金属护套雷电冲击电压的影响因素

作者： 国自电气 时间：2024-08-01 09:23:56 阅读：28

    本研究将金属护套雷电冲击电压的影响因素分为电缆参数和雷电流参数两方面。电缆参数包括电缆长度、交叉互联分段均匀度和敷设方式,雷电流参数包括雷电流幅值﹑波前时间和半峰值时间以及绕击入侵相位。已知不接地点的金属护套雷电冲击电压往往大于接地点,故下文主要研究以上因素对不接地点处金属护套雷电冲击电压幅值的作用。

1.1电缆参数

1.1.1电缆长度

    保持电缆工频运行及其他参数不变,仿真电缆长度在每段为400m~1500 m变化时金属护套雷电冲击电压的幅值变化。

    由结果可知,电缆长度在减小时,首端接地的末端幅值可以降低40% ,而交叉互联点1的幅值却升高了1%、交叉互联点2的幅值降低20% ,但仍远超外护套雷电冲击耐压强度。可见电缆长度降低对距离侵入点远处的金属护套冲击电压幅值作用更明显,这是由于电缆距离变长使电感增大,从而使叠加在电缆末端的幅值随之增大,另外在电容耦合原理下,也表明电缆长度与金属护套雷电冲击电压幅值呈正相关。

1.1.2 交叉互联点的单侧均匀度

    以长度为1.5 km的交叉互联电缆为例,在其他条件不变时,为了排除距接地点距离的影响[2'﹐保持其中一个互联点距接地点的距离不变,改变另一个互联点单侧的均匀度,仿真金属护套雷电冲击电压的幅值。

    由结果可知,当其中一个交叉互联点距离接地点为500 m不变,改变另一侧的分段均匀度对金属护套雷电冲击电压幅值有不同程度的影响。提高交叉互联点的单侧均匀度对互联点1的金属护套雷电冲击电压幅值最大只能降低0.3%;提高互联点2左侧分段的均匀度最大可降低17.9%。相比之下,提高均匀度对交叉互联点2的金属护套电压的降低作用更明显,但作用不大。

1.1.3敷设方式

    电缆的排列方式和敷设间距会影响电缆的电气参数301﹐从而影响金属护套冲击电压电磁耦合13"。保持其他参数不变,分别讨论水平布置、垂直布置、品字型布置以及敷设间距对金属护套雷电冲击电压幅值的影响。由结果可知,水平和竖直排列下的幅值基本不变,是因为水平与竖直排列的电缆参数基本一致[2。品字型排列的幅值比另外两种排列方式小5%。敷设间距从1 m降至0.2 m时,不接地端的金属护套雷电冲击电压的幅值减小约20% ,但互联点处幅值仍远超外护套额定雷电冲击电压。

1.2雷电流参数的影响

    避雷器动作时,侵入避雷器雷电流的陡度越大,避雷器的放电电压越高。随着雷电入侵的时间不同,叠加在工频波形上的相位不同,进而会影响金属护套雷电冲击电压的幅值。下文将通过改变雷电流的相关参数,研究金属护套雷电冲击电压的幅值变化。

1.2.1 雷电流的幅值与时间

    保持其他参数不变,只改变入侵电缆的雷电流幅值,只改变雷电流的波前时间和半峰值时间。

    由结果可知,金属护套雷电冲击电压的幅值与雷电流幅值呈正相关。当波前时间不变时,雷电流的幅值越大则陡度越大,金属护套雷电冲击电压的幅值随之变大。

    由结果可知,当雷电流的幅值不变,金属护套雷电冲击电压幅值与雷电流的波前时间成负相关，和半峰值时间成正相关。这是由于雷电流波前时间越短雷电侵入波就越陡,避雷器动作后使线芯承受的残压越高,并在电磁耦合作用下使金属护套雷电冲击电压幅值变大。而半峰值时间越长,代表雷电流的持续时间越长,将影响雷电侵入波的折反射过程,从而影响金属护套雷电冲击电压的幅值。

1.2.2雷电流绕击侵入相位

    保持其他参数不变,通过改变雷电流绕击时间来改变入侵工频电压相位。

    通过结果可见,雷电入侵工频电压波谷(相位差为270°)时,首端接地的末端金属护套雷电冲击电压幅值为10.56kV,比入侵波峰(相位差为90°)时的幅值25.18kV降低了58%。在交叉互联接地的互联点处,雷电入侵波谷(相位差为270°)时,互联点1、2的幅值分别为37.24kV、49.74kV,比入侵波峰（相位差为90°）时的幅值191.53kV、234.62kV,降低了约80%。可得同一雷电流在入侵工频电压波谷时对金属护套雷电冲击电压幅值有明显的降低作用。