樂清市景榮電氣有限公司

為了防止雷擊電氣設(shè)備而發(fā)生事故，通過研究雷電的特性及發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，進(jìn)而對電氣設(shè)備采取針對性的防護(hù)措施，使其免受雷擊，或擊而不閃，閃而不弧，從而保證了電氣設(shè)備的安全和穩(wěn)定的供電。

1雷電的特征

隨著雷云下部負(fù)電荷的積累，電場強度逐漸增加，當(dāng)其達(dá)到某一臨界值20～24kV/cm時，空氣發(fā)生電離，并開始向大地發(fā)展放電過程，放電過程分先導(dǎo)放電和主放電兩個階段。放電通道強烈發(fā)光，通道中的電流在5～10μs內(nèi)達(dá)到幾十kA甚至100～200kA，然后在25～200μs內(nèi)降至幅值的一半。在這樣極其短暫的過程中，放電通道將被加熱至20000～30000℃，同時引起沖擊波，在沖擊波前具有很高的壓力并發(fā)出霹靂聲。在最后階段的幾十ms內(nèi)，放電通道的電流迅速衰減至幾十至幾百A的電流，在此時間內(nèi)，雷云的電荷被中和。

在大多數(shù)情況下，雷電由2～3次獨立的放電所組成，多分量雷電有時持續(xù)時間可達(dá)1s，但一次雷電的持續(xù)時間一般不超過0.1s。

若物體的高度達(dá)數(shù)百m，則此物體頂部的電場強度將先于雷云達(dá)到臨界值，在此情況下，雷電的發(fā)展不是從雷云而是從物體的頂部開始。這種雷電沒有明顯的主放電階段，因為這時先導(dǎo)接觸的是具有弱導(dǎo)電性的雷云，其重復(fù)放電的通道始終自雷云之間向大地發(fā)展，且其重復(fù)分量與雷云向下發(fā)展的雷電是一樣的。

雷電流近似于一種非周期性沖擊波，其最大值I_m通常稱為雷電流。當(dāng)雷電流為最大值時，在電阻(導(dǎo)線波阻抗和接地電阻)上產(chǎn)生最大的電壓降，一般雷擊電壓約10⁸V級。能量約55kWh(即2×10⁸J)。

2電氣設(shè)備的防雷保護(hù)

架空輸電線路每年要經(jīng)受幾十次雷擊，雷電擊中導(dǎo)線時，伴隨著很大的電流流過，在相導(dǎo)線上所產(chǎn)生的沖擊電壓會達(dá)到很高的數(shù)值，以致實際上不可能得到能承受這么高電壓的絕緣。因此，在大多數(shù)情況下，鐵(桿)塔線路都裝設(shè)一根或兩根位于導(dǎo)線上方的架空地線以承受雷擊。但架空地線的存在并不能消除當(dāng)雷直擊于鐵(桿)塔時，在其頂端出現(xiàn)高電位的可能性，甚至在鐵(桿)塔沖擊接地電阻很小時也不例外，鐵(桿)塔上的高電位將是自鐵(桿)塔向?qū)Ь€發(fā)生放電(俗稱逆閃絡(luò)或反擊)的原因。一般情況下，當(dāng)鐵(桿)塔的沖擊電阻較小時，反擊閃絡(luò)僅在足夠大的雷電流下才可能發(fā)生，而在雷擊相導(dǎo)線的情況下，當(dāng)雷電流相當(dāng)小時，就可能發(fā)生閃絡(luò)。

雷電電壓為：

U=I_mR Ldi/dt

式中I_m--雷電流；

R--沖擊電阻,比工頻接地電阻?。?/p>

L--桿塔電感，L=1.7mH/m所以桿塔越高，泄雷越慢；

di--雷擊桿塔時，絕緣不閃絡(luò)的最大電流(在雷擊桿塔時雷電流一般持續(xù)40～100?s）；

dt--一般取2.6s。

6～35kV中性點絕緣系統(tǒng)的線路常采用金屬或混凝土電桿，因為這些線路的絕緣強度很低，實際上任何一次擊中地線的雷電，都可以引起從地線到導(dǎo)線的反擊，故在這些線路上采用避雷線是不合適的，一般只在進(jìn)出線兩端安裝一小段，對這些線路來說，最有效的提高耐雷水平的措施，是裝設(shè)避雷器和消弧線圈。絕緣的單相閃絡(luò)不會引起線路的掉閘，由于消弧線圈的作用，電容電流的電弧，在大多數(shù)情況下會自行熄滅。因此，由于雷擊而引起的35kV線路掉閘僅在兩相或三相閃絡(luò)時才會發(fā)生。

