【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 計(jì)算結(jié)果表明，這兩根導(dǎo)體每米都受到408kg的力。因此雷擊的時(shí)候，由于電動(dòng)力的作用，也有可能使弱電設(shè)備導(dǎo)線折斷。同樣對(duì)拐彎的導(dǎo)體或金屬構(gòu)件，在拐彎部分也將受到電動(dòng)力作用，它們之間的夾角越小，受到的電動(dòng)力越大。當(dāng)拐角的夾角為銳角時(shí)受到的作用力最大，鈍角最小。所以接閃器及其引下線不應(yīng)出現(xiàn)銳角的拐彎，在不得已采用直角拐彎時(shí)應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)件強(qiáng)度。熱效應(yīng)的破壞作用 根據(jù)焦耳定律，一次閃擊的雷電流發(fā)出的熱量Q （22）式中Q—發(fā)熱量，J；i—雷電流，A；R—雷電流通道的電阻，Ω； t—雷電流持續(xù)的時(shí)間，s。實(shí)際上，雷電流作用的時(shí)間很短，散熱影響可以忽略，在電流通路上引起的溫升ΔT為 （23）式中ΔT —溫升，K；m—雷電流通過(guò)的物體質(zhì)量，kg；c—通過(guò)雷電流的物體的比熱容，J/kgK。 如果雷電擊在電弱電設(shè)備上，由于雷電流很大，通過(guò)的時(shí)間極短，被擊得物體瞬間產(chǎn)生巨大熱量，又來(lái)不及散發(fā)，將產(chǎn)生巨大的爆炸力。當(dāng)雷電流通過(guò)金屬體時(shí)，如果金屬體的截面積不夠大時(shí)，甚至可使其熔化。因?yàn)橥ǖ赖臏囟瓤筛哌_(dá) 6000℃~10000℃，甚至更高。因此在雷電流通道上遇到易燃物質(zhì)，可能引起火災(zāi)。 雷電流沖擊波的破壞作用 雷電通道的溫度高達(dá)幾千度至幾萬(wàn)度，空氣受熱急劇膨脹，并以超聲速度向四周擴(kuò)散，其外圍附近的空氣被強(qiáng)烈壓縮，形成“激波”。被壓縮空氣層的外界稱為“激波波前”?！凹げúㄇ啊钡竭_(dá)的地方，空氣的密度、壓力和溫度都會(huì)突然增加?！凹げúㄇ啊边^(guò)去后，該區(qū)壓力下降，直到低于大氣壓力。這種“激波”在空氣中傳播，會(huì)使其附近的電力線路、電氣設(shè)備受到破壞。感應(yīng)雷的影響感應(yīng)雷對(duì)弱電設(shè)備的影響主要是指在雷云之間放電或雷云對(duì)地之間放電時(shí)，在附近的戶外傳輸信號(hào)線路、埋地電纜線路、設(shè)備連接線上產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備，使串聯(lián)在線路之間或線路末端的電子設(shè)備受到損壞。感應(yīng)雷雖不如直擊雷猛烈，但其發(fā)生的概率比直擊雷高得多。 當(dāng)雷云層與層之間以及雷云與大地之間放電時(shí)，在放電通道周圍產(chǎn)生的電磁感應(yīng)、雷電電磁脈沖的輻射以及雷云電場(chǎng)的靜電感應(yīng)，使建筑物上的金屬部件、管道、鋼筋和由室外進(jìn)入室內(nèi)的電源線、信號(hào)傳輸線、天線饋線等感應(yīng)出雷電高電壓，并通過(guò)這些線路以及進(jìn)入室內(nèi)的管道、電纜等引入室內(nèi)造成電子設(shè)備損壞。顯然感應(yīng)雷危害是大面積的，是危害電子設(shè)備的主要干擾源。例如，當(dāng)雷擊大地時(shí)，在線路產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓的值可以按下述經(jīng)驗(yàn)公式估算 （24）式中U —感應(yīng)過(guò)電壓，kV； I —雷電流幅值，kA；b —雷擊點(diǎn)與導(dǎo)線間的水平距離，m； ——導(dǎo)線平均高度，m。 當(dāng)雷擊電流為30kA斜角波，雷云高度為 3km，導(dǎo)線高度為10m，雷電擊中距500m長(zhǎng)架空線路中點(diǎn)100m處的地面時(shí)，則線路上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓幅值為75kV的振蕩波。此振蕩波為電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)共同作用的結(jié)果。雷電感應(yīng)是雷電流的強(qiáng)大電場(chǎng)以及磁場(chǎng)變化時(shí)產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)造成的。