电缆感应雷过电压

当雷击于线路附近的大地，以及直接击于避雷线或杆塔时，在线路的 工作导线上就会产生感应过电压。其幅值可达 300 ~ 400kV，足以使 60 ~

80 cm 的气隙放电，因此对低压线路是非常危险的。

其物理过程如图 24 - 8 所示。在雷云放电的起始阶段，由于先导通道 中充满与雷云同极性的电荷，则先导通道对导线产生静电感应。因电场 强度的切向分量 Ex  的作用，将与雷云异号的正电荷从导线的两端吸引到 靠近先导通道的一段导线上成为束缚电荷，越靠近先导通道，则导线上的 电荷密度也就越大。

因为先导通道发展的速度不快，导线上电荷集中过程也很缓慢，导线 上的电流很小，正电荷的电场在导线高度上被先导通道上的负电荷电场 所抵消。

主放电开始时，先导通道上的负电荷由下向上被迅速中和，先导通道 的电场消失，电场强度 Ex  迅速降低，使导线上的正电荷得以释放，并沿导 线向两侧流动，形成脉冲电流，引起过电压。 由于主放电速度非常大，所 以导线中的电流也很大，感应电压可达很大的数值。

为了防止和限制大气过电压以保护输电线路和电气设备，一般采用 避雷针，沿线路装设避雷线和在变电所、发电厂附近装设避雷器。

4 . 避雷器的工作原理和特性参数

(1)工作原理  避雷器实质上是一种放电器，并联在被保护的设备附 近。上端接于高压线，下端接地。避雷器平时处于绝缘状态。当出现的 大气过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器就对地放电，将入侵波导入 大地，以不致于危害被保护的设备绝缘。当过电压消失后，避雷器必须迅 速恢复绝缘状态，以保证系统继续正常运行。避雷器的类型主要有保护 间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等。避雷器的保护性能直 接决定着被保护设备的绝缘水平。换言之，电力电缆等设备的绝缘水平 是根据避雷器的保护性能选取的。绝缘水平即电缆等设备能够承受各种 电压的能力和数值。

以阀型避雷器为例，如图 24 - 9 所示，阀型避雷器的基本元件为火花 间隙和非线性电阻。间隙元件由多个统一规格的单个放电间隙串联而 成。每个间隙主要由两个黄铜电极组成，在电极间有云母片将其隔绝。 非线性电阻元件是由多个非线性阀片电阻盘串联而成。阀片电阻盘是由 半导体材料碳化硅粉末压制而成的圆片。这种材料的电压和电流的关系 是非线性的。电阻值与流过的电流有关，电流越大，电阻越小；反之，电流 越小，电阻越大。阀片与间隙也串联，在系统正常工作时，间隙将阀片电 阻与工作母线隔开，以免由工作电压在阀片电阻中产生的电流使阀片烧 坏。当系统中出现过电压且幅值超过间隙的放电电压时，间隙先击穿，冲

击电流通过阀片流入大地。由于阀片的非线性特性，其电阻在流过大的 冲击电流时变得很小，故在阀片上产生的压降，即残压较少，限制了作用 于设备上的过电压值，使其低于被保护设备的冲击耐压值，因为设备得到 保护，当过电压消失后间隙中由工作电压产生的工频续流仍将继续流过 避雷器，此续流由于变阀片电阻的限制较冲击电流要小得多，故阀片电阻 急剧上升，从而进一步限制了工频续流的数值，使间隙能在工频续流  次经过低值时将电弧熄灭，线路又恢复正常运行。

1— 间隙  2— 阀片电阻  3—架空线  4— 电缆

(2)避雷器的特性参数

①额定电压  是指避雷器的两端允许施加的很高工频电压有效值。 即相当于相电压。系统的额定电压一般指线电压。

②冲击放电电压  当过电压达到或超过此值时，避雷器就要放电，即 避雷器的对地放电电压。其值必须低于被保护设备的绝缘水平，并留有 一定的裕度，这样才能对设备进行保护。但是亦不能太低，以免避雷器动 作频繁，使避雷器损坏和系统不稳定。

③冲击残压  当避雷器在大气过电压作用下放电时，雷电流在避雷 器两端产生的电压降。残压和电缆绝缘的相电压是并联电压，所以残压 也应低于被保护设备的绝缘水平。

电缆的基本绝缘水平 BLL[Base Insulale le,el]就是按照冲击放电电压 和线压进行选取的。

④灭弧电压  一般为过电压经过以后，电弧熄灭时的电压。须保证 可靠熄灭工频续流电弧的条件下，允许加在避雷器上的很高工频电压。 灭弧电压应大于避雷器工作母线上可能出现的很高工频电压，否则避雷 器可能因为不能灭弧而爆炸。这个电压为工频过电压，即在单相故障接 地时引起的健全相上的电压升高。对 110kV 及以上的中性点直接接地系 统，灭弧电压取系统很大工作线电压的 80% ；对 35kV 及以下的中性点不 接地系统和经消弧圈接地的系统，则分别取系统很大工作线电压的 110%

和 100% 。

⑤保护比  以 K 记。指避雷器的冲击放电电压或冲击残压较高者与 灭弧电压之比。

K =  Upf(Uof或f Upc )或 UP = KUof

K 越小，则 Upf，Upc较小，较安全，或 Uof较高，可在工频过电压较高时 切断工频续流，则避雷器保护性能越好。

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