【正文】 因而在防雷保護計算的彼德遜等值電路中，如圖 213所示，等值雷電流源通常就直接用雷電流來表示。 )物體時，流過該物體的電流定義為雷電流。在雷電流的實際測量中，一般都能滿足條件 ZZ0，例如， Z0估計為 300Ω , 30?Z Ω即可。如圖 22的雷電流源等值電路，有 : Z Z0 i=2i0 雷擊流源 被擊電路 37 圖 22雷電流等值電路 ZZZii ??0002 （ 28） 顯然 i與 Z有關。 雷電放電的物理過程雖然是很復雜的，但是從地而感受到的實際效果和防雷保護的工程角度，還是可以把它看成是一個沿著一條固定波阻抗的雷電通道向地而傳播的電磁波過程，據(jù)此建立計算模型。盡管雷云有很高的初始電位 (估可達幾百兆伏 )，可能使大氣擊穿，形成先導主放電，但是地而被擊物體的電位并不取決于這一初始電位，而是取決于雷電流與被擊 物體阻抗的乘積 (被擊物體阻抗是指被擊點與大地零電位參考點之間的阻抗 )。 關于地面落雷密度與雷電日數(shù)的關系，我國標準推薦采用國 際大電網(wǎng)會議推薦標準 : dg TN ? （ 26） 式中， Ng為每年每平方公里地面落雷數(shù)； Td 雷電日數(shù)；由此可得： dT?? （ 27） 對 40?dT 的地區(qū)，按我國標準取值 ?? 。實際上， ? 值與年平均雷電日 dT 有關。 地面落雷密度 雷云對地放電的頻繁和強烈程度，由地面落雷密度 ? 來表小。若設這個電流入射波為 I0，則對應的電壓入射波 000 ZIu ? 。 雷電波阻抗 (Z0) 雷電通道在主放電時如同導體，使雷電流在其中流動同普通分布參數(shù)導線一樣，具有某一等值波阻抗，稱為雷電波阻抗 (Z0)。 圖 221（ c）為等值半余弦波，雷電流波形的波前部分，接近半余弦波，可用下式表達： )c os1(2 tIi m ??? （ 25） 這種波形多用于分析雷電流波前的作用，因為用余弦函數(shù)波前計算雷電流通過電感支路所引起壓降比較方便。斜角波的數(shù)學表達式最簡單，便于分析與雷電流波前有關的波程，并且斜角平頂波用于分析發(fā)生在 10181。雙指數(shù)波形也取作沖擊絕緣強度試驗電壓的波形，對它定出標準波前和波長為 。 (a)標準沖擊波形 (b)等值斜角波頭 (c)等值半余弦波頭 圖 21 雷電流的等值波形 圖 21(a)標準波形，它是由雙指數(shù)公式所表示的波形 )(0 tt eeIi ?? ?? ?? （ 24） 這種表示是與實際雷電流波形最為接近的等值波形，但比較繁瑣。 雷電流極性及波形 35 國內(nèi)外實測結(jié)果表明， 75%～ 90%的雷電流是負極性，加之負極性的沖擊過電壓波沿線路傳播衰減，因此電氣設備的防雷保護中一般按負極性進行分析研究。我國幅員遼闊，各地自然條件千差萬別。其原因一方 面在于雷電放電本身的隨機性受到自然條件多種因素的影響 。 雷電流的各項主要參數(shù) 幅值、波頭、波長和陡度的實測數(shù)據(jù)具有很大的分散性。 (3)雷電流陡度 由于雷電流的波頭長度變化范圍不大，所以雷電流的陡度和幅值必然密切相關。s 的僅占 18%～ 30%。s范圍之內(nèi)，平均約為 50181。 至于雷電流的波長，實測表明在 20181。s～ 。s～ 5181。雷電流幅值概率可按以下公 式求得： 44lg IP ?? (22) （ 2）雷電流的波頭和波長 雖然雷電流幅值隨各國的自然條件不同而差別很大，但是各國側(cè)得的雷電流波形卻基本一致。 上述雷電流幅值累積概率計算公式適用于我國大部分地區(qū)。 34 （ 1）雷電流幅值的概率分布 我國現(xiàn)行標準推薦按下式計算 88lg IP ?? (21) 式中： I是雷電流幅值， kA； P是 幅值等于大于 I的雷電流概率。 幅值和波頭又決定了雷電流隨時間上升的變化率，稱為雷電流的陡 度。波頭是指電流上升到幅值的時間 。這三個參數(shù)為 :幅值、波頭和波長。因此電氣設備的防雷保護和絕緣配合通常都是取負極性的雷電沖擊波進行研究分析。許多雷電流波形都是在峰值附近出現(xiàn)明顯的雙峰，波尾部分也有不太大的隆起。在防雷設計中，要根據(jù)雷電日的多少因地制宜。