電纜外部過電壓(yā)外部過電壓即雷閃(長氣(qì)體間隙擊穿)——— 大氣(qì)過電壓。
大氣過電壓 對電氣設備,尤(yóu)其對電力電纜是很危險的。
大氣過電壓分直擊雷過電壓(yā) 和感應雷過電壓。
對(duì)前者(zhě)必(bì)須給予防護。
對後(hòu)者,一般幅(fú)值小於 500 kV,則對於衝(chōng)擊耐(nài)壓隻有 180 - 200 kV 的係統是很危險的。
對此,我(wǒ)們必須知 道大(dà)氣(qì)過電(diàn)壓(yā)產生和發展的物理過程,以找出防護措施。
1 . 雷雲對(duì)地放電的物理(lǐ)過程(1)先導放電過程 如圖 24 - 6,大氣過電壓是由(yóu)帶電荷的雷雲對(duì)地 放(fàng)電(diàn)引起(qǐ)的。
觀測表明,首先雲(yún)層在(zài)大氣流的作用下摩擦起電,大部分帶 有負電荷(hé),而且電荷集中在幾個(gè)帶電中心(xīn)。
當(dāng)某一中心電荷(hé)較多,在其附 近的場強達到足以使空氣絕緣破壞的程度(空氣的耐電強度為(wéi) 2 - 3kV/ mm),空氣開始遊離。
當
裁線機某一段空氣遊離後,這段空氣就由原來的絕緣狀 態(tài)變為導電通(tōng)道,稱為(wéi)先導放電通道。
它是從雲中帶電中心向(xiàng)地麵發展 的。
由於這個通道的一端和雲中某一帶電中心相連,故雲中的電荷也就 沿通道向下運動,近似(sì)地均勻分(fèn)布在通道的表(biǎo)麵上。
通道直徑較小,可近 似地看成一條線。
單(dān)位長度電荷密度可記為 0。
a)先導放電 b)主放電在先導通道下麵(地麵上或架空線上)的某一點,由(yóu)於靜電感應會集 中產生異(yì)號的束(shù)縛電荷。
每一段先(xiān)導通道發展的速度相當高,一般為 5 x 109 cm/s(是光速 3 x 1010cm/s 的 15% ),但它是不連續的,稱為分級先導。
如圖 24 - 6 a 所示。
(2)主放電過程 當先導通道的端部與異號的(de)感(gǎn)應(yīng)電荷的集中點間(jiān) 的距離很(hěn)小時,由於一端約為(wéi)雷雲的對地電位(可(kě)高(gāo)達 10MV),而另一端 為地電(diàn)位,故空氣間隙的場強可達極高(gāo)的數值,使空氣(qì)急劇遊離。
遊(yóu)離後 產生的正負電荷將分別向上向下運(yùn)動,中和先導通道及被擊物的電(diàn)荷,即 開始了主放電階段,如圖 24 - 6 b 所(suǒ)示。
在主放電通道與先導放電通道的交(jiāo)界麵上,也有極高的場強,又(yòu)會產 生極強烈的遊離(lí)。
這樣,上述遊(yóu)離一中和(hé)過程就(jiù)不間斷(duàn)地沿著已遊離的連(lián)續的先導通道以極大的速度(dù)由下向上發展(zhǎn)。
這個速(sù)度叫主放電速度 ,, 它(tā)比(bǐ)先導通道發展的平(píng)均速度大許多(duō)倍,可達 0 . 05 ~ 0 . 5 倍的光速。
對設 備很危險的是主放電時的(de)電流,其(qí)幅值很高。
如果先導通道的線電荷密 度(dù)為 0單位為(q/m),主放電速度 , 單位為(m/s),通過被擊物的雷電流在(zài)發生主(zhǔ)放電時,先導通道的電荷被(bèi)劇(jù)烈地中和,未受雷擊的導體上 的(de)束縛電荷就成為自(zì)由電荷。
由於電流突然增大,被擊點周(zhōu)圍的磁場也 會發生很(hěn)大變化。
由於雲中有(yǒu)多個帶電中心,當一次主放電完成後,原來的帶電中心便 具有地的電位。
雲中其他帶電中(zhōng)心與之電位差(chà)增大,這(zhè)樣(yàng)便(biàn)會先在雲中 發生放電,之後再沿原來的主放電通道放電,對被擊物發生重複(fù)雷擊(jī)。
2. 直擊雷過電壓如圖 24 - 7,有一高度為 h 的避雷(léi)針,其接地電阻(zǔ)在傳導雷電(diàn)流時的數(shù)值為 Rch,單位長電感為 L0,雷電流上升的速度為 ,則感應電動勢為圖 24 - 8 感應雷過電壓形成示意圖a) 先導放電 b) 主放電hd —導線高度(dù) s —雷擊電與(yǔ)導線間的距離(lí)
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