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我国电力系统防雷简介
1:.
雷电的简介
2:.
这就是壮
观的雷电
由此可见雷电由此可见雷电
的放电通道是的放电通道是
弯曲的。弯曲的。
3:.
雷电形成的原因
雷雨云
       一般专业书中讲的雷雨云就是指积
雨云。云的形成过程是空气中的水汽经
由各种原因达到饱和或过饱和状态而发
生凝结的过程。使空气中水汽达到饱和
是形成云的一个必要条件,其主要方式
有:
① 水汽含量不变,空气降温冷却;           
② 温度不变,增加水汽含量;     
③ 既增加水汽含量,又降低温度。 
4:.
       雷云由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀
薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云
层,水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电,被
风吹的较高,形成大块的带负电的雷云;大滴水
珠带正电,凝聚成雨下降,或悬浮在云中,形成
一些局部带正电的区域。雷云的底部大多带负电,
它在地面上会感应出大量的正电荷。这样,在带
有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间,或
者雷云与大地之间就形成强大的电场。随着雷云
的发展和运动,一旦空间电场强度超过大气游离
放电的临界电场强度就会发生云间或云对大地的
放电。
5:.
雷电的放电过程
 雷电的放电过程
 包括三个阶段
•先导放电
•主放电
•余辉放电
6:.
+ +  +  +   +   +   +   + +  ++  
+ +    +   +   +   +   +   +   +   
  
流注停顿形成先导,
先导分级向前发展,
流注最后一次停顿后
 
形成主放电,主放电
阶段产生了闪电和雷
声,但仅有30%的电
荷复合掉,70%的电
荷在余辉阶段复合。
一次雷电放电可能有多个分量,
但每个分量都包括三个阶段。7:.
           
任一时
刻,全球表
面连续发展
着大约1000
个雷暴。地
球上每天约
发生800万次
云对地的闪
电,平均每
秒钟有100次。
雷暴发展的
波动每天总
8
是向西移动。:.
雷电活动强度
•一个地区的雷电活动强度,用雷电
日和雷电小时表示。雷电日(雷电
小时)是指一年中有雷电的日数
(小时数),在一天或一小时内只
要听到雷声就作为一个雷电日或一
个雷电小时。
9:.
 注意!
雷电同样会
向平坦的海
平面放电。
10:.
雷电放电的种类
•1. 直击雷
•2. 感应雷
•3. 传导雷
11:.
直击雷
直击雷:雷直接击于被击
物上,被击物可能是建筑
物、树木或人等。
雷电流:雷流过低接地电
阻(小于30欧)被击物时
的电流。
我国测得的最大雷电流幅
值为300KA。
12:.
感应雷
感应雷:由于电磁感应
形成的电压升高。
感应雷幅值一般不超过
500KV,对110KV及以
上的线路不能构成威胁。
感应雷也是造成低压电
器设备损坏的主要雷害
之一。
13:.
传导雷
传导雷:又称入侵波,
是雷击于导线后,雷电
流沿导线传播、并入侵
被保护设备。
传导雷是造成低压电器
设备损坏的主要雷害之
一。
14:.
雷电对人的危害方式
         在我国每年因雷击造成的人员伤亡估计
为3000—4000人财产损失估计在50—100
亿左右。
15:.
人遭直接雷击的案例
参加足球赛的两名队员
正并排站着相互盯着对方
时遭到雷击,电流从头部
流到脚,虽然在两人身上
都未发现烧灼痕迹,但在
他们身体相邻侧留有树枝
状电花图。救治无效,两
人死亡。
16:.
接触电压
TakeCare
!
•两个妇女正在一棵高大的云杉树下避雨,闪电突
然击中了那棵大树,当时一个人是背靠树站着,
她的衣服并未损坏,但在头右边有4厘米╳4厘米
一块头发被烧焦了,变成了灰色。在这块皮肤中
有像擦伤的痕迹。在树干上树皮被烧坏很长的一
条,长度是从树顶开始一直到离地约158厘米的
地方,正与死者身高相同。另一个妇女当时正用
右手扶着那棵树,她仅失去知觉十到十五分钟,
她的下肢有两三个小时不会动而且没有知觉,她
的身体以及脚上有烧伤,经过治疗,两天以后就
出院了。
17:.
