過電壓及防雷保護避雷器的常用種類避雷器的常用種類避雷器保護間隙排氣式避雷器閥式避雷器金屬氧化物避雷器保護間隙工作原理：保護間隙與被保護設備的并聯連接，當雷電波侵入時，間隙先擊穿，線路接地，從而保護了電氣設備常見種類：角型、棒形、環形和球型優點：結構簡單，價格便宜缺點：伏秒特性曲線較陡，放電分散性大保護間隙角型保護間隙1—主間隙2—輔助間隙排氣式避雷器實質上是一種具有較高熄弧能力的保護間隙工作原理：當雷電波侵入時，內外間隙同時擊穿，雷電流經間隙泄入大地，從而保護了電氣設備優點：熄弧能力提高缺點：伏秒特性曲線較陡，放電分散性大排氣式避雷器排氣式避雷器1—產氣管；2—膠木管套；3—棒電極4—環形電極；5—貯氣室；6—動作指示器閥式避雷器閥式避雷器是由裝在密封瓷套中的多組火花間隙和多組非線性電阻閥片串聯組成單個火花間隙結構1—黃銅電極；2—云母墊圈閥式避雷器工作原理：正常工作時，串聯間隙將電阻閥片與工作母線隔離，承擔了全部電壓，閥片中無電流流過。出現過電壓且其幅值超過間隙放電電壓時，間隙擊穿，沖擊電流通過閥片流人大地，使其低于被保護設備的沖擊耐壓閥式避雷器種類閥式避雷器普通型FZFS磁吹型FCDFCZ金屬氧化物避雷器氧化鋅閥片的伏安特性金屬氧化物避雷器的優點保護性能好通流容量大運行安全可靠無續流體積小重量輕維護方便

通過本知識點的學習，使學生掌握避雷器的各種類型、工作原理及其優缺點，為學生從事避雷器相關工作提供理論指導。過電壓及防雷保護避雷器工作原理避雷器防止過電壓損壞設備的一種保護裝置實質是一種限壓器避雷器工作原理電路正常工作時，流過避雷器的電流很小電路中出現過電壓時，避雷器放電。避雷器的基本要求雷擊輸電線路時，過電壓波沿著導線入侵發電廠或變電所在危及被保護絕緣時，要能瞬時動作要迅速截斷工頻續流，恢復絕緣強度的能力避雷器的基本要求要有平直的伏秒特性曲線具有一定通流容量

通過本知識點的學習，使學生掌握避雷器的工作原理、了解避雷器的要求、使用和選擇。過電壓及防雷保護避雷針防雷原理避雷針的構成避雷針接閃器引雷引下線引流接地體泄流接閃器主要作用：引雷材料：一般為具有一定的機械強度、直徑10-12mm的圓鋼避雷針防雷原理防雷原理：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高于被保護的設備，且頭部尖銳，針尖電荷最先游離，從而吸引下行先導向其發展、放電，避免雷擊設備避雷針避雷針一般用于保護發電廠和變電站，可根據不同情況裝設在配電構架上，或獨立架設避雷針

通過本知識點的學習，使學生掌握避雷針的防雷原理、了解避雷針的構成，為后續避雷針保護范圍課程打好理論基礎。過電壓及防雷保護單支避雷針的保護范圍避雷針的保護范圍定義：在此空間范圍內，被保護物體遭受直接雷擊的概率小于等于0.1%。依據：小電流雷電沖擊模擬試驗確定方法：折線法折線法

單支避雷針的保護范圍折線法

避雷針的保護范圍特點

通過本知識點的學習，使學生掌握單只避雷針的保護范圍及其算法，會依據給定的條件選擇避雷針的高度。過電壓及防雷保護發電廠、變電所的接地發電廠、變電所一般接地方法根據要求敷設一個統一的接地網，然后再在避雷針和避雷器安裝處增加接地極。接地網接地網以水平接地極為主有長孔接地網和方孔接地網接地網的外緣應圍繞設備區域連成閉合環形接地網

接地網人工接地網配電系統接地形式保護接地：設備的外露可導電部分經各自的保護線（PE線）接地保護接零：設備的外露可導電部分經公共的PE線或保護中性線（PEN線）接地配電系統接地形式TN—S系統：PE和N導體在整個系統中是分開的配電系統接地形式TN—C—S系統：系統中一部分PE和N導體合一配電系統接地形式TN—C系統：PE和N導體在整個系統中是合一的配電系統接地形式TT系統：電力系統有一個直接接地點，電氣裝置的外露可導電部分接到在電氣上與電力系統接地點無關的獨立的接地極上配電系統接地形式IT系統：電力系統可接地點不接地或通過阻抗（電阻期貨電抗器）接地，電氣裝置外露可導電部分單獨直接接地配電系統接地形式電力系統可接地點不接地或通過阻抗（電阻期貨電抗器）接地，電氣裝置外露可導電部分通過保護導體接到電力系統的接地極上通過本知識點的學習，使學生掌握發電廠、變電所的接地的一般方法，理解配電系統保護接地形式，了解接地網。過電壓及防雷保護接地的分類接地的分類接地目的工作接地保護接地靜電接地防雷接地工作接地定義：電力系統電氣裝置中，為運行需要所設的接地目的：穩定地電位和繼電保護的需要工作接地又稱為系統接地中性點的直接接地、中性點經消弧線圈、電阻接地保護接地定義：為防止其危及人身和設備的安全而設的接地目的：保護接觸人員人身安全和設備安全電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構架和線路桿塔的接地靜電接地定義：將帶靜電的物體或可能產生靜電的物體通過導體與大地構成回路的接地目的：除靜電易燃油、天然氣貯罐、氫氣貯罐和管道的接地防雷接地定義：為雷電保護裝置向大地泄放雷電流而設的接地防雷接地也稱為雷電保護接地避雷針、避雷線和避雷器的接地本知識點主要介紹了接地的種類，各類接地的定義、目的以及常用場合，使學生進一步了解接地。過電壓及防雷保護接地的概念接地接地：指將電力系統中電氣裝置和設施的某些導電部分，經接地線連接至接地極（體）接地的相關概念接地極：埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體自然接地極：兼作接地極用的直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬井管、鋼筋混凝土建筑物的基礎、金屬管道和設備等接地的相關概念接地線：電氣裝置、設施的接地端子與接地極連接用的金屬導線接地極（體）和接地線合稱接地裝置接地裝置的分類接地裝置自然接地裝置人工接地裝置水平接地垂直接地復合接地垂直接地裝置

