摘要:文中述说了雷电过电压会在电气设备的接线端子之间产生电弧特性的现象,又充分考虑了低压配电系统特有的被雷击损坏的机理,为防止雷电过电压在电气设备的端子之间产生火花放电,提出了降低雷电过电压的措施。
关键词:低压配电线路;雷击;防雷措施
1.概述
既复杂又庞大的电力设备构成的高低电压配电网络中的配电设备、用电设备,是影响电能质量的重要设备。
如今,对配电线路的防雷措施主要放在:(1)雷电过电压在某条高压配电线路上发生的雷击事故的影响范围有多广以及其可能性的概率;(2)确定其防雷保护的程度;(3)制定在实际的配电线路上能使用的各种防雷措施。
雷电过电压产生的火花放电不是烧坏低压配电设备的原因,该火花放电会导致配电设备的端子间短路,在工频电压下,在端子之间流过短路电流,这时的大量电能是烧坏低压配电设备的主要原因。
2.低压配电线路发生雷电过电压的频率
低压配电网络上发生雷电过电压受到该地区的地形、气象条件雷雨日数、雷云的移动路径、雷击电流峰值、高低压配电线路的架设密度和对地雷击密度等的影响。
为了获取研究低压配电线的防雷措施的基础资料,参考了书籍上多地7~10月的雷电多发期数据,取得了统计数据等详细资料。
根据这项研究的观测结果,计算出低压配电线路上发生的概率值。在研究耐雷设计中,从2kv以上的雷电过电压中,在低压配电设备的端子板或者设备内部会发生火花放电的雷电过电压假定为10kv限值,在超过10kv以上所观测到的累计频率为10%左右,而在5kv以下所观测到的累计频率为70%左右。
另一个观测结果,在一个非常狭窄的面积范围内,在同样的低压配电线路上装了电涌计数器进行了187次累计观测。将这两次观测结果的雷电过电压累积频率进行比较,它们各自的频率分布双对数曲线都近似于一条直线。但是这两条直线不是完全一致的。这是因为在电涌计数器上设定的雷电过电压的下限值有区别,这些观测结果都设定一个统一的下限值时,雷电过电压分布是一致的。
3.低压配电线路上发生的雷电过电压的情况
从配电线路上的防雷措施的研究来看,已考虑到在低压配电线路上发生雷电过电压的因素有:1直击雷;2感应雷;3高压侧的雷电过电压是侵入低压侧的雷电过电压的原因,由于避雷器动作使大地电位上升,从柱上变压器的高压侧过渡到低压侧的雷电过电压。
实际上,除了在低压配电线路上发生雷电过电压之外,还有雷击电流直接侵入配电线路附近的建筑物上设置的避雷针,使得大地电位上升影响到配电设备的接地系统的场合应考虑这些是产生雷电过电压的产生的原因。
3.1从高压侧过渡到低压侧的雷电过电压
由于配电用避雷器的放电使大地电位上升,通过柱上变压器的过渡电压,使低压配电线路上发生雷电过电压。由于雷电过电压侵入到低压配电线路,在有低压配电线路的中性线的架空共用地线的接地点(中间接地),照明线路或电力线路(电压相)与架空共用地线(接地相)之间的线间电压是大的。
3.2感应雷过电压
为了模拟在近处有雷击时的配电线路和雷电通道,架设一条按现行配电线的1/4比例大小的模型线路,还从气球上吊下电线。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这根电线有脉冲电流渡过,这时,测定在配电线路的导体上感应的电压波形。
感应的电压波形,就有下列两种情况:
(1)抑制低压配电线的架空地线和共用架空地线的雷电过电压效果,在接地电阻值是小的显著的。
(2)由于高压配电线路的避雷器出现适中动作,高压配电线处于接地状态,也同时有抑制低压电线的架空地线的雷电过电压的效果。
4.低压配电设备用材料的耐雷特性
作为雷电过电压烧坏对象的低压配电设备,连接到低压配电系统的电源端子之间的距离为5-10mm的空气间隙,是没有用耐雷元件保护的设备。
(1)雷电过电压会击穿端子之间的空气间隙(产生火花放电)。火花放电时有大电流流过端子之间空气层,流过的时间非常短,约1μs~1ms左右,因为其电能量很小,这时设备端子上的火花放电处只有非常小的放电痕迹,在烧坏配电设备或者熔断器熔断之前的电弧放电,很多场合会自然消弧,这时,可能认为配电设备不会受到雷击损害。
4.1低压配电设备用材料的v-t特性
从续流电弧的触发到达火花放电的性能,通过试验来调查低压配电线路上用的各种设备材料的v-t特性。再断时间为1~3μs左右的再断电压峰值为一密切协作一的范围内,低压干线和dv进线大约为50kv,变压器二次测大约为30kv,低压配电设备上约为10kv。从这些结果值来看,电度表、低压进线箱等低压配电设备很容易是受到雷电过电压损坏的设备。
4.2低压配电设备的电弧特性
在模拟低压配电设备的电源端子的电极之间施加工频电压,用设定可能的雷电脉冲电压重叠在任意的接通相位上的方法,对再现电弧我的试验进行调查。
在单相供电系统中,侵入到模拟电极的雷电脉冲接通相位与电弧电流峰值的关系,雷电过电压的接通相位对供电电源电压影响是大的。
在三相三线式供电系统,在三个线间电压之中至少有一个线电压常在其低压配电设备固有的最低电弧电压以上的场合,在任何相位时,雷电过电压的侵入会发生电弧续流的情况。
在同样场合时,三相3线式与单相2(或3)线式相比较,继续发生电弧电流的可能性是高的。从(2)来看,电弧电流的大小相当于2倍电源电压时的电流,这时,被雷击损坏的程度是大的。
5.低压配电线路的防雷措施的现状
有关的配电线路的耐雷设计指南,因为在柱上变压器安装地点,低压配电线路的中性线进行了接地,由于有了这个合适的接地,就能防止危险的雷电过电压。
低压配电设备要有高的绝缘强度,在个别配电设备年安装耐雷元件,除此之外,进行多重接地系统也能抑制雷电过电压。
一种有效适用的措施就是利用架空共用地线在低压配电线路进行1处以上的中间接地,构成了多重接地系统。可以降低侵入低压配电线路的雷电过电压,架空地线同样也能抑制由于相互的电磁感应在配电线路上发生的感应雷电过电压,就能说明架空共用地线可抑制低压配电线路的感应雷电过电压。
当设计多重接地系统时,接地间隔、单独接地阻抗和合成接地阻抗等应该有所规定。如果考虑了这些规定值而设计接地系统,高压配电线路的耐雷效果是更高的,同时在抑制低压配电线路上发生的雷电过电压也是有贡献的。
研究配电线路的防雷措施时,有必要充分考虑到目前为止已知道的发生雷击损害的机理,抑制低压配电线路的雷电过电压和限制续流电弧等。
论文作者:张鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/21
标签:过电压论文; 雷电论文; 线路论文; 低压配电论文; 设备论文; 电压论文; 电弧论文; 《电力设备》2017年第25期论文;