                 跨步电压
          2000年6月17中午12时50—55分,上海
市郊一村民顾某和妻子在水稻田正在插秧
时遭雷击,顾某当场身亡,距其3—4米处
的妻子双脚有发麻的感觉,据对雷击发生
现场观察,雷击点四周空旷,在周围150—
200米范围内无任何建筑物和高大的物体
(如树木等)。另据死者妻子讲述,雷击
发生时在死者身上有一团火光出现,除衣
服湿透外,其他雷击痕迹不明显。
18:.
旁侧闪络
1、一个士兵骑车经过一棵树时被雷击中,他回忆当时的情
景说:好像挨了一拳恨击,他看见一道火光从树向他射过
来,自行车把带了电。他的皮肤完好无损,没有烧伤的痕
迹。
2、七个儿童在帐篷里避雨时,帐篷柱子被雷击中。五个幸
存者都没反映受伤,但死亡的两个儿童左脸以及身体上都
有烧伤的地方,在他们的小脚趾上都有电流流过的痕迹。
3、旁侧闪络是由于人与雷电流泄放通道之间的电位差较高,
引起气隙击穿造成的。
4、旁侧闪络一般发生在树下或金属附近,因而打雷时不要
在树下避雨也要远离金属等可导电物体。
19:.
雷击使人伤亡的生理原因
   心跳停止
   雷击致死的第一个重要生理效应是人的心脏
停止供血,人的心脏有两个心室,左心室使
血液流经全身,右心室使血液流经肺部,正
常人的两个心室的肌肉都是同时收缩和同时
舒张以产生规律性的压力造成血液循环。当
电流通过心肌时,破坏了这种协调,各心室
独立工作,不做有规律的收缩,而是做软弱
的不规则的颤动,医学上称为纤维性颤动。
出现这种生理效应时,血液停止循环,约4
分钟即可导致死亡。 20:.
呼吸停止
    
       电击的第二个生理效应是使呼吸停止。造
成呼吸停止可分为两种情况。第一种是电流
通过胸部,使肌肉收缩,阻碍了呼吸运动,由
于电流持续时间不过是十分之几毫秒,所以人
能很快恢复呼吸,没有生命危险。第二种则是
雷电流通过脑下部的呼吸中枢,就要长期停止
呼吸了。不过这种情况,常可以在雷击后进行
人工呼吸抢救过来,只要没有停止血液循环或
发生其他并发症就好。 
    
   
21:.
雷击的急救方法
•
   对于停止呼吸的人,要及早进
行人工呼吸抢救工作,要有耐
心,坚持一二天都有可能救活。
人工呼吸越早越好,因为人脑
缺氧时间超过十分钟就有致命
危险。 
•
22:.
个人防雷知识
   打雷时尽量不要在户外活动,若在户外不
要高举带金属的物体,不要在孤立的物体
旁边或下面避雨,不要站在又高又尖的地
方和水陆交界处。当在户外看见闪电几秒
钟内就听见雷声时,说明正处于近雷暴的
危险环境,此时应停止行走,两脚并拢并
立即下蹲,不要与人拉在一起。在建筑物
内不要靠近外露金属导体和电气设备,不
要使用有外接天线的电视和收音机、不要
打电话。
23:.
防雷的发展
            
            
          
          
24:.
中国古代防雷
    人类对雷电采取防护措施,最早
可追溯到12世纪。我国湖南尚存的
岳阳慈氏塔(约在1100年重建),
自塔顶有六条铁链六个角下垂至地
面上一点高度,可用来防止雷击损
坏。有的古塔还将此类铁链沉入井,
实现良好接地。中国古代屋宇顶上
的龙嘴伸出舌须,或许是人们寄希
望于防止龙抓(雷击)。
25:.
