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可控放电避雷针

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可控放电避雷针

具体先容

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可控放电避雷针的掩护道理


雷云对空中物体放电不外乎以下两种体例:下行雷闪和下行雷闪。普通来讲,下行雷闪时,先导自上而下成长,主放电进程发生在


空中(或空中物体)四周,以是电荷供给充实,放电进程来得敏捷,构成雷电流幅值大(均匀值为 30 — 44kA ),陡度高( 24— 40kA/μ s);下行雷闪,普通不自上而下的主放电,它的放电电流由不时向上成长的先导进程发生,即便有主放电因雷云向主放电通道供给电荷坚苦,以是放电电流幅值小(均匀小于 7kA ),且陡度低(小于 5kA/μ s)。


下行雷闪不只雷击电流幅值小陡度低并且不绕击。这是因为下行雷闪先导是自下而上成长的,该先导或间接进入雷云电荷中间,或阻挡自雷云向下成长的先导,如许中和雷云电荷的反映在上空停止,自雷云向下的先导就不会延长到被掩护工具上。下行雷闪另有别的一个特色是下行先导对空中物体还具备屏障感化,可加重放电时在空中物体上的感到过电压。可控放电避雷针恰是操纵了下行雷闪的这些特色,经由进程奇妙的布局设想,使其能靠得住地激发下行雷闪放电,从而到达中和雷云电荷,掩护各类被掩护工具的目标。

可控放电避雷针由针头、接地引下线、接地装配构成一套掩护体系。它的针头不再是单针,而是由主针、静态环、贮能装配构成(图 1 )


按照尾部带金属线的火箭 (火箭引雷尝试 ) 比高层修建更轻易激发下行雷


6

的经历阐发得出,要胜利地激发下行雷,针头需到达以下请求:


㈠在激发的下行雷发生之前,针头四周的空间电荷应尽量少,以便于自立针针尖向上成长放电脉冲。


图片6.png

图1 可控放电避雷针布局表示图


㈡当须要激发下行雷闪时,针尖处的电场强度应充足高,以敏捷


发生放电脉冲。


上面经由进程对可控放电避雷针举措进程的研讨申明它知足了这两条请求:


当可控放电避雷针装配处四周的空中电场强度较低时(如雷云离可控放电避雷针及被掩护工具间隔较远等环境),雷云不会对空中物体发生放电,此时可控放电避雷针针头的贮能装配处于储存雷云电场能量工况,因为静态环的感化,针头上部部件(静态环和主针针尖)处于电位浮动状况,与四周大气电位差小,是以几近不发生电晕放电,即保障了在激发发生前针头四周的空间电荷很少的请求。


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图片7.png

当雷云电场回升到预示它能够或许或许发生对可控针及四周被掩护物发生雷闪时,贮能装配当即转入释能工况,这一改变使主针针尖的电场强度不再被静态环限定,针尖电场刹时回升数百倍,使针尖四周氛围敏捷放电,构成很强的放电脉冲,因不空间电荷的障碍,该放电脉冲在雷云电场感化下疾速向上成长成下行先导,去阻挡雷云底部先导或进入雷云电荷中间。若是一次脉冲激发不成下行先导,贮能装配即又进入贮能状况,同时使一次脉冲构成的空间电荷得以消失,筹办第二次脉冲发生。如斯轮回总能胜利地激发下行雷。




可控放电避雷针的掩护特征


为了考证可控放电避雷针是不是到达了设想目标,咱们用正极性操纵波和直流别离停止了一系列尝试。



图 4 是在同等前提下用正极性操纵波放电取得的可控放电避雷针与富兰克


林避雷针的掩护曲线。尝试时摹拟雷云电极离空中高度为8.5m。


(用正操纵波停止尝试更符合雷闪机理: ① 操纵波波头回升迟缓,较靠近


于雷电先导与针之间氛围空隙上的电压变更环境。② 雷电放电是以分级先导的



8


体例向前推动的,用正极性操纵波是为了在摹拟电极与针之间的空隙中使放电有几个先导分极)。


为了严酷地查核可控放电避雷针的掩护机能,操纵波尝试时不附加直流电场(雷电放电成长进程是,空中上方有很强的由雷云发生


图片8.png


的静电场。该电场感化于可控放电避雷针的贮能装配,可保障针头能够或许或许持续收回一系列脉冲,进步激发下行雷的胜利率,以便使得到的成果更严酷,对利用更宁静)。


由图 3 可知,可控放电避雷针的掩护特征较着优于富兰克林避雷针,就首要参数绕击几率和掩护规模而言,是使人很是对劲的:


