雷電沖擊電壓下接地裝置的電壓升高和反擊(編輯修改稿)
2025-07-25 22:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電壓就是以“遠(yuǎn)地”電位為參考點(diǎn)的電壓，因此它們?cè)谝齺?lái)工作電壓的同時(shí)也引來(lái)了遠(yuǎn)處大地的參考零電位。在雷擊發(fā)生之前，“本地”接地裝置被認(rèn)為是處于零電位，比那些外引導(dǎo)線和設(shè)備的工作電位都低。而在雷擊發(fā)生的短時(shí)間內(nèi)，在“本地”接地裝置上產(chǎn)生的這個(gè)瞬間電壓升高就成為一個(gè)相對(duì)于外引導(dǎo)線和設(shè)備的真實(shí)的電壓升高了。一旦在這個(gè)電壓下發(fā)生電擊，其方向就是從“本地”接地裝置擊向這些外引導(dǎo)線和設(shè)備，所以稱為反擊。認(rèn)識(shí)它的本質(zhì)對(duì)于防護(hù)它的危害具有十分重要的意義。 電力系統(tǒng)的輸電線路在正常運(yùn)行情況下三相線路是帶有額定高電壓的，而架空地線和桿塔是接地的，處于零電位。35kV及以上線路的三相架空電線通過(guò)絕緣子串懸掛在桿塔橫檔上，而10kV及以下線路通常采用針式絕緣子或瓷橫檔固定在桿塔頂上或橫檔上。當(dāng)雷擊桿塔頂或架空地線時(shí)，雷電流通過(guò)桿塔接地電阻向大地泄放，由于桿塔或接地引下線具有電感和電阻，桿塔的接地裝置也有電感和電阻，雷電流在這些接地電阻和電感上將產(chǎn)生很高的過(guò)電壓。 例如一條35kV輸電線路，桿塔高15m，桿塔的接地電阻為4Ω，按上述公式（1），一個(gè)I=100kA、di/dt = 10 kA /μS的雷電流在桿塔頂上產(chǎn)生的沖擊電壓為： （2） 這個(gè)過(guò)電壓是出現(xiàn)在桿塔頂端懸掛或安裝絕緣子的地方。它高出線路對(duì)地電壓（35/√3=）多倍。這時(shí)，線路導(dǎo)線上的（輸電）電壓相對(duì)于雷電沖擊電壓是低電壓了，原本接地而現(xiàn)在卻處于高電壓的桿塔將向線路導(dǎo)線發(fā)生反擊和閃絡(luò)放電。如圖1所示。圖1 輸電線路接地橫檔對(duì)導(dǎo)線的反擊 接地裝置或引下線的旁側(cè)閃擊 接地裝置或引下線的旁側(cè)閃擊如圖2所示，它是一個(gè)避雷針?biāo)軐?duì)于鄰近設(shè)備反擊的示意圖。 前面我們已經(jīng)介紹，當(dāng)通過(guò)引下線或避雷針?biāo)狗爬纂娏鲿r(shí)，沿引下線或避雷針?biāo)?huì)有電壓降。若塔頂上的避雷針A接閃，塔身上的某點(diǎn)C距地高為h米。與C點(diǎn)相近的設(shè)備B是連接在地上D點(diǎn)而具有與地E相同的電位。這樣B點(diǎn)與C點(diǎn)之間就有電壓降UK。若B點(diǎn)與C點(diǎn)之間的空氣間隙不足以承受此電壓，則C點(diǎn)將對(duì)B點(diǎn)擊穿放電，稱為旁側(cè)閃擊，將危及設(shè)備B。 為了防止旁側(cè)閃擊的發(fā)生，其它設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)，包括其它接地裝置和構(gòu)架，必須與防雷引下線或獨(dú)立避雷針?biāo)乃芙Y(jié)構(gòu)保持一個(gè)間隙距離SK。由于雷電沖擊放電電壓與很多因素有關(guān)，如電壓的波形、作為電極的構(gòu)架的結(jié)構(gòu)形式、電壓的極性以及大氣環(huán)境條件等。因此，為了計(jì)算這個(gè)間隙距離，只能將其中有些條件簡(jiǎn)化，才能進(jìn)行比較粗略的計(jì)算。例如，我們?nèi)饪臻g隙的雷電沖擊放電電壓為500kV/m、雷電流幅值按150kA、雷電流陡度按50 kA/μS計(jì)，避雷針?biāo)碾姼邪锤叨让棵?μH計(jì)，這樣，圖2中CB的距離Sk必須等于或大于： （3） Sk的單位為米，而h是以米為單位的避雷針?biāo)?duì)應(yīng)點(diǎn)C的高度。 圖2 接地塔架對(duì)鄰近物體的反擊按電力部門(mén)頒布的規(guī)程，Sk不得小于5m。 接觸電壓對(duì)人身的傷害就是旁側(cè)閃擊的一種表現(xiàn)。，這是我們一般人的身體加上伸手的高度。 在地中接地網(wǎng)之間的電位反擊 防雷接地網(wǎng)在泄放雷電流時(shí)會(huì)有電壓升高，圖2中的曲線L為泄放雷電流時(shí)地中電位衰減曲線，而電壓U0為雷電流在接地電阻R上的壓降，此電壓直到無(wú)窮遠(yuǎn)處才衰減為零，即大地零電位。因此在防雷接地網(wǎng)與其它接地系統(tǒng)或接地極之間也會(huì)有電壓升高。圖2中所示為防雷接地網(wǎng)與另一設(shè)備的接地點(diǎn)D之
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