（上海市南电力（集团）有限公司& 200233）
&&&&&&& 摘要：本文针对变电站雷电冲击短路对二次电缆和防雷设备的危害问题，提出了使用一种新型二次电缆与等电位联结保护装置，以及采取加强防雷设备如避雷线、避雷针、避雷器的集中接地、地面及特殊位置均压、利用钢构架作避雷器的接地引线等优化措施。
&&&&&&& 关键词：雷电流；接地系统；冲击短路
&&&&&&& 随着现代电力电子技术的迅速发展，电力电子产品不可避免大量地采用了超大规模及大规模的电力电子集成电路工艺技术，内部接线之间的距离越来越小，且集成度越来越高，使电子元器件的耐高压程度越来越低，因此由雷电引起的变电站局部电位升高所造成的电位差极易将室内二次系统击毁击穿；另一方面，局部地位升高引起的电磁感应过电压所产生雷电冲击波或浪涌电压，这种冲击波会沿着线路侵入到与之相连的二次系统，造成系统运行错误或者损坏，再者产生的电磁辐射可以使电子开关或继电器工作失常；使测量仪器性能变低；使无线电接收设备出现噪音，如电视图像、声音变差，收音机信号不好等。尤其高压变电站的电晕放电和绝缘子放电会对周围的无线电产生严重干扰。
1 雷电流入地时造成的局部电位升高问题分析
&&&&&&& 当变电站内及附近发生雷击事故时，变电站接地系统可能注入高频的大冲击电流，使得变电站接地网呈现复杂的暂态特性，造成局部电位升高等问题，可能危害变电站内工作人员的人身安全及各种电气设备的安全运行。
&&&&&&& 接地装置在雷电冲击电流作用下的暂态性能与工频短路时有很大不同，这主要是由于冲击电流频率很高，由 可知接地体本身的电感作用与电阻相比将非常明显，电感作用阻碍冲击电流向接地体远端流动，而不像工频时，电流沿导线均匀分布。因此，接地体各点散流极不均衡，各点电位相差很大，因此火花放电的程度亦不相同，即各点的等值半径不同。在接地体周围，被击穿的土壤的形状呈锥形，而不是一般认为的圆柱形。另外，冲击接地阻抗明显不同于工频接地阻抗。在冲击电流作用下，在靠近接地导体的区域的土壤中产生的火花放电相当于增大了接地装置的导体的直径，从而降低了冲击接地阻抗。
2 变电站雷电冲击短路接地系统优化
&&&&&&& 2.1 冲击电位分布优化
&&&&&&& 改善地电位分布以限制局部电位升高，针对冲击电流的冲击电位分布情况，对变电站的接地网应采取针对性的措施。
&&&&&&& 在设计接地网时应尽量采用方孔地网以改善地面电位分布，对方孔地网的网格大小要从地电位分布均匀考虑，防止局部电位升高。
&&&&&&& 敷设砾石或沥青。在变电站地面铺设一层 15cm 的砾石或者沥青，对于控制变电站内的跨步电压具有良好的效果。
&&&&&&& 在接地网的边缘或节点处打入垂直接地棒可降低接地电阻和最大跨步电压值。
&&&&&&& 敷设双层接地网。双层接地网能有效降低最大跨步电压，下层接地网外扩的距离越大，最大跨步电压越低，最大跨步电压的位置均位于接地网角落圆弧处。考虑到接地问题站内解决的思想,建议可采用上层接地网布置在站内离围墙 3m 处，下层地网布置在站内围墙处，此布置方法可大大降低最大跨步电压。双层地网的下层接地网网格不同大小，对最大跨步电压没影响，因此从技术经济性考虑下层接地网可为单一外框或采用 60m 网格。
