淺談低壓配電線路應(yīng)該如何進(jìn)行防雷措施

1、淺談低壓配電線路應(yīng)該如何進(jìn)行防雷措施摘要：文中說(shuō)明雷電過(guò)電壓會(huì)在電氣設(shè)備的接線端子之間產(chǎn)生電弧特性的現(xiàn)象，又充分考慮了低壓配電系統(tǒng)特有的被雷擊損壞的機(jī)理之后，為了防止雷電過(guò)電壓在電氣設(shè)備的端子之間產(chǎn)生火花放電，提出了降低雷電過(guò)電壓的措施，以及能限制和斷開(kāi)續(xù)電流等措施。關(guān)鍵詞：低壓配電線路雷擊防雷措施1.概述在很廣闊的地區(qū)范圍內(nèi)，建設(shè)了既復(fù)雜又龐大的很多電力設(shè)備構(gòu)成的高低電壓配電網(wǎng)絡(luò)。配電網(wǎng)絡(luò)中有配電設(shè)備，又有用電設(shè)備，它們是影響電力能量

2、的質(zhì)量和重要設(shè)備。圖1為東京電力公司設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的簡(jiǎn)圖。至今，對(duì)配電線路的防雷措施主要放在：（1）雷電過(guò)電壓在某條高壓配電線路上發(fā)生的雷擊事故的影響范圍有多廣以及其可能性的概率；（2）確定其防雷保護(hù)的程度；（3）制定在實(shí)際的配電線路上能使用的各種防雷措施。例如：在單相100200v或者三相200v等的低壓配電線路上，要考慮雷電過(guò)電壓對(duì)低壓配電設(shè)備的燒壞現(xiàn)象，以及對(duì)漏電形狀產(chǎn)生的誤動(dòng)作等雷害事故。雷電過(guò)電壓產(chǎn)生的火花放電不是燒壞低壓配電

3、設(shè)備的原因，該火花放電導(dǎo)致配電設(shè)備的端子間短路，在商用工頻電壓下，在端子之間流過(guò)短路電流（電弧放電），這時(shí)的大量電能是燒壞低壓配電設(shè)備的主要原因。低壓配電設(shè)備的電弧我與高壓電力系統(tǒng)的電弧特性是不一樣的，在端子之間有火花放電之后不一定發(fā)生續(xù)電流電弧，這是低壓配電系統(tǒng)特有的性能。2.低壓配電線路發(fā)生雷電過(guò)電壓的頻率在非常廣地區(qū)的低壓配電網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生雷電過(guò)電壓受到該地區(qū)的地形、氣象條件雷雨日數(shù)、雷云的移動(dòng)路徑、雷擊電流峰值的頒高低壓配電線路的架

4、設(shè)密度、和對(duì)地雷擊密度等的影響。在這些因素中，對(duì)在低壓配電線路上發(fā)生雷電過(guò)電壓峰值的頻率頒發(fā)問(wèn)的清楚統(tǒng)計(jì)是重要的。為了獲取研究低壓配電線的防雷措施的基礎(chǔ)資料，在1981～1987年間的7～10月的雷電多發(fā)期，對(duì)櫪木縣等地區(qū)的低壓配電線路上裝了110多臺(tái)電涌計(jì)數(shù)器進(jìn)行460多次雷電過(guò)電壓的觀測(cè)，取得了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等詳細(xì)資料。根據(jù)這項(xiàng)研究的觀測(cè)結(jié)果，計(jì)算出低壓配電線路上發(fā)生的概率值。在研究耐雷設(shè)計(jì)中，要有圖2a所示的最基本的雷電過(guò)電壓的頻率分布

5、曲線（上邊的線）。在這項(xiàng)觀測(cè)中，從2kv以上的雷電過(guò)電壓中，擔(dān)心在低壓配電設(shè)備的端子板或者設(shè)備內(nèi)部會(huì)發(fā)生火花放電的雷電過(guò)電壓假定為10kv限值，在超過(guò)10kv以上所觀測(cè)到的累計(jì)頻率為10％左右，而在5kv以下所觀測(cè)到的累計(jì)頻率為70％左右。還有另一個(gè)觀測(cè)結(jié)果，在一個(gè)非常狹窄的面積范圍內(nèi)，在同樣的低壓配電線路上裝了電涌計(jì)數(shù)器進(jìn)行了187次累計(jì)觀測(cè)。將這兩次觀測(cè)結(jié)果的雷電過(guò)電壓累積頻率頒進(jìn)行比較，它們各自的頻率分布雙對(duì)數(shù)曲線都近似于一條直線

