摘要：雷電過(guò)電壓可分為感應(yīng)雷過(guò)電壓及直擊雷過(guò)電壓。感應(yīng)雷過(guò)電壓是由于電磁場(chǎng)的劇烈變化，電磁耦合而產(chǎn)生的；而直擊雷過(guò)電壓則是由于流經(jīng)被擊物很大的雷電流所造成的。 它們不但對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生危害，而且會(huì)引起電子系統(tǒng)的誤動(dòng)作，嚴(yán)重的甚至能引起電子系統(tǒng)的永久性破壞，以至造成巨大的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失，所以必須對(duì)它進(jìn)行預(yù)防。
關(guān)鍵詞：配電線路 過(guò)電壓保護(hù) 防雷保護(hù)
6-10kV配電線路是油田供電系統(tǒng)中一個(gè)重要組成部分，其安全可靠性直接影響到油田的生產(chǎn)發(fā)展和廣大人民的生活。而配電線路雷害事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重危害了配電網(wǎng)的供電可靠性和電網(wǎng)安全。因此，結(jié)合配電線路運(yùn)行與雷害發(fā)生情況，提高配電線路的防雷保護(hù)措施具有相當(dāng)重要的實(shí)際意義。
1、雷電的特點(diǎn)和引起配電線路跳閘機(jī)理
1.1雷電的發(fā)展過(guò)程
作用于電力系統(tǒng)的大氣過(guò)電壓，既然是由帶有電荷的雷云對(duì)地放電所引起的，那么，為了了解大氣過(guò)電壓的產(chǎn)生與發(fā)展，就必須先了解雷云放電的發(fā)展過(guò)程。
在雷雨季節(jié)，天空中有許多帶有大量電荷的云，即雷云。多數(shù)雷云帶有負(fù)電荷，且集中于幾個(gè)帶電中心。當(dāng)雷云中集聚電荷時(shí)，就會(huì)在相應(yīng)地面上感應(yīng)出異號(hào)電荷，從而在雷云與地之間形成電場(chǎng)。隨著雷云中帶電中心電荷的集聚.其前方電場(chǎng)強(qiáng)度也越來(lái)越大。當(dāng)其電場(chǎng)強(qiáng)度大于氣體的游離場(chǎng)強(qiáng)（空氣的游離場(chǎng)強(qiáng)為25—30kv/cm）時(shí)，該處就首先游離，此區(qū)域內(nèi)的空氣就由原來(lái)的絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電性通道，云中電荷就沿此通道向下運(yùn)動(dòng)。該導(dǎo)電通道稱(chēng)為先導(dǎo)通道。先導(dǎo)通道的形成及發(fā)展階段稱(chēng)為先導(dǎo)放電階段。當(dāng)先導(dǎo)通道頭部與異號(hào)感應(yīng)電荷集中點(diǎn)接近時(shí)，由于其一端為雷云的對(duì)地電位（高達(dá)10Mv）.而另一端為地電位，故其間電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到很高的數(shù)值，從而使空氣問(wèn)隙發(fā)生劇烈游離，出現(xiàn)很大的電流，井伴隨強(qiáng)烈的電閃、雷鳴。這就是雷云對(duì)地放電的另一階段——主放電階段。 主放電階段的時(shí)間極短，約50～100?s ，移動(dòng)速度為光速的1/20～1/2；主放電時(shí)電流可達(dá)數(shù)千安，最大可達(dá) 200～300kA。主放電到達(dá)云端時(shí)，意味著主放電階 段的結(jié)束。此時(shí)，雷云中剩下的電荷，將繼續(xù)沿主放電通道下移，此時(shí)稱(chēng)為余輝放電階段。余輝放電電流僅數(shù)百安，但持續(xù)的時(shí)間可達(dá) 0.03～0.15s。由于雷云 中可能存在多個(gè)電荷中心，因此，雷云放電往往是多重的，且沿原來(lái)的放電通道， 此時(shí)先導(dǎo)不是分級(jí)的，而是連續(xù)發(fā)展的。
