配电线路雷电防护PDF电子书下载

第1章 雷电特性及参数 1

1.1 雷电科学发展历史 1

1.1.1 中国古代对雷电的认识 1

1.1.2 欧美雷电科学的建立 2

1.2 雷电放电现象 2

1.2.1 雷电放电过程 2

1.2.2 雷电分类 9

1.2.3 多重雷电放电 12

1.2.4 雷击选择性及雷击定位 13

1.3 雷电放电模型 14

1.3.1 雷电放电过程模型 14

1.3.2 雷电放电的等值电路模型 14

1.4 雷电参数 17

1.4.1 雷电参数研究手段 17

1.4.2 雷电日和雷电小时 20

1.4.3 地面落雷密度 22

1.4.4 雷电流的幅值、波头、波长和陡度 25

1.4.5 雷电流的波形 29

1.5 雷电主放电电流模型 35

1.5.1 雷电主放电模型 35

1.5.2 MTL模型 36

1.5.3 MULS模型 37

1.5.4 MTL模型与MULS模型的比较 38

1.6 雷电放电产生的电磁场 38

1.6.1 雷电放电的电磁场 38

1.6.2 雷电电磁场计算 39

1.7 雷电先导简化模型 42

参考文献 44

第2章 雷击架空配电线路的途径及分析方法 48

2.1 雷电导致配电线路闪络的途径 48

2.2 雷电直击配电线路 51

2.2.1 杆塔高度对雷电直击线路的影响 51

2.2.2 周围建筑物和树对直击雷的屏蔽 51

2.2.3 直击雷作用下的耐雷水平 53

2.3 雷电绕击配电线路的分析 54

2.3.1 电气几何模型 55

2.3.2 改进几何模型 57

2.3.3 雷击配电线路的先导发展模型 58

2.4 雷电感应过电压形成机理 63

2.4.1 雷电感应过电压机理的发展过程 63

2.4.2 雷电感应过电压的静电感应和电磁感应分量 64

2.5 感应过电压的简化计算 66

2.5.1 感应过电压的简化计算 66

2.5.2 感应过电压的系数 69

2.5.3 IEEE推荐的配电线路感应电压计算方法 70

参考文献 72

第3章 雷电感应过电压的数值计算 75

3.1 感应过电压的计算模型 75

3.1.1 雷电电磁场对传输线耦合的计算模型 75

3.1.2 场线耦合的Taylor方法 76

3.1.3 Agrawal方法 81

3.1.4 Rachidi方法 82

3.1.5 Rusck模型 83

3.1.6 Chowdhuri-Gross模型 84

3.2 理想导体平面上单根导体传输线 85

3.3 有限导电地面上的传输线电磁耦合方程 86

3.4 基于时域有限差分法的配电线路感应过电压的数值计算 90

3.4.1 时域有限差分法基本原理 90

3.4.2 平行多导线时域方程的FDTD算法 92

3.4.3 含频变参数多导体传输线的FDTD算法 93

3.5 有损土壤阻抗的时域处理 97

3.5.1 复深度法的土壤运算阻抗 97

3.5.2 Pade逼近 98

3.5.3 土壤阻抗的时域表示 99

3.5.4 考虑有损土壤时的FDTD迭代公式 100

3.6 集中元件支路模型 101

3.6.1 绝缘子支路的时域有限差分计算 101

3.6.2 亚网格技术 103

3.6.3 非线性元件支路的时域有限差分计算 105

3.6.4 柱上变压器的FDTD解决方案 105

3.7 模拟试验及计算结果的验证 107

3.7.1 雷电感应过电压缩比模型实验 108

3.7.2 雷电感应过电压真型实验 109

3.7.3 计算结果的验证 116

3.7.4 各种感应过电压模型计算结果的比较 118

参考文献 120

第4章 架空配电线路的雷电过电压特性 125

4.1 导线表面电晕对感应过电压的影响 125

4.2 大地电导率对感应过电压的影响 129

4.2.1 大地电导率对单根无限长导线感应过电压的影响 129

4.2.2 大地电导率对有限长导线感应过电压的影响 130

4.2.3 大地电导率对沿线感应过电压分布的影响 133

4.3 雷击点与配电线路的距离对感应过电压的影响 135

4.3.1 雷电点与配电线路的距离对感应过电压的影响 135

4.3.2 感应过电压波形特征 137

4.3.3 不同雷击点产生的最大感应过电压幅值分布 138

4.3.4 不同雷击点位置产生的最大感应过电压幅值及概率 139

4.4 雷电流波形参数对感应过电压的影响 142

4.4.1 雷电流回波速度的影响 142

4.4.2 雷电流波前时间的影响 142

