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220

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(yīng)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(fù)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(fù)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(shè)備的操作及設(shè)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(guān)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(cè)、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(luò)：雷擊附近物體，通過感應(yīng)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(luò)產(chǎn)生的過電壓和電流低于直接閃絡(luò)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(yīng)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(dǎo)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(luò)，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(luò)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(fù)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(jié)構(gòu)。

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(dǎo)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(cè)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(cè)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(fù)載LV電路是相對典型的。當(dāng)變壓器的LV側(cè)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(yīng)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(yīng)的過電壓一般比從MV側(cè)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(yīng)的阻性耦合的情況也被忽略。

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