6、。但是圖2a中的兩條直線不是完全一致的。這是因?yàn)樵陔娪坑?jì)數(shù)器上設(shè)定的雷電過(guò)電壓的下限值有區(qū)別，例如，在這次觀測(cè)中，雷電過(guò)電壓的設(shè)定下限值為2kv，而在有的文獻(xiàn)中定為1.2kv。這次觀測(cè)結(jié)果用任何次的回歸式表示（1）雷電過(guò)電壓會(huì)擊穿端子之間的空氣間隙（產(chǎn)生火花放電）?；鸹ǚ烹姇r(shí)有大電流流過(guò)端子之間空氣層，流過(guò)的時(shí)間非常短，約1μs～1ms左右，因?yàn)槠潆娔芰亢苄?，這時(shí)設(shè)備端子上的火花放電處只有非常小的放電痕跡，不至于燒壞端子（圖51）。（2

7、）上述第（1）點(diǎn)的火花放電路徑因?yàn)榕c低壓配電系統(tǒng)的線間電壓（100v或200v）有關(guān)，這時(shí)滿足以后敘述的條件的場(chǎng)合會(huì)繼續(xù)過(guò)渡為電弧放電。這個(gè)放電是工頻電壓下的適中電流（圖52）。（3）在上述第（2）點(diǎn)時(shí)為線間短路狀態(tài)。如有大電流（2000～3000a）流過(guò)時(shí)會(huì)燒壞低壓配電設(shè)備。通常在數(shù)周波～10周波左右之后，熔斷器等保護(hù)裝置會(huì)動(dòng)作，斷開(kāi)短路電流（圖53）。但是，在燒壞配電設(shè)備或者熔斷器熔斷之前的電弧放電，很多場(chǎng)合會(huì)自然消弧，這時(shí)，可能認(rèn)

8、為配電設(shè)備不會(huì)受到雷擊損害。4.1低壓配電設(shè)備用材料的v－t特性從續(xù)流電弧的觸發(fā)到達(dá)火花放電的性能，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)調(diào)查低壓配電線路上用的各種設(shè)備材料的v－t特性（見(jiàn)圖6）。再斷時(shí)間為1～3μs左右的再斷電壓峰值為一密切協(xié)作一的范圍內(nèi)，低壓干線和dv進(jìn)線大約為50kv，變壓器二次測(cè)大約為30kv，低壓配電設(shè)備上約為10kv。從這些結(jié)果值來(lái)看，電度表、低壓進(jìn)線箱等低壓配電設(shè)備很容易是受到雷電過(guò)電壓損壞的設(shè)備。4.2其所長(zhǎng)低壓配電設(shè)備的電弧特性示

9、，在模擬低壓配電設(shè)備的電源端子的電極之間要施加工頻電壓，用設(shè)定可能的雷電脈沖電壓重疊在任意的接通相位上的方法，對(duì)再現(xiàn)電弧我的試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)查，見(jiàn)圖8試驗(yàn)線路圖。從這個(gè)試驗(yàn)得出的電弧電壓波形來(lái)計(jì)算電弧電流波形(2)式中vs－－電源電壓(vrms)vr－－回路的電阻，ω；l－－回路的電感，h；q－－雷電過(guò)電壓侵入時(shí)的電源電壓的相位，radφ:φ=tan－1(ωlr)rad。圖9示出了在單相供電系統(tǒng)中，侵入到模擬電極的雷電脈沖接通相位與電弧電流峰

10、值的關(guān)系圖。雷電過(guò)電壓的接通相位對(duì)供電電源電壓影響是大的。圖10為三相3線式供電系統(tǒng)，在三個(gè)線間電壓之中至少有一個(gè)線間電壓常常在其低壓配電設(shè)備固有的最低電弧電壓以上的場(chǎng)合，在任何相位時(shí)，雷電過(guò)電壓的侵入會(huì)發(fā)生電弧續(xù)流的情況。例如：最低電弧電壓v電弧為100v時(shí)，這時(shí)發(fā)生電弧焊接的概率為100％?？墒?，圖11為單相供電的場(chǎng)合，供電電源電壓超出有v電弧的相位因?yàn)橹幌抻谛本€部分，發(fā)生電弧的概率是相當(dāng)小的。但是，供電方式以外的條件在同樣場(chǎng)合時(shí)，

11、三相3線式與單相2（或3）線式相比較，繼續(xù)發(fā)生電弧電流的可能性是高的。從（2）來(lái)看，電弧電流的大小相當(dāng)于2倍電源電壓時(shí)的電流，這時(shí)，被雷擊損壞的程度是大的。5.低壓配電線路的防雷措施的現(xiàn)狀配電線路的防雷措施，到目前為止，還沒(méi)有進(jìn)行一般性的研究。但是，在有關(guān)的配電線路的耐雷設(shè)計(jì)指南，因?yàn)樵谥献儔浩靼惭b地點(diǎn)，低壓配電線路的中性線進(jìn)行了b種接地，由于有了這個(gè)合適的接地，就能防止危險(xiǎn)的雷電過(guò)電壓。作為低壓配電線路的防雷措施，低壓配電設(shè)備要有高