直擊雷和感應(yīng)雷過(guò)電壓可能對(duì)低壓配電系統(tǒng)的影響分析。

2022-07-01 · 閱讀1620

雷電過(guò)電壓對(duì)低壓配電系統(tǒng)的影響有多種形式，比如直擊雷、感應(yīng)雷等，SPD浪涌保護(hù)器就是為了防止浪涌電壓侵入低壓配電系統(tǒng)造成電器元件的損壞。

下文介紹一下相關(guān)內(nèi)容。

1、雷擊防雷系統(tǒng)或一個(gè)鄰近的區(qū)域而引起的過(guò)電壓

當(dāng)雷擊建筑物，該建筑物采用低壓配電系統(tǒng)并聯(lián)供電方式時(shí)，雷電流通過(guò)可利用的不同路徑流入大地。

這些路徑本地接地點(diǎn)(建筑物接地)，同樣也包含通過(guò)金屬相連接的遠(yuǎn)距離接地，主要是電纜饋線。

來(lái)自于雷電保護(hù)系統(tǒng)接閃端的電涌電流通過(guò)引下線輸人接地系統(tǒng)。這樣，雷電流至少被分成了兩部分，一部分流人建筑物的接地系統(tǒng)，另一部分通過(guò)電纜線路流向遠(yuǎn)方接地(電流通常也可能沿著其他
路徑，例如金屬管道和其他傳導(dǎo)裝置)，電流的分配與阻抗成反比，沖擊電流起始階段，電流的分配取決于電感的分配，隨后電流變化率低時(shí)，電流的分配取決于電阻的分配。

當(dāng)幾個(gè)建筑物電氣上有連接時(shí)，有效電阻值降低，雷電流從建筑物本身輸人到LV系統(tǒng)的電流將隨著連接到一起的建筑物的數(shù)量的增加而增加。

不同國(guó)家，中性點(diǎn)的連接方式不同，所以雷電流的傳播方式也不盡相同。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該考慮這些不同。

在可以利用的路徑中，電流的傳播將會(huì)引起過(guò)電壓，特別是在導(dǎo)線和接地之間。取決于LV裝置的設(shè)置以及SPD浪涌保護(hù)器的使用與否，這些過(guò)電壓可以被放大或者降低。

試驗(yàn)結(jié)果基本符合先前的敘述，并且顯示出了入端中點(diǎn)接地的優(yōu)越性，以及考慮阻抗、電感和相互之間耦合的重要性。

同樣值得注意的是，由于直擊雷落在建筑物或某部分上而導(dǎo)致的接地點(diǎn)電位上升，超過(guò)了低壓裝置的絕緣耐受水平，從而引起閃絡(luò)，同時(shí)應(yīng)注意，過(guò)電壓將會(huì)傳播到與其連接在同一個(gè)的低電壓配電網(wǎng)的

相鄰建筑物(設(shè)備)，除非該建筑物(設(shè)備)安裝有等電位的SPD浪涌保護(hù)器裝置。

同樣的，即使一個(gè)建筑物沒(méi)有直接遭受雷擊也可能產(chǎn)生過(guò)電壓，這是通過(guò)配電網(wǎng)絡(luò)傳播所導(dǎo)致。除此之外，如果已經(jīng)給出了一個(gè)地域的雷電密度，現(xiàn)有的高大建筑物雖然降低了雷擊直擊附近低矮建筑物

的概率，但卻不可避免地增加了傳導(dǎo)過(guò)電壓的概率。

接地體和導(dǎo)線之間的過(guò)電壓作用在與其連接設(shè)備的絕緣上，這些設(shè)備通常都會(huì)根據(jù)GB/T 16935.1-2008具有足夠的耐受水平。電力設(shè)備的工作元器件會(huì)承受到導(dǎo)線之間出現(xiàn)的過(guò)電壓。

乍一看上去，最壞的情況可能是過(guò)電壓施加到電力設(shè)備的工作元器件，這可能也是正常的情況。

然而，對(duì)地過(guò)電壓會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題，它不僅作用于電力設(shè)備絕緣，而且會(huì)改變電力系統(tǒng)和可能連接到設(shè)備的通訊系統(tǒng)之間的參考電位。

2、低壓配電系統(tǒng)的感應(yīng)過(guò)電壓

由于閃絡(luò)會(huì)使電磁場(chǎng)發(fā)生改變，電涌被引人到離閃絡(luò)點(diǎn)相當(dāng)大范圍內(nèi)的架空線上?？蓮南旅婀酱致怨烙?jì)導(dǎo)線上產(chǎn)生的過(guò)電壓(U):

U=30*k * (h/d) * I

式中：
I——雷電流；
h——導(dǎo)線離地高度；
k——系數(shù),取決于雷電流反擊的速率；
d——發(fā)生閃絡(luò)點(diǎn)到導(dǎo)線距離。
參數(shù)k的變化很小(1.0~1.3)。

對(duì)于電流為30kA的中等程度的雷電流，當(dāng)架空線距地面高度為5m，1km范圍內(nèi)的瞬時(shí)過(guò)電壓將超過(guò)5kV。在這種情況下，即使距離為10km時(shí)，100kA的電流產(chǎn)生的電壓為1.8kV。

3、直擊于低壓配電系統(tǒng)引起的過(guò)電壓

由于雷電流通道的有效阻抗較高，因此實(shí)際上可認(rèn)為雷電流為一理想的電流源。因此，產(chǎn)生的過(guò)電壓由雷電流通道的瞬態(tài)有效阻抗的大小決定。

導(dǎo)線遭受雷擊，第一時(shí)刻的電壓取決于導(dǎo)線的特征阻抗(電涌阻抗)，電流(I)最初分為兩部分，且電涌電壓(U)為：

U=Z*I/2

式中:
U——電涌電壓；
Z——線路的電涌阻抗；
I——電涌電流。

假設(shè)電流為10kA，電涌路徑阻抗為400Ω時(shí)，很顯然，預(yù)期的電涌電壓為2000kV。因此，大多數(shù)情況下閃絡(luò)通常會(huì)在導(dǎo)線和地之間發(fā)生。發(fā)生閃絡(luò)后，有效阻抗以一定數(shù)量下降，其下降程度取決于接地電阻。

假設(shè)雷電流為10kA，阻抗低至10Ω時(shí)，導(dǎo)線上電壓為100kV。

在架空線與電纜聯(lián)合系統(tǒng)中，由于電纜電涌路徑阻抗比架空線低，從而其產(chǎn)生過(guò)電壓略有降低，其降低程度依電流持續(xù)時(shí)間和系統(tǒng)的對(duì)地電容量而定。

然而降低的程度不能完全避免低壓系統(tǒng)中超過(guò)標(biāo)稱絕緣水平的過(guò)電壓。因此，直擊雷將會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成損壞?？梢栽诘蛪合到y(tǒng)安裝浪涌保護(hù)器對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行限制。

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