雷電及其防護常見問題
日期:2014年01月12日 15:31:25

雷電及其防護常見問題

一、雷電基本知識

   1.雷雨雲是如何形成的?

   答:雷電放電是由帶電荷的雷雲引起的。雷雲帶電原因的解釋很多,但還沒有獲得比較滿意的一致認識。一般認為雷雲是在有利的大氣和大地條件下,由強大的潮濕的熱氣流不斷上升進入稀薄的大氣層冷凝的結果。強烈的上升氣流穿過雲層,水滴被撞分裂帶電。輕微的水沫帶負電,被風吹得較高,形成大塊的帶負電的雷雲;大滴水珠帶正電,凝聚成雨下降,或懸浮在雲中,形成一些局部帶正電的區域。實測表明,在5~10km的高度主要是正電荷的雲層,在1~5km的高度主要是負電荷的雲層,但在雲層的底部也有一塊不大區域的正電荷聚集。雷雲中的電荷分布很不均勻,往往形成多個電荷密集中心。每個電荷中心的電荷約為0.1庫侖~10庫侖,而一大塊雷雲同極性的總電荷則可達數百庫侖。這樣,在帶有大量不同極性或不同數量電荷的雷雲之間,或雷雲和大地之間就形成了強大的電場。隨著雷雲的發展和運動,一旦空間電場強度超過大氣遊離放電的臨界電場強度(大氣中的電場強度約為30kV/cm,有水滴存在時約為10kV/cm)時,就會發生雲間或對地的火花放電;放出幾十乃至幾百千安的電流;產生強烈的光和熱(放電通道溫度高達15000℃至20000℃),使空氣急劇膨脹震動,發生霹靂轟鳴。這就是閃電伴隨雷鳴叫做雷電的原故。

   2.雲對雲放電與雲對地的放電比例如何?

   答:大多數雷電放電發生在雷雲之間,它對地麵沒有什麽直接影響。雷雲對大地的放電雖然隻占少數。雷暴日數越多,雲間放電的比重越大。雲間放電與雲地放電之間比,在溫帶約為1.5~3.0,在熱帶約為3~6。

   3.雷電暴發時的臨界狀態?

   答:雷雲的底部大多數是帶負電,它在地麵上會感應出大量的正電荷。這樣,在帶有大量不同極性或不同數量電荷的雷雲之間,或雷雲和大地之間就形成了強大的電場,其電位差可達數兆伏甚至數十兆伏。隨著雷雲的發展和運動,一旦空間電場強度超過大氣遊離放電的臨界電場強度(大氣中約30kV/cm,有水滴存在時約10kV/cm)時,就會發生雲間或對大地的火花放電;放出幾十乃至幾百千安的電流;產生強烈的光和熱(放電通道溫度高達15000℃~20000℃),使空氣急劇膨脹震動,發生霹靂轟鳴。

   4.雷電對地放電的基本過程是怎樣的?中和電流產生的機理?

   答:①雷雲中的負電荷逐漸積累,同時在附近地麵上感應出正電荷。
   ②當雷雲與大地之間局部電場強度超過大氣遊離臨界場強時,就開始有局部放電通道自雷雲邊緣向大地發展──先導放電(先導放電發展的平均速度較低約為1.5×105m/s,表現出的電流不大,約為數百安培),如圖1-1(a)所示,先導通道具有導電性,因此雷雲中的負電荷沿通道分布,並繼續向地麵延伸,地麵上的感應正電荷也逐漸增多。
   ③先導通道發展臨近地麵時,由於局部空間電場強度的增加,常在地麵突起出現正電荷的先導放電向天空發展──迎麵先導,如圖1-1(b)所示。
   ④先導通道到達地麵或與迎麵先導相遇後,在通道端部因大氣強烈遊離而產生高密度的等離子區,自下而上迅速傳播,形成一條高導電率的等離子通道,使先導通道以及雷雲中的負電荷與大地的正電荷迅速中和──主放電過程(主放電的發展速度很快,約為2×107m/s~1.5×108m/s,出現很強的脈衝電流,可達幾十至二、三百千安培);如圖1-1(c)、(d)所示。
   ⑤主放電到達雲端結束,雲中的殘餘電荷經過主放電通道流下來──餘光放電。

   5.“有人企圖收集雷電能量加以利用”這種做法是否妥當?

