直擊雷和感應雷過電壓可能對低壓配電系統的影響分析。

2022-07-01 · 閱讀817

雷電過電壓對低壓配電系統的影響有多種形式，比如直擊雷、感應雷等，SPD浪涌保護器就是為了防止浪涌電壓侵入低壓配電系統造成電器元件的損壞。

下文介紹一下相關內容。

1、雷擊防雷系統或一個鄰近的區域而引起的過電壓

當雷擊建筑物，該建筑物采用低壓配電系統并聯供電方式時，雷電流通過可利用的不同路徑流入大地。

這些路徑本地接地點(建筑物接地)，同樣也包含通過金屬相連接的遠距離接地，主要是電纜饋線。

來自于雷電保護系統接閃端的電涌電流通過引下線輸人接地系統。這樣，雷電流至少被分成了兩部分，一部分流人建筑物的接地系統，另一部分通過電纜線路流向遠方接地(電流通常也可能沿著其他
路徑，例如金屬管道和其他傳導裝置)，電流的分配與阻抗成反比，沖擊電流起始階段，電流的分配取決于電感的分配，隨后電流變化率低時，電流的分配取決于電阻的分配。

當幾個建筑物電氣上有連接時，有效電阻值降低，雷電流從建筑物本身輸人到LV系統的電流將隨著連接到一起的建筑物的數量的增加而增加。

不同國家，中性點的連接方式不同，所以雷電流的傳播方式也不盡相同。在設計系統時應該考慮這些不同。

在可以利用的路徑中，電流的傳播將會引起過電壓，特別是在導線和接地之間。取決于LV裝置的設置以及SPD浪涌保護器的使用與否，這些過電壓可以被放大或者降低。

試驗結果基本符合先前的敘述，并且顯示出了入端中點接地的優越性，以及考慮阻抗、電感和相互之間耦合的重要性。

同樣值得注意的是，由于直擊雷落在建筑物或某部分上而導致的接地點電位上升，超過了低壓裝置的絕緣耐受水平，從而引起閃絡，同時應注意，過電壓將會傳播到與其連接在同一個的低電壓配電網的

相鄰建筑物(設備)，除非該建筑物(設備)安裝有等電位的SPD浪涌保護器裝置。

同樣的，即使一個建筑物沒有直接遭受雷擊也可能產生過電壓，這是通過配電網絡傳播所導致。除此之外，如果已經給出了一個地域的雷電密度，現有的高大建筑物雖然降低了雷擊直擊附近低矮建筑物

的概率，但卻不可避免地增加了傳導過電壓的概率。

接地體和導線之間的過電壓作用在與其連接設備的絕緣上，這些設備通常都會根據GB/T 16935.1-2008具有足夠的耐受水平。電力設備的工作元器件會承受到導線之間出現的過電壓。

乍一看上去，最壞的情況可能是過電壓施加到電力設備的工作元器件，這可能也是正常的情況。

然而，對地過電壓會帶來一些問題，它不僅作用于電力設備絕緣，而且會改變電力系統和可能連接到設備的通訊系統之間的參考電位。

2、低壓配電系統的感應過電壓

由于閃絡會使電磁場發生改變，電涌被引人到離閃絡點相當大范圍內的架空線上。可從下面公式粗略估計導線上產生的過電壓(U):

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

式中：
I——雷電流；
h——導線離地高度；
k——系數,取決于雷電流反擊的速率；
d——發生閃絡點到導線距離。
參數k的變化很小(1.0~1.3)。

對于電流為30kA的中等程度的雷電流，當架空線距地面高度為5m，1km范圍內的瞬時過電壓將超過5kV。在這種情況下，即使距離為10km時，100kA的電流產生的電壓為1.8kV。

3、直擊于低壓配電系統引起的過電壓

由于雷電流通道的有效阻抗較高，因此實際上可認為雷電流為一理想的電流源。因此，產生的過電壓由雷電流通道的瞬態有效阻抗的大小決定。

導線遭受雷擊，第一時刻的電壓取決于導線的特征阻抗(電涌阻抗)，電流(I)最初分為兩部分，且電涌電壓(U)為：

U=Z*I/2

式中:
U——電涌電壓；
Z——線路的電涌阻抗；
I——電涌電流。

假設電流為10kA，電涌路徑阻抗為400Ω時，很顯然，預期的電涌電壓為2000kV。因此，大多數情況下閃絡通常會在導線和地之間發生。發生閃絡后，有效阻抗以一定數量下降，其下降程度取決于接地電阻。

假設雷電流為10kA，阻抗低至10Ω時，導線上電壓為100kV。

在架空線與電纜聯合系統中，由于電纜電涌路徑阻抗比架空線低，從而其產生過電壓略有降低，其降低程度依電流持續時間和系統的對地電容量而定。

然而降低的程度不能完全避免低壓系統中超過標稱絕緣水平的過電壓。因此，直擊雷將會對系統造成損壞。可以在低壓系統安裝浪涌保護器對過電壓進行限制。

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