雷電放電可能發(fā)生在云層之間或云層內(nèi)部,或云層對地之間;另外許多大容量電氣設備的使用帶來的內(nèi)部浪涌,對供電系統(tǒng)(中國低壓供電系統(tǒng)標準:AC 50Hz 220/380V)和用電設備的影響以及防雷和防浪涌的保護,已成為人們關注的焦點。
云層與地之間的雷擊放電,由一次或若干次單獨的閃電組成,每次閃電都攜帶若干幅值很高、持續(xù)時間很短的電流。一個典型的雷電放電將包括二次或三次的閃電,每次閃電之間大約相隔二十分之一秒的時間。大多數(shù)閃電電流在10,000至100,000安培的范圍之間降落,其持續(xù)時間一般小于100微秒。
供電系統(tǒng)內(nèi)部由于大容量設備和變頻設備等的使用,帶來日益嚴重的內(nèi)部浪涌問題。我們將其歸結為瞬態(tài)過電壓(TVS)的影響。任何用電設備都存在供電電源電壓的允許范圍。有時即便是很窄的過電壓沖擊也會造成設備的電源或全部損壞。瞬態(tài)過電壓(TVS)破壞作用就是這樣。特別是對一些敏感的微電子設備,有時很小的浪涌沖擊就可能造成致命的損壞。
供電系統(tǒng)浪涌的影響
供電系統(tǒng)浪涌的來源分為外部(雷電原因)和內(nèi)部(電氣設備啟停和故障等)。
雷擊對地閃電可能以兩種途徑作用在低壓供電系統(tǒng)上:
(1)直接雷擊:雷電放電直接擊中電力系統(tǒng)的部件,注入很大的脈沖電流。發(fā)生的概率相對較低。
(2)間接雷擊:雷電放電擊中設備附近的大地,在電力線上感應中等程度的電流和電壓。
內(nèi)部浪涌發(fā)生的原因同供電系統(tǒng)內(nèi)部的設備啟停和供電網(wǎng)絡運行的故障有關:
供電系統(tǒng)內(nèi)部由于大功率設備的啟停、線路故障、投切動作和變頻設備的運行等原因,都會帶來內(nèi)部浪涌,給用電設備帶來不利影響。特別是計算機、通訊等微電子設備帶來致命的沖擊。即便是沒有造成{yj}的設備損壞,但系統(tǒng)運行的異常和停頓都會帶來很嚴重的后果。比如核電站、醫(yī)療系統(tǒng)、大型工廠自動化系統(tǒng)、證券交易系統(tǒng)、電信局用交換機、網(wǎng)絡樞紐等。
直接雷擊是最嚴重的事件,尤其是如果雷擊擊中靠近用戶進線口架空輸電線。在發(fā)生這些事件時,架空輸電線電壓將上升到幾十萬伏特,通常引起絕緣閃絡。雷電電流在電力線上傳輸?shù)木嚯x為一公里或更遠,在雷擊點附近的峰值電流可達100kA或以上。在用戶進線口處低壓線路的電流每相可達到5kA到10kA。在雷電活動頻繁的區(qū)域,電力設施每年可能有好幾次遭受雷電直擊事件引起嚴重雷電電流。而對于采用地下電力電纜供電或在雷電活動不頻繁的地區(qū),上述事件是很少發(fā)生的。
間接雷擊和內(nèi)部浪涌發(fā)生的概率較高,絕大部分的用電