第八章防雷裝置課件

1、 防雷設(shè)備防雷設(shè)備 1一、雷電的成因一、雷電的成因1.雷擊的形成 雷擊是指一部分帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層，或者是帶電的云層對大地之間迅猛放電的一種自然現(xiàn)象 。2.雷電過電壓 又稱大氣過電壓，它是由于電力系統(tǒng)的設(shè)備或構(gòu)筑物遭受直接雷擊或雷電感應(yīng)而產(chǎn)生的過電壓。3.雷電過電壓的形式 直擊雷 感應(yīng)雷 雷電波侵入234二、雷擊的危害二、雷擊的危害 雷電災(zāi)害是最嚴重的十種自然災(zāi)害之雷電災(zāi)害是最嚴重的十種自然災(zāi)害之一一，全世界每年因雷電災(zāi)害造成的人員傷，全世界每年因雷電災(zāi)害造成的人員傷亡、財產(chǎn)損失不計其數(shù)，特別是進入信息亡、財產(chǎn)損失不計其數(shù)，特別是進入信息時代以來，雷電災(zāi)害造成的經(jīng)濟損失和社時

2、代以來，雷電災(zāi)害造成的經(jīng)濟損失和社會影響更為嚴重，防御雷電災(zāi)害已成為全會影響更為嚴重，防御雷電災(zāi)害已成為全人類的共同任務(wù)！人類的共同任務(wù)！5建筑物被燒毀建筑物被燒毀6789雷電后的森林雷電后的森林10電路板及元器件損壞電路板及元器件損壞111213三、防雷技術(shù)的發(fā)展三、防雷技術(shù)的發(fā)展一、我國防雷理論在世界上處于領(lǐng)先地位。我們提倡雷電災(zāi)害綜合防治、采取綜合治理措施，提出綜合防雷理論，將雷擊損害降低到最低限度，達到防雷減災(zāi)，保護建筑物、電子、微電子設(shè)備之目的。二、國內(nèi)外防雷產(chǎn)品主要分為兩大類：1、防直擊雷產(chǎn)品；避雷針系列產(chǎn)品；2、防雷電感應(yīng)產(chǎn)品；電源、天饋、信號線系列電涌保護器（SPD）；3、防雷

3、電波侵入：避雷器。三、國內(nèi)防雷市場上主要銷售的產(chǎn)品有：1、國外：美國、德國、英國、法國等主要國家的產(chǎn)品；2、國內(nèi)：中光、雷安、愛勞、DK等公司生產(chǎn)的避雷針、SPD系列產(chǎn)品。14四、雷暴等級的劃分四、雷暴等級的劃分 計算機信息系統(tǒng)雷暴等級的劃分計算機信息系統(tǒng)雷暴等級的劃分 根據(jù)年平均雷暴日數(shù)將雷暴發(fā)生的地區(qū)劃分為：少雷區(qū)、中雷區(qū)、多雷區(qū)、強雷區(qū)。年雷暴日平均值：15天以下的地區(qū)定為：少雷區(qū)。15天以上40天以下的地區(qū)定為：中雷區(qū)。40天以上90天以下的地區(qū)定為：多雷區(qū)。90天以上的地區(qū)定為：強雷區(qū)。15五、雷電防護的主要措施五、雷電防護的主要措施雷電保護系統(tǒng)雷電保護系統(tǒng)建筑物外部雷電保護建筑物外

4、部雷電保護建筑物內(nèi)部雷電保護建筑物內(nèi)部雷電保護接閃器引下線接地裝置外部屏蔽內(nèi)部屏蔽避雷器等電位連接16230/400 V,50 Hz避器器配電箱屏蔽室里的鋼筋接地系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)作為建筑物屏蔽建筑物用鋼筋網(wǎng)屏蔽建筑物屋頂?shù)耐獠拷娱W裝置接閃裝置到鋼筋的接點鋼筋墻作為建筑的屏蔽和引下線數(shù)據(jù)線避雷器 等電位連接EBBLPZ 1LPZ 2通信和數(shù)據(jù)的電源過壓保護LPZ 0LPZ 0 到 LPZ 1 到 LPZ 2的界面地下的鋼筋用作建筑物屏蔽和接地系統(tǒng)基礎(chǔ)接地裝置通信線避雷器雷電防護系統(tǒng)雷電防護系統(tǒng)17六、接閃器六、接閃器 接受雷閃的金屬物體。 包括： 避雷針 避雷線 避雷帶或避雷/p>

