第7 章主要内容：
雷电及防雷保护装置
雷电放电过程和雷电参数 电力系统防雷保护装置
第1 节主要内容：
雷电过程与雷电参数
雷电放电过程 雷电参数 雷暴日、雷暴小时、地面落雷密度 雷电流
雷道波阻抗
一、雷电放电过程(云—地)雷电是一种气体放电现象，是一种超长间隙的火花放 电，雷云是电极。 条件：当云中某一电荷密集中心处的场强达到25~ 30kV/cm时，就可能引发雷电放电。 过程：先导—主放电—余辉(余光) 1.先导阶段 特点：雷云下部伸出微弱发光的放电通道向地面的发展是 分级推进的。 平均每一级长度：25~50m 每级间停歇时间：30~90us 下行平均速度：0.1~0.8m/us 3 电流较小：数十至数百安培
2.主放电和迎面流注阶段 发展过程：先导接近地面→周围场强增加→空气电离→地 面或突出接地物体形成向上的迎面先导(迎面流注)→迎 面先导与下行先导相遇→主放电阶段 特点：强烈的电荷中和过程、雷鸣、闪电 主放电时间：50~100us 放电发展速度：50~100m/us 电流：数十至数百千安 3.余辉阶段 主放电完成之后，云中剩余电荷沿导电通道开始流向 大地，该阶段成为余辉(或余光)阶段。 特点：云中电荷主要在这一阶段泻入大地。 持续时间：0.03~0.15s 4 电流：数百安
多重雷击： 雷云中有多个电荷中心→某一电荷中心放电→电位变 为0→其余电荷中心与其产生很大电位差→已有的主放电通 道又发生对地放电→多重雷击 两次放电时间间隔：0.03s 特点：原放电路径已被游离，故无分支不分级，自上而 下连续发展，称为箭状先导。
二、雷电参数1.雷暴日(Td)和雷暴小时(Th) 雷暴日：一天内只要听到雷声就算一个雷暴日 雷暴小时：一小时内只要听到雷声就算一个雷暴小时 折算：一个雷暴日=三个雷暴小时 分布元素：与地理位置有关，一般热而潮湿地区比冷而 干燥地区多，陆地比海洋多，山区比平原多 分类： 少雷区：等于或小于15雷暴日地区
中雷区：15~40雷暴日地区 多雷区：40雷暴日以上 特殊强雷区：90雷暴日以上10
2.地面落雷密度γ 定义：每一雷暴日、每平方千米地面受到的平均落雷次数。 一般取γ=0.07,但峡谷、向阳、迎风山坡、低电阻率 地区的γ值比一般地区大很多。 3.雷电流 (1)雷电流幅值(I) 定义：当波阻抗为零时(低接地电阻R≤30Ω),流经雷击 点的电流。 雷电流≈电流入射波的两倍(为什么？) 雷电流幅值的概率分布。I lg P 88 I lg P (Td≤20) 44
I:雷电流幅值 P:雷电流超过I的概率
(2)雷电流
的波前时间(T1)、波长(T2)、陡度(a) T1:1~4us,平均2.6us T2:20~100us,一般可视波长为无限长，我国规定为40us 我国使用波形：2.6/40us 陡度：电流随时间的变化率，对过电压有直接影响。
一般认为陡度为50kA/us左右是最大极限。 (3)雷电流极性及等值计算波形 75%~90%的雷电流是负极性，负极性的冲击过电压波沿 线路传播时衰减小，因此电气设备的防雷保护一般均按负极 性进行分析研究。12
I a 2.6
(波前的平均陡度)
(a)标准冲击波形(双指数波形) i I 0 (e t e t ) 与实际波形最为接近，但较繁琐。双指数波形也取 作冲击绝缘强度实验电压的波形，为1.2/50us。 (b)斜角平顶波 陡度可由给定幅值和波前时间确定。用于分析发生 在10us以内的各种波过程，有很好的等值性。 (c)等值半余弦波 i I (1 cos t ) / 2 13 多用于分析雷电波波前的作用。
(4)雷道波阻抗(Z0) 雷电通道在主放电时如同导体，使雷电流在其中流动 同普通分布参数导线一样，具有某一等值波阻抗，称为雷 道波阻抗。 主放电过程可视为一个电流沿着波阻抗为Z0的雷道投射 到雷击点的波过程。
u0 i0 Z 0我国有关规程建议取Z0为300欧姆左右。
第2节
防雷保护装置
防雷保护装置：保护物体避免雷击，而引雷于本身， 并顺利泄入大地的装置。主要内容：
避雷针和避雷线
避雷器 防雷接地
一、防雷保护装置的作用 避雷针、避雷线：可以防止雷电直接击中被保护物体， 也称作直击雷保护(措施)。 避雷器：防止沿输电线侵入变电所的雷电过电压波，因 此也称作侵入波保护(措施)。 接地装置：减少避雷针(线)或避雷器与大地(零电位) 之间的电阻值，以达到降低雷电过电压幅值的目的。 二、避雷针和避雷线 1、避雷针 (1)定向高度H与避雷针高度h的关系 定向高度H:先导放电达到H后，才会受到避雷针的影响， 对避雷针放电。 当h≤30m时，H=20h 16 当h>30m时，H≈600h图片
(2)绕击率与保护目的 绕击率：绕击指雷电绕过避雷装置而击于被保护物的现象， 绕击率即为其概率。 我国所指的保护范围是对应0.1%的绕击率而言的。 避雷针保护第一要对直击雷屏蔽，第二要防反击(避 雷针与被保护物之间的空隙击穿)。 (3)单支避雷针保护范围(曲线圆锥体)
h rx (h hx ) p x h/ 2 x h/ 2 rx ( 1.5h 2hx ) p hp为高度修正系数
h 30m,p 1 30 h 120m,p 5.5 / h
(4)两支避雷针保护范围 工程上多采用两支及多支(等高或不等高)避雷针以 扩大保护范围。 等高双避雷针 其
保护范围要比两针各自保护范围的和要大。外侧保 护范围同单支避雷针，而击于两针之间单针保护范围边缘 外侧的雷，可能被相邻避雷针吸引而击于其上，从而使保 护范围加大。
h0 h D /(7 p)
bx 1.5(h0 hx )为达到联合保护 的效果，两支避雷针 间距D不宜大于5h。 18
不等高双避雷针
不等高双避雷针的联合保护范围
外侧的保护范围可分别按单针求出，两针之间的保护 范围可按照等效的两等高避雷针计算。 (5)多支等高避雷针 三支等高避雷针的联合保护范围可以采用每两支作为 一对组合分别计算出它们的联合保护范围，只要在被保护 高度上各个两针之间的bx>0,则三针组成的三角形中间部 分将均处于三针联合保护范围之内。 19