   答:實際上,雷電放電瞬間功率極大,但是雷電的能量卻很小,即破壞力極大,實際利用的價值卻很小。以中等雷為例:雷雲電位以50000kV計,電荷Q="8C",則能量為W= UQ="2"×108(W?s)=55(kW?h),即不過等於55 kW?h電能(約等值於4kg的汽油)。但雷電主放電的瞬時功率P極大,以I="50kA",弧道壓降E="6kV"/m,雷雲為1000m高度計,主放電功率P="UI"=50×6×1000=300000MW,它比目前全世界任一電站的功率還要大。

   6.雷電流的波形和極性是怎樣的?
   
   答:雷電流是單極性的脈衝波;75%~90%的雷電流是負極性的。

   7.什麽是雷電流的幅值、波頭、波長和陡度?

   答:雷電流的幅值是指脈衝電流所達到的最高值;波頭是指電流上升到幅值的時間;波長(波尾)是指脈衝電流的持續時間。幅值和波頭又決定了雷電流隨時間上升的變化率稱為雷電流的陡度。雷電流陡度對過電壓有直接影響。

   8.雷電流幅值的概率分布是怎樣的?

   答:根據我國大部分地區多年實測得到的1205個數據統計,雷電流幅值≥40kA的雷電流占45%,≥80kA的雷電流占17%,≥108kA的雷電流占10%;我國實測最大雷電流330kA隻占0.1%。上述統計數據可用雷電流幅值的累積概率曲線來表示。

   9.雷電流的波頭和波長是怎樣確定的?

   答:各國測得的雷電流波形基本一致,波頭長度大多在1~5μs,平均約為2~2.5μs。我國在防雷保護設計中建議采用2.6μs。波長在20~100μs,平均約為50μs,大於50μs的僅占18~30%。在防雷保護計算中,雷電流的波形可采用2.6/50μs。

   10.雷電流的陡度是怎樣確定的?

   答:由於雷電流的波頭長度變化範圍不大,所以雷電流的陡度和幅值必然密切相關。我國采用2.6μs的固定波頭長度,即認為雷電流的平均陡度 和幅值線性相關:a = = (kA/μs),即幅值較大的雷電流同時也具有較大的陡度。

   11.雷電放電的重複次數和總持續時間?

   答:一次雷電放電常包含多次重複衝擊放電。根據約6000個實測記錄統計,55%的落雷包含兩次以上的衝擊,3~5次衝擊占25%,10次衝擊以上占4%;平均重複3次,最高記錄可達42次。一次雷電放電的總持續時間(包含多次重複衝擊放電時間),據統計,有50%小於0.2s,大於0.62s隻占5%。

   12.什麽是雷暴日和雷暴小時?

   答:雷暴日表征不同地區雷電活動的頻繁程度,是指某地區一年中有雷電放電的天數,一天中隻要聽到一次以上的雷聲就算一個雷暴日T。根據雷電活動的頻度和雷害的嚴重程度,我國把年平均雷暴日數T≥90的地區叫做強雷區,T≥40的地區為多雷區,15≤T≤40的地區為中雷區,T≤15的地區為少雷區。

   13.球雷的機理?

   答:一般常見的都是線狀雷電,有時在雲層中能見到片狀雷電,個別情況下會出現球狀雷電。球雷是在閃電時由空氣分子電離及形成各種活潑化合物而形成的火球,直徑約20cm,個別可達10m,它隨風滾動,存在時間約3~5s,個別可達幾分鍾,速度約2m/s,最後會自動或遇到障礙物時發生爆炸。防球雷的辦法是關上門窗,或至少不形成穿堂風,以免球雷隨風進入屋內。


二、直擊雷防護──SLE、避雷針

   1.雷電對人類的生活和生產帶來哪些影響?

   答:雷電是一種可怖而又壯觀的自然現象。它給人類的生活和生產活動帶來巨大的影響,雷電促成有機物質的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位,以及雷電引起的森林火災可能啟發了遠古人類對火發現和利用;僅在現代生活中,雷電威脅人類的生命安全,常使航空、通信、計算機係統、電力、建築等許多部門遭受破壞,一直引起人們對於雷電活動及其防護問題的關注。

   2.雷擊產生後有哪些破壞力?