5、324銅包鋼避雷線銅包鋼避雷線 25七、避雷器七、避雷器l 避雷針(線)不能完全避免設(shè)備不受雷擊;從輸電線路上也可能有危及設(shè)備絕緣的過電壓波傳入發(fā)電廠和變電所。l 避雷器實質(zhì)上是一種過電壓限制器，與被保護的電氣設(shè)備并聯(lián)連接，當(dāng)過電壓出現(xiàn)并超過避雷器的放電電壓時，避雷器先放電，從而限制了過電壓的發(fā)展，使電氣設(shè)備免遭過電壓損壞。l 避雷器的常用類型有：閥式避雷器、排氣式避雷器、保護間隙和金屬氧化物避雷器。26避雷器起源避雷器起源 最原始的避雷器是羊角形間隙，出現(xiàn)于最原始的避雷器是羊角形間隙，出現(xiàn)于19世紀末期，用世紀末期，用于架空輸電線路，防止雷擊損壞設(shè)備絕緣而造成停電，于架空輸電線路，防止雷擊損

6、壞設(shè)備絕緣而造成停電，故稱故稱“避雷器避雷器”。 20世紀世紀20年代，出現(xiàn)了鋁艾爾盾避雷器，氧化膜艾爾年代，出現(xiàn)了鋁艾爾盾避雷器，氧化膜艾爾盾避雷器和丸式艾爾盾避雷器和丸式艾爾 盾避雷器。盾避雷器。 30年代出現(xiàn)了管式艾爾盾避雷器。年代出現(xiàn)了管式艾爾盾避雷器。 50年代出現(xiàn)了碳化硅艾爾盾避雷器。年代出現(xiàn)了碳化硅艾爾盾避雷器。 70年代又出現(xiàn)了金屬氧化物艾爾盾避雷器（年代又出現(xiàn)了金屬氧化物艾爾盾避雷器（MOA）。）。 現(xiàn)代高壓艾爾盾避雷器，不僅用于限制電力系統(tǒng)中因雷現(xiàn)代高壓艾爾盾避雷器，不僅用于限制電力系統(tǒng)中因雷電引起的過電壓，也用于限制因系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓。電引起的過電壓，也用于限制因系統(tǒng)

7、操作產(chǎn)生的過電壓。 2728293031321.閥式避雷器l它分普通型和磁吹型兩大類。l一般用于變配電所內(nèi)。33普通閥式避雷器普通閥式避雷器34放電間隙放電間隙35非線性電阻非線性電阻363738火花間隙 電極由黃銅圓盤沖壓而成，兩電極間以云母墊圈隔開形成間隙，間隙距離為0.51.0mm，單個間隙的工頻放電電壓約為2.73.0kV(有效值)。 單個火花間隙結(jié)構(gòu)1黃銅電極 2云母墊圈39c) 閥片（非線性電阻） 閥片用碳化硅顆料,以陶料粘合劑低溫（300-350）焙燒而成。其伏安特性如下圖 i1工頻續(xù)流 u1工頻電壓 i2雷電流 u2避雷器殘壓C：常數(shù),與閥片材料、尺寸有關(guān)：非線性系數(shù),與閥片材

8、料有關(guān)40閥片的作用l 限制工頻續(xù)流,保證火花間隙可靠熄弧l 當(dāng)雷電過電壓擊穿時，不至于突然下降而形成截斷波41基本結(jié)構(gòu)和工作原理與普通閥式避雷器相同,不同點在于l采用了磁吹式火花間隙，從而提高了滅弧能力。 l閥 片 為 碳 化 硅 通 過 高 溫(1350-1390）焙燒而成,通流容量很大（2）磁吹閥式避雷器42434445（3）閥式避雷器的主要參數(shù)額定電壓： 避雷器兩端子間允許的最大工頻電壓的有效值滅弧電壓： 保證能夠在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過零值時滅弧的條件下允許加在避雷器上的最高工頻電壓。 滅弧電壓應(yīng)當(dāng)大于避雷器工作母線上可能出現(xiàn)的最高工頻電壓，否則將不能保證續(xù)流滅弧而使閥片燒壞。46殘壓：