&&&&&&& 敷设降阻剂。接地体四周施加降阻剂后相当于扩大接地体的有效截面，因而起到了很好的均压作用，减少了跨步电压和设备的接触电压，从试验结果可知：膨润土降阻剂具有非线性冲击特性，电流密度增大，电阻率逐渐减少，降阻剂不但对降低工频接地电阻有效，对降低冲击接地电阻也有较好的效果，这主要是由于降阻剂的作用扩大了接地体的径向尺寸，而冲击电流产生的火花放电主要从电极端部场强最大处延伸发展，两者的作用并不重复也不互相抵消。没有降阻剂时，接地体在承受雷电流冲击时，接地体上产生高电位，而使用降阻剂后，接地电阻和电位都会降低，减少了接地极上的电压陡度，接地极等效导电面积增大使其容性效应增加，因而接地极施加降阻剂后，使冲击特性得到了改善。
&&&&&&& 2.2 采用新型二次电缆与等电位联结保护装置
&&&&&&& 针对当雷电流经避雷针、避雷线或避雷器等防雷保护设备的接地引下线入地时，对二次电缆可能造成的电火花烧伤，当二次电缆上方有雷电活动时在二次电缆上产生感应雷过电压，变电站发生工频短路电流或雷电流入地时会造成接地网局部电位升高对二次电缆形成地电位干扰，采用一种多功能组合式二次电缆防雷与等电位保护装置。其结构构成为：它由上、下两部分金属材料组成的封闭式管道、法兰、左右连接螺栓及螺母、上下连接螺栓及螺母、等电位联结、防鼠防火阻断层构成，具有防雷电火花穿越、防感应雷过电压、防鼠防火及等电位联结等功能。该装置可分段上、下拆装，便于扩建与检修。具有防雷屏蔽感效果好、结构简单、适用范围广、安全可靠的优点。
&&&&&&& 2.3 防雷设备的局部优化
&&&&&&& 在防雷设备，如构架避雷针、避雷线和避雷器的接地处，加强集中接地。独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路湖哦出入口等的距离不宜小于 3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面。
&&&&&&& 对于装设在变电所屋外配电装置构架上的避雷针，如果已经按照工频接地的要求采取了均压或高电阻率的路面构层等安全措施时，就可以认为在冲击的情况下也能保证安全，不必另加措施。否则，当运行人员有可能进入 3m 的范围内时，就应采取均压或高电阻率的地面结构层等措施。
&&&&&&& 针对前述的避雷器易被打坏的问题，应对避雷器的接地进行优化。对于无间隙的6-10kV 金属氧化物避雷器，雷电流入地时，地电位升加在避雷器的接地端，则作用在避雷器上的电压为到线上的电压 U 与地电位升之差。根据金属氧化物避雷器的工频电压耐受时间特性，避雷器能够耐受其额定电压 ，而一般工频短路时间远小于 1s，因此，从保守的角度出发，我们可以要求：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1）
&&&&&&& 考虑最不利的情况下，运行电位恰好和接地网电位的极性相反到极端情况，即导线上的电压取负的相电压的峰值，则式（1）变为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （2）
&&&&&&& 式中 为系统的标称电压。
&&&&&&& 对于 6kV 避雷器，其额定电压有效值为 12kV，则
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3）
&&&&&&& 对于 10kV 避雷器，其额定电压有效值为 17kV，则
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （4）