   答:雷擊會嚴重損害電氣設備和電子設備。數十乃至一、二百千安的雷電衝擊電流,具有巨大的電磁效應、熱效應和機械效應,雷電衝擊電流流過被擊物體形成幅值很高的衝擊電壓波,使電氣設備絕緣破壞;衝擊電流的電動力作用,使被擊物體炸裂;衝擊電流使導線等金屬物體溫度突然升高,以致熔斷毀壞。其中以第一種情況的破壞性最大,也是AG亚游集团主要關注的問題。

   由於雷擊作為一種強大的自然力的爆發,目前的人類是無法製止的。人們力所能及的主要是設法去預防和限製它的破壞性。這就要裝設防雷保護裝置,采用防雷保護措施。

   3.什麽是直擊雷?
  
   答:直擊雷是指閃電直接擊在建築物、其它物體、大地或防雷裝置上,產生電磁效應、熱效應和機械效應的。

   4.雷電放電有哪些主要電氣參數?

   答:掌握雷電放電的電氣參數,將有利於研究防止雷害的措施。由於每次雷擊放電的條件都不同,雷電的各參數不能用一個單一的固定數值來表示,這些數值通常通過大量的觀測記錄和統計方法來獲得。雷電參數的主要內容有以下各項:
   ① 雷電流的極性。雲中帶負電荷,它對地的放電稱為負閃電;雲中帶正電荷它對地的放電稱為正閃電。負閃電時,雷電流由地向雲,這時的雷電流是負極性的。據統計,雷電流大約有75%~90%負極性的,而感應過電壓則多數是正極性的。
   ② 電荷量。雷雲積聚的電荷量越大,則雷電的能量越大,破壞性也就越大。
   ③ 雷電流幅值。雷雲的電荷擊中物體,在放電流入大地時的最大雷電流幅值可達數十至數百千伏,據統計,雷電流幅值的概率(雷電流出現的百分數)如圖所示。
   ④ 雷電流陡度。它是指雷電流在單位時間內上升的數值,表示雷電流增長的速度。據統計,雷電流陡度可高達50kA/μs,平均陡度約為30kA/μs。
   ⑤ 雷電流的波形。波頭時間越短,則陡度越大,對電感元件的危害越大;波尾持續的時間越長,雷電流的能量越大,破壞力越強。據統計,通常直擊雷雷電流的波頭為1~4μs,波尾時間為10~200μs。
   ⑥ 雷電過電壓。直擊雷過電壓主要決定於雷電流陡度和雷電流通道的阻抗,它的大小可按下式來計算:U="IR"+L (式中:I—雷電流幅值kA;i—隨時間變化的雷電流kA;R—接地電阻Ω;L—雷電流通道的電感H)。

   5.什麽叫做雷擊的選擇性?哪些地方最容易遭受雷擊?

   答:雷雲的形成與氣象條件及地形有關,當雷雲形成之後,雷雲對大地哪一點放電,雖然因素複雜多變,但客觀上仍存在一定的規律。

   通常雷擊點選擇在地麵電場強度最大的地方,也就是在地麵電荷最集中的地方,從那裏升起迎麵先導。地麵上導電良好和地形特別突出的地方,比附近其它地方密集了更多的電荷,那裏的電場強度也就越大,成為遭受雷擊的目標。

   在地麵上特別突出的地方,離雷雲最近,其尖端電場強度最大。例如曠野中孤立的大樹、高塔或單獨的房屋、小丘頂部、房屋群中最高的建築物的尖頂、屋脊、煙囪、避雷針、避雷線等,都是最容易遭受雷擊的地方。

   在地麵電阻率發生突然變化的地方,局部特別潮濕的地方或地形突變交界邊緣之處,例如河邊、湖邊、沼澤地、山穀的風口等地帶,也都是最容易遭受雷擊的地方。

   凡具有一定的地形、地貌、地質等特征且容易遭受雷擊的地方稱為易擊點或易擊段。這些情況,通常就叫做雷擊的選擇性。

   6.避雷針的發明時間和發明人?

