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电力安全|浅谈雷害事故及防雷保护
2016-03-09  浏览:71
安防之家讯:山西广灵供电支公司姜正林为了防止雷击电气设备而发生事故,通过研究雷电的特性及发生、发展的规律,进而对电气设备采取针对性的防护措施,使其免受雷击,或击而不闪,闪而不弧,从而保证了电气设备的安全和稳定的供电。

1雷电的特征

随着雷云下部负电荷的积累,电场强度逐渐增加,当其达到某一临界值20~24kV/cm时,空气发生电离,并开始向大地发展放电过程,放电过程分先导放电和主放电两个阶段。放电通道强烈发光,通道中的电流在5~10μs内达到几十kA甚至100~200kA,然后在25~200μs内降至幅值的一半。在这样极其短暂的过程中,放电通道将被加热至20000~30000℃,同时引起冲击波,在冲击波前具有很高的压力并发出霹雳声。在最后阶段的几十ms内,放电通道的电流迅速衰减至几十至几百A的电流,在此时间内,雷云的电荷被中和。

在大多数情况下,雷电由2~3次独立的放电所组成,多分量雷电有时持续时间可达1s,但一次雷电的持续时间一般不超过0.1s。

若物体的高度达数百m,则此物体顶部的电场强度将先于雷云达到临界值,在此情况下,雷电的发展不是从雷云而是从物体的顶部开始。这种雷电没有明显的主放电阶段,因为这时先导接触的是具有弱导电性的雷云,其重复放电的通道始终自雷云之间向大地发展,且其重复分量与雷云向下发展的雷电是一样的。

雷电流近似于一种非周期性冲击波,其最大值Im通常称为雷电流。当雷电流为最大值时,在电阻(导线波阻抗和接地电阻)上产生最大的电压降,一般雷击电压约108V级。能量约55kWh(即2×108J)。

2电气设备的防雷保护

架空输电线路每年要经受几十次雷击,雷电击中导线时,伴随着很大的电流流过,在相导线上所产生的冲击电压会达到很高的数值,以致实际上不可能得到能承受这么高电压的绝缘。因此,在大多数情况下,铁(杆)塔线路都装设一根或两根位于导线上方的架空地线以承受雷击。但架空地线的存在并不能消除当雷直击于铁(杆)塔时,在其顶端出现高电位的可能性,甚至在铁(杆)塔冲击接地电阻很小时也不例外,铁(杆)塔上的高电位将是自铁(杆)塔向导线发生放电(俗称逆闪络或反击)的原因。一般情况下,当铁(杆)塔的冲击电阻较小时,反击闪络仅在足够大的雷电流下才可能发生,而在雷击相导线的情况下,当雷电流相当小时,就可能发生闪络。

雷电电压为:

U=ImR Ldi/dt

式中Im--雷电流;

R--冲击电阻,比工频接地电阻小:

L--杆塔电感,L=1.7mH/m所以杆塔越高,泄雷越慢;

di--雷击杆塔时,绝缘不闪络的最大电流(在雷击杆塔时雷电流一般持续40~100?s);

dt--一般取2.6s。

6~35kV中性点绝缘系统的线路常采用金属或混凝土电杆,因为这些线路的绝缘强度很低,实际上任何一次击中地线的雷电,都可以引起从地线到导线的反击,故在这些线路上采用避雷线是不合适的,一般只在进出线两端安装一小段,对这些线路来说,最有效的提高耐雷水平的措施,是装设避雷器和消弧线圈。绝缘的单相闪络不会引起线路的掉闸,由于消弧线圈的作用,电容电流的电弧,在大多数情况下会自行熄灭。因此,由于雷击而引起的35kV线路掉闸仅在两相或三相闪络时才会发生。

110kV及以上的中性点直接接地的供电系统中,无地线线路受雷击的掉闸次数将多到不能答应的程度,所以,通常此类线路将沿全线设置避雷线加以保护。

对于我们来说,既要设法减少闪络的概率,更要减少从冲击闪络转入短路电流形成的稳定电弧的概率。应遵循的原则是:

·使雷电不直击导线;

·雷击塔顶或避雷线不发生反击或击而不闪络;

·运用消弧线圈,闪络而不发生稳定电弧;

·运用重合闸功能,一旦形成稳定电弧,保证供电不中断。

3雷害事故

雷击造成的事故,我们称为雷害事故,雷击引起线路闪络,一般有三种形式:

3.1反击

雷电击在杆塔或避雷线上。此时作用在线路绝缘上的电压达到或超过其冲击放电电压,则将发生自杆塔到导线的线路绝缘反击。其电压等于杆塔与导线间的电位差。雷击杆塔时,最初几乎全部电流都流经杆塔及其接地装置,随着时间的增加,相邻杆塔参与雷电流泄放入地的作用愈来愈大,从而使被击杆塔电位降低,为此,要求除提高线路的绝缘水平外,还要努力降低杆塔接地电阻。双地线时,流经杆塔的雷电流值小于单线时的雷电流值,所以,双地线时的临界电流值较高,相应的耐受反击电压值也高。

3.2绕击

雷电直接击在相线上。电击的概率与雷电在架空线路上的定向和迎面先导的发展有关,若迎面先导自导线向上发展,就将发生绕击。一般与导线的数目和分布,邻近线路的存在,导线在档距中的弛度及其它几何因素等都有关系。

对于35kV及以下无架空地线的线路,概率很高,但经过避雷器的泄放,一般不会掉闸或重合成功。雷电流相当大时,则雷击电压过高,就近通过支持绝缘子对地放电,形成闪络,严重时引起故障。

对于采用双避雷线的线路,绕击的概率很低,一般在设计时考虑尽量减小保护角,必要时在杆塔顶部安装引雷针。

3.3感应反击

雷电击在大地上此种反击一般影响不大。在实际的运行工作中,除采取上述措施外,还可以在横担头装屏蔽针,在绝缘子悬挂点安装放电棒等。

4雷害事故的判别

4.1轻易遭受雷击的地段的杆塔

·山顶的高位杆塔或向阳半坡的高位杆塔;

·傍山又临水域地段的杆塔;

·峡谷迎风气流口上的杆塔;

·处于两种不同土壤电阻率的土壤接合部的杆塔。

4.2根据雷害特点进行判别

4.2.1反击的特征

·杆塔的耐雷水平很低时;

·接地电阻大,同一杆塔有多相闪络;

·闪络杆塔在易受雷击地区,历年落雷频繁;

·相邻的杆塔可能同时闪络(但不同相)。

4.2.2绕击的特征

·杆塔处于易受雷击地区,历年落雷频繁;

·杆塔的耐雷绝缘水平设计很高;

·接地电阻很小,同一杆塔发生多相闪络;

·一基杆塔或相邻两基杆塔的顶相或同一边相闪络;

·山区较高的杆塔,相邻两基中相或边相闪络。安防之家专注于各种家居的安防,监控,防盗,安防监控,安防器材,安防设备的新闻资讯和O2O电商导购服务,敬请登陆安防之家:http://anfang.jc68.com/
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