[摘要]文中說明雷電過電壓會在電氣設(shè)備的接線端子之間產(chǎn)生電弧特性的現(xiàn)象，又充分考慮了低壓配電系統(tǒng)特有的被雷擊損壞的機理之后，為了防止雷電過電壓在電氣設(shè)備的端子之間產(chǎn)生火花放電，提出了降低雷電過電壓的措施，以及能限制和斷開續(xù)電流等措施。
　　[關(guān)鍵詞]低壓配電線路　雷擊　防雷措施
　　1.概述
　　在很廣闊的地區(qū)范圍內(nèi)，建設(shè)了既復雜又龐大的很多電力設(shè)備構(gòu)成的高低電壓配電網(wǎng)絡(luò)。配電網(wǎng)絡(luò)中有配電設(shè)備，又有用電設(shè)備，它們是影響電力能量的質(zhì)量和重要設(shè)備。
　　至今，對配電線路的防雷措施主要放在：（1）雷電過電壓在某條高壓配電線路上發(fā)生的雷擊事故的影響范圍有多廣以及其可能性的概率；（2）確定其防雷保護的程度；（3）制定在實際的配電線路上能使用的各種防雷措施。例如：在單相100/200V或者三相200V等的低壓配電線路上，要考慮雷電過電壓對低壓配電設(shè)備的燒壞現(xiàn)象，以及對漏電形狀產(chǎn)生的誤動作等雷害事故。
　　雷電過電壓產(chǎn)生的火花放電不是燒壞低壓配電設(shè)備的原因，該火花放電導致配電設(shè)備的端子間短路，在商用工頻電壓下，在端子之間流過短路電流（電弧放電），這時的大量電能是燒壞低壓配電設(shè)備的主要原因。低壓配電設(shè)備的電弧我與高壓電力系統(tǒng)的電弧特性是不一樣的，在端子之間有火花放電之后不一定發(fā)生續(xù)電流電弧，這是低壓配電系統(tǒng)特有的性能。
　　2.低壓配電線路發(fā)生雷電過電壓的頻率
　　在非常廣地區(qū)的低壓配電網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生雷電過電壓受到該地區(qū)的地形、氣象條件雷雨日數(shù)、雷云的移動路徑、雷擊電流峰值的頒高低壓配電線路的架設(shè)密度、和對地雷擊密度等的影響。在這些因素中，對在低壓配電線路上發(fā)生雷電過電壓峰值的頻率頒發(fā)問的清楚統(tǒng)計是重要的。
　　為了獲取研究低壓配電線的防雷措施的基礎(chǔ)資料，在1981～1987年間的7～10月的雷電多發(fā)期，對櫪木縣等地區(qū)的低壓配電線路上裝了110多臺電涌計數(shù)器進行460多次雷電過電壓的觀測，取得了統(tǒng)計數(shù)據(jù)等詳細資料。
　　根據(jù)這項研究的觀測結(jié)果，計算出低壓配電線路上發(fā)生的概率值。在研究耐雷設(shè)計中，要有圖2a所示的最基本的雷電過電壓的頻率分布曲線（上邊的線）。在這項觀測中，從2kV以上的雷電過電壓中，擔心在低壓配電設(shè)備的端子板或者設(shè)備內(nèi)部會發(fā)生火花放電的雷電過電壓假定為10kV限值，在超過10kV以上所觀測到的累計頻率為10％左右，而在5kV以下所觀測到的累計頻率為70％左右。
　　還有另一個觀測結(jié)果，在一個非常狹窄的面積范圍內(nèi)，在同樣的低壓配電線路上裝了電涌計數(shù)器進行了187次累計觀測。將這兩次觀測結(jié)果的雷電過電壓累積頻率頒進行比較，它們各自的頻率分布雙對數(shù)曲線都近似于一條直線。但是的兩條直線不是完全一致的。這是因為在電涌計數(shù)器上設(shè)定的雷電過電壓的下限值有區(qū)別，例如，在這次觀測中，雷電過電壓的設(shè)定下限值為2kV，而在有的文獻中定為1.2kV。