水平接地裝置

形狀系數序號123456接地體形式形狀系數A00.380.480.871.692.14接地裝置的沖擊系數定義：沖擊接地電阻與公平接地電阻的比值沖擊接地電阻

復合接地體的電阻

復合接地體的電阻

過電壓及防雷保護感應雷過電壓危害感應雷過電壓感應雷過電壓是雷擊線路附近大地，由于雷電通道周圍空間電磁場的急劇變化，在導線上產生的過電壓。過電壓有兩個分量，一個是電磁耦合分量，一個是靜電感應分量感應雷過電壓模型先導放電階段在雷云放電的先導階段，先導通道中充滿了電荷，如左圖。這些電荷對導線產生靜電感應，在負先導附近的導線上積累了異號的正束縛電荷，而導線上的負電荷則被排斥到導線的遠端感應雷過電壓模型主放電階段當先導到達附近地面時，主放電開始，先導通道中的電荷被中和，與之相應的導線上的束縛電荷得到釋放，以波的形式向導線兩側運動，如左圖所示感應雷過電壓模型

感應雷過電壓特點

感應雷過電壓危害與直擊雷過電壓相比，感應雷過電壓的波形較平緩，波頭時間在幾μs到幾十μs，波長較長，對電力系統危害相對較小，但頻次較高。由于感應雷過電壓一般不超過400kV，感應雷對110kV及以上電壓等級線路絕緣閃絡影響不大，但仍能使35kV及以下電壓等級線路絕緣閃絡

通過本知識點的學習，使學生掌握感應雷電過電壓的概念、模型及其危害，為后續輸電線路防雷保護課程打好理論基礎。過電壓及防雷保護雷電參數雷電參數

雷電參數

雷電參數

雷電參數雷電流極性據統計，負極性雷占總數75-90%負極性的沖擊過電壓線路傳播時衰減少，對設備危害大，計算時，一般按負極性雷來考慮為什么負極性雷占多數？雷電參數

雷電參數

雷電參數

雷電流的等值波形(a)雙指數波；(b)斜角波；(c)半余弦波雷電參數

通過本知識點的學習，使學生掌握雷電的一些基本參數，理解各參數的意義和用途，為今后的課程學習打好基礎。過電壓及防雷保護雷電放電過程雷電雷電（lightning）雷電是自然界的一種常見現象，它由帶電荷的雷云引起。在帶有大量不同極性或不同數量的電荷的雷云之間、雷云和大地之間形成很強的電場，其電位差可達數十至數百兆伏。本質上屬于長間隙放電的一種形式雷云帶電云的形成水水蒸氣水滴或冰晶云雷云帶電強氣流使云中水滴吹裂，較大的水滴帶正電，較小的水滴帶負電，小水滴同時被氣流帶走，使云中各部分帶不同的電荷水在結冰時，冰粒會帶正電，被吹走的水帶負電帶電過程也可能和他們吸收離子、碰撞或融合有關蒸發上升冷卻聚集雷云帶電雷云中的電荷分布一般不均勻，形成若干個電荷密集中心，每個電荷中心的電荷約為0.1-10C平均電場強度：1.5kV/cm實測雷云放電前的最大場強：3.4kV/cm大氣壓下均勻空氣間隙的擊穿場強：30kV/cm雷云放電過程先導主放電余輝放電雷云放電過程

雷云放電過程主放電迎面先導與下行先導相遇，發生強烈的中和過程，形成極大的電流，稱為主放電，放電電流大，時間短余輝放電主放電結束后，雷云中剩余的電荷沿主放電通道下移，稱為余輝放電。放電電流小，時間長雷云放電過程雷電是自然界的一種常見現象，本質上是長間隙放電。本節主要介紹雷電、雷云帶電及雷云放電過程，讓學生進一步認識雷電。過電壓及防雷保護直擊雷過電壓危害直擊雷過電壓雷電放電作為一種強大的自然力的爆發是難以制止的，產生的雷電過電壓可高達數百至數千kV，雷電過電壓可分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種。直擊雷過電壓是由于雷電放電，強大的雷電流直接流經被擊物產生的過電壓特征流過被擊物的電流大負極性雷過電壓居多形成的過電壓高常見形式雷擊輸電導線雷擊線路檔距中央雷擊桿塔塔頂直擊雷過電壓模型

先導放電模型直擊雷過電壓模型彼得遜等效電路

直擊雷過電壓模型

直擊雷過電壓模型

直擊雷過電壓危害電效應破壞電性質的破壞作用，表現在雷擊形成的數十萬乃至數百萬伏的沖擊電壓，畸變線路電壓、電流；巨大的雷電流流入地下，會在雷擊點接地周圍的5~10m范圍內形成極高的電壓，可直接導致接地電壓和跨步電壓的觸電事故。如雷擊輸電線路時，線路電