【正文】 大。A點(diǎn)經(jīng)線路波阻抗接地），如高壓側(cè)有過電壓波入侵，39。0U,會(huì)危及開路狀態(tài)高壓端的絕緣，因此應(yīng)在高壓端和斷路器間加裝一組避雷器 FV1。 圖 中壓端套管與斷路器間裝設(shè)一組避雷器 FV2 中，低壓繞組運(yùn)行，高壓側(cè)開路： 中壓端有入侵波 U’ 0，類似分析可知，中壓端子到中性點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)電壓分布和末端接地的變壓器繞組相同，從中壓端子到高壓端子的穩(wěn)態(tài)電壓分布由電磁感應(yīng)形成。 開路的中壓端子出現(xiàn)的最大電壓約為高壓測(cè)電壓的 2U0/K 倍，可能使中壓段套管閃絡(luò)。 圖 自耦變壓器的防雷保護(hù)接線圖 自耦變壓器過度過程如下： 高，低壓繞組運(yùn)行，中壓側(cè)開路： 入侵波自高壓端侵入時(shí)，中壓段開路時(shí)。如圖 所示。在低壓非自耦繞組上，為限制靜電感應(yīng)電壓需裝一臺(tái)避雷器。中壓繞組雖也有開路的可能，但其絕緣 水平較高，一般不裝。此時(shí)，在高壓或中壓側(cè)有雷電波的作用時(shí)，由于低壓繞組對(duì)地電容較小，開路的低壓繞組上的靜電感應(yīng)分量可達(dá)很蘭州交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 23 高的數(shù)值以至危及低壓繞組的絕緣。當(dāng)高壓側(cè)雷電流入侵時(shí)，通過繞組間的靜電耦合和電磁耦合租用，會(huì)使低壓側(cè)出現(xiàn)過電壓。所以一側(cè)有雷電波入侵，傳遞到另一側(cè)去的電壓也不會(huì)對(duì)繞組造成損害，無須再加其他的保護(hù)。下面將重點(diǎn)討論防雷接地。 顧名思義，防雷接地裝置的作用用于防雷保護(hù)中，防雷接地裝置性能的好壞將直接影響到被保護(hù)設(shè)備的耐雷水平和防雷保護(hù)的可靠性。因此要對(duì)這些金屬物（如儲(chǔ)油罐等）接地。 (2)保護(hù)接地：為了保護(hù)人身的安全，防止因電氣設(shè)備絕緣劣化，外殼可能帶 電而危及工作人員安全。其辦法是在大地表面土層中埋設(shè)金屬電極，這種埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，叫做接地體，有時(shí)也稱為接地裝置。 ⑤具有良好的接地裝置，包括盡可能小的接地沖擊阻抗、接地體的有效屏蔽及各種接地的聯(lián)通。 ③各種金屬管線入戶處進(jìn)行接地處理。一套完善而健全的綜合立體防雷系統(tǒng)包括： ①架設(shè)避雷針，避雷線防直擊雷。 。對(duì)于現(xiàn)代建筑和電子設(shè)備，進(jìn)雷通道不外乎三個(gè)方面： 。避雷針的安裝本身，可能導(dǎo)致感應(yīng)雷害的增加。自此，避雷針及其派生出的避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線、法拉第等傳統(tǒng)避雷裝置，以“引雷燒身”的大無畏精神，伴隨人類度過了兩個(gè)半世紀(jì)。 220～ 330kV雙避雷線線路，一般采用 020左右， 500kV 一般不大于 015。 圖 中 ?稱為避雷線的保護(hù)角，它是桿塔上避雷線的鉛垂線同桿塔處避雷線與導(dǎo)線連線間所組成的夾角，保護(hù)角愈小，避雷線就愈可靠地保護(hù)導(dǎo)線蘭州交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 免受雷擊。兩避雷線間橫截面的保護(hù)范圍應(yīng)由通過兩避雷線 2 及保護(hù)范圍邊緣最低點(diǎn) o 的圓弧確定，o 點(diǎn)的高度應(yīng)按式 計(jì)算。在 Xh水平面上每側(cè)保護(hù)范圍的寬度，可按下列公式計(jì)算 : 蘭州交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 r xr xhhxhah/2h h在h x 水平面上保護(hù)范圍的截面 圖 單根避雷線的保護(hù)范圍 當(dāng) 2Xhh?時(shí) ( )XXr h h P?? （ ） 當(dāng) 2Xhh?時(shí) ( 3 )r h h P?? （ ） 式中 Xr— 每側(cè)保護(hù)范圍的寬度， m。