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大气过电压对电网设备的危害有哪些?如何保护?

2017-03-17 16:15分类:电气工程 阅读:

 

    直接雷击雷电流通过被击物在其阻抗上产生的压降和雷云对设备附近的地面(或避雷针、线)放电时,由于电磁场剧烈变化所引起的感应过电压统称为大气过电压。直击雷过电压幅值极高,可达l亿伏,但持续时间仅约数十微秒;雷击地面时产生的感应过电压通常不超过500~600kV,持续时间则较直击雷过电压长。
    出现于电网中的大气过电压将以波的形式传播,它波及到所有有电磁连接的元件,可能使绝缘损坏。因此除需对直击雷进行保护外尚应考虑防止侵入波的保护措施。
    大气过电压的幅值取决于雷电流的大小。在不考虑被击物阻抗时,雷电流幅值超过某一电流值J (kA)的概率P可按下式求得,即

                                                                               


    从实测数据看,电流波形多数为非振荡衰减波。中等雷电流和大雷电流时,波头长度约在
1~4t/S,平均约为2tls,波长约在40tis。但还需注意雷击有一定重复性,重复雷击时的电流幅值较第一次雷击时小,但波头更陡。
    在送电线路防雷设计中,波头长度规定取2.6ps,波形采用斜角波。在设计特殊高杆塔时可采用半余弦波,其最大陡度和平均陡度之比取号。在电力设备试验中,对代表冲击绝缘水平的冲击试验电压,规定的全波波形为:波头时间1.5ps,波长时间40ps;但亦有采用波头时间ps,波长时间50ps的。
    雷电的极性大多数为负的,少数为正的及振荡的。但设计中一般按正极性考虑。
    对感应过电压问题需视具体情况而定。例如,对于采用直配线的电机,需用电容器来保护;对35kV线路,需适当加强绝缘。在某些特殊情况(如对有较长无金属屏蔽的母线桥等),则需进行专门试验,确定对策。
    对高压及超高压电网电气绝缘,最危险的是直击雷过电压,因此首先要防止雷电直接击中送电线路的导线或变电所的电力设备。
    对特高压线路,由于绝缘水平很高,雷击避雷线或塔顶发生反击闪络的可能性很低。但由于特高压线路杆塔高度很高,导线上工作电压幅值很大,容易由导线上产生向上先导,使避雷线屏蔽性能变差,因此雷电绕击问题突出。如前苏联1150kV特高压架空输电线路在累计6年的运行期间,发生雷击跳闸21次,跳闸率高达0.7/(lookm.a),跳闸的原因是在耐张转角塔处雷电绕击导线。日本loookV特高压架空输电线路避雷线虽然采用了负保护角,但由于年雷暴日数为25,雷电绕击导线使雷击跳闸率高达0.9/(lOokm.a),因此降压至sookV运行。

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