　　3.低壓配電線路上發(fā)生的雷電過電壓的情況
　　從配電線路上一直彩的防雷措施進行的研究來看，已考慮到在低壓配電線路上發(fā)生雷電過電壓的因素有：1直擊雷（直接雷擊到低壓配電線路上）；2感應雷（雷擊到低壓配電線路附近的地區(qū)時，對配電線路感應生成的感應雷）；3高壓側(cè)的雷電過電壓是侵入低壓側(cè)的雷電過電壓的原因，由于避雷器動作使大地（接地）電位上升，從柱上變壓器的高壓側(cè)過渡到低壓側(cè)的雷電過電壓。
　　實際上，除了在低壓配電線路上發(fā)生雷電過電壓之外，還有雷擊電流直接侵入配電線路附近的建筑物上設(shè)置的避雷針，使得大地電位上升影響到配電設(shè)備的接地系統(tǒng)的場合應考慮這些是產(chǎn)生雷電過電壓的合成原因。
　　3.1從高壓側(cè)過渡到低壓側(cè)的雷電過電壓
　　壓配電線路上發(fā)生雷電過電壓各種情況進行一般的研究，將高壓配電線路上的雷電過電壓侵入低壓配電線路上發(fā)生雷電過電壓所產(chǎn)生的各種情況，進行一些試驗性的研究。這些研究中，應在實際規(guī)模的高壓配電線路上施加了雷電脈沖電壓。
　　由于配電用避雷器的放電使大地電位上升，通過柱上變壓器的過渡電壓，使低壓配電線路上發(fā)生雷電過電壓。
　　由于雷電過電壓侵入到低壓配電線路，在有低壓配電線路的中性線的架空共用地線的接地點（中間接地），照明線路或電力線路（電壓相）與架空共用地線（接地相）之間的線間電壓是大的。
　　3.2感應雷過電壓
　　作為對象，對有關(guān)低壓配電線路上發(fā)生雷電過電壓的情況的試驗進行研究。為了模擬在近處有雷擊時的配電線路和雷電通道，架設(shè)一條按現(xiàn)行配電線的1/4比例大小的模型線路，還從氣球上吊下電線。這根電線有脈沖電流渡過，這時，測定在配電線路的導體上感應的電壓波形。
　　相應的電壓波形，就有下列兩種情況：
　?。?）抑制低壓配電線的架空地線和共用架空地線的雷電過電壓效果，在接地電阻值是小的顯著的。
　?。?）由于高壓配電線路的避雷器出現(xiàn)適中動作，高壓配電線處于接地狀態(tài)，也同時有抑制低壓電線的架空地線的雷電過電壓的效果。
　　4.低壓配電設(shè)備用材料的耐雷特性
　　雷電過電壓燒壞低壓配電設(shè)備的情況。作為雷電過電壓燒壞對象的低壓配電設(shè)備，連接到低壓配電系統(tǒng)的電源端子之間的距離為5－10mm的空氣間隙，是沒有用耐雷元件保護的設(shè)備。
　?。?）雷電過電壓會擊穿端子之間的空氣間隙（產(chǎn)生火花放電）。火花放電時有大電流流過端子之間空氣層，流過的時間非常短，約1μs～1ms左右，因為其電能量很小，這時設(shè)備端子上的火花放電處只有非常小的放電痕跡，不至于燒壞端子.
　　（2）上述第（1）點的火花放電路徑因為與低壓配電系統(tǒng)的線間電壓（100V或200V）有關(guān)，這時滿足以后敘述的條件的場合會繼續(xù)過渡為電弧放電。這個放電是工頻電壓下的適中電流.
　　（3）在上述第（2）點時為線間短路狀態(tài)。如有大電流（2000～3000A）流過時會燒壞低壓配電設(shè)備。通常在數(shù)周波～10周波左右之后，熔斷器等保護裝置會動作，斷開短路電流.
