DQZHAN技術(shù)訊：防雷設(shè)備和電抗器知識(shí)分享

1．什么叫過(guò)電壓？過(guò)電壓是如何分類(lèi)的？

由于雷電放電、系統(tǒng)中操作、故障或其它原因，在電力系統(tǒng)中的某些部分的電壓可能異常升高，有時(shí)可能大大超過(guò)電氣設(shè)備正常運(yùn)行的額定電壓，使設(shè)備絕緣造成損壞。電力系統(tǒng)中這種危及絕緣的電壓升高，稱(chēng)為過(guò)電壓。

過(guò)電壓按其能量來(lái)源的不同，可分為大氣過(guò)電壓和內(nèi)部過(guò)電壓兩種。

大氣過(guò)電壓是由于雷擊電力系統(tǒng)設(shè)施、雷電感應(yīng)或雷電過(guò)電壓沿線路侵襲至變電所造成的，稱(chēng)為直擊雷過(guò)電壓、感應(yīng)雷過(guò)電壓和高電位侵入。由于其能量來(lái)源于電力系統(tǒng)之外，故又稱(chēng)為外部過(guò)電壓。大氣過(guò)電壓的幅值取決于雷電參數(shù)和防雷措施，與電網(wǎng)的額定電壓無(wú)直接關(guān)系。這類(lèi)過(guò)電壓具有脈沖性質(zhì)，持續(xù)時(shí)間一般只有十幾微秒左右，然而其造成的危害卻甚大。

內(nèi)部過(guò)電壓按其電磁振蕩的起因、性質(zhì)和形式的不同，可分為工頻過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、事故過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓。現(xiàn)將過(guò)電壓的分類(lèi)詳列如下：

2．什么叫做操作過(guò)電壓？產(chǎn)生操作過(guò)電壓的原因有哪些？

伴隨著電力系統(tǒng)中斷路器或隔離開(kāi)關(guān)的正常操作或切換故障的操作，在系統(tǒng)的相與地間、相與相間以及斷路器或隔離開(kāi)關(guān)的兩觸頭間所產(chǎn)生的過(guò)電壓，稱(chēng)為操作過(guò)電壓。

產(chǎn)生操作過(guò)電壓的原因，是由于電力系統(tǒng)的許多設(shè)備都是儲(chǔ)能元件，在斷路器或隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)斷的過(guò)程中，儲(chǔ)存在電感中的磁能和儲(chǔ)存在電容中的靜電場(chǎng)能量（電能）發(fā)生了轉(zhuǎn)換、過(guò)渡的振蕩過(guò)程，由振蕩而引起過(guò)電壓。

操作過(guò)電壓的特點(diǎn)是持續(xù)的時(shí)間通常比雷電過(guò)電壓長(zhǎng)，而又比暫態(tài)過(guò)電壓短。一般在數(shù)百微秒到100ms之間，并且衰減的很快。通?？梢岳脴?biāo)準(zhǔn)操作沖擊波來(lái)模擬。

3．雷電是怎樣形成的？危害有哪些？

雷電是大氣中的一種放電現(xiàn)象。雷雨季節(jié)中，雷云在形成過(guò)程中與空氣強(qiáng)烈的摩擦而聚集起電荷，當(dāng)帶電的云塊臨近地面時(shí)，對(duì)大地就有靜電感應(yīng)作用，此時(shí)云塊下的大地感應(yīng)出與雷云異性的電荷，兩者就組成了一個(gè)巨大的“電容器”。雷云中的電荷分布是不均勻的，雷云各處對(duì)地的電場(chǎng)強(qiáng)度也是不同的。當(dāng)云中電荷密集處的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到25－30kV/cm時(shí)，就會(huì)擊穿附近空氣的絕緣強(qiáng)度，云對(duì)地就會(huì)發(fā)生先導(dǎo)放電。當(dāng)先導(dǎo)放電的通路到達(dá)大地時(shí)，大地和云就產(chǎn)生強(qiáng)烈的“中和”，出現(xiàn)極大的電流，稱(chēng)為主放電。主放電的溫度有20000℃，會(huì)產(chǎn)生耀眼的閃光，使空氣急劇膨脹，發(fā)出震耳的轟鳴聲（即雷聲）。主放電的時(shí)間極短，約30~50μs，電流從數(shù)千安到數(shù)百千安，其波前時(shí)間僅1~4μs，陡度在7．kA／μs左右。