靜電感應(yīng) 當(dāng)建筑物頂部或其他導(dǎo)體處于雷云與大地間所形成的電場(chǎng)中時(shí)，建筑物頂部或?qū)w上就會(huì)聚集極性與雷云下部電荷極性相反的大量電荷。當(dāng)雷云與放電體間的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)兩者之間空氣的擊穿強(qiáng)度時(shí)，雷云對(duì)放電體放電，正、負(fù)電荷在電路中猛烈地中和。雷云放電后，云與大地間的電場(chǎng)突然消失，建筑物頂部或?qū)w上的電荷來(lái)不及立即流散，因而產(chǎn)生很高的對(duì)地電位差。這個(gè)對(duì)地電位差稱為靜電感應(yīng)電壓。如果樓頂不采取良好的接地措施，室內(nèi)的設(shè)備即有可能因靜電感應(yīng)電壓而受損。 雷擊時(shí)，除建筑物產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓外，在輸電線路和通信線路上同樣會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。由于感應(yīng)電壓極性與雷云極性相反的電荷聚積到一段線路上成為束縛電荷。當(dāng)雷云對(duì)放電體放電時(shí)，雷電通道中的電荷猛烈中和，線路上的束縛電荷變?yōu)樽杂呻姾刹⑾驅(qū)Ь€兩邊流動(dòng)，形成感應(yīng)過(guò)電壓波。高壓輸電線路上的感應(yīng)過(guò)電壓可達(dá) 300~400kV；一般配電線路和通信線路雖然懸掛高度較低，但雷電流大，感應(yīng)過(guò)電壓仍可達(dá)幾十千伏。電磁感應(yīng) 由于雷電流具有極大的幅值和陡度，在放電通道周圍的空間里會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的變化電磁場(chǎng)。處在這一電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢(shì)。如果回路中有些地方接觸不良，就會(huì)產(chǎn)生局部發(fā)熱或放電現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象還可以使構(gòu)成閉合回路的金屬物體產(chǎn)生感應(yīng)電流，對(duì)設(shè)備或建筑物造成損害。 事實(shí)上，在生產(chǎn)實(shí)踐中雷擊的靜電感應(yīng)破壞力數(shù)倍于電磁感應(yīng)。靜電感應(yīng)還可用雷擊的二次效應(yīng)理論來(lái)解釋。帶電雷云飄浮在地表上空，地表帶上極性與雷云極性相反的等量電荷。當(dāng)雷擊過(guò)后，雷擊點(diǎn)地表變?yōu)殡姾傻南鄬?duì)空穴，周圍高電荷區(qū)域與地電位相對(duì)絕緣的導(dǎo)體上的電荷，將導(dǎo)致設(shè)備打火、絕緣受損和電子設(shè)備失效。避雷針(線)是接地的導(dǎo)電物，一般高于被保護(hù)物體，它們的作用就是將雷電吸引到自己身上，安全并迅速地導(dǎo)入地中。避雷針通過(guò)自身的高度，在其尖端的高突處形成電場(chǎng)的畸變，在雷云電場(chǎng)的作用下，當(dāng)尖端的電場(chǎng)強(qiáng)度大于空氣電離場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，開(kāi)始電離空氣，形成迎面先導(dǎo)，并與雷云的雷電先驅(qū)相遇，完成雷擊過(guò)程。為了使雷電流能夠順利下泄，必須有良好的導(dǎo)電通道。因此，避雷針(線)的基本組成部分是接閃器(引發(fā)雷擊的部位)、引下線和接地體。首先介紹相關(guān)方面的知識(shí)。 變電站的侵入波保護(hù)變電站對(duì)侵入波的防護(hù)的主要措施是在其進(jìn)出線上裝設(shè)閥型避雷器，避雷器裝設(shè)在被保護(hù)物的引入端，其上端接在線路上，下端接地，一般安裝在變電站母線上。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻。目前，SFZ系列閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)中等及大容量變電站的電氣設(shè)備。FS系列閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)小容量的配電裝置。變電站中限制侵入波的主要設(shè)備是避雷器，它接在變電站的母線上，與被保護(hù)設(shè)備相并聯(lián)，并使所有設(shè)備受到可靠保護(hù)。