电力系统的防雷简介

1我国电力系统防雷简介2雷电的简介3这就是壮观的雷电由此可见雷电的放电通道是弯曲的。4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。5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。6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7++++++++++++++++++++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。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。8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是向西移动。9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。10注意！雷电同样会向平坦的海平面放电。11雷电放电的种类•1.直击雷•2.感应雷•3.传导雷12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。13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。14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。15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。1.直接雷击2.旁侧闪络3.接触电压4.跨步电压16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。17接触电压•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。TakeCare!18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。19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。20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。21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。22雷击的急救方法•1.人工呼吸对于停止呼吸的人，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。•2.体外心脏按摩法23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。24防雷的发展1.我国古代防雷技术2.近代防雷技术3.现代防雷技术25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）。26“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。27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，高5.54米，长4.4米，宽3.15米，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量电荷。28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。29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。30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。31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。32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。德国W.Peterson（1914）提出用接地避雷线防雷的理论。331922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。34电力系统避雷器的发展•1.保护间隙•2.管型避雷器•3.普通阀型避雷器•4.瓷吹阀型避雷器•5.氧化锌避雷器35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。36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37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。38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