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西宁康明斯来介绍雷电等瞬态过电压的传统防护上的问题

作者:柴油发电机厂家 来源: 发表时间:2018-08-24【 浏览次数:

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传统避雷针是1752年美国科学家富兰克林发明的,主要由三部分组成:接闪器,引下线,接地置。主要作用是引导云层电荷与地下土壤中的电荷中和而消雷,以达到防雷击的目的。存在的主要问题是:

1)保护范有疑问

外专家对其保护范围行大量的研究和试验的结论是:“对一根垂直避雷针无法获得一个十分肯定的保护区域”。例如广东某变电站内装5根避雷针联合保护,但在该保护范围母线遭雷击,广东大积停电。中央电视台主楼高148米,17层、20层曾遭雷击两次,严重影响正常。莫斯科537米高电视塔,雷曾绕击200米和300米处塔身,且该塔附近1.5公里内雷击比莫斯科市平均高2.5~4倍,避雷针有反作用引来雷击。通过实际了解,目前我国北纬23度以南地区通信部队确实存在严重雷击危害。

2)感应过电压疑问

当雷击避雷计时,在附近的架空线路的导线上会出现感应过电压(感应雷)。实验明,感应雷的值可达300~400kV。即当雷击避雷针时,在避雷针附近的导线会因静电感应而形成过电压,其值可达300~400kV。对电压低、绝缘弱(相对于高压设备)的通信设备来说,由于架空通信线路感应过电压的传入而引起的设备损坏问题相当突出。

其次,雷击避雷针时,雷电流将避雷针周围地面形成磁场。各种微电子设备(包括计算机)所用的大规模集成电路块,对这种雷电的电磁感应十分敏感。实验表明,当雷电流形成的磁场强度达到2.4Gs时,就可以使一般微电子设备发生永久性损坏。即使磁场强度降到0.07Gs,也还能造成它们的误动作。当避雷针流过的雷电流为100kA时,在其周围83m之内磁场强度超过2.4Gs,即在此范围内的微电子设备将会损坏,而860m处的磁场强度还可达0.07Gs,即距雷针860m处的微电子设备可能误动作。应该指出,即使在有门窗的机房四壁施加金属网屏蔽,其屏蔽效果也是不明显的。这对处于波机房内的微电子调和是一个很大的威胁。

此外,如避雷针附近存在开口环(各种电子设备的电路并不是闭合的),则雷击避雷针时,雷电流在避雷针周围形成的磁场将使开口环的开口处出现电磁感应过电压,使开口处空气间隙击穿,电路短路,产生故障。因有火花放电,严重时引发某些易燃易爆设施的火灾。

例如:某单位程控机电路板有多起过电压原因造成电路短路损坏。

3)击问

当雷电流通过引下线和接置入地时,会在接地引下线和形成很高的电位。当避雷针和补保护物之间距离不够大时,高压电直接对被保护物放电。这一现象称为反击。同雷针被保地装置之间距离不够时,雷针接地装置上的高电位可击穿壤,对被保的接地置放电。实际工作中于多种原因,这两个距常做不到对通信设备造成损坏。

4)高电位引入的问

天线或航路灯与避雷针同在一个塔上,天线下引线可用钢管保护,但在微波通信中这是无法实现的。馈线不能雷击塔顶避雷时将会有近百万伏的电压引入微波机房,将产生重的雷害事故。传统避针是无能为力的。

5)触电压和跨步电压问

当雷击避雷或杆塔时,如果有人站在地上用手去接触塔身或引下线时,作用在人手和脚间的电(称为接触电压)可达很高,危及人的生命。又由于雷电流在地中扩散时会在地面沿半径各点形成不同的电位,当人在附近行走时,人的两脚将有电压作用(称为跨步电压),对人也有危险。这对在通信枢纽中工作的人员是相当危险的。

所以,引起直击雷的主要原因是雷击时出现的幅值很大而且上升陡度很大的雷电流,传统可以引雷,但不能对雷电流的幅值和上升陡度加以限制,仍存在有发生严重直击雷害。减少或防止击雷害的有效方法应立足于降低雷击的次数或在受雷击时设法限制雷电流的幅值及其陡度。

各种传统避雷线、壁雷带、放射元素避雷针、高脉冲针和动球针等都存在引雷问题。


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