避雷器實(shí)質(zhì)上是一種放電器(或稱限壓器)，并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備附近。避雷器的擊穿電壓要比被保護(hù)設(shè)備的低。當(dāng)線路上傳來(lái)的過(guò)電壓超過(guò)避雷器的放電電壓時(shí)，避雷器會(huì)先行放電，把入侵波導(dǎo)入大地，限制設(shè)備上的過(guò)電壓，避免電氣設(shè)備絕緣遭擊穿損壞。當(dāng)入侵波消失后，避雷器又能夠自行恢復(fù)絕緣能力，防止工頻接地短路事故的發(fā)生。目前使用的避雷器主要有四種類型，即保護(hù)間隙、管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。前兩種主要用于變電站進(jìn)線段的保護(hù)，以限制入侵的大氣過(guò)電壓；后兩者主要用于保護(hù)變壓器或其他電氣設(shè)備，其保護(hù)特性是選擇高壓電力設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)。為了使避雷器達(dá)到預(yù)期的保護(hù)效果，必須正確選擇和使用避雷器。避雷器的基本要求：避雷器與被保護(hù)設(shè)備之間應(yīng)有合理的伏秒特性的配合，在被保護(hù)物可能擊穿以前，避雷器就已發(fā)生動(dòng)作，將過(guò)電壓波截?cái)?，從而起到可靠的保護(hù)作用。工程上常用沖擊系數(shù)。來(lái)反映伏秒特性的形狀。沖擊系數(shù)a是指沖擊放電電壓與工頻放電電壓的比值，其比值越小，伏秒特性越平直，一般希望它接近于1。因此，應(yīng)選用沖擊系數(shù)小的避雷器作為電氣設(shè)備的保護(hù)裝置；當(dāng)瞬間的雷電過(guò)電壓消失后，避雷器能自行截?cái)喙ゎl續(xù)流、恢復(fù)絕緣強(qiáng)度，保證電力系統(tǒng)能夠繼續(xù)正常運(yùn)行；具有一定通流容量，且其殘壓應(yīng)低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓值。 變電站的進(jìn)線段保護(hù)要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的波度，就必須對(duì)變電站進(jìn)線實(shí)施保護(hù)。當(dāng)線路上出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，將有行波導(dǎo)線向變電站運(yùn)動(dòng)，起幅值為線路絕緣的50%沖擊閃絡(luò)電壓，線路的沖擊耐壓比變電站設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。因此，在接近變電站的進(jìn)出線上加裝避雷線是防雷的主要措施。如不架設(shè)避雷線，當(dāng)遭受雷擊時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)線路造成破壞。變電站進(jìn)線保護(hù)是在靠近變電站出線架1～2km線路上所采取的可靠的防雷保護(hù)措施，變電站進(jìn)線保護(hù)具體措施視變電站的線路情況而定。為了限制流經(jīng)避雷器的雷電流和限制入侵波的陡度，變電所需采用進(jìn)線保護(hù)接線。一、35kV及以上變電所的進(jìn)線段保護(hù)對(duì)于35~110kV無(wú)避雷線的線路，當(dāng)雷擊于變電所附近線路的導(dǎo)線上時(shí)，沿線入侵流經(jīng)避雷器的雷電流可能超過(guò)5kA，而且陡度也可能超過(guò)允許值，因此對(duì)對(duì)于35~110kV無(wú)避雷線的線路，在靠近變電所的一段進(jìn)線上，必須架設(shè)避雷線，在進(jìn)線段內(nèi)出現(xiàn)雷電波的概率大大減小，保證雷電波只能在進(jìn)線段以外出現(xiàn)。架設(shè)避雷線的這段進(jìn)線稱為變電所進(jìn)線保護(hù)段未沿全線架設(shè)避雷線的進(jìn)線段保護(hù)（1）閥型避雷器的作用：保護(hù)全所設(shè)備；（2）避雷線作用：避雷線保護(hù)角很小，在進(jìn)線段內(nèi)不發(fā)生繞擊，雷擊于進(jìn)線段以外的導(dǎo)線上時(shí)，導(dǎo)線自身電阻將消耗入侵波能量，來(lái)限制入侵波幅值；（3）管型避雷器1：限流；（4）管型避雷器2：保護(hù)開(kāi)關(guān)。二、全線架設(shè)避雷線的變電所進(jìn)線段保護(hù)三、35kV小容量變電所的簡(jiǎn)化進(jìn)線保護(hù) 35kV小