　　但是，在燒壞配電設(shè)備或者熔斷器熔斷之前的電弧放電，很多場合會自然消弧，這時，可能認為配電設(shè)備不會受到雷擊損害。
　　4.1低壓配電設(shè)備用材料的V－t特性
　　從續(xù)流電弧的觸發(fā)到達火花放電的性能，通過試驗來調(diào)查低壓配電線路上用的各種設(shè)備材料的V－t特性.再斷時間為1～3μs左右的再斷電壓峰值為一密切協(xié)作一的范圍內(nèi)，低壓干線和DV進線大約為50kV，變壓器二次測大約為30kV，低壓配電設(shè)備上約為10kV。從這些結(jié)果值來看，電度表、低壓進線箱等低壓配電設(shè)備很容易是受到雷電過電壓損壞的設(shè)備。
　　4.2其所長低壓配電設(shè)備的電弧特性
　　在模擬低壓配電設(shè)備的電源端子的電極之間要施加工頻電壓，用設(shè)定可能的雷電脈沖電壓重疊在任意的接通相位上的方法，對再現(xiàn)電弧我的試驗進行調(diào)查。
　　從這個試驗得出的電弧電壓波形來計算電弧電流波形
　　在單相供電系統(tǒng)中，侵入到模擬電極的雷電脈沖接通相位與電弧電流峰值的關(guān)系圖。雷電過電壓的接通相位對供電電源電壓影響是大的。
　　
　　三相3線式供電系統(tǒng)，在三個線間電壓之中至少有一個線間電壓常常在其低壓配電設(shè)備固有的最低電弧電壓以上的場合，在任何相位時，雷電過電壓的侵入會發(fā)生電弧續(xù)流的情況。
　　例如：最低電弧電壓V電弧為100V時，這時發(fā)生電弧焊接的概率為100％?？墒牵瑔蜗喙╇姷膱龊?，供電電源電壓超出有V電弧的相位因為只限于斜線部分，發(fā)生電弧的概率是相當小的。
　　但是，供電方式以外的條件在同樣場合時，三相3線式與單相2（或3）線式相比較，繼續(xù)發(fā)生電弧電流的可能性是高的。從（2）來看，電弧電流的大小相當于2倍電源電壓時的電流，這時，被雷擊損壞的程度是大的。
　　5.低壓配電線路的防雷措施的現(xiàn)狀
　　配電線路的防雷措施，到目前為止，還沒有進行一般性的研究。
　　但是，在有關(guān)的配電線路的耐雷設(shè)計指南，因為在柱上變壓器安裝地點，低壓配電線路的中性線進行了B種接地，由于有了這個合適的接地，就能防止危險的雷電過電壓。
　　作為低壓配電線路的防雷措施，低壓配電設(shè)備要有高的絕緣強度，在個別配電設(shè)備年安裝耐雷元件，除此之外，進行多重接地系統(tǒng)也能抑制雷電過電壓。
　　如配電線路的架空地線的接地線，避雷器接地線柱上變壓器的B種接地線的單獨連接或者共用連接在一起的場合由于直擊雷或者感應雷而產(chǎn)生的架空地線接地電流和避雷器放電電流使接地電位上升，因為雷電過電壓會侵入那樣的低壓配電線路，必須要有抑制雷電過電壓的防雷措施。
　　利用架空共用地線在低壓配電線路進行1處以上的中間接地，構(gòu)成了多重接地系統(tǒng)。為此，可以降低侵入低壓配電線路的雷電過電壓，而抑制在配電線路附近落雷時，在配電線路上感應生成的感應雷，有很大的用處。
　　架空共用地線的感應雷的效果，架空地線同樣也能抑制由于相互的電磁感應在配電線路上發(fā)生的感應雷電過電壓，就能說明架空共用地線可抑制低壓配電線路的感應雷電過電壓。
　　當設(shè)計多重接地系統(tǒng)時，接地間隔、單獨接地阻抗和合成接地阻抗等應該有所規(guī)定。如果考慮了這些規(guī)定值而設(shè)計好的接地系統(tǒng)，高壓配電線路的耐雷效果是更高的，同時抑制在低壓配電線路上發(fā)生的雷電過電壓也是有貢獻的。
　　據(jù)上述方法已抑制的雷電過電壓是在架空共用地線（接地用）與照明線路和電線路（電壓相）之間發(fā)生的雷電過電壓的對地電壓成分關(guān)于線間電壓成分是不成問題的。
　　為用連接到這根接地相和各個電壓相的進入線供電，不僅有雷電過電壓的對地電壓成分，而且其線間電壓成分可能威脅低壓配電系統(tǒng)和室內(nèi)配線等點處還有必須抑制線間電位差的雷電過電壓。
　　壓配電線路的防雷措施時，有必要充分考慮到目前為止已知道的發(fā)生雷擊損害的機理。圖13示出了抑制低壓配電線路的雷電過電壓和限制續(xù)流電弧等，以及低壓配電線路的主要防雷措施。
　　配電設(shè)備的損壞進行完全防護是一項非常困難的技術(shù)。但是，配電設(shè)備的供電可靠性，防雷措施要求的配電設(shè)備的性能增強，以及診斷設(shè)備才華的技術(shù)進步等方面均有提高。要繼續(xù)面向今后的電氣化生活和高度信息化的越來越多的發(fā)展，低壓配電線路不用說在有關(guān)配電網(wǎng)絡(luò)的整體可行性而且費用很低的耐雷設(shè)計和防雷措施等方面，有必要進行綜合性的研究。
　　來源：中國防雷