电力系统中的雷击现象是怎么回事

发布网友 发布时间：2022-04-19 09:45

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热心网友 时间：2023-06-23 20:19

1．下雨或有雷电时要关好门窗,防止球形雷窜入室内造成危害.
2．有雷电时暂不要使用电器设备,要拔掉电源插头.
3．有雷电时不要打电话,不要靠近金属设备,如暖气片、自来水管、下水管,要离开电源线、电话线、广播线.
4．雷雨天在室外时,不要站在树下避雨,也不要站在墙根避雨,不要使用手机通话,不要靠近电线杆、天线、高塔、烟囱、旗杆等物体.要穿塑料等不浸水的雨衣,不要使用金属杆的雨伞.
5．发现被雷电击伤者要及时平卧,安静休息并速要急救车送医院治疗.
以上是针对人的,下面是比较专业的原因和如何防止设备被雷击的方法
一、遭受雷击的原因
雷击如何产生的呢?“雷击”用专业述语讲就是雷电过电压,它分为直接雷击过电压、感应雷击过电压和地电位提高过电压.
（一）直接雷击过电压
当雷云较低,且周围又没有带异性电荷的云层,则雷云就会通过距离其最近的物体以波速向大地放电,这就是直接雷击,其放电电流可达几十至几百千安,由于被击物与大地之间都有一定的电阻,雷电电流通过被击物泄入大地时,必然在这个电阻上产生极大的电压降,这种因直接雷击而在物体上产生电压升高的现象就被称为直接雷击过电压.电气设备遭雷击主要是通过架空电力线路或通信线路传入的,因而架空线路是雷电侵入的重要渠道,雷电直接袭击架空线路主要有三种方式,即：远点雷击、近点雷击和错相位雷击.
1.远点雷击：由于我国的电压基本波形是每秒50Hz的正弦波形曲线,在电力线上形成每秒50次的交变磁场.如遇到雷雨天气时,在雷电未击穿大气时,将呈现出高压电场形式.根据电学基本原理,磁场与电场之间是相互共存可逆变化的,那么,雷电高压电场通过静电吸收原理,向大地方向运动.假设电力线杆有5米高,那么在相对湿度25%时,要击穿5米空气,需要15×106V雷击高压
（3000V/mm）.如果在相对湿度95%（下雨时）,击穿5米空气需要5×106V雷击高压（1000V/mm）.电力线上的交变磁场对雷云的吸引小于大地的静电吸引.如果,雷云击穿5米空气入地,需要很高的电压,雷电首先击在电力线上,并从电力线的负载保护地线入地释放,这样就击穿了设备. 
2.近点雷击：所谓近点雷击,实际上是雷电袭击建筑物避雷针,从而引起的雷电电磁脉冲的问题 .雷电打在建筑物避雷装置上,由于避雷针与引下线的电感的作用,最多只能将50%的电流引入大地（IEC（国际电工委员会）1312定义）,余下的电流将通过电力线屏蔽槽、水管、暖气管、金属门窗等与地面有连接接的金属物质联合引雷,但也只引下少部分雷电流,余下总电流的25%流窜至建筑物内的UPS输入输出的电源线、局域网线等,击穿小型机和局域网端,最终由逻辑地线处下泄入大地.对设备而言,部分雷电流将由UPS的输入电源线对机房保护地线进行L－PE、N－PE泄放,UPS输出L－PE`（逻辑地）、N－PE`泄放,小型机L－PE`泄放,局域网线对逻辑地线等进行泄放,最终结果,将击穿UPS输出对地线和输入对地线端、小型机电源对逻辑地线、网络数据线对逻辑地线.
3.错相位雷击：一个高能量的雷击在一条架空线上,一个低能量的雷击在另一条架空线上,线线之间产生一个压差,从而侵入设备造成雷电的二次雷击称错位雷击.