9、 指雷電流通過避雷器時在閥片電阻上產(chǎn)生的壓降 殘壓應(yīng)低于被保護設(shè)備沖擊絕緣水平的20%-25%，太低容易產(chǎn)生截波。保護比： 指避雷器殘壓與滅弧電壓之比保護比愈小，說明殘壓愈低或滅弧電壓愈高，顯示保護性能愈好。47 由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙三部分組成。 一般用于戶外線路2 排氣式避雷器排氣式避雷器（管形避雷器）（管形避雷器）484950排氣式避雷器1產(chǎn)氣管 2棒形電極 3環(huán)形電極 S1內(nèi)間隙 S2外間隙51l 排氣式避雷器實質(zhì)上是一種具有較高熄弧能力的保護間隙l內(nèi)間隙固定裝在管內(nèi)，管子由纖維、塑料或橡膠等產(chǎn)氣材料制成l其電極一端為棒形電極2，另一端為環(huán)形電極3。l 由于產(chǎn)氣材料在泄漏電流作用

10、下會分解，因此管子不能長時間接在工作電壓上，正常運行靠外間隙來隔離工作電壓。 結(jié)構(gòu)組成52作用原理l 當(dāng)排氣式避雷器受到雷電波入侵時，內(nèi)外間隙同時擊穿，雷電流經(jīng)間隙流入大地；l過電壓消失后，在工作電壓作用下，流經(jīng)間隙的工頻續(xù)流電弧的高溫使管內(nèi)產(chǎn)氣材料分解出大量氣體，管內(nèi)壓力升高，氣體從開口孔噴出，從而使工頻續(xù)流在第一次經(jīng)過零值時就熄滅。53特點l工頻續(xù)流太大，產(chǎn)氣過多，易使管子炸裂；l續(xù)流太小，產(chǎn)氣不足以熄弧l對工頻續(xù)流有上下限要求，需在型號中說明5135GXWG:管形X:線路用W：產(chǎn)氣材料為纖維35：額定電壓為35kV1-5：最大、最小續(xù)流（kA)54優(yōu)缺點l 熄弧能力比保護間隙要強l但伏秒

11、特性較陡且放電分散性大，且會形成截波，并受大氣條件影響較大應(yīng)用范圍： 只用在輸電線路上絕緣比較薄弱的地方和用于變電所、發(fā)電廠的進線段保護。 553.保護間隙 保護間隙是一種簡單的避雷器，按其形狀可分為：角型、棒形、環(huán)形和球型等，常用角形保護間隙如圖所示。角型保護間隙1角型電極 2主間隙 3支柱絕緣子 4輔助間隙 5電弧的運動方向56作用原理： 當(dāng)雷電侵入波要危及它所保護的電氣設(shè)備的絕緣時，間隙首先擊穿，工作母線接地，避免了被保護設(shè)備上的電壓升高，從而保護了設(shè)備。57優(yōu)缺點： 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便 缺點： l 伏秒特性曲線比較陡，絕緣配合不理想；l 間隙動作后會形成截波；l 熄弧能力低，需配

12、合自動重合閘使用；應(yīng)用范圍： 僅用于不重要和單相接地不會導(dǎo)致嚴重后果的場合。 58 4. 4. 金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器l 間隙的存在會使放電電壓受避雷器內(nèi)部氣壓的變化而變化, 不能用在高原地區(qū)。l金屬氧化物避雷器(MOA)出現(xiàn)于20世紀70年代，其結(jié)構(gòu)非常簡單，僅由相應(yīng)數(shù)量的氧化鋅閥片密封在瓷套內(nèi)組成，也稱氧化鋅避雷器。l 金屬氧化物避雷器的閥片是由以氧化鋅（ZnO）為主要原料，并添加其它微量的氧化鉍（Bi2O3）、氧化鈷（Co2O3）、氧化錳（MnO2）、氧化銻（Sb2O3）、氧化鉻（Cr2O3）等金屬氧化物作添加劑。5960616263氧化鋅閥片的優(yōu)點l可做成無間隙 正常工作條件

13、下，流過ZnO閥片的電流很小,不會燒壞閥片l無續(xù)流 正常工作電壓下流過閥片的電流極小,相當(dāng)于一個絕緣體,不存在工頻續(xù)流l保護性能優(yōu)越 在過電壓作用的全部過程中都有電流,吸收過電壓能力強l通流容量大 單位面積通流容量比SiC閥片大4-4.5倍,可用來限制操作過電壓64并聯(lián)模塊式避雷器65避雷針作用是吸引雷電擊于自身，并將雷電流迅速泄入大地，從而使被保護物體免遭直接雷擊。避雷線主要用于輸電線路的保護，也可用來保護發(fā)電廠和變電所。避雷器實質(zhì)上是一種過電壓限制器。小 結(jié)返回返回66八、等電位連接八、等電位連接 等電位連接的目的：在于減少需要防雷的空間內(nèi)各金屬部件和系統(tǒng)之間的電位差67進出線纜端口的防雷等電位連接進出線纜端口的防雷等電位連接