&&&&&&& 因此，对于 6kV 和 10kV 金属氧化物避雷器，其允许的地电位升至少为8.5kV 和11.2kV。该分析结果是以避雷器可以耐受 10s 的额定电压来分析的，如果以避雷器工频1s 的耐受值来分析，则允许的地电位升可以明显增加。
&&&&&&& 就常规要求来说，避雷器必须采用可靠的低电阻接地连接，避雷器与被保护设备的接地端应尽可能紧密的连接，所有避雷器的接地连接线应以最短的可能路径直接连接到接地网上，在冲击引起的大电流或冲击后大的续流情况下应有足够的短时容量。短时电流冲击可以对控制系统引起显著的干扰，因此这些导体不应该靠近控制电路或控制电缆布置。经多方面的研究表明，安装在金属构架上的避雷器可利用钢构架作接地引线，钢构架的横截面大，要比通常采用的一个铜绞线具有更高的通流容量，但应保证从钢构架与避雷器以及接地网具有可靠的电气连接。与此同时，保证钢构架的横截面具有足够的导电率并使其连接处不至于因油漆涂层、铁锈等导致高接触电阻。当然，采用铝构架，无疑会提供一条导电率高与载流量大的接地通路。
&&&&&&& 参考文献
&&&&&&& [1]秦晶晶，李景禄，宋萍．变电站地电位干扰及抗干扰措施研究．电磁避雷器，2009（2）：40-43．
&&&&&&& [2]彭岳林，王坚强．均匀地质水平接地网参数计算．电工技术学报，1995(2)：75~77．
&&&&&&& [3]李增.复杂土壤地区接地网电气特性的研究．成都：西南交通大学，2007．
&&&&&&& [4]姜彤，白雪峰，郭志忠，等．基于对称分量模型的电力系统短路故障计算方法．中国电机工程学报，）：50-53．
您可能感兴趣的其他文章
&&站长推荐
&&期刊推荐
&&原创来稿文章
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的邮件地址:
写信给编辑
您的邮件地址:雷电是一种剧烈的放电现象，放电时的______可达十几万安，会对建筑物等造成严重的破坏．因此，北京奥运场馆安装了防雷电定位系统，它由多个定位仪器组成．可以根据接收到闪电产生的______达到不同定位仪的时间差，精确地测定闪电发生的位置．
雷电是一种剧烈的放电现象，放电时电流强度很大，电流可达几十万安；雷电放电时属于变化的电流，能产生电磁波，产生的电磁波被防雷电定位系统接收；故答案为：电流，电磁波
试题“雷电是一种剧烈的放电现象，放电时的______可...”；主要考察你对
等知识点的理解。
雷电是一种剧烈的放电现象，放电时的__________可达十几万安。会对建筑物等造成严重的破坏。冈此，北京奥运场馆安装了防雷电定位系统，它由多个定位仪器组成，可以根据接收到闪电产的______________达到不同定位仪的时间差，精确地测定闪电发生的位置。
人们使用小灵通在一些建筑物内打电话时，经常会出现信号不好的问题，主要是因为建筑物______．
动圈式话筒是一种声传感器，其作用是根据电磁感原理讲话筒中振膜的震动转化为同频率的感应电流．下列属于电磁感应现象或应用电磁感应原理的是（　　）
A．磁铁吸引铁钉
B．水力发电
C．梳过头发的塑料梳子吸引碎纸屑
D．带电云层经过高楼时引起避雷针放电
高考全年学习规划
该知识易错题
该知识点相似题
高考英语全年学习规划讲师：李辉
更多高考学习规划：
客服电话：400-676-2300
京ICP证050421号&京ICP备号 &京公安备110-1081940& 网络视听许可证0110531号
旗下成员公司下载作业帮安装包
扫二维码下载作业帮
1.75亿学生的选择
雷电放电时有什么特点?