雷電的危害很大。其危害方式有：

（l）直擊雷  當(dāng)雷電直接通過(guò)房屋、樹(shù)木、桿塔、天線等物體時(shí)，強(qiáng)大的雷電流將燒毀這些物體。雷電流通過(guò)這些物體和土壤時(shí)產(chǎn)生的電壓降落就是雷電高壓。它對(duì)周?chē)奈矬w及人畜會(huì)造嚴(yán)重?fù)p傷。雷直接襲擊輸電導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生直擊雷過(guò)電壓，可能引起相間絕緣閃絡(luò)。雷電直擊避雷線或桿塔時(shí)，雷電流在其波阻抗及接地電阻止產(chǎn)生的電壓降過(guò)高時(shí)，會(huì)擊穿它與導(dǎo)線間的絕緣，在導(dǎo)線上產(chǎn)生反擊過(guò)電壓而造成損害。

（2）感應(yīng)雷  雷擊的先導(dǎo)階段，在附近的桿塔、避雷線和經(jīng)變壓器中性點(diǎn)接地的輸電導(dǎo)線上會(huì)感應(yīng)出異性的束縛電荷。如果輸電線路附近的地面遭到雷擊，束縛電荷在雷擊主放電階段突然變?yōu)樽杂呻姾?，它向兩?cè)沿導(dǎo)線以光速移動(dòng)而形成過(guò)電壓，稱(chēng)為感應(yīng)過(guò)電壓。其幅值可能達(dá)到300－500kV，能引起110kV以下的設(shè)備絕緣閃絡(luò)。此外，雷電主放電電流的磁場(chǎng)變化也會(huì)在輸電導(dǎo)線上感應(yīng)出過(guò)電壓，這種過(guò)電壓一般很小。

高電位侵入是指雷電過(guò)電壓沿著架空線路侵入變配電所或用戶的高電位（雷電波）。這種高電位可由于線路上遭受直擊雷或發(fā)生感應(yīng)雷而產(chǎn)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)中由于高電位侵入而造成的雷害事故占雷害事故一半以上，比例相當(dāng)大。因此，對(duì)高電位侵入的防護(hù)應(yīng)該予以相當(dāng)?shù)闹匾暋?

4．什么叫接閃器？常用的接閃器有哪些？

所謂接閃器就是專(zhuān)門(mén)用來(lái)直接接受雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬桿，稱(chēng)為避雷針；接閃的金屬線稱(chēng)為避雷線；接閃的金屬帶、金屬網(wǎng)稱(chēng)為避雷帶、避雷網(wǎng)；所有接閃器均應(yīng)經(jīng)過(guò)接地引下線與接地體相連。

（1）避雷針 利用**放電原理來(lái)防止雷云對(duì)建筑物、構(gòu)筑物的雷電直擊。

（2）避雷線 通常設(shè)置在架空線路的頂端，即架空又接地，所以又稱(chēng)為架空地線。

（3）避雷帶和避雷網(wǎng) 與避雷線相似，設(shè)置于建筑物的頂上及周?chē)?

（4）避雷器及放電間隙 為防止直擊雷、感應(yīng)雷沿線路侵襲至變配電所設(shè)備的高電位損害而設(shè)置的放電通路。

5．管型避雷器的作用是什么？其基本結(jié)構(gòu)如何？

管型避雷器一般應(yīng)用在線路上。在變配電所內(nèi)一般采用閥型避雷器。

管型避雷器由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙三部分組成，如圖所示。

產(chǎn)氣管由纖維、有機(jī)玻璃或塑料制成。內(nèi)部間隙裝在產(chǎn)氣管的內(nèi)部，一個(gè)電極為棒形，另一個(gè)電極為環(huán)形如圖所示。圖中的S1就是管型避雷器的內(nèi)部間隙。