西北多數(shù)地區(qū)在 24以下。 我國各地雷電日的多少和該地的緯度及距海洋的遠近有關。每年的雪電日數(shù)相差較大，故采用的是多年平均值。目前采用的參數(shù)是建立在現(xiàn)有雷電觀測數(shù)據(jù)的基礎上的，這些參數(shù)是： 雷電日 為了統(tǒng)計雷電的活動頻繁度，采用雷電日為單位。當雷云對導線附近地面物體放電后，雷云電荷被中和而失去對導線上電荷的束縛作用，電荷便向?qū)Ь€兩側(cè)流動，由此而產(chǎn)生的過電壓稱為感應過電壓，其能量很大，對供電設備的危害也很大。 帶有負電荷的雷云接近輸電線路時，強大的電場在導線上產(chǎn)生靜電感應。但當距離地面達某一高度時，先導通道的頭部至地面某一感應電荷的電場強度超過了其它方向，先導通道大致沿其頭部至感應電荷的集中點的方向連續(xù)發(fā)展，至此放電發(fā)展才有方向。 帶有大量電荷的雷云（實測表明多為負極性），在其周圍的電場強度達到使空氣絕緣 破壞的程度（約 25～ 30kV/cm），空氣開始游離，形成導電性的通道，通道從云中帶電中心向地面發(fā)展。實際觀測表明，第二次及以后的沖擊放電的先導階段發(fā)展時間較短，沒有分叉。雷云是一塊大介質(zhì)，電荷在其內(nèi)部不容易運動，因此如前所述，在雷云積聚電荷的過程中，就可能形成若干個密度較高的電荷中心。而且，人們眼睛觀察到的一次閃電，實際上往往包含多次先導 主放電的重復過程，一般為 2~3次，最多可達 40多次。 雷電觀測表明，先導放電不是一次貫通全部空間，而是間歇性的脈沖發(fā)展過程，稱為分級先導。在地面高聳的突起處（如尖塔或山頂），也可能出現(xiàn)從地面開始的上行正先導向云中的負電荷區(qū)域發(fā)展的放電，稱為上行負閃電。由于主放電的發(fā)展速度很高，約為 2 107～ 108m/s，所以出現(xiàn)甚強的脈沖電流，可達幾十乃至二、三百千安。 當先導通道到達地面或者與迎面先導相遇以后，就在通道端部因大氣強烈游離而產(chǎn)生高密度的等離子區(qū)，此區(qū)域自下而上迅速傳播，形成一條高導電率的等離子通道，使先導通道以及雷云中的負電荷與大地的正電荷迅速中和，這就是 主放電過程。這一放電階段稱為先導放電。雷云中的負電荷逐漸積聚，同時在附近地面上感應出正電荷。這正是我們主要關心的問題。 大多數(shù)雷電發(fā)生在雷云之間，它對地面沒有什么直接影響。隨著雷云的發(fā)展和運動，一旦空間電場強度超過了大氣游離放電的臨界電場強度（大氣中約 30kV/cm，有水滴存在時約 10kV/cm）時，就會 發(fā)生云間或?qū)Υ蟮氐幕鸹ǚ烹姡环懦鰩资酥翈装侔驳碾娏?；產(chǎn)生強烈的光和熱（放電通道溫度高達 15000℃至 20200℃），使空氣急劇膨脹振動，發(fā)生霹靂轟鳴。雷云的底部大多數(shù)是帶負電，它在地面上會感應出大量的正電荷。一般認為雷云是在有利的大氣和大地條件下，由強大的潮濕的熱氣流不斷上升，進入稀薄的大氣層冷凝的結(jié)果。 雷電放電是由于帶電荷的雷云引起的。 雷電放電是一種氣體放電現(xiàn)象，由其引起的過電壓，叫做大氣過電壓。 31 6 雷電與防雷裝置及接地的基本常識 雷電 雷電及其放電過程 雷電是一種恐怖而又壯觀的自然現(xiàn)象，這不僅在于它那劃破長空的耀目閃電和令 人震耳欲聾的雷鳴，重要的是它給人類生活帶來巨大的影響。 高型層外配電裝置：將斷路器、電流互感器、布置在旁路母線下方，同時兩組母線重疊布置。 層外配電裝置 : 根據(jù)電器和用線布置的高度，層外配電可分為：中型、高型、半高型。 二層式：把 所有的用電設備布置在三層中 ， 它使用于 6kv～ 10kv 出線帶電抗器 及 35kv～ 220kv 的情況。 檢修要求 電壓為 110KV 及以上的屋外配電裝置，應視其在系統(tǒng)中的地位、接線方式、配電裝置型式以及該地區(qū)得檢修經(jīng)驗等情況，考慮帶 電 作業(yè)的要求 ， 為保證檢修人員在檢修電器及母線時的安全，電壓為 63Kv 及以 上的配電裝置，對斷路器兩側(cè)的隔離開關和線路隔離開關的線路側(cè)，宜配置接地閘，母線上宜安裝接地刀閘或接地器 屋內(nèi)配電裝置 屋內(nèi)配電裝置可以分以下三類： 三層式： 把 所有的用電設備布置在三層中，它使用于 6kv～ 10kv 出線帶電抗器的情況。 (3)架空出線間隔的排列應根據(jù) 出線走廊規(guī)劃的要求，盡量避免線路交叉，并與終端塔位置相配合 ， 各級電壓配電裝置各回路的相序排列應盡量一致 。 運行要求 (1)各級電壓配電裝置之間，以及它們和各種建筑物之間的距離和安全 相對位置，應按最終規(guī)模統(tǒng)籌規(guī)劃，充分考慮運行的安全和便利 。 （ 3）工藝布置設計應考慮土建施工誤差，確保電氣安全凈距的要求。 施工、運行和檢修的要求 施工要求 （ 1） 配電裝置的結(jié)構(gòu)在滿足安全的前提下應該盡量予以簡化，并考慮構(gòu)件的標準化和工廠化 。 配電裝置的設計要求 滿足安全凈距的要求 （ 1）屋外電氣設備外絕緣體最低部位距地小于 米時，應裝設固定遮攔，屋內(nèi)電氣設備外絕緣體最底部位距地小于 ，應裝設固定遮攔。 設計的基本步驟 選擇配電裝置的形式 根據(jù)電壓等級、電器形式、出線多少和方式、有無電抗器、地形及環(huán)境等因素，選擇配電方式。 電暈無線電干擾的特性和控制 。 29 噪聲的允許標準及限制措施要求 。 配電裝置的基本要求和設計的基本步驟 基本要求 滿足安全凈距離的要求 。 c．安裝工作量小，建設周期短，而且便于擴建和搬遷。 成套配電裝置： a．結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。 c．設備受天氣及外界有害氣體影響大，運行條件差，須加強絕緣。 屋外配電裝置： a．安全凈距大，占地面積大。 c．設備受氣象及外界有害氣體影響較小，可減少維護工作量。 配電裝置的特點 屋內(nèi)配電裝置的特點： a．安全凈距小并分層布置，占地面積小。 準 確級的選擇 表 57電壓互感器的準確級 準確級次 誤差極限 一次電壓變化范圍 二次負荷變化范圍 比差值 相角差 20 （ ） e1U （ ） e2S 27 表 58 220kv測電壓互感器級參數(shù)： 型號 額定變化 額定容量 最大容量 一次 繞組 二次 繞組 剩余 繞組 1級 3級 220/ 3 —— —— —— 28 5 配電裝置的設計 配電裝置的選擇原則 高壓配電裝置的設計必須認真貫徹國家的技術經(jīng)濟政策，遵循上級頒的有關規(guī)程、規(guī)范及技術規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點和運行、檢修、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設備，積極慎重地采用新布置、新設備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設計不斷創(chuàng)新，做到技術先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維 護方便。 23 母線的選擇 （ 1）母線截面的選擇 : 各種配電裝置中主母線在 20m 以下的母線，一般均按所在回路的最大持續(xù)工作電流 （ 2）熱穩(wěn)定校核 : = = C—— 熱穩(wěn)定系數(shù) 高壓斷路器的選擇 種類和形式的選擇 表 53斷路器型式 安裝使用場所 主要形式 參數(shù)型號 發(fā)電機組回路 中小型機組 少油 SN1010Ⅲ 大型機組 專用 、空氣短路器 配電裝置 6～ 10KV 少油、真空、 SN1010 ZN10 LN10 35KV 多油、少油、真空、 DW35 SN1035 SWZ35 110～ 330KV 少油、空空、 SW110～ 330 KW110～ 330 500KV LW500 系列 按額定電壓選擇 額定電壓應滿足： 按額定電流選擇 額定電流應滿足： 額定關合電流選擇 為了保證斷路器在關合短路電流時安全，不會引起觸頭熔接和遭受點動力的破壞應滿足： 24 熱穩(wěn)定校驗 應滿足： ?