防雷設備,1,一、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)的設備或構(gòu)筑物遭受直接雷擊或雷電感應而產(chǎn)生的過電壓。 3.雷電過電壓的形式 直擊雷 感應雷 雷電波侵入,2,3,4,二、雷擊的危害,雷電災害是最嚴重的十種自然災害之一，全世界每年因雷電災害造成的人員傷亡、財產(chǎn)損失不計其數(shù)，特別是進入信息時代以來，雷電災害造成的經(jīng)濟損失和社會影響更為嚴重，防御雷電災害已成為全人類的共同任務！,5,建筑物被燒毀,6,廣東惠陽市元祥制品廠遭雷擊現(xiàn)場圖,7,8,9,雷電后的森林,10,電路板及元器件損壞,11,12,13,三、防雷技術(shù)的發(fā)展,一、我國防雷理論在世界上處于領先地位。我們提倡雷電災害綜合防治、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，保護建筑物、電子、微電子設備之目的。 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、防雷電感應產(chǎn)品；電源、天饋、信號線系列電涌保護器（spd）； 3、防雷電波侵入：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,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,雷電保護系統(tǒng),建筑物外部雷電保護,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,16,230/400 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,ebb,lpz 1,lpz 2,通信和數(shù)據(jù) 的電源過壓保護,lpz 0,lpz 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),基礎接地裝置,通信線避雷器,雷電防護系統(tǒng),17,六、接閃器,接受雷閃的金屬物體。 包括： 避雷針 避雷線 避雷帶或避雷網(wǎng),18,19,20,21,22,23,24,銅包鋼避雷線,25,七、避雷器,避雷針(線)不能完全避免設備不受雷擊;從輸電線路上也可能有危及設備絕緣的過電壓波傳入發(fā)電廠和變電所。 避雷器實質(zhì)上是一種過電壓限制器，與被保護的電氣設備并聯(lián)連接，當過電壓出現(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，使電氣設備免遭過電壓損壞。 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,最原始的避雷器是羊角形間隙，出現(xiàn)于19世紀末期，用于架空輸電線路，防止雷擊損壞設備絕緣而造成停電，故稱“避雷器”。 20世紀20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。 30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。 70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。,27,28,29,30,31,32,1.閥式避雷器,它分普通型和磁吹型兩大類。 一般用于變配電所內(nèi)。,33,普通閥式避雷器,34,放電間隙,35,非線性電阻,36,37,38,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,39,c) 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),與閥片材料有關(guān),40,閥片的作用 限制工頻續(xù)流,保證火花間隙可靠熄弧 當雷電過電壓擊穿時，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 采用了磁吹式火花間隙，從而提高了滅弧能力。 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,42,43,44,45,（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。 滅弧電壓應當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： 指雷電流通過避雷器時在閥片電阻上產(chǎn)生的壓降 殘壓應低于被保護設備沖擊絕緣水平的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（管形避雷器）,48,49,50,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,51,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 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 其電極一端為棒形電極2，另一端為環(huán)形電極3。 由于產(chǎn)氣材料在泄漏電流作用下會分解，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,當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； 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,工頻續(xù)流太大，產(chǎn)氣過多，易使管子炸裂； 續(xù)流太小，產(chǎn)氣不足以熄弧 對工頻續(xù)流有上下限要求，需在型號中說明,g:管形 x:線路用 w：產(chǎn)氣材料為纖維 35：額定電壓為35kv 1-5：最大、最小續(xù)流（ka),54,優(yōu)缺點,熄弧能力比保護間隙要強 但伏秒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。,55,3.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： 當雷電侵入波要危及它所保護的電氣設備的絕緣時，間隙首先擊穿，工作母線接地，避免了被保護設備上的電壓升高，從而保護了設備。,57,優(yōu)缺點： 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便 缺點： 伏秒特性曲線比較陡，絕緣配合不理想； 間隙動作后會形成截波； 熄弧能力低，需配合自動重合閘使用；,應用范圍： 僅用于不重要和單相接地不會導致嚴重后果的場合。,58,4. 金屬氧化物避雷器,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)。 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。 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。,59,60,61,62,63,氧化鋅閥片的優(yōu)點,可做成無間隙 正常工作條件下，流過zno閥片的電流很小,不會燒壞閥片 無續(xù)流 正常工作電壓下流過閥片的電流極小,相當于一個絕緣體,不存在工頻續(xù)流 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 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,66,八、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