但因避雷線的保護(hù)長(zhǎng)度是與線等長(zhǎng)的，故特別適于保護(hù)架空線路及大型建筑物，目前世界上大多數(shù)國家已轉(zhuǎn)而用避雷線來保護(hù) 500kV 大型超高壓變電站。D12 3fh1h2 圖 兩支不等高避雷針保護(hù)范圍 4）多支等高避雷針 三支等高避雷針的保護(hù)見圖 ，三針?biāo)纬傻娜切? 3 的外側(cè)保護(hù)范圍分別按兩支等高的針的計(jì)算方法確定，如在三角形內(nèi)被保護(hù)物最大高度 Xh的水平面上各自相鄰避雷針間保護(hù)范圍的一側(cè)寬度 0Xb?時(shí)，則全部面積受到保護(hù)。7Df p?，二針外側(cè)的蘭州交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 保護(hù)范圍仍按單針計(jì)算。 ( )XXb h h?? （ ） 為了保證兩針聯(lián)合保護(hù)的效果，《規(guī)程》建議兩支避雷針之間的距離不宜大于5 h。 0 7Dhhp?? （ ） 式中 D─兩針的距離， m。兩針間保護(hù)范圍的上部邊緣應(yīng)按通過兩針頂點(diǎn)及中間最低點(diǎn) O 的圓弧確定。圖 表示兩等高避雷針的保護(hù)范圍。她的側(cè)面邊界原為一根曲線，《規(guī)程》中近似地用折線代替，如圖 所示。 由于雷電的路徑受到很多偶然因素的影響，因此要保證被保護(hù)物絕對(duì)不受直接雷擊是不現(xiàn)實(shí)的，一般，保護(hù)范圍是指具有 %左右雷擊概率的空間蘭州交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 范圍，實(shí)踐證實(shí)，此概率是可以被接受的。保護(hù)范圍是按保護(hù)概率 %確定的。 避雷針（線） 的保護(hù)范圍是指被保護(hù)物在此空間范圍內(nèi)不致遭受雷擊。避雷線本身就相當(dāng)于接閃器，它也必須經(jīng)引下線與接地裝置可靠連接。 避雷針（線）是防止直擊雷的主要設(shè)備，它的作用是將雷吸引到金屬針（線）上并安全導(dǎo)入地中，從而保護(hù)附近的被保護(hù)物免受雷擊。因?yàn)橹绷骼m(xù)流不象工頻續(xù)蘭州交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 流那樣會(huì)自然過零，而金屬氧化物避雷器當(dāng)電壓恢復(fù)到正常時(shí)，其電流非常小，所以只要改進(jìn)閥片電阻的配合以使其能長(zhǎng)期陳承受直流電壓作用，就可以制成直流避雷器。有間隙的閥式避雷器瓷套在嚴(yán)重污穢，或在帶電水沖洗時(shí)，由于瓷套表面電位分布的不均勻或發(fā)生局部閃絡(luò)，通過電容耦合，使瓷套內(nèi)部間隙放電電壓降低，甚至此時(shí)在工作電壓下動(dòng)作，不能熄滅電弧而爆炸。 (3)無間隙。再加上閥片通流能力要比炭化硅閥片大 4～ 倍，又沒有共頻續(xù)流引起串聯(lián)間隙燒傷的制約，金屬氧化物避雷器的通流能力很大，所以金屬氧化物避雷器具有耐受重復(fù)雷和重復(fù)動(dòng)作的操作過電壓或一定持續(xù)時(shí)間短時(shí)過電壓的能力。 (2)無續(xù)流和通流容量大。由于沒有間隙，金屬氧化物避雷器在陡波頭下伏秒特性上翹要比炭化硅型避雷器小的多，這樣在陡波頭下的沖擊放電電壓的升高也小很多。 金屬氧化物避雷器的主要優(yōu)點(diǎn)： 與普通閥型避雷器相比，氧化鋅避雷器具有優(yōu)越的保護(hù)性能： (1)保護(hù)性能好。氧化鋅避雷器是由氧化鋅非線性電阻片組成的。它是由許多單個(gè)間隙串聯(lián)而成的，它利用磁場(chǎng)對(duì)電弧的電動(dòng)力，迫使間隙中的電弧加快運(yùn)動(dòng)并延伸，使間隙的去游離作用增強(qiáng)，從而提高了滅弧能力。與普通型相比較，它具有更高的熄弧能力和較低的殘壓，因此它更合適用于電壓等級(jí)較高的變電所電氣設(shè)備的保護(hù)以及 絕緣水平較低的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的保護(hù)。這樣，避雷器從間隙擊穿到工頻續(xù)流的切斷不超過蘭州交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 半個(gè)周期，而且工頻續(xù)流數(shù)值也不大，繼電保護(hù)來不及動(dòng)作系統(tǒng)就已恢復(fù)正常。