   答:1744~1750年富蘭克林進行的關於一係列實驗,例如著名的風箏實驗,第一次向人們揭示了雷電隻不過是一種大氣火花放電現象的秘密。1749年富蘭克林創議:接地的高聳的尖形鐵棒可以用來保護建築物,並設計了避雷針的實驗。到18世紀末,避雷針獲得公認,被普遍采用。

   7.避雷針由哪幾部分組成的?

   答:避雷針由接閃器、引下線和接地體組成。接閃器是指直接截受雷擊的避雷針的針頭、避雷線、避雷帶、避雷網,以及用作接閃的金屬屋麵和技術構件。引下線是指連接接閃器與接地體的金屬導體。接地體是指埋入土壤中或混凝土基礎中作散流用的導體。

   8.避雷針的保護原理是什麽?

   答:當雷雲放電接近地麵時它使地麵電場發生畸變,在避雷針的頂端,形成局部電場強度集中的空間,以影響雷電先導放電的發展方向,引導雷電向避雷針放電,再通過接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地,從而使被保護物體免遭雷擊。

   避雷針冠以“避雷”二字,僅僅是指其能使被保護物體避免雷害的意思,而其本身恰恰相反,是“引雷”上身。

   9.為什麽避雷針要高於被保護物體?

   答:雖然避雷針的高度比較高,但在雷雲與大地之間這個高達幾公裏,方圓幾十公裏的大電場內的影響卻很限的。雷雲在高空隨機漂移,先導放電的開始階段隨機地向任意方向發展,不受地麵物體的影響,如圖所示。當先導放電向地麵發展到某一高度H以後,才會在一定範圍內受到避雷針的影響,對避雷針放電。

   H稱為定向高度,與避雷針的高度h有關。根據模擬試驗,當h≤30m時,H≈20h;當h>30m時,H≈600m。

   10.什麽是避雷針的保護範圍?

   答:避雷針的保護範圍是指被保護物體在此空間範圍內不致遭受雷擊。

   11.在避雷針保護範圍內的被保護物體是否絕對安全?

   答:避雷針保護範圍的計算方法是根據雷電衝擊小電流下的模擬試驗研究確定的,並以多年運行經驗做了校驗。保護範圍是按保護概率99、9%(即屏蔽失效率或繞擊0、1%)確定的。也就是說,保護範圍不是絕對保險的,而是相對於某一保護概率而言。

   12.建築物安裝防雷裝置後是否就萬無一失了?

   答:從經濟觀點出發,要達到萬無一失將十分浪費,因此《建築物防雷設計規範》及其它設計規範和標準都指出“減少”,以表示不是萬無一失。按照國家和國際標準進行設計的防雷裝置的防雷安全度不是100%。

   13.“避雷針越高保護範圍越大。”這種說法對不對?

   答:不對。用避雷針保護一個麵積較大的被保護對象,並不是一味的增加避雷針的高度就能成比例的增大避雷針的保護範圍。保護範圍若按照45度角折線法進行計算,避雷針的高度影響係數P:當避雷針太高時保護半徑不與避雷針高度成正比增大。若采用滾球法估算避雷針的保護範圍,用這種計算方法,得不出“避雷針越高保護範圍越大”的結論。所以,對於麵積較大的被保護對象,可以采用多支避雷針聯合保護或與避雷帶相結合的方法。

   14.避雷針的保護範圍怎樣確定的?

   答:按照《建築物防雷設計規範》(GB50057-94),用滾球法進行確定。

   15.普通避雷針發展至今,出現了哪些新的問題?

   答:普通避雷針發展之初,雷電的防護完全是建築師的事,主要是避免建築物遭到雷擊和對人身安全的防護;20世紀初,雷電對電力係統的越來越大,在建築防雷的基礎上,電力係統開始研究雷電的危害,至今雷電的研究始終是電力係統重要的課題;80年代後,隨著通信係統和計算機係統的迅猛發展,避雷針落雷,雷電流在入地過程中對周圍線路的感應和對建築物內的微電子設備的產生相當大的危害。關於這個問題,可以依照被保護對象的不同設計相應的防雷設施。

   16.普通避雷針在現代防雷中為什麽存在一定的局限性和缺陷?