“雷火炼殿”与防雷
           所谓“雷火炼殿”是指这样一种情景。过去,
每当雷雨交加时,武当山主峰天柱峰绝顶上的金
殿周围雷声震天,电闪撕地,无数盆大的火球在
金殿周围来回滚动,雨过天睛后,大殿金光灿烂,
象被洗过一样,道士们认为这是天帝为了保持金
殿的圣洁不被污染而进行的天工洗炼,从而使金
殿更加完美。 
  “雷火炼殿”是自然界雷电现象的正常反映,也
是我国古代人们独具匠心的结果,一方面有防雷
的效果,另一方面又使道教圣地武当山上出现了
如此壮观的情景。
26:.
          武当山地处华中腹地,气候温和,土壤肥沃,
雨量适中,南北植物均能在这里生长,数千种植
物组成的茫茫林海,郁郁葱葱,终年长青。武当
山主峰天柱蜂,海拔1612米,登上天柱峰绝顶,
人们仿佛进入了云端。雷雨天,云层与天柱峰绝
顶更近,落雷时有发生。在这样一座道教圣地的
深山绝顶上建筑大殿,既要表现“雷公雨师”显
灵的玄妙色彩,又要使建筑物有防雷效果。
1416年秋,我国古代劳动人民在天柱峰绝顶上
建筑了金殿。金殿面阔进深均为三间,,
,,不仅规模宏大,而且全为
铜铸鎏金。重檐迭脊,翼角飞举,脊饰珍禽异兽,
堪称铜铸工艺的奇迹。武当山重峦迭嶂,气候多
变,异常混乱的风向使云层之间摩擦频繁而带大
27
量电荷。:.
   金殿建在天柱峰绝顶上是一座庞大的导电体。每
当大量带电积雨云向金顶运动时,云层与金殿顶
部之间形成了巨大的电势差,又因为金殿顶部除
脊饰外,曲率都不太大,当电势差达到一定数值
时,就会使空气电离,产生电弧,这就是闪电。
同时强大电弧使周围空气剧烈膨胀而爆炸,于是
电弧发生变形而形成火球,并发出雷鸣,这就出
现了“雷火炼殿”的奇观。但是脊饰本身曲率较
大,在一定程度上又起到了避雷针的作用,在电
势差过大的时候,能使部分电荷放电,不会由于
“雷火炼殿”的程序过猛而使金殿受压变形。
    金殿历经500多年风雨雷电,至今仍辉煌灿
烂。它突出地表现了我国几千年来的优秀文化传
统和中华民族特有的科学风姿。
28:.
近代研究防雷的三位先驱
         由于雷击会给人类带来灾害,因
此,人类很早就与雷害进行斗争。
其中取得卓越成就的有18世纪中叶
著名科学家
富兰克林(Franklin);
M·B·罗蒙诺索(JIOMOHOCOB);
L·B·黎赫曼(PHXMAH)。
他们通过大量实验建立了雷电学说,
认为雷击是云层中大量阴电荷和阳
电荷迅速中和而产生的现象;并且
创立了避雷理论,发明了避雷针。
他们取得的这些科学成就,已为人
类作出了重大的贡献。
29:.
富兰克林与避雷针
    1752年6月的一个下午,美国费城的上空乌云翻滚,
不时闪烁着青白色的电光,一场大雷雨即将来临。
富兰克林和他的儿子一起乘着风势,将一只顶端绑
着金属丝、金属丝连着细绳、细绳连着绸带、绸带
和绳子之间挂有一把钥匙的风筝放上了天。然后,
他俩躲在草棚的屋檐下,手中紧握着没有被雨水淋
湿的绸带,观察着风筝的动静。突然,一道闪电掠
过只见风筝引绳上的金属丝一下子竖了起来,这说
明雷电已通过风筝和引绳传导了下来。富兰克林于
是用手去碰那钥匙,“哧”的一声,一个电火花在手
指与钥匙之间闪过,同时他的手指感到了一阵刺痛。
富兰克林顾不得疼痛,赶紧叫儿子拿来莱顿瓶(一种
旧式电容器),并迅速把引绳上的钥匙和莱顿瓶连接
起来,顿时,莱顿瓶火花四射,说明莱顿瓶充电了。30:.
   避雷针是一种引雷
装置,它歪变了空
间电场,改变了先
导发展的路径,引
雷于自身,使周围
被保护物受到保护。
一百五十多年前发
明的避雷针今天仍
被广泛使用。
31:.
