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配网架空线路防雷装置保护范围是多少

日期:2017-02-22 浏览次数: ...
答:目前线路防雷的主要措施是安装线路防雷装置,关于防雷装置的保护范围(即保护距离长度)问题在实际工程中经常被提及。因雷电波上升沿陡峭,持续时间为μs级,可视为一高频脉冲波,根据高电压技术中关于波沿线路传输推导公式如下:
        波速v=1√L0C0,其中L0为线路等效阻抗,C0为线路等效电容。一般速度值可取1.22~1.34×108m/s。
        按照该速度估算雷电波传输50米距离所需时间约0.1μs ,100米的传输距离所需时间约0.8μs,200米传输距离约需1.6μs。
        在计算防雷装置保护距离中离不开一个重要的特性:伏秒特性。任何绝缘介质都有一个伏秒特性曲线,在国家标准和行业标准明确规定:防雷装置伏秒特性曲线低于绝缘子伏秒特性曲线至少15%。
        以100kV的雷电冲击电压波为例,在该幅值的冲击电压作用下,10kV绝缘子可能在1μs时间内被击穿闪络,那么防雷装置在同样电压作用下被击穿所需时间必须小于0.85μs。
        因为雷击线路是一个随机事件,上图代表雷击杆塔的不同位置。如果B塔安装了防雷装置,A塔没有安装防雷装置。A、B塔档距设定为150米。如果雷击点为①,以100kV幅值的雷电波为例,在A塔遭受雷击后1μs内其绝缘子可能未发生击穿,此刻雷电波头已沿导线传播了约120米,未到达B塔处。之后的下一刻A塔绝缘子击穿闪络,而B塔的防雷装置因未承受过电压不会发生闪络,B塔防雷装置未能对A塔形成保护。同样道理,如果雷击点③距离A塔距离足够短,而距离B塔足够远,同样不能对A塔形成保护。
        如果雷击发生在②点,或者距离B塔距离足够雷电波先传导到B塔,B塔的防雷装置可有效动作,对线路形成保护。当然其中需要把防雷装置在100kV幅值雷电波冲击下的动作时间考虑进来。如果雷电波作用在防雷装置上时间不足0.85μs而作用在A塔上绝缘子的时间已超过1μs,那么A塔的绝缘子同样会发生击穿闪络。
        以上只是一个特例计算,为了说明雷电波在导线中的传输过程,未考虑波在线路末端或阻抗变化点的反射和折射效应,在实际工程应用中的工况更为复杂,包括线路走向的变化、线路绝缘层介质物理特性、导线弧垂弯曲程度、架空高度、三相导线的平行度和距离等等因素都会影响雷电波的传播速度。
        所以,在实际工程应用中单纯地计算防雷装置的保护距离应用意义不大,更科学的办法应根据历史雷电活动参数进行概率,对于落雷概率大的区域范围内应加大雷击防护力度,落雷概率小的区域选择性地进行防护,最客观和直接的依据是基于雷电活动规律数据和线路近年来的历史雷击故障记录。通过差异化线路防雷设计有效降低线路雷击跳闸率至预期的目标范围内,即实现架空线路雷击防护目的。

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