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雷电高电压的抑制措施,长沙防雷公司
文章来源:湖南河江海防雷科技   更新时间:2018-07-06   阅读:27

   今天,长沙防雷公司——湖南河江海防雷科技,为大家分享的是:雷电高电压的抑制措施.

雷电高电压的抑制措施:

高电压引入是指雷电高电压通过金属线引导到其他地方和室内造成破坏的雷害现象。这种雷害现象占雷害的绝大部分,所以按《建筑物防雷规范》的规定,凡是有用电设备的建筑物都要考虑防高电压引入的措施。
    高电压引入的高电压源有三种:其一是直击雷直接击中金属导线,让高压雷电以波的形式沿着导线两边传播而引入室内;第二种是来自感应雷的高电压脉冲,即由于雷云对大地放电或雷云之间迅速放电形成的静电感应和电磁感应.它们在各种电线中感生几千伏到几十千伏的高电位,以波的形式沿着导线传播而引入室内的;第三种是由于直击雷在房子或房子附近入地,因其通过地网入地时,在地网上会发生数十千伏至数百千伏的高电位.这种高电位通过电力系统的零线、保安接地线和通信系统的地线,也是以波的形式传人室内,并沿着导线传播到远处,殃及更大的范围。
    高电压雷电脉冲的电压到底有多高?这是读者关心的问题。由直击雷直接击中电力线,电话线等金属导线时,虽然直接被击中点的电位与雷云的电位相等.即具有数百万伏至数千万伏甚至更高的电位。但是当雷电流沿着导线向两边传播的时候,高电压每经过一根电线杆,电杆上的瓷瓶就会对地发生闪络.这样就把雷电的高电位降落成瓷瓶的闪络电压,这电压一般只有30~40kV.一般低压架空线的波限抗为300~600欧姆。假设线路的波阻抗为500欧姆,那么它在终端入地的电流为40000/500=80A(长沙防雷公司),所以只要距离雷击点有3杆以上(即I000m以上),其终端入地电流峰值不会大于20OA,但是,如果雷击点很近.在三根电杆之内,入地峰值电流可能达到10 kA以上。由感应雷引起的高压源。理论上也可以达到100 kV,但是它的实际电压和电流值不可能大于上面所讲的直击雷高压源的数值。
    第三种高压源是指直击雷直接击中大楼或附近时所形成的高压源。这时,高压源的电压由冲击电流峰值和地网的冲击接地电阻决定。根据资料报道.按50%概率统计.直击雷的峰值电流为30 kA,如果接地网接地电阻以4欧姆计,则接地网接引线端与大地间的电压为30 kA×4=120 kV,即达到120000V。也就是说,零线与相线间的电压有120000V(以上都是以低压电网和通信架空电线计)。这样高的电压对于低压电器和一般通信设备都是无法承受的。   
    由于高压雷电脉冲是雷害中年损害设备最多的,所以对高压雷电引人的设备必须予以足够重视,在工程上往往要根据设备的重要性和其对高电压的耐受能力采用一级或多级设防。其中第一级设防,往往是把高电压雷电脉冲的幅值降低,其办法有下列三种。

1. 输电网金具接地法
    如果电源输入是明线输入,应把入室前三根电杆的线码铁脚用金属线引下接地,以便降低闪击电压。并且进房屋前最后一根电杆的零线(或接地系统的地线)重复接地,接地电限不应大于10欧姆(见图1)。并在相线与地之间留有2 mm的空气间隙,把从相线引来的过电压降下来,可能的悄况下,进户线应尽量采用有金属屏蔽层的电缆直接埋地或穿金属管进线。在雷电高发区,房尾前为开阔地,或房子内有精密电子设备和电子计算机的情况更应该是这样.并且埋地的电缆其绝对长度不应小于15m。并要求从架空线转电缆的进线端,和电缆入屋的输出端,都接避雷器。避雷器的接地端、电缆的金属屏蔽层、钢管都必须接到防雷电感应的接地装置上。按供电部门要求.供电零线进人钢筋水泥大楼后(长沙防雷公司),仍必须与从大楼、梁、柱内引出的一条主钢筋作电气连接,无钢筋连接的建筑物应做接地极,把零线重复接地。

图1 接零系统在架空线路上零线重复接地做法图
    当雷电波到达电缆首端(输人端)时,避雷器被击穿,电缆外皮导体与电缆芯接通(长沙防雷公司)。一部分雷电流经电缆首端接地电阻入地;另一部分雷电流流经电缆芯。由于雷电流高频谐波相当丰富.产生集肤效应,流经电缆芯的电流被排挤到外皮导体去。同时,流经外皮导体的电流在芯中产生感生反电势.使流经电缆芯的雷电流就被抑制到很小。

2. 相线与地线间并联电容器法
    架空电线引入的地方装设保护电容器对感应雷有良好的保护效果(长沙防雷公司),但对直击雷则无能为力,原因是直击雷能量太大.电容器承受不了。装设保护电容器能对感应雷高电压引入起到良好保护作用的原因是;
    当天空出现雷云的时候,地面即感应出与它相反的电荷.显然架空电线上也感应到与地面大致密度相同的电荷.设其电量为Q。当闪击使雷云与大地之间的电荷迅速中和而使雷云与大地之间的电场消除,由于架空线与大地之间有较大的电阻而不能及时使它上面的电荷消除,这就使架空线与大地之间形成感应高电压,该电压为
                                V感=Q/C
式中:
    C-架空线对大地之间的电容,该电容很小,通常只有百分之几微法;
    Q-导线与大地间存储的电荷。
    如果在架空线引入房尾端与大地之间接入一个电容器,即使只有很小.也可以使架空线路的引入高电压降低到原来的几十分之一。
    如果接人电容的容量再大些,感应电压将可以降到更低。
    在架空电线装电容器防止感应雷的优点是时间响应为零(长沙防雷公司),因为电容的瞬变电流是超前于电压的;其次是使雷电压波形变钝.钝波形比尖波形危害要小.并联电容器对直击雷无能为力,但将电容器与保护间隙合并使用会得到更好的效果。因为放电间隙电流通流容量很大,从几千安到几十千安。但它有时间滞后,它们并联使用互补其短.对防止高电压引人能起到很好的作用。架空电线引入和电缆输入、输出端接口也可以用氧化锌避雷器来防止高电压引入。它的时间响应小于50ns。当采用电容器与其他器件并联避雷时,电容器的耐受电压应高于所并联器件的残压。

3.变压器隔离法
    在电源线和信号传输线上装变压器可以对雷电高电压引入起很有效的限制作用.当强大的雷电波输入变压器时,由于雷电波电压比变压器正常的电压高很多倍,使得激励的磁感应强度远远大于铁芯允许通过的最大磁感应强度,因而变压器铁芯饱和,变压器的磁-电变换暂时失效,雷电高电压不能传输到变压器的副边.从而保护了用电设备。所以,凡是装了变压器的电子仪器比未装变压器的电子器被雷击损坏的概率小得多。

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