一、雷电流的特性 雷电破坏作用与峰值电流及其波形有最密切的关系.雷击的发生、雷电流大小与许多因数有关,其中主要的有地理位置、地质条件、季节和气象.其中气象情况有很大的随机性,因此研究雷电流大多数采取大量观测记录,用统计的方法寻找出它的概率分布的方法.根据资料表明,各次雷击闪电电流大小和波形差别很大.尤其是不同种类放电差别更大.为此有必要作如下说明.由典型的雷雨云电荷分布可知,雷雨云下部带负电,而上部带正电.根据云层带电极性来定义雷电流的极性时,云层带正电荷对地放电称为正闪电,而云层带负电荷对地放电称为负闪电.正闪电时正电荷由云到地,为正值,负闪电时负电荷由云到地,故为负值.云层对地是否发生闪电,取决于云体的电荷量及对地高度或者说云地间的电场强度.云地间放电形成的先导是从云层内的电荷中心伸向地面.这叫做向下先导.其最大电场强度出现在云体的下边缘或地上高耸的物体顶端.雷电先导也可能是从接地体向云层推进的向上先导.因此,可以把闪分成四类,只沿着先导方向发生电荷中和的闪电叫无回击闪电.当发生先导放电之后还出现逆先导方向放电的现象,称为有回击闪电.上面讲到一次雷击大多数分成3～4次放电,一般是第一次放电的电流最大,正闪电的电流比负闪电的电流大.这可以从图1.2典型的雷雨云中的电荷分布得到理解.电流上升率数据对避雷保护问题极其重要,最大电流上升率出现在紧靠峰值电流之前.习惯上用电流波形起始时刻至幅值下降为半幅值的时间间隔来表征雷电流脉冲部分的波长.雷电流的大小与许多因素有关,各地区有很大区别,一般平原地区比山地雷电流大,正闪电比负闪电大,第一闪击比随后闪击大.二、闪电的电荷量 闪电电荷是指一次闪电中正电荷与负电荷中和的数量.这个数量直接反映一次闪电放出的能量,也就是一次闪电的破坏力.闪电电荷的多少是由雷云带电情况决定的,所以它又与地理条件和气象情况有关,也存在很大的随机性.从大量观测数据表明,一次闪电放电电荷Q可从零点几库仑到1000多库仑.然而在一次雷击中,在同一地区它们的数量分布符合概率的正态分布.第一次负闪击的放电量在10多库仑者居多.一朵雷云是否会向大地发生闪击,由几个基本因素决定,其一是云层带电荷多少,其二是把云层与大地之间形成的电容模拟为平板电容时,它对大地的电容是多少.当然这个模拟电容两极之间的电压就是由电容和带电量决定的.当这个模拟电容内的电位梯度du/dl达到闪击值时就会发生闪击.当闪击一旦发生,云地之间即发生急剧的电荷中和.雷电之所以破坏性很强,主要是因为它把雷云蕴藏的能量在短短的几十μｓ放出来,从瞬间功率来讲,它是巨大的.但据有关资料计算,每次闪击发出的能量只相当燃烧几千克石油所放出的能量而已.三、雷电波的频谱分析 雷电波频谱是研究避雷的重要依据.从雷电波频谱结构可以获悉雷电波电压、电流的能量在各频段的分布,根据这些数据可以估算通信系统频带范围内雷电冲击的幅度和能量大小,进而确定避雷措施；在电力系统中,了解雷电波频谱分析在避雷工程中,也可以根据其分析结果,用最小的投资,达到足够安全的效果.虽然各种雷电波总体的轮廓相似,但是每一次雷电闪击的电流（电压）波形仍然存在很大的随机性.雷云向大地或雷云之间剧烈放电的现象称为闪击（这里以讨论前者为主）,带负电荷的雷云向大地放电为负闪击,带正电荷的雷云向大地放电为正闪击,雷云对大地放电多为负闪击,其电流峰值以20~50KA居多.正闪击比负闪击猛烈,其电流幅值往往在100KA以上,我国黑龙江省近年曾发生过300KA正电荷闪击记录（通常200KA以上属少见）.
为您推荐：
其他类似问题
扫描下载二维码以下试题来自：
单项选择题雷电具有高频特点是因为雷电主放电时间只有（）而且放电点流坡形上升陡度很高。
A、0.001ms
C、50-100&s
D、50-80&s
为您推荐的考试题库
您可能感兴趣的试卷
你可能感兴趣的试题
A、空气中正负电荷的中和
B、电场和磁场的剧烈变化
C、电磁波的传播
D、光电现象
A、直接雷击危害
B、雷电流静电感应
C、感应雷击危害
D、雷电波侵入危害
A、电气电子设备
B、地面突起物
C、野外架空线路君，已阅读到文档的结尾了呢~~
6S知识竞赛题库
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
6S知识竞赛题库
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='/DocinViewer--144.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口