電纜感應雷(léi)過(guò)電(diàn)壓當雷擊(jī)於線路附近的大地,以及直接擊於避雷線或杆塔時,在線路的 工(gōng)作導線上就會產生感應過電壓(yā)。
其幅值可(kě)達 300 ~ 400kV,足以使 60 ~80 cm 的氣隙(xì)放電,因此對(duì)低壓線路是非常危險的。
其物理過程(chéng)如圖 24 - 8 所(suǒ)示。
在雷雲放電(diàn)的起始階段,由於先導通道 中充滿與雷雲同極性的電(diàn)荷,則(zé)先導通道對導線產生靜電感應。
因電場 強度的切向分(fèn)量 Ex 的作用,將與雷雲異號的正電荷從導線的(de)兩端吸引到 靠(kào)近先導通道的一段導線上(shàng)成(chéng)為束縛電荷,越靠近(jìn)先導通道,則導線上的 電荷密(mì)度也就越大。
因(yīn)為先導(dǎo)通道發展(zhǎn)的速度不快,導線上電荷集中過程也很緩慢,導線 上的電流很小,正電荷的電場在導線高度上(shàng)被(bèi)先導(dǎo)通道上的負(fù)電(diàn)荷(hé)電(diàn)場(chǎng) 所抵消。
主放電開(kāi)始時,先導通道上的(de)負電荷由下向上被迅(xùn)速中和,先導通道 的電場消失,電場強度 Ex 迅速降低,使導線上的正電荷得以釋放,並沿(yán)導 線向兩側流動,形成脈衝電流,引起過電壓。
由於主放電速度(dù)非常大,所 以導線中的電流也很大,感應電壓可達很大的數值。
為了防止和限製大氣過電壓以保護輸電線路和電氣設備,一般(bān)采用 避雷針,沿線路裝設避(bì)雷線和在變電所、發電廠附近裝設避雷器。
4 . 避雷器的工作(zuò)原理和特性參數(1)工作原理 避雷器實質上是一種放電器,並聯在被保護的設備附 近。
上端接於高壓線,下(xià)端接(jiē)地。
避雷器平時(shí)處於絕緣狀態。
當出現的 大氣(qì)過電壓超過避雷器的放(fàng)電電壓時,避雷器就對地放電,將入侵波導入 大地,以不致於危害被保護的設備絕緣。
當過電壓消失後,避雷器必(bì)須迅 速恢複絕緣狀(zhuàng)態,以保證係統繼續正常(cháng)運行。
避雷(léi)器的類型主要有保護 間隙、管型避雷器(qì)、閥型避雷器和氧化(huà)鋅(xīn)避雷器(qì)等。
避(bì)雷(léi)器的保(bǎo)護性能直(zhí) 接決(jué)定著(zhe)被保護設備的絕緣水平。
換言之,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(qǔ)的。
絕緣水平(píng)即電纜等設備能夠(gòu)承受各種 電壓的能力和數值。
以閥型避雷器為例(lì),如圖(tú) 24 - 9 所示,閥型避雷器的基本元件為火花(huā) 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聯而 成。
每(měi)個間隙主要由兩個黃(huáng)銅電極組成,在電極間有雲(yún)母片將其隔絕(jué)。
非線性電阻元件是由多個非線性閥片電阻盤串聯而成。
閥片電(diàn)阻盤是由 半導體材料碳化矽(guī)粉末壓製而成(chéng)的圓片。
這種材料的電壓和電流的關係 是非線性的。
電(diàn)阻值與流過的電流有關,電流越大,電阻越小(xiǎo);反之,電(diàn)流 越小,電(diàn)阻越大。
閥片與間隙也(yě)串聯,在係統正常工作時,間隙將閥片電 阻與工作母(mǔ)線隔開,以免由工作電壓在閥片電阻中產生的電流使閥片燒 壞。
當係統中出現過電(diàn)壓(yā)且幅值超(chāo)過間隙的放電電壓時,間隙先擊穿,衝擊電流通過(guò)閥片流入大(dà)地。
由於閥片的非線性特性,其電阻在流過大的(de) 衝擊電流時變得很小,故在閥(fá)片上產生(shēng)的(de)壓降,即殘壓較少,限製了作用(yòng) 於設備上的過電壓值,使其低於被保護設(shè)備的衝擊耐(nài)壓值,因為設(shè)備得到 保護,當過電壓消失後間(jiān)隙中由工作電壓產生的工頻續流仍將繼續流過 避雷器,此續流由於變閥片電阻的限製較衝擊電流要小(xiǎo)得多,故閥片(piàn)電阻 急劇上升,從而進一步限製了工頻續(xù)流的數值,使(shǐ)間隙能在工頻續流(liú) 次經(jīng)過低值時將電弧(hú)熄滅,線路又恢(huī)複正常運行。
1— 間隙 2— 閥片(piàn)電阻 3—架空線 4— 電纜(lǎn)(2)避雷器的特性參數①額定電壓 是指避雷器的兩端允許施加的很高工頻電壓有效值。
即相當於相電壓。
係統(tǒng)的額定電壓一般指線電(diàn)壓。
②衝擊放電(diàn)電壓 當過電壓達到或超過此值時,避雷器就要放電,即 避雷器的對地放電電壓。
其值必須低於被保(bǎo)護(hù)設備的絕緣水平,並留(liú)有 一定的裕度,這樣才能對設備進行保護。
但(dàn)是亦不能太低,以免避雷器動 作頻繁,使避雷器損壞和係統不穩(wěn)定。
③衝擊殘壓 當避雷器(qì)在大氣過電壓作用下放電時(shí),雷電(diàn)流在避雷 器兩端產生(shēng)的電壓降。
殘壓和(hé)電纜絕緣的相電壓是並聯電壓,所以殘壓 也應低於被保護設備的絕緣水平。
電纜(lǎn)的基本(běn)絕緣水平(píng) BLL[Base Insulale le,el]就是按照(zhào)衝擊放電電壓(yā) 和線(xiàn)壓進行選取的。
④滅弧電壓 一般為過(guò)電壓經過以後,電(diàn)弧熄滅時的(de)電壓。
須保證 可靠熄滅工頻續流電弧的條件下,允許加(jiā)在避雷器(qì)上的很高工頻電壓。
滅弧電壓應大於避雷器工作母線上可能(néng)出現的很高工頻電壓,否則避(bì)雷 器可能因為不能滅(miè)弧而(ér)爆炸(zhà)。
這個(gè)電壓為(wéi)工頻過電壓,即在單相故障接 地時引起的健全相上的電壓升高。
對 110kV 及(jí)以上的中性點直接接地係 統,滅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 接地係統和經消弧圈接地的係統,則分別取係統很大工(gōng)作線電(diàn)壓的 110%和 100% 。
⑤保護比 以 K 記。
指避(bì)雷器的衝擊放電電壓或衝擊殘壓較高者與 滅(miè)弧電壓之比。
K = Upf(
Uoff Upc )或 UP = KUofK 越小,則 Upf,Upc較小,較安全,或 Uof較高,可在工頻過(guò)電壓較高時 切斷工頻續流,則避雷(léi)器保護(hù)性(xìng)能越好。
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