雷電過電壓對低壓配電系統(tǒng)的多種影響形式！

2022-06-29 · 閱讀320

一、概述

三種情況會引起低壓系統(tǒng)中產(chǎn)生電涌過電壓：

①自然現(xiàn)象，如雷擊，通過直擊或感應產(chǎn)生過電壓；

②人為因素，如在輸變電系統(tǒng)或低壓系統(tǒng)終端用戶進行的負載或電容器操作；

③非人為因素，如電力系統(tǒng)的故障和恢復或電力系統(tǒng)與信號/通信系統(tǒng)不同系統(tǒng)之間互相作用產(chǎn)生的過電壓。

本部分中考慮的沖擊過電壓是超過兩倍峰值工作電壓，持續(xù)時間從微秒級到毫秒級。

低于兩倍峰值工作電壓的過電壓或者由于電力設備的操作及設備的損壞引起的持續(xù)時間較長的過電壓同樣不在考慮范圍內(nèi)。

因為普通的電涌保護器不對這類低幅值和持續(xù)時間長的電涌起作用，它們需用與本部分討論所不同的保護方式進行保護。

二、雷電過電壓

雷電是不可避免的事件，它會通過幾種機理影響低壓系統(tǒng)(包括電力系統(tǒng)和信號/通信系統(tǒng))。最明顯的干擾是系統(tǒng)受到直擊雷。

但其他耦合機理也會引起系統(tǒng)電壓升高，在此將討論引起低壓系統(tǒng)過電壓的三種耦合方式。

在討論過電壓時，也考慮與過電壓相關的過電流情況，由過電壓引起的初始電流也是本附錄一個重要方面，三種類型如下:

a) 直擊于電力系統(tǒng)，發(fā)生于MV/LV配電變壓器的原邊側、LV配電系統(tǒng)(架空的或隱埋的)，同時也侵入到個別建筑物中；

b)非直接閃絡：雷擊附近物體，通過感應耦合或公用路徑耦合在LV配電系統(tǒng)中產(chǎn)生過電壓。雖然非直接閃絡產(chǎn)生的過電壓和電流低于直接閃絡所產(chǎn)生的過電壓和電流，但其出現(xiàn)的頻率更大；

c)直擊到防雷系統(tǒng)或最終用戶建筑物的外部(建筑物的鋼件及水管、暖氣管、升降梯等非電氣部分)，這會產(chǎn)生兩種影響：

一是雷電流通過建筑物外部產(chǎn)生感應耦合；

二是雷電流從建筑物注人到LV系統(tǒng)，從而不可避免地在LV系統(tǒng)中導體和地或裝置等電位排之間要用SPD浪涌保護器。對一個閃絡，在最終用戶使用電器時出現(xiàn)的過電壓將反映耦合路徑的性能，例如閃絡點和終端用戶之間的距離及接地情況、接地電阻、SPD浪涌保護器的數(shù)量及配電系統(tǒng)的分支。

1、由MV傳輸?shù)絃V系統(tǒng)的電涌

在MV系統(tǒng)中，由于雷擊發(fā)生的過電壓注人到LV配電系統(tǒng)有兩種不同的方式：

①通過MV/LV變壓器的電容和電感耦合；

②通過接地耦合。

傳遞的電涌幅值依賴于很多參數(shù)：

① LV接地方式(TT、TN、IT)；

②LV線路和負載的特性；

③LV過電壓保護裝置；

④MV和LV接地間的耦合狀況；

⑤變壓器的結構。

如果雷電直擊MV線路，避雷器動作或火花間隙擊穿使電涌電流轉(zhuǎn)移到接地系統(tǒng)，并且在MV和LV系統(tǒng)之間產(chǎn)生阻性的耦合，從而導致過電壓進入LV系統(tǒng)中。

根據(jù)接地阻抗的不同，通過變壓器的過電壓幅值可能遠高于容性耦合的情況。

在TN系統(tǒng)中，如果用戶裝置內(nèi)的中性點接地，將會產(chǎn)生輕度的過電壓。

值得注意的是，這種類型的電阻耦合可以通過在變壓器的LV側安裝一個獨立的接地系統(tǒng)來避免。

通過容性耦合和感性耦合輸人到MV/LV側的過電壓其典型的取值是相和中性線間相對地電壓的2%，是相和地間電壓的8%。

這些值對于負載LV電路是相對典型的。當變壓器的LV側開路或者輕載時，這個值會顯著的升高，決定于LV系統(tǒng)。

感應雷在MV系統(tǒng)中產(chǎn)生的電涌(通常小于1kA)比直擊雷要小得多，并且實際中過電壓輸人到LV系統(tǒng)僅僅是通過容性耦合，其值不會超過幾千伏。

在這種情況下，LV系統(tǒng)(至少是在距離雷擊不遠的部分)所直接感應的過電壓一般比從MV側輸人的要高。如果有一個SPD浪涌保護器動作或者放電發(fā)生，電流將會較小，相應的阻性耦合的情況也被忽略。

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