4.4.3 雷电流幅值的影响 145

4.5 杆塔结构参数对感应过电压的影响 147

4.5.1 杆塔高度对感应过电压的影响 147

4.5.2 单导线和多导线模型对感应过电压的影响 148

4.5.3 配电线路长度对感应过电压的影响 149

4.5.4 配电线路相对于雷击点的方位对感应过电压的影响 151

4.6 10kV配电线路的雷击感应闪络率 151

4.6.1 产生一定感应过电压的临界雷电流 151

4.6.2 产生某一感应过电压的雷电流概率分布 153

4.6.3 感应过电压出现的概率 155

4.6.4 基于统计方法得到的感应过电压出现的概率 158

4.6.5 雷电感应过电压导致的闪络概率 160

4.6.6 基于统计方法得到的雷击闪络概率 163

参考文献 164

第5章 配电线路雷击故障与防护措施 167

5.1 配电导线的绝缘化 167

5.2 绝缘导线配电线路雷击断线事故及机理 169

5.2.1 绝缘导线配电线路雷击断线事故 169

5.2.2 配电线路雷击断线机理 171

5.3 单相断线时的电弧电流 176

5.4 配电线路雷击断线的防护 179

5.4.1 配电线路雷击断线防护措施分类 179

5.4.2 各种防护方案的性能比较 180

参考文献 182

第6章 改善配电线路的雷电耐受绝缘特性 184

6.1 配电线路的绝缘特性 184

6.1.1 影响配电线路绝缘特性的因素 184

6.1.2 组合串联绝缘的临界冲击闪络电压 184

6.1.3 配电线路部件对整体绝缘性能的影响 187

6.1.4 木杆的冲击特性 189

6.2 绝缘导线配电线路的绝缘特性 190

6.2.1 绝缘层缺陷对污闪特性的影响 190

6.2.2 绝缘导线配电线路的雷电过电压水平 192

6.2.3 绝缘导线的电弧熔断特性 195

6.2.4 树枝搭接对绝缘导线的影响 195

6.3 改进配电线路的绝缘性能 197

6.3.1 绝缘导线的改进 197

6.3.2 局部加强绝缘 199

6.3.3 提高线路绝缘强度 201

6.4 改进绝缘子性能 202

6.4.1 瓷绝缘子设计应考虑的因素 202

6.4.2 不同瓷绝缘子的性能比较 204

6.4.3 复合支柱绝缘子 207

6.5 绝缘横担及绝缘杆塔 209

6.5.1 复合横担绝缘子 210

6.5.2 绝缘杆塔材料 212

6.5.3 绝缘塔头及绝缘杆塔 214

6.6 分级绝缘系统 217

6.6.1 概述 217

6.6.2 雷电防护效果 219

6.7 高绝缘性能的绝缘支架 221

6.7.1 三角形绝缘支架支撑的紧凑型布置配电线路 221

6.7.2 复合绝缘支架的优点 223

6.7.3 复合绝缘支架的相间距离及布置间距 223

6.7.4 复合绝缘支架结构设计 226

6.7.5 复合绝缘支架支撑的配电线路的防雷性能 228

参考文献 231

第7章 配电线路的导弧及熄弧装置 235

7.1 导弧绝缘子 235

7.1.1 导弧瓷绝缘子 235

7.1.2 导弧复合绝缘子 237

7.1.3 带穿刺结构的导弧绝缘子 240

7.1.4 配电线路的引弧角 240

7.2 防导线熔断装置及线夹 242

7.2.1 防导线熔断装置 242

7.2.2 防导线熔断线夹 243

7.2.3 防导线熔断装置的耐电弧性能 245

7.3 穿刺型导弧金具 245

7.3.1 概述 245

7.3.2 穿刺型导弧金具的技术性能 250

7.4 导弧绝缘子及导弧金具的导弧能力 251

7.4.1 导弧能力的分析 251

7.4.2 导弧绝缘子的导弧能力 253

7.4.3 穿刺型导弧金具的导弧能力 258

7.5 长闪络路径熄弧装置 260

7.5.1 熄弧装置的工作原理 260

7.5.2 熄弧装置的试验结果 261

7.5.3 关于建弧率的分析 266

7.5.4 长闪络路径熄弧装置的应用 268

7.5.5 具有半导体芯的长闪络路径熄弧装置 269

7.5.6 多腔串联熄弧装置 271

参考文献 274

第8章 配电线路的架空地线及避雷器保护 276

8.1 配电线路的架空地线保护 276

8.1.1 架空地线的屏蔽作用 277

8.1.2 保护角 278

8.1.3 绝缘要求 279

8.1.4 接地效应和绝缘水平 279

8.1.5 架空地线和避雷器 280

8.2 配电线路的避雷器保护 281

8.2.1 概述 281