现代防雷技术
避雷针最开始只用在建筑防雷上,
且当时人们也只注意建筑防雷。在20
世纪之初,因为电信和电力的发展,
促使防雷技术有了新的发展。19世
纪80年代末就出现第二种避雷装置—
—导电器,它实际上是一个火花间隙。
在富兰克林时代,只注重直击雷的灾
祸,20世纪之后,电力部门注意到感
应雷(或者叫雷电的二次效应)的祸
害。(1914)提出用
接地避雷线防雷的理论。
32:.
         1922年美国西屋公司制成
自动阀型避雷器,1927年美
国开始采用非游离气体遮断工
频续流的管型避雷器,20世
纪50年代初磁吹阀型避雷器
问世。1968年日本大阪松下
电器研制出新一代的无间隙避
雷器,它实质上是一种金属氧
化物非线性电阻,现在它已成
为避雷器的主流了。 
33:.
电力系统避雷器的发展
•
•
•
•
•
34:.
最原始的避雷器---保护间隙
           19世纪80年代末才出现了最原始的避
雷器保护间隙。保护间隙是利用高温电弧
使空气受热上升吹弧,和利用电弧自身产
生的电动力吹弧,最终使电弧熄灭。但保
护间隙有:
   1. 过电压消失后间隙流过工频续流;
   2. 伏秒特性陡且分散性大;
   3. 有截波产生等缺点。 
35:.
管型避雷器
       20世纪20年代末,研制了一
种能自动熄弧的管型避雷器 。
管型避雷器是利用工频电流流过
间隙时使产气材料受热分解出大
量气体吹弧,使电弧熄灭。管型
避雷器的实质还是具有一定灭弧
能力的保护间隙,因此同样有:
伏秒特性陡且分散性大;容易形
成截波的缺点。20世纪80年代
初我国研制了一种新型的管型避
雷器。新型的管型避雷器是利用
雷电流产气灭弧,因而没有续流。   
管型避雷器36:.
普通阀型避雷器
         普通阀型避雷器的保护作用是利用SiC
阀片的非线性特性,在过电压下电阻变的
很小,可大量泄放雷电流限制过电压。如
果避雷器的残压低于被保护设备的冲击耐
压被保护设备得到保护。而在雷电压过后
电阻变大限制工频续流,在工频续流第一
次过零时电弧熄灭。普通阀型避雷器不但
可以使间隙可靠灭弧,还限制了截波的产
生。 
37:.
瓷吹避雷器
           磁吹避雷器是利用磁场使电弧旋转或
拉长来加强去游离以提高灭弧能力的避雷
器。建国初期我国电力系统使用的瓷吹避
雷器都是苏改产品。到了1980年,我国的
西安磁电厂生产出500KV的线路型
(FCX)和电站型(FCZ)磁吹避雷器。  
38:.
氧化锌避雷器
          磁吹避雷器只是通过改进间隙来改善避
雷器的保护性能,而氧化锌避雷器则通过
改进阀片来提高保护性能。氧化锌电阻片
的通流容量为碳化硅的4倍。氧化锌线性电
阻的非线性非常优异。所以氧化锌避雷器
具有保护特性好、通流容量大、动作反应
快、结构简单、体积小和重量轻等特点。  
39:.
你看
这是
什么?
220kV     110kV   66kV   35kV   10kV 6kV -
      -220kV 交流系统用
瓷套式无间隙金属氧化物避雷器 
40:.
33kV  66kV  110kV   220kV
33kV  66kV   110kV  220kV
35~220kV交流输电线路用35~220kV交流系统用
41
复合外套有串联间隙氧化锌避雷器复合外套无间隙氧化锌避雷器:.
我国输电线路的情况
         截至2003年底,我国
66kV及以上的输电线路
,
其中110kV输电线路(包
括66kV),
,
km,
万km,500kV直流输电线
。
42:.
输电线路经常遭受雷击。国内外的运行统
计表明,高压输电的总跳闸次数中,雷电
引起的次数占40%-70%。 
43:.
输电线路的雷害方式
1. 雷击杆塔;
2. 雷击避雷线
       档距中央;
3.  雷电绕过避雷
        线直击导线
     (即绕击);
44:.