（二）感应雷击过电压
它可以分为电磁感应及静电感应过电压.当雷电击在建筑物避雷针上,通过避雷针的引下线对地泄放时,电流在引下线由上而下产生一个快速运动的磁场,从而因电磁感应在建筑物的线路上感应高压从而击毁传输设备.另外,在架空线路附近有雷云时,虽然雷云没有直接击中线路,但在导线上会感应出大量的与雷云极性相反的电荷,一旦雷云对某目标放电后,雷云上的电荷便瞬间消失而导线上的大量电荷依然存在,这些感应电荷就会因失去雷云电荷的束缚,以波的形式向导线两端传播经设备入地,从而引起设备损坏. 
（三）地电位提高过电压.当10KA的雷电流通过下导体入地时,我们假设接地电阻为10欧姆,根据欧姆定律,我们可知在入地点处电压为100KV.若该点与电力系统的PE线（保护接地线）或弱电系统的地线的接地点较近,即接近于同电位,则此高压将以波的形式传入室内电气设备外壳,这样不仅会造成设备过电压同时也会对使用操作人员造成危害.
据统计：直击雷的损坏仅占15%,感应雷与地电位提高的损坏占85%.以下是230/400V三相系统各种设备耐冲击过电压额定值（GB50057－94）
设备位置 电源处的设备配电设备和最后分支线路的设备用电设备需要特殊保护的设备
耐冲击过电压的类别 Ⅳ类 Ⅲ类 Ⅱ类 Ⅰ类
耐冲击过电压额定值(KV) 6 4 2.5 1.5
注：Ⅰ类—需要将瞬态过电压*到特定水平的设备；
?Ⅱ类—如家电用电器、手提工具和类似负荷；
?Ⅲ类—如配电盘、断路器、布线系统（包括电缆、母线、分线盒、开关、插座）,应用于工业的设备和一些其他设备；
?Ⅳ类—如电气计量仪表、一次线过流保护设备；
二、一般的防雷措施
（一）外部防雷
外部防雷主要是对直击雷的防护,其目的是将雷电流直接引入大地泻放.由避雷针（避雷带、避雷线等 )、引下线和接地体等构成外部防雷系统.避雷针的作用是将雷电吸引于自身,代替被保护物受雷击.但是,避雷针的副作用也很大.首先,雷击时它把雷电流引入大地的过程中,产生的强大感应电磁场对敏感的电子设备的破坏性很大.其次,避雷针上的反击过电压不可忽视,在雷电波的冲击作用下,避雷针上总会产生很高的电压,当人或设备与之接近时,这个高电压就会向人或设备放电.再者,避雷针的保护作用是有一定局限性的,如对雷雨天气时沿着市电导线中产生的雷电过电压,它是*为力的,此时,这个雷电过电压也随之侵入到用电设备中.虽然有避雷器作防护,但避雷器的响应时间和有效性都远远满足不了电子设备对电源品质的需求.
鉴于外部防雷系统的种种不足,内部防雷系统随之产生.
（二）内部防雷
内部防雷系统由均压、接地、屏蔽、隔离、装设过电压防护装置等综合措施构成.
1.均压
当雷击发生时,在雷电暂态电流所经过的路径上将产生暂态电位升高,使该路径与周围的金属物体之间形成暂态电位差,如果这种暂态电位差超过的两者之间的绝缘耐受强度,就会导致对金属物体的击穿放电,使金属物体带高电位,这种带高电位的金属物体又有可能对其周围的其他金属物体再进行击穿放电.这种击穿放电能直接损坏电子设备,也能产生电磁场脉冲,干扰电子设备的正常运行.为了消除雷电暂态电流路径与金属物体之间的击穿放电,需要对室内的各金属钩件进行等电位连接,即将室内的设备,组件和元件的金属外壳或钩架连接在一起,并与建筑物的防雷接地系统相连接,形成一个电气上连续的整体的整体,这样就可以在发生雷击时避免在不同金属外壳或构架之间出现暂态电位差,使得它们彼此间等电位,并维持在地电位的水平,这就是均压措施.
2.接地
在电子设备和电子系统中,各种电路均有电位基准,将所有的基准点通过导体连接在一起,该导体就是设备或系统内部的地线如果将这些基准点连接到一个导体平面上,则该平面就称基准平面,所有信号都是以该平面作为零电位参考点,电子设备常以其金属底坐,为壳或铜带作为基准面,为了设备的工作稳定和操作人员的安全,通常将基准面与大地相连,称为接地.