⑴可控放电避雷针有一个相称大的几近不蒙受绕击的掩护地域。例


如当绕击几率不大于 0.001%时(较着在如许的绕击几率下,被掩护工具遭绕击的能够或许或许性是相称相称小的)掩护角度高达 55° ,比拟之下富兰克林避雷针现实上几近不不受绕击的地域。


⑵当被掩护工具蒙受绕击几率许可到达 0.1%(今朝规程划定的许可值)时,可控放电避雷针的掩护角到达 66 .4° ,而富兰克林避雷针的掩护角远远低于此值(是以,在雷电勾当强的处所利用富兰克林避雷针掩护是不经济的,被掩护物遭雷击的能够或许或许性也还存在,如湖北有两个电厂的升压站就曾蒙受过绕击)。


在可控放电避雷针和传统避雷针的对照尝试中,在可控放电避雷针的针头能够或许清晰地看到一段较长的直线局部,这申明在这里有向上成长的先导,而在富兰克林避雷针的针头上的放电轨迹上则见不到这一较着直线段,有数次的尝试标明,可控放电避雷针便是靠发生向上放电来削减绕击和增大掩护角的。



从别的尝试数据可进一步申明可控放电避雷针的掩护性是因为缔造了发生向上放电的前提和现实上发生了向上放电所得到的成果。


尝试成果标明 :


(1)可控放电避雷针的放电时辰比富兰克林避雷针均匀提早 13.3μs。



(2)摹拟电场比拟低时,可控放电避雷针的电晕电流比富兰克林避雷针低很多,


几近处于完整按捺状况。


(3)在摹拟电场增添到能够或许或许启动可控放电避雷针时,可控放电避雷针发生的是脉


冲式电晕放电电流,其电晕电流幅值比富兰克林避雷针大好几十倍,但电晕电流


的均匀值比后者小,这有益于从电晕向先导电弧的转化。





10

须要指出的是可控放电避雷针出格合适高压输电线路的防雷,经由进程对照尝试发明:可控放电避雷针的引雷才能比传统避雷针强很多,并且有较大的掩护角,如许便能够或许下降输电线路的绕击率,另外一方面因为可控放电避雷针的主放电电流幅值小、陡度低 ,按照输电线路耐雷程度的设想请求(见表 1),35kv-500kv 的输电线路是完整能够或许耐受此雷击放电电流而不会跳闸,也不会构成大的感到过电压。

差别电压品级输电线路的耐雷程度





表 1













额外电压,单元 kv

35

60

110

154

220

330


500












线路耐雷程度 Io,单元 kA

20-30

30-60

40-85

90

80-120

140


150












可控放电避雷针首要电气参数特征


(1)针高 h≤ 200m 时,掩护角 65° ,响应空中掩护半径为  2.14h,


离空中高度 hx 处程度面掩护半径为  2.14 ( h—hx )。


(2)主放电电流的均匀幅值小于 7kA。


(3)主放电电流的陡度 ≤ 5kA/μ s


(4)根基上消弭了雷闪时发生的感到过电压。


(5)绕击几率不大于十万分之一时的掩护角为 55° 。


(6)接地电阻 ≤ 10Ω (普通地域)、≤ 30Ω (在高阻区及无人区)。


(7)抗风才能不低于风速 50m/s。

      

(8)装配便利,利用期内免保护。

 可控放电避雷针的型号及合用规模            2

 

型 号

 

利用期(年)

 

合用规模

底部装配尺寸

D(mm)

FX-KK500

25

500KV及以上变电站、发电厂、微波站(塔)、证券、景象形象、电视塔、军械、油库、火药库、雷达等须要严酷请求防雷的各类办法。

200

FX-KK220

20

110KV、220KV变电站、微波站(塔)、电视塔及高层民用修建。

200

FX-KK110

15

35KV、110KV变电站的防雷革新(代替传统避雷针)及较低民用修建

100

 


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