110kV及以上的中性點直接接地的供電系統(tǒng)中，無地線線路受雷擊的掉閘次數(shù)將多到不能答應(yīng)的程度，所以，通常此類線路將沿全線設(shè)置避雷線加以保護(hù)。

對于我們來說，既要設(shè)法減少閃絡(luò)的概率，更要減少從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)入短路電流形成的穩(wěn)定電弧的概率。應(yīng)遵循的原則是：

·使雷電不直擊導(dǎo)線；

·雷擊塔頂或避雷線不發(fā)生反擊或擊而不閃絡(luò)；

·運用消弧線圈，閃絡(luò)而不發(fā)生穩(wěn)定電??；

·運用重合閘功能，一旦形成穩(wěn)定電弧，保證供電不中斷。

3雷害事故

雷擊造成的事故,我們稱為雷害事故,雷擊引起線路閃絡(luò),一般有三種形式：

3.1反擊

雷電擊在桿塔或避雷線上。此時作用在線路絕緣上的電壓達(dá)到或超過其沖擊放電電壓，則將發(fā)生自桿塔到導(dǎo)線的線路絕緣反擊。其電壓等于桿塔與導(dǎo)線間的電位差。雷擊桿塔時，最初幾乎全部電流都流經(jīng)桿塔及其接地裝置，隨著時間的增加，相鄰桿塔參與雷電流泄放入地的作用愈來愈大，從而使被擊桿塔電位降低，為此，要求除提高線路的絕緣水平外，還要努力降低桿塔接地電阻。雙地線時，流經(jīng)桿塔的雷電流值小于單線時的雷電流值，所以，雙地線時的臨界電流值較高，相應(yīng)的耐受反擊電壓值也高。

3.2繞擊

雷電直接擊在相線上。電擊的概率與雷電在架空線路上的定向和迎面先導(dǎo)的發(fā)展有關(guān)，若迎面先導(dǎo)自導(dǎo)線向上發(fā)展，就將發(fā)生繞擊。一般與導(dǎo)線的數(shù)目和分布，鄰近線路的存在，導(dǎo)線在檔距中的弛度及其它幾何因素等都有關(guān)系。

對于35kV及以下無架空地線的線路，概率很高，但經(jīng)過避雷器的泄放，一般不會掉閘或重合成功。雷電流相當(dāng)大時，則雷擊電壓過高，就近通過支持絕緣子對地放電，形成閃絡(luò)，嚴(yán)重時引起故障。

對于采用雙避雷線的線路，繞擊的概率很低，一般在設(shè)計時考慮盡量減小保護(hù)角，必要時在桿塔頂部安裝引雷針。

3.3感應(yīng)反擊

雷電擊在大地上此種反擊一般影響不大。在實際的運行工作中，除采取上述措施外，還可以在橫擔(dān)頭裝屏蔽針，在絕緣子懸掛點安裝放電棒等。

4雷害事故的判別

4.1輕易遭受雷擊的地段的桿塔

·山頂?shù)母呶粭U塔或向陽半坡的高位桿塔；

·傍山又臨水域地段的桿塔；

·峽谷迎風(fēng)氣流口上的桿塔；

·處于兩種不同土壤電阻率的土壤接合部的桿塔。

4.2根據(jù)雷害特點進(jìn)行判別

4.2.1反擊的特征

·桿塔的耐雷水平很低時；

·接地電阻大，同一桿塔有多相閃絡(luò)；

·閃絡(luò)桿塔在易受雷擊地區(qū)，歷年落雷頻繁；

·相鄰的桿塔可能同時閃絡(luò)(但不同相)。

4.2.2繞擊的特征

·桿塔處于易受雷擊地區(qū)，歷年落雷頻繁；

·桿塔的耐雷絕緣水平設(shè)計很高；

·接地電阻很小，同一桿塔發(fā)生多相閃絡(luò)；

·一基桿塔或相鄰兩基桿塔的頂相或同一邊相閃絡(luò)；