3.屏蔽
电子设备中大量采用半导体器件和集成电路,这些电子和微电子器件是十分脆弱的,由于雷击产生的暂态电磁脉冲可以直接辐射到这些元件上,也可以在电源或信号线上感应出暂态过电压波,沿线路侵入电子设备,使电子设备工作失灵或损坏.利用屏蔽体来阻挡或衰减电磁脉冲的能量传播是一种有效的防护措施,电子设备常用的屏蔽体有设备的金属外壳,屏蔽室的外部金属网和电缆的金属护套等,利用屏蔽措施对于保证电子设备的正常和安全运行来说是十分重要的.
4.隔离
当电子系统周围环境中的电磁脉冲干扰比较严重难以采取屏蔽措施时,可以采用光纤传输来发送信号,信号是以光的形式传输的,光纤是绝缘材料,因此它不受周围强电磁脉冲干扰的影响.抑制电磁脉冲干扰的另一个重要措施是采用光偶合,在电子系统中实施电气隔离.
5.装设过电压防护装置
内部防雷系统主要是对过电压（雷电过电压和操作过电压等）的防护,其目的是阻挡沿电源线侵入的过电压,并*被保护设备上过电压的辐值.
暂态过电压防护装置以快速的响应时间和有效性将雷电过电压和操作过电压抑制到设备能承受的水平,这是外部防雷系统无法做到的.为了实现内部防雷,不仅要在变压器低压侧装设过电压保护器,还需在设备的入口处以及其间某些环节上设置多层次的保护器来逐步降低过电压水平.其中,变压器低压侧保护器的作用除降低过电压值外,还需大量泄放雷电涌流；而设备处的保护器的作用则是最后将雷电和操作过电压残值*到安全值以下.
三、防雷的具体做法
（一）采用DK型雷电限流器替代避雷针
建议采用国家科委推广的DK型雷电限流器以替代.DK型雷电限流器具有保护角大(约80°),接地电阻要求不高(＜30Ω)等优点.特别在Dk雷电限流器保护范围内有雷电时,可将原来可能发生每微秒千安培到每微秒万安培电流放电过程,变成安培级以几秒或更长时间放电,使雷电不会在保护范围内出现闪击,有效地防止直击雷对建筑物及通信设备的危害.同时,由于DK型雷电限流器的放电电流小(相当于避雷针放电电流的十分之一或更小),可以使地电位的抬升降低,减弱了反击雷对设备的危害.
（二）用DK系列线路避雷器替代阀式或氧化锌避雷器
传统的低压阀型避雷器(FS型),其动作时间为微秒级,动作电压高,用防雷元件测试仪测试其动作电压为1.6KV左右,故其动作后,残压过高.而YW型的氧化锌低压避雷器,用防雷元件测试仪测试其动作电压也为1.5～1.6KV.上述避雷器无疑对设备的防雷保护构成威胁.
国家科委推广的DK系列线路避雷器器具有通流大、残压低、导通速度快的特点,应根据使用部位不同,选用相应型号的避雷器.例如,在变压器低压侧、交流配电盘和低压电缆的入出侧等,选用DK-380AC50线路避雷器效果较佳,其技术性能指标是,通流量=50kA,残压峰值≤1200V(20kA),漏电流＜10μA,响应时间＜50ns；在机房配电屏上,则应安装DK-380AC15线路避雷器,其技术性能指标是,通流量=15kA,残压峰值≤800V(8kA),漏电流≤10μA,响应时间≤50ns；在进站线路上安装DK-150AC5线路避雷器,其技术性能指标是,通流量=5kA,残压峰值＜300V,漏电流＜100μA,响应时间≤50ns.
综上所述,防雷大体上可以用“疏、泄、截、屏”四个字来概括.
总之,防雷电是一个十分复杂的技术问题,只要存在一处薄弱环节,雷击损坏设备的情况就会随时发生.因此,防雷害必须综合治理,多渠道防护.满意请采纳！

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