8.2.2 配电避雷器主要结构 282

8.2.3 日本配电线路避雷器技术的发展 284

8.3 带串联放电间隙的避雷器 287

8.3.1 带串联放电间隙避雷器的结构及动作原理 287

8.3.2 限压元件的性能 289

8.3.3 带环形放电间隙避雷器的特性 300

8.3.4 带环形放电间隙避雷器的设计与性能 303

8.3.5 中国开发的10kV带环形串联间隙的避雷器 314

8.3.6 带穿刺型放电间隙的避雷器 316

8.3.7 10kV带外间隙的内置避雷器的柱式绝缘子 319

8.4 配电线路避雷器的应用效果分析 321

8.4.1 感应过电压波形特性 321

8.4.2 安装避雷器后的感应过电压概率和闪络特性 325

8.5 避雷器安装中应考虑的问题 328

8.5.1 避雷器引线长度 328

8.5.2 配电避雷器的安装密度 328

8.5.3 避雷器的安装间距 330

8.5.4 顶相避雷器保护 332

8.5.5 避雷器耐受雷电直击线路的能力 333

8.6 配电线路避雷器的实际应用 333

8.6.1 配电避雷器的作用 333

8.6.2 避雷器的保护效果 334

8.6.3 同时安装避雷器和架空地线的防雷效果 335

8.6.4 架空地线对避雷器故障率的影响 338

8.7 新型配电线路设计 339

8.7.1 基本原理 340

8.7.2 新线路概念的实用设计 341

参考文献 342

第9章 配电线路杆塔接地 346

9.1 对配电线路杆塔接地装置的要求 346

9.1.1 概述 346

9.1.2 杆塔接地装置接地电阻的季节系数 348

9.2 配电线路杆塔接地装置的结构 349

9.3 钢筋混凝土自然接地的特性 351

9.3.1 钢筋混凝土接地装置的作用 351

9.3.2 混凝土的吸湿性能 352

9.3.3 钢筋混凝土接地装置的通流能力 354

9.3.4 钢筋混凝土中的腐蚀 355

9.4 杆塔接地装置的接地电阻 357

9.4.1 钢筋混凝土接地装置接地电阻的计算方法 357

9.4.2 不同结构的输电线路杆塔接地装置接地电阻的计算方法 358

9.4.3 利用系数 359

9.5 配电线路附近的跨步电压和接触电压 360

9.5.1 跨步电压和接触电压 360

9.5.2 跨步电压和接触电压触电事故的概率 362

9.6 输电线路杆塔接地装置的冲击特性 364

9.6.1 土壤的击穿场强 365

9.6.2 土壤的电击穿机理 366

9.6.3 冲击接地电阻的定义 369

9.6.4 接地装置的冲击特性计算 370

9.6.5 各种因素对输电线路杆塔接地装置冲击接地电阻的影响 376

9.7 低电阻率降阻材料及其应用 379

9.7.1 低电阻率降阻材料降低接地电阻的原理 380

9.7.2 低电阻率降阻材料的主要成分 382

9.7.3 低电阻率降阻材料的工频降阻性能 384

9.7.4 裹有低电阻率降阻材料的接地极的冲击降阻性能 386

参考文献 388

第10章 建筑物内220V电源线雷电过电压及防护 393

10.1 220V侧雷电过电压峰值的统计特性 393

10.1.1 计算模型及参数 393

10.1.2 10kV侧避雷器对220V侧雷电过电压的影响 394

10.1.3 220V侧过电压峰值的统计特性 396

10.1.4 IEEE推荐的室内过电压分区 398

10.2 220V侧SPD的保护效果 400

10.2.1 负载特性的影响 401

10.2.2 室内电缆长度的影响 405

10.3 建筑物的屏蔽效应对220V感应过电压的影响 407

10.4 电源保护SPD 409

10.4.1 电源保护电路的要求 409

10.4.2 电源线多级浪涌保护装置 409

10.4.3 暂态浪涌保护器的分类 412

10.4.4 SPD的电压保护水平 412

10.5 多级SPD之间的协调配合 413

10.5.1 多级浪涌保护器的协调配合 414

10.5.2 两个电压限制型SPD的配合 415

10.5.3 两级SPD的参数配合 416

10.5.4 建筑物内电子设备防雷保护案例 423

10.6 SPD的保护距离 424

10.6.1 SPD保护距离的定义 424

10.6.2 SPD与被保护设备之间距离对保护效果的影响 427

10.6.3 不同负载下SPD保护电缆的有效长度 438

10.6.4 SPD对家用电器的保护距离 442

参考文献 444

中英文对照与索引 448