   答:①高電位的反擊和大電流導入的問題:
   雷擊避雷針後,雷電流流過引下線時各點的電位:U = IRg + L0h
   雷電流幅值I="100kA";
   引下線單位長度電感L0=1、67μH/m;
   接地裝置的衝擊接地電阻Rg="10"Ω;
   雷電流陡度 = kA/μs="38"、46kA/μs;
   假設高度h="30m",則
   U="IRg"+L0h
    =100×103×10 + 1、67×10-6×30×38、46×109
    = 1000 + 1927 (kV) = 2927 (kV)
   即使接地裝置的接地電阻Rg = 0Ω,
   U = L0h
    = 1、5×10-6×30×38、46×109 = 1927 (kV)

   ②雷擊避雷針的電磁效應
   雷擊避雷針時,附近導線的感應過電壓避雷針上各點(N點)的電位:
   uN = IR + L0h
   設L0=1、67μH/m,h="20m",R="10"Ω,I="100kA",t="2"、6μs,
   uN = IR + L0h =100×10+ (1、67×20× ) ≈2285(kV)
   沿針體存在的高電位引影響下,其附近的線路上的靜電感應過電壓:
   uj= uN
   同時針附近的金屬開口環的開口處有電磁感應過電壓:
   uCI = M = 0、2c(ln )
   當a="b"=1m,c="10m", I="100kA"時,
   uCI = 0、2c(ln )
    = (0、2×10×ln2)× ≈ 53、3(kV)
   雷擊避雷針,雷電流入地處的地電位升高,引下線周圍空間形成強烈的電磁脈衝。雷擊點附近的通訊線路、信號控製線路、射頻傳輸線路會通過反擊和電磁耦合的方式,形成暫態過電壓,並以雷電波的形式沿線路傳播,危害電子設備。
   ③附近雷擊時的環境情況
   LPZ0區內的磁場強度 H0 = (A/m)
   i0 – 雷電流(kA),通信局(站)取100kA;
   Sa – 雷擊點與屏蔽空間之間的平均距離 (m) ;
   LPZ1區內的磁場強度從H0減為H1

   H1 = (A/m)
   SF – 屏蔽係數(dB)
   微電子設備的工作電壓不到10伏,工作電流隻有數毫安或微安。
   美國AD報告(AD-722675):
   永久性損壞—2、4Gs(1、2Gs);誤動—0、07Gs (0、035Gs)
   B = = ×104 (Gs)
   B1 = 2、4Gs時,Sa = 83m;B2 = 0、07Gs時,Sa = 240m

   結論:對於雷電感應,采用等電位連接的方式、有效地限製雷電流的幅值和陡度,才能降低雷擊後的高電位大電流、強烈的電磁脈衝等二次效應。

   17.限流避雷針的針體結構是怎樣的?

   答:限流避雷針分為金屬接閃部分、導電矽橡膠高分子材料組成的限流部分和基座。

   18.限流避雷針導電矽橡膠高分子材料組成的限流部分為什麽做成傘盤形狀?

   答:在考慮限流避雷針的效果時,重要的問題是沿電阻體表麵的閃絡,如果一旦發生閃絡,就不能期望得到限流電阻的限流效果。因此,必須要有耐閃絡性高的形狀,同時應有適當的電阻值。限流避雷針的傘盤形狀主要是利用屏障的原理,增大爬電距離,防止閃絡,使限流避雷針能很好地限流。

   19.限流避雷針的工作原理是什麽?

   答:起電後的雷雲和大地之間相當於一個充了電的電容器,在雷雲對大地放電時,即在電容器放電回路中串入電阻後可以降低電容器放電時的電流,這是眾所公認的。限流避雷針就是利用串入阻抗的特性來實現雷擊避雷針後限流的。如圖所示,其一,由於電阻的電壓降U1=Rir,如果回擊(迎麵先導)和上行先導通道在電阻頂部的擊穿電壓U> ,這裏U2為同一點的靜電電位,回擊(迎麵先導)的產生和上行先導的傳播可以受到限製;其二,即使上行先導抵達雷雲,由於放電電流受到限製,也不會產生瞬間中和全部雷雲電荷的強烈放電。先導向其它雷雲的進一步發展也同樣會受到電阻的限製。因此被限製了的雷電流將以較長的時間流過限流避雷針。

   20.限流避雷針的特點是什麽?