外部間隙裝在管型避雷器與帶電的線路之間，如圖67中，當(dāng)線路上遭到直擊雷或感應(yīng)雷時(shí)，大氣過(guò)電壓使管型避雷器的內(nèi)部間隙和外部間隙擊穿，強(qiáng)大的雷電流通過(guò)接地裝置流入大地。但是，隨之而來(lái)的是電網(wǎng)中的工頻續(xù)流，其值也很大。雷電流和工頻續(xù)流在管子內(nèi)部間隙上發(fā)生強(qiáng)烈的電弧，使管內(nèi)壁的材料燃燒，產(chǎn)生大量的滅弧氣體。由于管子容積很小，這些氣體的壓力很大，高壓氣體急速?gòu)墓荛_(kāi)口端噴出，強(qiáng)烈吹弧，在工頻電流過(guò)零時(shí)，電弧熄滅。這時(shí)，外部間隙S2的空氣恢復(fù)了絕緣，使管型避雷器與系統(tǒng)隔離，恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

為了保證管型避雷器可靠地工作，在選擇管型避雷器時(shí)，開(kāi)斷續(xù)流的上限應(yīng)不小于安裝處短路電流*大有效值（不考慮非周期分量）；開(kāi)斷電流的下限，應(yīng)不大于安裝處短路電流的可能*小值（不考慮非周期分量）。

管型避雷器外部間隙的*小值為： 3kV， 8mm； 6kV； 10 mm；10kV，15mm。

6．什么是磁吹閥式避雷器？其特點(diǎn)有哪些？

磁吹閥式避雷器主要是由磁吹型火花間隙和高溫閥片組成。

磁吹間隙又分為拉長(zhǎng)電弧型和旋轉(zhuǎn)電弧型兩種。其基本原理都是利用長(zhǎng)久磁鐵的磁場(chǎng)與工頻續(xù)流相互作用，使電弧拉長(zhǎng)或旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到將電弧分割和冷卻并產(chǎn)生強(qiáng)烈的去游離作用而滅弧的。

磁吹閥式避雷器的放電電壓低、殘壓低、而且涌流容量大，可以很好地實(shí)現(xiàn)絕緣配合。它可以用于某些儲(chǔ)能較大設(shè)備的內(nèi)部過(guò)電壓防護(hù)，同時(shí)可以降低對(duì)被保護(hù)設(shè)備的絕緣要求。磁吹閥式避雷器常用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的過(guò)電壓保護(hù)。

7．變（配）電所有哪些防雷措施？

變（配）電所的防雷措施通常應(yīng)考慮以下幾方面：

（l）裝設(shè)避雷針

避雷針可做為對(duì)整個(gè)建筑物或構(gòu)筑物的直擊雷防護(hù)。

避雷針可單獨(dú)立桿，也可利用戶外配電裝置的構(gòu)架或投光燈的燈塔。但變壓器的門(mén)型構(gòu)架不能用來(lái)裝設(shè)避雷針，以免雷擊產(chǎn)生的過(guò)電壓對(duì)變壓器進(jìn)行**放電。

（2）高壓側(cè)裝設(shè)閥型避雷器和保護(hù)間隙

這主要是用來(lái)保護(hù)主變壓器，以免高電位沿高壓線路侵入變電所這一*重要的設(shè)備。為此，要求避雷器和保護(hù)間隙應(yīng)盡量靠近變壓器安裝，其接地線應(yīng)與變壓器的低壓倒中性點(diǎn)以及變壓器的金屬外殼三位一體共同接地，如圖6－12所示。

10kV配電裝置對(duì)高電位侵入的防護(hù)接線如圖6－13所示。通常在每路進(jìn)線終端和母線上，均裝有閥型避雷器。如果進(jìn)線是具有一段電纜的架空線路，則閥型避雷器或管型避雷器應(yīng)裝設(shè)在架空線路終端頭處。

（3）低壓側(cè)裝設(shè)閥型避雷器和保護(hù)間隙

這種方法主要是在多雷區(qū)用來(lái)防止雷電波由低壓側(cè)侵入而擊穿變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓倒中性點(diǎn)為不接地的運(yùn)行方式時(shí)，中性點(diǎn)也應(yīng)加裝避雷器和保護(hù)間隙。