高電壓技術（五）：雷電及防雷保護裝置
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注意：本總結並不涵蓋全部的知識點，而僅是部分難理解或難記憶的內容，適合於學習過講義或者課本，用來作為提綱再加深記憶。如有錯誤請幫忙指出，萬分感謝。
No.1 雷電放電過程
1、雷電放電的本質是一種超長氣隙極不均勻電場的火花放電現象。
2、雷電放電的基本過程：
先導放電：電流不大，僅數十到數百安培；
主放電：時間極短（50μs~100μs），電流幅值高達數十甚至數百千安；
餘輝放電：電荷洩入大地的主要階段，電流約為數百安。
No.2 雷電引數
雷電過程是雷電過電壓計算和防雷設計的基礎，目前採用的引數是建立在現有雷電觀測資料的基礎之上的。
1、雷電活動頻度
雷暴日：一年中發生雷電的天數，在一天內只要聽到雷聲就按一個雷暴日統計；
雷暴小時：一年中發生雷電的小時數，1個雷暴日大致摺合為3個雷暴小時。
我國規程規定：取標準雷暴日為40，等於或少於15雷暴日的地區稱為少雷區，40雷暴日以上的稱多雷區，超過90日的地區稱強雷區。
2、地面落雷密度
地面落雷密度：每平方公里地面在一個雷暴日受到的平均雷擊次數。
有關規程建議：對標準雷暴日取地面落雷密度為0。07。
3、雷電流
雷電流幅值
I
：雷擊於低接地電阻（≤30Ω）物體時，流過雷擊點的電流。我國測得的最大雷電流幅值為300kA。
雷電流的波前時間
T
1、波長
T
2、陡度
α
雷電流的波前時間多在1~4μs內，平均為2。6μs左右，波長在20μs~100μs內。
我國規定在防雷設計中採用2。6/40μs的波形。
雷電流的幅值和波形時間決定其上升的陡度（電流隨時間的變化率），雷電流的平均陡度
α
=
I
/2。6。
雷電流極性：負極性雷佔75%~90%，防雷計算中一般按負極性考慮。
雷電流的計算波形
雙指數波：標準衝擊波形，與實際雷電流波形最為接近，但計算比較繁瑣；
斜角波：一般線路設計中採用；
斜角平頂波
半餘弦波：大跨越、特殊高塔線路防雷設計中採用。
4、雷道波阻抗：我國規程建議取300Ω。
No.3 防雷保護裝置
1、電力系統中最基本的防雷保護裝置有：避雷針、避雷線（架空地線）、避雷器和防雷接地等裝置。
2、避雷針和避雷線可以防止雷電直接擊中被保護的物體，因此稱為直擊雷保護。
3、避雷器可以防止沿輸電線侵入變電所的雷電過電壓波，因為也稱為侵入波保護。
4、接地裝置的作用是減少避雷針、避雷線、避雷器與大地之間的電阻值，以達到降低雷電過電壓幅值的目的。
5、避雷針
避雷針的保護原理是當雷雲放電時使地面電場畸變，在避雷針的頂端形成區域性場強集中的空間以影響雷電先導放電的發展方向，使雷電對避雷針放電，再經過接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護物體免遭雷擊。
繞擊：雷電繞過避雷裝置而擊於被保護物體的現象。
反擊（逆閃絡）：當強大雷電流透過避雷針流入大地時，必然在避雷針上產生幅值很高的過電壓，此時避雷針與被保護物體之間的間隙可能擊穿，稱為反擊或逆閃絡。
保護範圍：我國有關規程推薦的保護範圍對於0。1%的繞擊率。
6、避雷線
避雷線的作用原理避雷針相同，主要用於輸電線路的保護，也可用於保護髮電廠和變電所。
保護角：避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導線連線的夾角。顯然，保護角越小，雷擊導線的機率越小，保護範圍越大。
高壓輸電線路杆塔設計中，避雷線的保護角一般取20°~30°；220kV~330kV雙避雷線線路，一般為20°左右；500kV線路一般不大於15°，山區宜採用較小的保護角。
對於同塔雙回或多回路，110kV線路的保護角不宜大於10°，220kV及以上線路的保護角不宜大於0°。
7、避雷器
避雷器的型別
保護間隙
管型避雷器（排氣式避雷器）：一種具有較高熄弧能力的保護間隙
閥型避雷器
無間隙金屬氧化物避雷器（MOA）
對避雷器的技術要求：
正常工作隔離導線和大地（放電電壓高於系統最大工作電壓）；
動作時限制雷電侵入波（避雷器先於被保護裝置放電）；
動作後可靠切斷工頻續流（具有一定的熄弧能力）；
動作後不易產生截波。
閥式避雷器的額定電壓為電網的額定線電壓。
金屬氧化鋅避雷器的額定電壓為允許施加的最大工頻電壓有效值，最大持續執行電壓為電網額定相電壓。
閥式避雷器的衝擊係數越接近於1，切斷比越接近於1，保護比越小，保護效能越好。
金屬氧化鋅避雷器的殘壓比越小，荷電率越大，保護比越小，保護效能越好。
8、接地裝置
接地裝置包括接地體和接地線。
電力系統的接地可分為三類：
工作接地：根據電力系統正常執行的需要而設定的接地，如中性點接地。接地電阻值0。5~10Ω。
保護接地：為了人身安全而將電氣裝置的金屬外殼等接地。接地電阻值1~10Ω。
防雷接地：用來將雷電流順利洩入地下，以減小它所引起的過電壓。接地電阻值1~30Ω。
衝擊接地電阻：防雷接地裝置在流過沖擊大電流時呈現的電阻，簡稱衝擊接地電阻。與此相對應，工頻或直流下的接地電阻稱為穩態接地電阻。
衝擊係數為衝擊接地電阻與穩態接地電阻的比值，其值一般小於1。
火花效應使衝擊接地電阻小於穩態接地電阻；電感效應使衝擊接地電阻大於穩態接地電阻。可見，火花效應對接地電阻的影響一般大於電感效應。
降低接地裝置接地電阻的方法：
有效或大接地裝置的地中極面積；
增加地網埋設深度；
區域性換土，採用降阻劑；
導體引外接輔助接地體。
