直击雷和感应雷过电压可能对低压配电系统的影响分析。

2022-07-01 · 阅读272

雷电过电压对低压配电系统的影响有多种形式，比如直击雷、感应雷等，SPD浪涌保护器就是为了防止浪涌电压侵入低压配电系统造成电器元件的损坏。

下文介绍一下相关内容。

1、雷击防雷系统或一个邻近的区域而引起的过电压

当雷击建筑物，该建筑物采用低压配电系统并联供电方式时，雷电流通过可利用的不同路径流入大地。

这些路径本地接地点(建筑物接地)，同样也包含通过金属相连接的远距离接地，主要是电缆馈线。

来自于雷电保护系统接闪端的电涌电流通过引下线输人接地系统。这样，雷电流至少被分成了两部分，一部分流人建筑物的接地系统，另一部分通过电缆线路流向远方接地(电流通常也可能沿着其他
路径，例如金属管道和其他传导装置)，电流的分配与阻抗成反比，冲击电流起始阶段，电流的分配取决于电感的分配，随后电流变化率低时，电流的分配取决于电阻的分配。

当几个建筑物电气上有连接时，有效电阻值降低，雷电流从建筑物本身输人到LV系统的电流将随着连接到一起的建筑物的数量的增加而增加。

不同国家，中性点的连接方式不同，所以雷电流的传播方式也不尽相同。在设计系统时应该考虑这些不同。

在可以利用的路径中，电流的传播将会引起过电压，特别是在导线和接地之间。取决于LV装置的设置以及SPD浪涌保护器的使用与否，这些过电压可以被放大或者降低。

试验结果基本符合先前的叙述，并且显示出了入端中点接地的优越性，以及考虑阻抗、电感和相互之间耦合的重要性。

同样值得注意的是，由于直击雷落在建筑物或某部分上而导致的接地点电位上升，超过了低压装置的绝缘耐受水平，从而引起闪络，同时应注意，过电压将会传播到与其连接在同一个的低电压配电网的

相邻建筑物(设备)，除非该建筑物(设备)安装有等电位的SPD浪涌保护器装置。

同样的，即使一个建筑物没有直接遭受雷击也可能产生过电压，这是通过配电网络传播所导致。除此之外，如果已经给出了一个地域的雷电密度，现有的高大建筑物虽然降低了雷击直击附近低矮建筑物

的概率，但却不可避免地增加了传导过电压的概率。

接地体和导线之间的过电压作用在与其连接设备的绝缘上，这些设备通常都会根据GB/T 16935.1-2008具有足够的耐受水平。电力设备的工作元器件会承受到导线之间出现的过电压。

乍一看上去，最坏的情况可能是过电压施加到电力设备的工作元器件，这可能也是正常的情况。

然而，对地过电压会带来一些问题，它不仅作用于电力设备绝缘，而且会改变电力系统和可能连接到设备的通讯系统之间的参考电位。

2、低压配电系统的感应过电压

由于闪络会使电磁场发生改变，电涌被引人到离闪络点相当大范围内的架空线上。可从下面公式粗略估计导线上产生的过电压(U):

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

式中：
I——雷电流；
h——导线离地高度；
k——系数,取决于雷电流反击的速率；
d——发生闪络点到导线距离。
参数k的变化很小(1.0~1.3)。

对于电流为30kA的中等程度的雷电流，当架空线距地面高度为5m，1km范围内的瞬时过电压将超过5kV。在这种情况下，即使距离为10km时，100kA的电流产生的电压为1.8kV。

3、直击于低压配电系统引起的过电压

由于雷电流通道的有效阻抗较高，因此实际上可认为雷电流为一理想的电流源。因此，产生的过电压由雷电流通道的瞬态有效阻抗的大小决定。

导线遭受雷击，第一时刻的电压取决于导线的特征阻抗(电涌阻抗)，电流(I)最初分为两部分，且电涌电压(U)为：

U=Z*I/2

式中:
U——电涌电压；
Z——线路的电涌阻抗；
I——电涌电流。

假设电流为10kA，电涌路径阻抗为400Ω时，很显然，预期的电涌电压为2000kV。因此，大多数情况下闪络通常会在导线和地之间发生。发生闪络后，有效阻抗以一定数量下降，其下降程度取决于接地电阻。

假设雷电流为10kA，阻抗低至10Ω时，导线上电压为100kV。

在架空线与电缆联合系统中，由于电缆电涌路径阻抗比架空线低，从而其产生过电压略有降低，其降低程度依电流持续时间和系统的对地电容量而定。

然而降低的程度不能完全避免低压系统中超过标称绝缘水平的过电压。因此，直击雷将会对系统造成损坏。可以在低压系统安装浪涌保护器对过电压进行限制。

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