电力系统过电压雷电及防雷装置.ppt

例FS型避雷器，灭弧电压下的续流峰值50A，残压时雷电流为5kA， 如用线性电阻R，则 对FS-10型避雷器，Ue的峰值18kV，则残压为1800kV，显然不行。 若采用SiC非线性电阻阀片，非线性系数α取0.2，则 所以，使用非线性电阻可降低残压。 图 阀片的伏安特性 SiC阀片是由金刚砂与结合剂(如水玻璃等)烧结而成的圆饼，它的非线性程度由伏安特性表示： Ck--阀片流过1安电流时的压降，它和阀片的材料及尺寸有关； α：非线性系数，一般在0.2左右，与材料有关 α越小则非线性越好，残压越接近于常数（不随电流而变）。 阀片具有非线性的原因： 焙烧形成的氧化层在一般场强下，电阻率很高，承担电压；高场强时，束缚电子逃出成自由电子，电阻值减小；外加电压下降，自由电子束缚，电阻值变大； 外加电压增大，颗粒间气隙放电； 3 雷电及防雷装置 大气(雷电)过电压: 1)感应雷过电压:电磁耦合，≤500kV 2)直击雷过电压：雷电流直接流过被击物 3.1 雷电放电的发展过程 1.雷云荷电;2.先导放电; 3.主放电:200—300kA;4.余辉放电 第1个冲击 第1次主放电 第2个冲击 第2次主放电 第3个冲击 第3次主放电 负先导； 主放电至下而上； 后面主放电为其它雷云中心向第1雷云中心放电。 3.2 雷电参数 1 雷电活动强度—雷暴日及雷暴小时 1个雷暴日=3雷暴小时 我国雷电活动分区 落雷密度γ＝0.07/km2·雷电日 例：在多雷区，有h=20m的输电线路，其每侧的吸雷宽度为5h，求该线路每百公里每年的落雷次数。 解：N=落雷密度*雷暴日*落雷面积 = γ*40*（100*5h*2） 3 雷电通道波阻抗：取300—400Ω 对少雷地区： 雷电流幅值经验公式： 一般地区： 4雷电流的极性：负极性占75~90% 5雷电流幅值：雷击物Rj≤30欧时 雷电流的波头、陡度及波长 波头：1~10us，多在2.5~2.6us, 规程规定取雷电流波头时间为2.6us 波长：20~100us，多为50us， 简化计算一般视其为无限长 幅值与波头决定了雷电流的上升陡度，陡度与幅值有线性的关系，≤50kA/us 雷电流的波形 (a)标准冲击波 双指数函数的波形 IEC标准：1.2/50us (b)斜角平顶波 陡度(斜度)α: (c)等值余弦波 雷电流波形的波头部分，接近半余弦波。 最大陡度出现在波头中间，即τf／2处 3.3 避雷针和避雷线 保护作用原理 接地装置和与被保护物的间距 用模拟试验及运行经验确定保护范围 0.1%雷击概率； 定向高度H： 模拟试验时，避雷针， H=20h； 避雷线， H=10h。 我国有关避雷针(线)保护范围的规定如下： 1.单根避雷针的保护半径 图 单支避雷针保护范围 式中，ph高度修正系数； 当h≤30m时， ph ＝1; 当30m＜h ≤ 120m时， (3-5) 2.等高双根避雷针的保护范围 图 等高双针的联合保护范围 避雷针的外侧保护范围同样可由式(3-5)确定； 两针间保护范围加大： (3-6) 两针间距离与针高之比D／h不宜大于5，式(3-6)的适用范围bx＜rx；R0由0、1和2三点唯一确定。 等高三针联合保护范围可以两针、两针地分别计算其联合保护范围； 等高四针及多针，可以按三针、三针地分别确定其保护范围 两支不等高避雷针保护范围的确定： 图 两支不等高避雷针1和2的 联合保护范围 3.多根避雷针的保护范围 4.单根避雷线的保护范围 图 单根避雷线的保护范围 一侧保护宽度rx为: (9-7) 4.两条平行等高避雷线的保护范围 图 两根平行避雷线1和2的保护范围 外侧保护范围与单线时相同 内侧保护范围：圆弧 保护角： 图 避雷线的保护角 在hx水平面的保护面积 3.4 避雷器 避雷器是防止过电压损坏电力设备的保护装置。 实质是放电器。 避雷器放电时，强大的冲击电流泄入大地，大电流过后，工频电流将沿原冲击电流的通道继续流过，此电流称为工频续流。 避雷器基本技术要求： 1) 过电压作用时，避雷器先于被保护设备放电—全伏秒特性配合 (a)正确的配合； (b)不正确的配合 图 电气设各绝缘的伏-秒特性1与避雷器伏-秒特性2配合的两种情况 2)具有熄弧能力，以切断第一次工频过零时的工