放电电阶阶段段,相相邻邻导导线线间间的的感感应应过过电压与感应源同时发生电压与感应源同时发生v感应雷电过电压的波前平缓、波长较长感应雷电过电压的波前平缓、波长较长v感应雷电过电压在三相导线上同时发生,且数值相等感应雷电过电压在三相导线上同时发生,且数值相等第十二页,讲稿共四十六页哦7.2 防雷保护装置第十三页,讲稿共四十六页哦一一 避雷针和避雷线避雷针和避雷线4基本原理基本原理4保护范围保护范围4绕击率绕击率第十四页,讲稿共四十六页哦一一避雷针和避雷线
8、避雷针和避雷线电力系统中需要安装直接雷击防护装置,广泛采用的电力系统中需要安装直接雷击防护装置,广泛采用的即为避雷针和避雷线(又称架空地线)。即为避雷针和避雷线(又称架空地线)。避雷针适宜用于变电所、发电厂这样相对集中的保护避雷针适宜用于变电所、发电厂这样相对集中的保护对象;避雷线适宜用于象架空线路那样伸展很广的保对象;避雷线适宜用于象架空线路那样伸展很广的保护对象。护对象。第十五页,讲稿共四十六页哦基本原理基本原理 当雷云放电接近于地面时它使地面电场发生畸变,在当雷云放电接近于地面时它使地面电场发生畸变,在避雷针(线)的顶端,形成局部电场强度集中的空间,避雷针(线)的顶端,形成局部电场强度集
9、中的空间,以影响雷电先导放电的发展方向,引导雷电向避雷针以影响雷电先导放电的发展方向,引导雷电向避雷针(线)放电,再通过接地线和接地装置将雷电流引入大(线)放电,再通过接地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地,从而使被保护物体免遭雷击保护范围保护范围 保护范围:表示避雷装置的保护效能,保护范围是相保护范围:表示避雷装置的保护效能,保护范围是相对的,每一个保护范围都有规定的绕击(概)率,绕击对的,每一个保护范围都有规定的绕击(概)率,绕击指的是雷电绕过避雷装置而击中被保护物体的现象。我指的是雷电绕过避雷装置而击中被保护物体的现象。我国有关规程所推荐的保护范围对应于国有关规程所
10、推荐的保护范围对应于0.10.1的绕击率。的绕击率。第十六页,讲稿共四十六页哦(一)单支避雷针 h h 避雷针高度避雷针高度 P P 高度修正系数高度修正系数 当当h30mh30m时时,P,P1 1 当当30m30mh120mh120m时时,P,P r rx x-被保护物的高度被保护物的高度 h hx x-保护范围保护范围第十七页,讲稿共四十六页哦(二)两支等高避雷针(通过叠加求出联合保护范围)第十八页,讲稿共四十六页哦避雷线的保护范围避雷线的保护范围u保护线路保护线路我国一般我国一般110kV110kV以上线路采用避雷线以上线路采用避雷线35kV35kV线路的进线段线路的进线段国外,如日本配
11、电线路也用国外,如日本配电线路也用u保护保护500kV500kV大型超高压发变电站大型超高压发变电站第十九页,讲稿共四十六页哦(三)单根避雷线(三)单根避雷线 因因此此单单根根避避雷雷线线的的保保护护半半径径要要比比单根避雷针的保护半径小得多单根避雷针的保护半径小得多 第二十页,讲稿共四十六页哦 (四四)两根等高避雷线两根等高避雷线 两线外侧的保护范围按单根避雷线方法确定;两线外侧的保护范围按单根避雷线方法确定;两线内侧的保护高度由两线及保护范围上部边两线内侧的保护高度由两线及保护范围上部边缘最低点缘最低点O O的圆弧来确定。的圆弧来确定。第二十一页,讲稿共四十六页哦二二 避雷器的基本原理避雷
12、器的基本原理u避雷器是用以限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起的避雷器是用以限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的一种电气设备内部过电压的一种电气设备u避雷器的保护原理与避雷针不同。它实质上是一种放电器,并避雷器的保护原理与避雷针不同。它实质上是一种放电器,并联连接在被保护设备附近,当作用电压超过避雷器的放电电压联连接在被保护设备附近,当作用电压超过避雷器的放电电压时,避雷器即先放电,限制了过电压的发展,从而保护了其他时,避雷器即先放电,限制了过电压的发展,从而保护了其他电气设备免遭击穿损坏电气设备免遭击穿损坏第二十二页,讲稿共四十六页哦1.1.保护间隙保护间隙2.2.管式(排
13、气式)避雷器管式(排气式)避雷器3.3.阀型避雷器阀型避雷器4.4.氧化锌避雷器氧化锌避雷器避雷器有以下四种类型:避雷器有以下四种类型:第二十三页,讲稿共四十六页哦1 1 保护间隙保护间隙 2 2 排气式避雷器排气式避雷器 3 3 阀型避雷器阀型避雷器 4 4 氧化锌避雷器氧化锌避雷器 5 5 被保护电器设备被保护电器设备 避雷器保护作用原理示意避雷器保护作用原理示意 第二十四页,讲稿共四十六页哦u具有良好的伏秒特性,以易于实现合理的绝缘配合具有良好的伏秒特性,以易于实现合理的绝缘配合u应有较强的绝缘强度自恢复能力,以利于快速切断工频续应有较强的绝缘强度自恢复能力,以利于快速切断工频续流,使系
14、统得以继续运行流,使系统得以继续运行 避雷器的基本要求第二十五页,讲稿共四十六页哦 (a)(b)(c)11电气设备的伏秒特性,电气设备的伏秒特性,22避雷器的伏秒特性避雷器的伏秒特性避雷器与电气设备的伏秒特性配合图避雷器与电气设备的伏秒特性配合图第二十六页,讲稿共四十六页哦(一)(一)保护间隙保护间隙 保护间隙与被保护绝缘并联,它的击穿电压比保护间隙与被保护绝缘并联,它的击穿电压比后者低,使过电压波被限制到保护间隙的击穿电后者低,使过电压波被限制到保护间隙的击穿电压压U Ub b。缺点:缺点:1 1)伏秒特性很陡;)伏秒特性很陡;2 2)保护间隙没有专门的灭弧装置)保护间隙没有专门的灭弧装置
15、3 3)产生大幅值的截波。)产生大幅值的截波。应用范围:仅用于不重要和单相接地不会导致严重应用范围:仅用于不重要和单相接地不会导致严重后果的场合。后果的场合。第二十七页,讲稿共四十六页哦(二)管式避雷器(亦称排气式避雷器)它实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙,其基本它实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙,其基本元件为装在消弧管内的火花间隙,在安装时再串接一只元件为装在消弧管内的火花间隙,在安装时再串接一只外火花间隙。外火花间隙。缺点:缺点:1 1)续流太小时不能灭弧,太大时产气过多,使管子爆裂)续流太小时不能灭弧,太大时产气过多,使管子爆裂 2 2)伏秒特性和产生截波方面与保护间隙相似)
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