高电压技术（五）：雷电及防雷保护装置

Question

如题所述

Answer 1

欢迎来到网络时间的深入解析——高电压技术系列（五）：雷电及防雷保护装置详解。

在深入探讨之前，请注意，本文并非详尽无遗的教程，而是针对理解有难度或需要巩固记忆的部分，适合对基础知识有一定了解的读者。如有遗漏或错误，欢迎指正，您的贡献将大为赞赏。

雷电放电与参数

1. 雷电的神秘面孔

雷电，本质上是超长气隙中极不均匀电场的火花放电现象，其过程分为三个阶段：先导放电，电流微弱，一般在数十到数百安培；主放电，瞬间爆发，时长仅50μs~100μs，电流高达数十至数百千安；最后是余辉放电，电流降至数百安，主要负责电荷泄入大地。

雷电参数的重要性

雷电活动的频率和强度对防雷设计至关重要：

雷暴日：衡量一年中雷电天数，我国规程设标准雷暴日为40，区分少雷、多雷和强雷区。
雷暴小时：衡量雷电活动的密集程度，1雷暴日等于3雷暴小时。
地面落雷密度：每平方公里雷击次数，一般建议为0.07，与雷暴日密切相关。

雷电流：力量与特性

雷电流具有陡峭的上升特性，幅值可达300kA，波形复杂多样。在设计中，我们通常采用2.6/40μs的标准波形，雷电流的极性以负极性为主，影响着防雷计算。

防雷保护装置的守护者

电力系统中的防雷英雄们包括：

避雷针，直击雷的守护者，通过引导雷电放电，保护目标。
避雷线，输电线路的保护神，减少侵入波的危害。
避雷器，通过限制过电压，确保设备安全。
接地装置，为雷电提供泄流路径，降低过电压。

避雷针的智慧

避雷针通过改变电场分布，引导雷电。但绕击和反击现象需谨慎处理，合理的保护范围是0.1%的绕击率。

避雷线的策略

避雷线以保护角设计，高压线路保护角通常为20°~30°，不同电压等级和地形有特定要求。

避雷器的选择与要求

管型避雷器和金属氧化物避雷器各有特性，满足正常工作和雷电过电压防护需求，性能优良的避雷器冲击系数和残压比至关重要。

接地装置的深思

接地装置由接地体和接地线组成，工作、保护和防雷接地有各自的电阻要求。冲击接地电阻与稳态接地电阻的关系，以及优化方法，是降低雷电过电压的关键。