1.2雷擊引起配電線路跳閘機(jī)理
結(jié)合配電線路運(yùn)行狀況基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，純梁油區(qū)配電線路雷害事故主要由感應(yīng)雷電過(guò)電壓引起，當(dāng)雷擊架空裸導(dǎo)線產(chǎn)生巨大雷電過(guò)電壓時(shí)，就會(huì)沿導(dǎo)線尋找電場(chǎng)最薄弱點(diǎn)的絕緣子沿面放電形成閃絡(luò)，最后工頻電弧向絕緣子根部的金屬發(fā)展后形成金屬性短路通道，引發(fā)線路跳閘事故。6-10kV配電線路絕緣水平直接影響了配電線路的耐雷水平，現(xiàn)有的6-10kV配電線路的中性點(diǎn)運(yùn)行方式無(wú)法有效地解決線路雷擊建弧率問(wèn)題，配電設(shè)備防雷保護(hù)措施不完善，上述問(wèn)題造成了6-10kV配電線路較為嚴(yán)峻的防雷形勢(shì)，從而造成跳閘事故的頻繁發(fā)生。
1.3雷擊對(duì)架空絕緣導(dǎo)線的危害
當(dāng)絕緣導(dǎo)線遭受雷擊時(shí)，情況就完全不同，雷電過(guò)電壓引起絕緣子閃絡(luò)，并擊穿導(dǎo)線的絕緣層。而擊穿點(diǎn)附近的絕緣物，阻礙了電弧沿著導(dǎo)線表面向兩側(cè)移動(dòng)。因而，電弧只能在擊穿點(diǎn)燃燒。高達(dá)數(shù)千安培的工頻電弧電流集中在絕緣擊穿點(diǎn)上，并在斷路器跳閘之前很快就把導(dǎo)線熔斷，發(fā)生斷線這樣的重大事故發(fā)生。
2、傳統(tǒng)的防雷裝置
2.1避雷針和避雷線
直擊雷的防護(hù)措施通常采用接地良好的避雷針和避雷線。當(dāng)雷云的先導(dǎo)向下發(fā)展到離地面一定高度時(shí)，高出地面的避雷針（線）頂端形成局部電場(chǎng)強(qiáng)度集中的空間，以至有可能產(chǎn)生局部游離而形成向上的迎面先導(dǎo)，這就影響了下行先導(dǎo)的發(fā)展方向，使其僅對(duì)避雷針（線）放電，從而使得避雷針（線）附近的物體受到保護(hù)，免遭雷擊，這就是避雷針（線）的保護(hù)原理。
避雷針（線）的保護(hù)作用是吸引雷擊于自身，并使雷電流瀉入大地，為了使 雷電流順利地瀉入大地，故要求避雷針（線）應(yīng)有良好的接地裝置。另外，當(dāng)強(qiáng) 大的雷電流通過(guò)避雷針（線）流入大地是，必然在避雷針（線）或接地裝置上產(chǎn) 生幅值很高的過(guò)電壓。為了防止避雷針（線）與被保護(hù)物之間的間隙擊穿（也稱(chēng)為反擊），它們之間應(yīng)保持一定的距離。
2.2避雷器
避雷器是電力系統(tǒng)中保護(hù)設(shè)備免遭雷電沖擊波襲擊的設(shè)備。當(dāng)線路中的雷電沖擊波超過(guò)避雷器保護(hù)水平時(shí)，避雷器首先放電，并將雷電流經(jīng)過(guò)良導(dǎo)體安全的引入大地，利用接地裝置使雷電壓幅值限制在被保護(hù)設(shè)備雷電沖擊水平以下，使電氣設(shè)備受到保護(hù)。避雷器按其發(fā)展的先后可分為：保護(hù)間隙——是最簡(jiǎn)單形式的避雷器；管型避雷器——也是一個(gè)保護(hù)間隙，但它能在放電后自行滅弧；閥型避雷器——是將單個(gè)放電間隙分成許多短的串聯(lián)間隙，同時(shí)增加了非線性電阻，提高了保護(hù)性能；磁吹避雷器——利用了磁吹式火花間隙，提高了滅弧能力，同時(shí)還具有限制內(nèi)部過(guò)電壓能力；氧化鋅避雷器——利用了氧化鋅閥片理想的伏安特性（非線性極高，即在大電流時(shí)呈低電阻特性，限制了避雷器上的電壓，在正常工頻電壓下呈高電阻特性），具有無(wú)間隙、無(wú)續(xù)流殘壓低等優(yōu)點(diǎn)，也能限制內(nèi)部過(guò)電壓，被廣泛使用。
3、合理的選擇避雷器的類(lèi)型
3.1避雷器的連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力
