電纜感應雷過電壓當雷擊於線路(lù)附近的(de)大地,以及直接擊(jī)於避雷線或杆塔時,在線路的 工作導線上就會產生感應過電壓(yā)。
其幅值可達 300 ~ 400kV,足以(yǐ)使 60 ~80 cm 的氣隙(xì)放(fàng)電,因此(cǐ)對低壓線路是(shì)非(fēi)常危險的。
其(qí)物理過程如圖 24 - 8 所(suǒ)示。
在(zài)雷雲放電(diàn)的起始階段,由於先導通道 中(zhōng)充(chōng)滿與雷雲同極性(xìng)的電荷,則先導通道對導線產生靜電(diàn)感應。
因(yīn)電場 強度的(de)切(qiē)向分量 Ex 的作用,將(jiāng)與雷雲異號(hào)的正電荷從導線的兩端吸引到 靠近先導通道的一段導線(xiàn)上成為束縛電荷,越靠近先導通道,則導線上的 電荷密度(dù)也就越大。
因為先導通道發展的速度不快(kuài),導線上電荷集中過(guò)程也很(hěn)緩慢,導線 上的(de)電流很小,正電荷的電場在導線(xiàn)高度上被先導通道上的負電荷電(diàn)場 所抵消。
主放電開始時,先導通道(dào)上(shàng)的負電荷由下向上被迅速中和,先(xiān)導通道 的電場消失,電場強度 Ex 迅速降低,使(shǐ)導線上的正電荷得以釋放,並沿導 線向兩側(cè)流動,形成脈衝電流,引起(qǐ)過電壓。
由於(yú)主放電速度非常大,所 以導線中的(de)電流也很大,感應電壓可達(dá)很大的數值。
為了防止和限製大(dà)氣過電壓以(yǐ)保護輸電線路和電氣設備,一般采用 避雷針,沿線路裝設避雷線和在變電所、發(fā)電廠附近裝設避雷器。
4 . 避雷器(qì)的工作原理和特性參數(1)工作原理 避雷器實質上是一種放電器,並聯在被(bèi)保護的設備附 近。
上端接於高壓(yā)線,下端(duān)接地。
避雷器平時處(chù)於絕緣狀態。
當出現的 大氣過電壓超過避雷器的(de)放電電壓時(shí),避雷器就對地放電,將入侵波(bō)導入 大地,以不致於危害被保護的設備絕緣。
當過(guò)電(diàn)壓消失後,避雷器必須迅 速恢複絕緣狀態,以(yǐ)保證係統繼(jì)續正常運行。
避雷器(qì)的類(lèi)型主要有保護 間隙、管型避雷器、閥型避雷(léi)器和氧化鋅避雷器等。
避雷器的保護性能(néng)直 接決定著被保(bǎo)護(hù)設備的絕緣水平(píng)。
換言之(zhī),電力電纜等設備的絕緣水平 是根據避雷器的保護性能選取的。
絕緣水平即電纜等設備能夠承受各種 電壓(yā)的(de)能力和數值。
以(yǐ)閥型(xíng)避雷器(qì)為例,如圖 24 - 9 所示,閥型避雷(léi)器的基本(běn)元件為火(huǒ)花 間隙和非線性電阻。
間隙元件由多個統一規格的單個放電間隙串(chuàn)聯而 成。
每個間隙主要由兩(liǎng)個黃銅電極組(zǔ)成,在電極(jí)間(jiān)有雲母片將其隔絕。
非線性電阻元件(jiàn)是由多個非線性(xìng)閥片電阻盤串聯而成。
閥片電阻盤是由(yóu) 半導體材(cái)料碳化矽粉末壓製而成的圓片。
這種材料的電壓和電流的關係 是非線性的。
電阻值與流過的電流有關,電流越大,電阻越小;反之,電流 越小,電阻越大。
閥片與間隙也串聯(lián),在係統正常工(gōng)作(zuò)時,間隙(xì)將閥(fá)片電 阻與工作母線隔(gé)開,以免由工作電壓在閥片電(diàn)阻中(zhōng)產生的電流使閥片(piàn)燒 壞。
當係(xì)統中出(chū)現過電壓且幅值超過間隙的(de)放電電壓時(shí),間(jiān)隙先擊穿,衝擊電(diàn)流(liú)通(tōng)過閥片流入大地(dì)。
由於閥片的非線(xiàn)性特性,其電阻在流過大的 衝擊電(diàn)流時變得很小,故在閥片上產生的壓(yā)降,即殘壓較少,限製了作用 於設備上的過(guò)電壓值,使其低於被保護設備的衝擊耐壓值,因為設備得到 保護(hù),當過電壓(yā)消失後間隙中由工作電壓產生的工頻續流仍將繼續流過 避雷器(qì),此續流由於變閥(fá)片電阻的限製較衝擊電流要小得多,故閥片電阻 急劇上升,從而進一步限製了工頻續流的數值,使間隙能在工頻(pín)續流 次經過低值時將電弧熄滅,線路又恢複(fù)正常運行。
1— 間(jiān)隙 2— 閥(fá)片(piàn)電阻 3—架空線 4— 電纜(2)避雷器的特性參數①額定電壓 是指避雷器的(de)兩端允許施加的很高(gāo)工頻電壓有效值(zhí)。
即相當於相電(diàn)壓。
係統的額定電壓一般指線電壓。
②衝擊放電電(diàn)壓 當過電(diàn)壓達到或超(chāo)過此(cǐ)值時,避(bì)雷器就要放電,即 避雷器的對地(dì)放(fàng)電電壓。
其值必(bì)須低於被保護設(shè)備的絕緣水平,並留有 一定的裕度,這樣才能對設備進行保護。
但是亦不能太低,以免避(bì)雷器動 作頻繁,使避雷器損壞和係統不(bú)穩定。
③衝擊殘壓 當避雷器在大氣過電壓作用下放電時,雷電流在避雷(léi) 器兩端產生的電壓降。
殘壓和電纜絕緣的相電壓是(shì)並聯電壓,所以殘壓 也應低於被保護設備的絕緣水平。
電纜的(de)基本絕緣水平 BLL[Base Insulale le,el]就是按照衝擊放電電壓 和線壓進行選取的(de)。
④滅弧電壓 一般為過電壓經過以後(hòu),電弧熄滅時(shí)的電壓。
須保證 可靠熄滅工頻續流電弧的(de)條件下,允許加在避雷器上的(de)很高(gāo)工頻電壓(yā)。
滅弧(hú)電壓應大於避雷(léi)器工作母線上可能出現的很高工頻(pín)電壓,否則避雷(léi) 器可能因為不能(néng)滅弧(hú)而爆炸。
這個電壓為工頻過電壓,即在單相故(gù)障接 地時(shí)引起的健全相上的電壓升(shēng)高。
對 110kV 及以上的中性點(diǎn)直接接地係 統(tǒng),滅(miè)弧電壓取係統很大工作線電壓的 80% ;對 35kV 及以下的中性點不 接(jiē)地係統和經消弧圈接地的係統,則分別取係統(tǒng)很大工作線電壓的(de) 110%和 100% 。
⑤保護比 以 K 記。
指避雷器的衝擊放(fàng)電電壓或衝擊殘壓較高者與 滅弧電壓之(zhī)比。
K = Upf(
Uoff Upc )或 UP = KUofK 越小,則 Upf,Upc較小,較安全,或 Uof較高,可在工(gōng)頻過電壓較高時 切斷工頻續流,則(zé)避雷器(qì)保護性能越好。
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