   答:①阻止高層建築雷電上行先導的產生;
   ②具有普通避雷針的引雷作用並將雷電流導入大地的特點;
   ③限製急劇上升的雷擊電流,有效的降低雷電流幅值和陡度,減少雷電感應引起的二次效應;
   ④雷電通流能力強;
   ⑤具有自身恢複功能,壽命長;
   ⑥可配備雷電計數器;
   ⑦抗風能力強,可抗45m/s的風力;
   ⑧安裝方便,免維護。

   21.限流避雷針符合哪些標準?

   答:IEC024(1992)、IEC1312-1(1996)、GB50057-94、YD5067-98

   22.與普通避雷針相比,使用限流避雷針是否可放寬接地電阻?

   答:直擊雷過電壓主要決定於雷電流陡度和雷電流通道的阻抗,它的大小可按下式來計算:U="IR"+L (式中:I—雷電流幅值kA;i—隨時間變化的雷電流kA;R—接地電阻Ω;L—雷電流通道的電感H)。由於普通避雷針和其它防雷廠家的避雷針(如法國依利達、易地雷等)都不具備限流功能,一旦落雷會產生很高的電位,造成強烈的二次效應,如果再放寬接地電阻的阻值,電位將會更高,造成的二次效應將會更加強烈,所以對於普通避雷針來說,放寬接地電阻值,隻會抬高雷擊後的電位;而使用限流避雷針,可以適當的放寬接地電阻值至30Ω,由於限流避雷針能夠限製雷電流幅值I和使陡度 衰減,不會抬高電位,雷擊的二次效應不會有明顯危害。


三、接地係統:

   1.各種土壤電阻率宜采用何種相應形式的接地裝置?

   答:①當土壤電阻率ρ≤300Ω?m時,因電位分布衰減較快,可采用垂直接地體為主的複合接地裝置。
   ②當土壤電阻率300Ω?m<ρ≤500Ω?m時,因電位分布衰減慢,可采用水平接地體為主的複合接地裝置。
   ③當土壤電阻率ρ>500Ω?m時,屬高土壤電阻率的情況,應采用特別措施,如置換以土壤電阻率較低的粘土、黑土或進行化學處理,以降低土壤電阻率;或者充分利用水工建築物及其它與水接觸的金屬物體作自然接地體;或者采用井式或深鑽式接地體;或者就近在水中敷設外引式接地裝置等。


四、電源係統防雷──DSOP、DCSP

   1.配電變壓器的防雷接線方式有什麽優缺點?

   答:通常配電變壓器的防雷接線方式為:采用閥型避雷器保護,避雷器的安裝地點盡量靠近被保護的變壓器,避雷器接地線、變壓器低壓側中性點和變壓器外殼連在一起共同接地。

   優點:高壓側在雷電波作用下,避雷器動作後,加在變壓器高壓繞組和油箱之間的電壓僅僅是避雷器的殘壓,而不包括接地電阻的電壓降,因而減輕了高壓繞組主絕緣的負擔。

   缺點:高壓側在雷電波作用下,避雷器動作後,雷電流通過接地電阻的壓降將通過低壓繞組的中性點傳遞到低壓繞組和低壓線路上。由此產生兩個後果:
   ①傳遞到低壓繞組上雷電波,通過電磁感應又可能反應到高壓繞組上產生很高的反變換過電壓,將高壓繞組的絕緣擊穿。
   ②傳遞到低壓側線路上的雷電波,可能威脅人身安全,低壓電氣設備。

   2.什麽叫做配電變壓器的正變換過電壓(正變換過程)?

