05第五章《过电压与防雷电知识》.pptx

操作过电压谐振过电压等 内部过电压 直击雷过电压外部过电压感应雷过电压雷电侵入波过电压过电压与雷电知识 一、过电压的类型： （雷电过电压 ）（大气过电压 ）系统中磁能和电能之间的转化，或能量通过电容的传递，以及线路参数选择不当，致使在工频电压或高次谐波电压下发生谐振等产生的过电压，都称之为内部过电压。由于操作而引起的内部过电压，也称为操作过电压。由于电源设备运行情况的变化，如不对称短路等也会引起内部过电压。运行经验证明，内部过电压一般不会超过系统正常运行时相对地额定电压的 3～4倍，因此对电力线路和电气设备绝缘的威胁不是很大。 2、大气过电压大气过电压系指供电系统的电气设备和地面构筑物因雷电而产生的过电压，又称外部过电压。 大气过电压的电压幅值高达数百千伏，电流幅值高达数百千安。大气过电压包括:直击雷过电压感应雷过电压侵入波过电压(1)直击雷过电压直击雷过电压系指雷云直接对电力网或设备放电而引起的过电压。图8－1为直击雷放电过程很强的雷电流通过这些设备导入大地，从而产生破坏性很大的热效应和机械效应，使设备损坏。相伴的还有电磁效应和闪络放电。 (2)感应雷过电压当雷云出现在架空线路上方时，线路上由于静电感应而积聚大量异性的束缚电荷，当雷云对其附近的大地放电后，线路上的束缚电荷被释放而形成自由电荷，向线路两端泄放，形成电位很高的过电压，这就是感应雷过电压。高压线路上的感应雷过电压，可高达几十万伏，低压线路上的感应雷过电压也可达几万伏，对供电系统的危害很大。图8－2 图8－3 开口金属环上的电磁感应过电压 当强大的雷电流沿着防雷装置的引下线等导体泄放入地时，由于雷电流具有很大的幅值和陡度，因此在它周围产生强大的电磁场。如果附近有一开口的金属环，如图8－3所示，则将在该金属环的开口间隙处感生相当大的电动势而产生火花放电。这对于存放易燃易爆物品的建筑物是十分危险的。为了防止雷电流电磁感应引起的危险过电压，应该用跨接或焊接导体将开口金属环（包括电缆金属线槽桥架、包装箱上的铁皮箍等）连成闭合回路后接地。 (3)侵入波过电压由于架空线路遭受直击雷或感应雷而产生的雷电侵入波，沿架空线路侵入变电站、厂房或其它建筑物内亦将导致过电压，此即侵入波过电压。其幅值高达300~400kV。据我国几个城市统计，供电系统中由于雷电波侵入而造成的雷害事故，占整个雷害事故的50％~70％，比例很大，因此对雷电波侵入的防护亦应予以足够的重视。 雷电入射波的反射 雷电入射波到达线路末端结点处会发生全反射，线路的开路末端电压将增大至雷电行波电压的2倍，严重威胁线路的绝缘安全，必须设置避雷器等防雷保护措施。 变电所常采用一段100～200m的进线电缆，以达到降低行波陡度的效果。 二、雷电知识1.雷电的形成 雷电是带有电荷的“雷云”之间或“雷云”与大地及地面其他物体之间发生急剧放电的一种自然现象。在闷热的天气里地面水汽蒸发上升，在高空遇低温凝成冰晶。冰晶受到上升气流的冲击而破碎分裂，气流挟带一部分带正电的小冰晶上升，形成“正雷云”，而另一部分较大的带负电的冰晶则下降，形成“负雷云”。在高空气流的作用下正雷云和负雷云不停的游动。当空中的雷云靠近大地时，雷云与大地之间形成一个很大的雷电场。由于静电感应作用，使地面出现与雷云的电荷极性相反的电荷，如图8－1a所示。图8－1 直击雷放电过程a）雷云在建筑物上方；b）雷云对建筑物放电 1.雷电的形成（续）当雷云与大地之间在某一方位的电场强度达到25~30kV／cm时，雷云即开始向这一方位放电，形成一个导电的空气通道，称作雷电先导；大地的异性电荷集中的上述方位尖端上方，在雷电先导下行的对应方位也形成一个上行的迎雷先导，如图8~１b所示。当上、下先导相互接近时，正、负电荷强烈吸引中和而产生强大的雷电流，并伴有雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电阶段，此时间一般仅50～100μs。主放电阶段之后，雷云中的剩余电荷继续沿主放电通道向大地放电，形成断续的隆隆雷声。这就是直击雷的余辉放电阶段，时间约为30ms~150ms，此时的电流约几百安培。雷电先导在主放电阶段前与地面上雷击对象之间的最小空间距离，称作闪击距离，简称击距。雷电的闪击距离，与雷电流的幅值和陡度有关。确定直击雷防护范围的“滚球半径”（详见后述）大小，就与闪击距离有关。 1.雷电的形成-感应过电压 架空线路在附近出现对地雷击时极易产生感应过电压。当雷云出现在架空线路上方时，线路上由于静电感应而积聚大量异性的束缚电荷，如图8－2a所示。当雷云对附近的大地或其它物体放电后，线路上的束缚电荷被释放而形成自由电荷，并迅速向线路两端泄放，形成电位很高的过电压，如图8－2b所示。高压线路上的感应过电压，可高达几十万伏，低压线路上的感应过电压也可达几万伏，都会产生很大的危害。 图8－2 感应雷过电压