有時(shí)高壓電力裝置可能遭受連續(xù)雷電沖擊，連續(xù)雷電沖擊是指兩次雷電入侵波間隔時(shí)間僅數(shù)百μs至數(shù)千μs，間隔時(shí)間極短。碳化硅避雷器保護(hù)動(dòng)作既泄放雷電流也泄放工頻續(xù)流，切斷續(xù)流時(shí)耗最大達(dá)10000μs，一次保護(hù)循環(huán)時(shí)間要遠(yuǎn)大于10000μs才能恢復(fù)到可進(jìn)行再次動(dòng)作能力，故碳化硅避雷器沒(méi)有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。氧化鋅避雷器保護(hù)動(dòng)作只泄放雷電流，雷電流泄放（小于100μs）完畢，立即恢復(fù)到可進(jìn)行再次動(dòng)作能力，故氧化鋅避雷器具有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力，這對(duì)于多雷區(qū)或雷電活動(dòng)特殊強(qiáng)烈地區(qū)的防雷保護(hù)尤為重要。
3.2避雷器的保護(hù)特性
避雷器的保護(hù)特性是輸配電設(shè)備絕緣配合的基礎(chǔ)。性能優(yōu)越的避雷器能將電 力系統(tǒng)中的過(guò)電壓限制到對(duì)絕緣無(wú)害的水平。改善避雷器的保護(hù)性能，不僅可以 提高輸配電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，而且可以降低電氣設(shè)備絕緣水平，從而減輕設(shè)備 重量，降低設(shè)備造價(jià)。
避雷器是防止過(guò)電壓損壞電力設(shè)備的保護(hù)裝置。它實(shí)際上是一個(gè)放電器，當(dāng)雷電入侵波或操作波超過(guò)某一電壓值后，避雷器將優(yōu)先于其并聯(lián)的被保護(hù)電力設(shè) 備放電，從而限制了過(guò)電壓，使與其并聯(lián)的電力設(shè)備得到保護(hù)。
4、合理的選擇避雷器的安裝結(jié)構(gòu)
對(duì)6～10kv采用鋼筋混凝土桿的線路，一般采用瓷橫擔(dān)，如采用鐵橫擔(dān)，宜用高一級(jí)絕緣水平的絕緣子，并盡量縮短切除故障時(shí)間，以減少雷擊跳閘率和斷線等事故。另外，按防止侵入波的要求，在進(jìn)線上需裝設(shè)避雷器或保護(hù)間隙及短段避雷線保護(hù)措施。對(duì)6～10kv配電變壓器，應(yīng)用氧化鋅避雷器保護(hù)。也可兩相用避雷器一相用間隙保護(hù)，在同一配電網(wǎng)中，間隙必須裝在同一相等線上，或者三相均用間隙保護(hù)，保護(hù)裝置應(yīng)盡量靠近變壓器，其接地線應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)或中性點(diǎn)擊穿保險(xiǎn)器的接地端（對(duì)中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)）以及金屬外殼連在一起接地。
5結(jié)束語(yǔ)：
1、雷電防護(hù)將是個(gè)系統(tǒng)工程，雷電防護(hù)的中心內(nèi)容是泄放和均衡：泄放是將雷電與雷電電磁脈沖的能量通過(guò)大地泄放，并且應(yīng)符合層次性原則，即盡可能多、盡可能遠(yuǎn)地將多余能量在引入電力系統(tǒng)之前泄放入地；層次性就是按照所設(shè)立的防雷保護(hù)區(qū)分層次對(duì)雷電能量進(jìn)行削弱。
2.均衡就是保持系統(tǒng)各部分不產(chǎn)生足以致?lián)p的電位差，即系統(tǒng)所在環(huán)境及系統(tǒng)本身所有金屬導(dǎo)電體的電位在瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)保持基本相等，這實(shí)質(zhì)是基于均壓等電位連接的。
參考文獻(xiàn)
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