   答:見圖(《實用高電壓技術問答P、125》),雷電波沿低壓線路侵入配電變壓器的低壓側時,由於低壓線路侵入配電變壓器的低壓側時,由於低壓繞組中性點接地,低壓繞組上有很大的雷電流,通過電磁感應,將會在高壓繞組上感應出很高的過電壓,稱為正變換過電壓(正變換過程)。
正變換過電壓峰值與下列因素有關:
   ⑴變壓器的連接組別。配電變壓器的連接組別有三種形式:Y/Y0-12、Δ/Y0-11和Y/Z0-11、Y/Y0-12的正變換過電壓幅值最高,Δ/Y0-11的較小,Y/Z0-11的最小。
   ⑵高壓繞組對低壓繞組的變比。變比越大,正變換過電壓峰值最高。
   ⑶變壓器的額定容量。容量越大,過電壓峰值越低。
   ⑷低壓線路的雷擊接地點與變壓器之間的距離。距離越大,過電壓峰值越低。

   3.什麽叫做配電變壓器的逆變換過電壓(逆變換過程)?

   答:見圖(《實用高電壓技術問答P、126),當雷電波沿高壓線路侵入配電變壓器高壓側時,避雷器首先動作,以限製雷電壓峰值。避雷器動作後,雷電流通過避雷器流到接地電阻上。設接地電阻為R,雷電流為I,則接地電阻上的電壓降為IR;假設I="5kA",R="5"Ω時,則IR="25kV",這個電壓通過低壓繞組的中性點,傳遞到低壓繞組和低壓線路上。由於低壓線路和設備的絕緣水平比較低,在這個雷電壓作用下可能發生對地絕緣擊穿,引起低壓線路短路接地,或者,即使不發生對地絕緣擊穿,但此時低壓側線路也相當於經導線波阻抗接地,結果使這個雷電壓IR全部或大部分加在低壓繞組上。低壓繞組受到這個電壓後,通過低壓繞組與高壓繞組之間的電磁感應,在高壓繞組上產生很高的過電壓,稱高壓線圈上的這種過電壓為反變換過電壓(逆變換過程)。其峰值與下列因素有關:
   ⑴變壓器的連接組別。Y/Y0-12連接組的逆變換過電壓峰值最高,Δ/Y0-11的較小,Y/Z0-11的最小。
   ⑵變壓器的接地電阻。接地電阻越大,逆變換過電壓峰值越高。
   ⑶高壓繞組對低壓繞組的變比。變比越大,過電壓峰值越高。
   ⑷變壓器的額定容量。額定容量越大,過電壓峰值越低。
   ⑸低壓線路的對地擊穿點與變壓器之間的距離。距離越大, 過電壓峰值越低。

   4.對於3~10kV的Y/Y0配電變壓器,為什麽要在低壓側出線上加避雷器保護?

   答:運行中的Y/Y0配電變壓器,在高壓側安裝了閥型避雷器或氧化鋅避雷器保護,當高壓側遭受雷擊時,閥型避雷器或氧化鋅避雷器放電,很大的雷電流通過接地裝置,在接地裝置上產生電壓降。由於Y/Y0配電變壓器低壓側中性點接地,接地裝置上產生的電壓降經低壓側中性點作用在低壓繞組上,將使變壓器中性點絕緣或繞組的層、匝間絕緣擊穿損壞,因此,在多雷區對於Y/Y0配電變壓器,應在低壓側加裝氧化鋅避雷器。

   另外,為了防止低壓側落雷時,造成配電變壓器低壓繞組絕緣擊穿事故,也需要裝設避雷器保護。

   5.配電變壓器的接地有什麽特殊的要求?為什麽?

   答:通常規定容量超過100kVA的配電變壓器的接地電阻不宜超過4Ω,100kVA及以下的不可超過10Ω。接地電阻值主要是按工作接地和保護接地的需要確定的。以保證設備的正常運行和在故障情況下人身的安全。當然配電變壓器的接地電阻值越小越好。

   運行經驗證明,接地電阻值小的配電變壓器雷擊事故率的接地電阻值大的配電變壓器要低得多。保護配電變壓器的避雷器的接地線應與配電變壓器的外殼相連,即高、低壓側避雷器接地端及外殼三點共同接地。雖然三點共同接地使變壓器外殼和低壓繞組的電位升高,但“水漲船高”,實際上高、低壓繞組所承受的過電壓以及高、低壓繞組之間的電位差減小到隻有避雷器的殘壓。這樣就減少了高、低壓繞組之間;高壓繞組與外殼(鐵芯)之間以及外殼與低壓繞組之間發生絕緣擊穿的危險。