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓且其幅值超過間隙放電電壓時(shí)，間隙擊穿，沖擊電流通過閥片流入大 地，從而使設(shè)備得到保護(hù)。 1）普通型閥式避雷器 結(jié)構(gòu)與工作原理 閥式避雷器是由火花間隙和非線性電阻這兩基本部件組成。它分普通型和磁吹型兩大類。保護(hù)間隙和排氣式避雷器主要用于變電所進(jìn)線段保護(hù)；閥式避雷器和金屬氧化物避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護(hù)。避雷線主要用于保護(hù)線路，一般架設(shè)在線路三相導(dǎo)線的上方，也可用于保護(hù)發(fā)電站和變電站。避雷針需要有足夠截面的接地引下線和良好的接地裝置，以便將雷電流安全地引入大地。 這種等值波形多用于分析雷電流波頭的作用，因?yàn)橛糜嘞液瘮?shù)波頭計(jì)算雷電流通過電感支路時(shí)所引起的壓降比較方便。 圖 (b)為斜角平頂波，其陡度α可由給定的雷電流幅值 I 和波頭時(shí)間決定，α =I/ f?在防雷保護(hù)計(jì)算中，雷電流波頭 f?采用 。雙指數(shù)波形也用做沖擊絕緣強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)電壓波形。試中 0I為某一固定電流值， ?、 ?是兩個(gè)常數(shù)， t為作用時(shí)間。常用的等值波形有三種，如圖 所示。s 的雷電流出現(xiàn)的概率已經(jīng)很小了?？烧J(rèn)為雷電流的陡度α與幅值 I 有線性關(guān)系，即幅值愈大，陡度愈大。 雷電流的幅值與波頭，決定了雷電流的上升陡度，也就是雷電流隨時(shí)間的變化率。波頭及波長(zhǎng)的長(zhǎng)度變化范圍很大，工程上根據(jù)不同情況的需要，規(guī)定出相應(yīng)的波頭于波長(zhǎng)的時(shí)間。s 的范圍內(nèi)，多數(shù)為 50181。 我國西北地區(qū)內(nèi)蒙古等雷電活動(dòng)較弱，雷電流幅值較小， P可按下式計(jì)算： lg 44IP?? （ ） 2）波頭、陡度及波長(zhǎng) 根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，雷電沖擊波的波頭 是在 1～ 5181。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)推薦雷電流幅值分布的概率如下： lg 88IP?? （ ） 蘭州交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 式中： I為雷電流幅值， kA； P為幅值大于 I的雷電概率。下面我們介紹它的幅值、波頭、陡度、波長(zhǎng)及其波形。根據(jù)雷電放電的等值電路，可知流經(jīng)被擊物體的波阻抗為 Z時(shí)的電流 Zi與雷電流 i的關(guān)系為： 00ZZiiZZ? ? （ ） 目前，我國規(guī)程建議雷電通道的波阻抗為 300～ 400Ω。 0u和i則式從雷云向地面?zhèn)鱽淼男胁ǖ碾妷汉碗娏鳌Ｒ虼死美纂姺烹娺^程簡(jiǎn)化成一個(gè)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而用到彼德遜等值電路 [如圖 (c)、 (d)所示 ]以求得比較統(tǒng)一的分析方法。顯然，電流 i的數(shù)值于先導(dǎo)通道的電荷密度 ?及主放電的發(fā)展速度 v 有關(guān)，并且還受阻抗 的影響。此時(shí)將有大量的正、負(fù)電荷沿先導(dǎo)通道逆向運(yùn)動(dòng)，并使其中來自雷云的負(fù)電賀中和，如圖 （ b）所示。圖中 Z 是被擊物體于大地（零地位）之間的阻抗， ?是先導(dǎo)放電通道中電荷的線密度，開關(guān) S 未閉合之前相當(dāng)于先導(dǎo)放電階段。 (4).裝設(shè)抗雷線圈 在變電所 饋出線上，串聯(lián)抗雷線圈，和避雷器配合使用，可有效地降低雷電入侵波的陡度，加強(qiáng)防雷效果 。 (3).裝設(shè)避雷器 避雷器是為防止沿線路期侵入變電所的雷電沖擊波對(duì)電氣設(shè)備的破壞，把雷電波 (或感應(yīng)雷電波 )限制在避雷器殘壓值范圍內(nèi)，從而使變壓器及其他電氣設(shè)備免受過電壓的危害，其接地電阻不得大于 10Ω。 (2).裝設(shè)架空避雷線 避雷線也稱架空地線，在變電所進(jìn)出線上方架設(shè)避雷線，可避免進(jìn)出線遭受直接雷擊，危害變電所內(nèi)部設(shè)備：當(dāng)進(jìn)出線在避雷線保護(hù)范圍外遭受直接雷擊或感應(yīng)過電壓時(shí)，可以降低過電壓的幅值，減輕對(duì)變電所內(nèi)部設(shè)備的危害。 避雷針一般采用鍍鋅圓鋼 (針長(zhǎng) 1m 以下時(shí)直徑不應(yīng)小于 12mm，針長(zhǎng) 1 至2m 時(shí)直徑不應(yīng)小于 16mm)或鍍鋅鋼管 (針長(zhǎng) 1m 以下時(shí)直徑不應(yīng)小于 20mm，針長(zhǎng) 1 至 2m 時(shí)直徑不應(yīng)小于 25mm)制成，通常安裝在電桿或構(gòu)架，建筑物上。避雷針的功能實(shí)質(zhì)是引雷作用，它能使雷電產(chǎn)生畸變，從而將雷云放電通道由原來可能向被保護(hù)物體發(fā)展的方向吸引到避雷針本身，然后經(jīng)與避雷針相連接的引下線與接地裝置將雷電流泄 放到大地中去，使被保護(hù)物免受直接雷擊，變電所通常裝設(shè)多根避雷針來滿足保護(hù)要求。牽引變電所通常一般采用下列防雷措施。 避雷針，避雷線，避雷網(wǎng)，避雷帶及避雷器都是經(jīng)常采用的防雷裝置。熱氣流上升到一定的高度后，因溫度降低是水蒸氣凝結(jié)成水滴，在足夠冷的高空，水滴會(huì)進(jìn)一步冷卻成冰晶。所謂雷云是指帶有電荷的云，云是如何帶點(diǎn)的呢？ 地面的水分在太陽的照射下受熱化為水蒸汽，形成上升的熱氣流。打雷時(shí)，不在室外打手機(jī)，不要靠近高 大建筑物，不在大樹下避雨，不在公園靠近建筑物的防雷針、引下線旁坐著休息，就可以免除雷電對(duì)我們?cè)斐傻囊馔鈧?。在防雷問題上我們大家都要按照國家和行業(yè)規(guī)范去做，就可以確保建筑樓房、電子設(shè)備、人員的安全。雷擊時(shí)，使和電子設(shè)備相連接的地都處在同一電位 (消除地的電位差 )。其次，再在供電線路、信號(hào)線路上加 裝防雷器件，防止雷電流電磁感應(yīng)而引起感應(yīng)雷通過電源線、信號(hào)線傳入電子設(shè)備，把電子設(shè)備損壞。這方面防護(hù)首先盡可能將供電線路、通信線路由明線改為埋地電纜。把防雷減災(zāi)工程看作是一個(gè)系統(tǒng)工程。 1999 年我國又頒布《中華人民共和國氣象法》，要求各級(jí)氣象主管機(jī)構(gòu)要統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)全國對(duì)雷電災(zāi)害防御工作的組織管理。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，新型電子設(shè)備廣泛應(yīng)用，雷電流引起的感應(yīng)雷擊已成為電子時(shí)代的一大公害，上面提到全球每年因雷擊造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十億美元，電子設(shè)備損壞占絕大部分。 200 多年前，美國科學(xué)家富蘭克林發(fā)明了避雷針 (實(shí)際上是引雷針，使雷電沿引雷針引入地下 )，開創(chuàng)了人類雷電防護(hù)新紀(jì)元。我國每年因雷擊造成傷亡人員達(dá)一萬多人，造成蘭州交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 的各種經(jīng)濟(jì)損失也達(dá)數(shù)億人民幣。沿著雷電流流動(dòng)方向，使周圍數(shù)公里 空間造成強(qiáng)大劇變電磁場(chǎng)，靜電場(chǎng)和強(qiáng)烈電磁輻射等物理效應(yīng)。這種強(qiáng)烈直擊雷，不僅產(chǎn)生刺眼閃光和巨大雷聲，而且打雷所產(chǎn)生的強(qiáng)大雷電流 (幾十 KA～幾百 KA)、熾熱高溫 (6000~10000℃ )。天空打雷對(duì)現(xiàn)代微電子的電氣設(shè)備有傷害，但對(duì)自然界生物和凈化空氣十分有好處。 雷電是自然界存在的物理現(xiàn)象，打雷是指帶正負(fù)電荷的雷云之間或是帶電 荷的雷云對(duì)大地快速放電而產(chǎn)生的聲和光。雷云對(duì)地的