架设避雷线是输电线路的基本防雷措施
   避雷线主要作用为防止雷直击导线;此外还有以
下作用:
,从而减低塔顶电位;
,从而降低绝缘子串上的电压;
,从而降低导线上的感应电压。
45:.
输电线路的防雷性能
          输电线路的防雷性能的优劣主要由耐雷
水平和雷击跳闸率来衡量。雷击线路时线
路绝缘不发生冲击闪络的最大雷电流幅值
称为“耐雷水平”,单位kA。线路的耐雷
水平越高,线路绝缘发生冲击闪络的机会
越小。100km线路每年由雷击引起的跳闸
次数称为“雷击跳闸率” ,这是衡量线路
防雷性能的综合指标。
46:.
线路型避雷器的应用
         为了减小线路
的雷击事故,提高
这是
供电可靠性,自
110kV
1980年开始,国外
的氧化
开展了应用避雷器
锌避雷
来降低线路雷击事器
故的研究,并已成
功应用到输电线路
上。 
47:.
发电厂、变电所的防雷
   雷害可能来自两个方面:
、变电所;
,沿线路向发电厂、变电所入侵
的雷电波。
   防雷措施:
       对直击雷的防护,一般采用避雷针和避
雷线。对入侵波的防护,一般安装氧化锌
避雷器。
48:.
49:.
电力系统过电压的分类
•工频过电压:
•① 空载线路的电容效应引起的工频电压的升高;
•② 不对称短路引起的工频电压升高;
•③ 甩负荷引起的工频电压升高;
•操作过电压;
•① 切空载线路过电压;
•② 合空载线路过电压; 
•③ 切空载变压器过电压;
•④ 中性点不接地的弧光接地过电压。
•谐振过电压:
•① 线性谐振过电压;
•② 铁磁谐振过电压;
•③ 参数谐振过电压。
50:.
氧化锌避雷器的发展
器的性能比较
51:.
当今电力系统对避雷器的要求 
① 具有完全的防雷功能,即对雷电陡波和雷电幅值同样
有限压保护作用;
② 防雷保护作用下不会造成电力网接地故障或相间短路
故障;
③ 防雷保护作用不应有短路电流或工频续流等工频能源
浪费;   
④ 动作特性应具有长期运行稳定性,免受暂态过电压的
危害;
⑤ 应具有连续冲击保护能力;
⑥ 应具有较小的外型尺寸,小型轻量化更便于室内手车
柜使用;
⑦ 应具有20年使用寿命;
⑧ 最好能带脱离器监察,当其失效时自动退出运行。
52:.
无间隙氧化锌避雷器和串间隙氧化锌避雷器 
类型串间隙型无间隙型
性能劣化只在串联间隙动作时才承受长期承受工作电压的作用,
工作电压的作用,很少寿命短
劣化,寿命长
残压适当提高荷电率,即减比串联间隙的残压低
少阀片数,使残压降低
故障安全性不需要特殊的故障脱落装置需要特殊的脱落装置
通流容量通流容量大,有暂态过电压通流容量比串间隙的小,暂
承受能力强的特点态过电压是其致命弱点
绝缘配合裕绝缘配合裕度小,与复合绝不存在与绝缘子串放电特性
度缘自串配合难配合的问题
放电特性分散性比无间隙大稳定
其它原则上有放电延时无放电延时
容易实现紧凑设计53:.
氧化锌避雷器的新课题
•
•
•
54:.
高电位电阻片
          国内氧化锌电阻片梯度约200V/mm。
而日本已研制出大容量、高梯度的氧化锌
电阻片,梯度可达400V/mm。研制出高电
位梯度的电阻片,可以减小50%的阀片体
积和简化避雷器的结构。提高氧化锌避雷
器的性能。
55:.
复合绝缘外套的老化问题
          自上世纪80年代开始研制复合绝缘外
套避雷器以来,迄今复合外套避雷器在国
内外都得到了广泛的发展。复合外套避雷
器具有很强的耐污性憎水性和抗老化性,
外壳不会因为电或热的过载作用而破裂或
爆破,与传统的瓷套相比,复合外套避雷