综合防雷技术2
电力系统高压电力装置的防雷技术范文(二篇)

电力系统高压电力装置的防雷技术范文电力系统的高压电力装置是电力系统中非常重要且不可或缺的设备。
在安装和运行过程中,其防雷保护技术至关重要。
本文将重点讨论高压电力装置的防雷技术,涵盖防雷设备的选择、接地系统的设计、绝缘保护措施以及实际操作中的注意事项等方面。
1.防雷设备的选择在高压电力装置的防雷技术中,选择适当的防雷设备是至关重要的。
防雷设备主要包括避雷针、避雷器、避雷网等。
在选择避雷针时,应考虑其高度和布置位置。
避雷针应尽可能高于设备,并且应在高压电力装置上方合适的位置进行布置,以最大限度地提供保护。
此外,选择合适的避雷器也是必不可少的。
避雷器应能够承受高压电力装置的工作电压,并能够在遭受雷击时提供可靠的保护。
避雷网也应根据高压电力装置的布置和周围环境的特点进行选择,以形成一个完整的保护系统。
2.接地系统的设计接地系统是高压电力装置防雷的一个重要组成部分。
良好的接地系统可以将雷电能量有效地引散到地下,从而减轻电力装置所承受的雷击压力。
在接地系统的设计中,应注意以下几个方面:2.1 接地电阻的控制:接地电阻应尽量保持低阻值,以确保接地系统能够有效引散雷电能量。
在实际操作中,可以通过增大接地体的面积、增加接地材料的导电性以及加深接地体的埋深等方式来降低接地电阻。
2.2 接地体的布置:接地体的布置应根据高压电力装置的型号和布置要求来确定。
一般来说,接地体应均匀地分布在高压电力装置周围,并与装置的金属外壳连接。
此外,如果设备周围环境较复杂或地质条件较差,还可以采用井式接地体或混合接地体以增加接地效果。
2.3 地网的设计:地网是指将接地体通过地线相互连接起来的网状结构。
地网的设计应考虑高压电力装置的外壳和其他金属部件,以确保它们与接地系统之间有良好的联系。
地网的设计应符合国家相关标准,并进行必要的接地电阻测试,以确保其性能。
3.绝缘保护措施除了防雷设备和接地系统外,绝缘保护措施也是高压电力装置防雷的重要环节。
电力系统防雷保护(二)

可将避雷器上的电压ub近似 为一斜角平顶波。波头上升 部分斜率为侵入波的陡度, 幅值为Ub-5
只要避雷器上电压<变压器冲 击电压,则可保护
17
二、距离效应
由于避雷器离被保护设备有一段距离,在波的折反射过程中,被 保护设备的电压将不同于避雷器上的电压。
at
L
B
T
at
L
B
T l2
l1
(a)
雷电波侵入变电站的典型接线
例题:
一条220kV线路架设在平原地区,绝缘子串13片,正极性50%放电 电压为1410V;杆塔冲击接地电阻为7,避雷线半径为5.5mm, 弧垂fd=7m,导线弧垂fd=12m。求该线路的耐雷水平和雷击跳闸 率。 解:(1) 求耦合系数
避雷线的平均高度
导线的平均高度 h
d
h b 29 . 1
13
对于110kV以下的配电装置,绝缘水平高,可 用构架避雷针,并就近装设辅助接地装置。 对于变压器,由于最重要,因此不能装设构架 避雷针 对于35kV以下的变电站,由于绝缘水平低,故 只能装设独立避雷针,接地电阻不能超过10 发电厂厂房一般不能装设避雷针。 现在国标也推荐采用避雷线。
2 降低杆塔接地电阻
工频接地电阻一般为10-30
3
架设耦合地线
在某些雷击故障频繁的线路上,在导线下方架设一条耦合地线。 可起到分流、增加耦合的作用。
4
采用不平衡绝缘方式
在同塔双回线的情况下,采用不平衡绝缘,可避免双回线同时跳 闸而完全停电。 10
常用措施(二):
5 6 装设自动重合闸
我国110kV以上线路自动重合闸成功率在75%-95%以上
500kV变电站二次系统综合防雷接地技术研究

500kV变电站二次系统综合防雷接地技术研究摘要:在分析了雷电对变电站二次系统的危害后,结合自我多年工作经验,对500kV变电站二次系统综合防雷接地技术方案进行了详细分析研究。
关键词:500kV变电站二次系统综合防雷接地雷电一直是威胁电力系统安全稳定、节能经济高效运行的主要因素之一,尤其对于运行于雷电频发的山区地区的变配电电气设备而言,构筑完善的综合防雷接地保护方案就显得非常必要。
因此,对雷电入侵500kV变电站二次设备的途径、危害程度,以及产生各种干扰的机理进行系统认真的分析研究,并结合变电站实际情况提出改善变电站综合防雷性能的稳定可靠防雷接地方案,已成为变电站继电保护研究人员研究的一个重要课题。
1 雷电对变电站二次系统的危害1.1 雷电干扰危害雷击对500kV变电站的电气一次和二次设备均会产生较大的危害。
雷击变电站对变电站电气设备一次侧的主要危害表现为:当雷击变电站时,会引起输电线路出现过电压现象,从而造成输电线路对地或相间出现闪络、损坏变压器以及电气开关设备等。
当雷击变电站造成一次回路受到强电干扰或二次系统受到强大的电磁干扰时,就可以通过控制线路传导、感应、甚至辐射等途径侵入到二次系统中的电力电子元件上,使变电站整个二次系统出现误动或拒动等现象,甚至引起二次系统整体瘫痪等严重事故;如果侵入二次系统的干扰水平超过设备最高耐压水平时,就会导致二次系统中的某些电力半导体元器件发生击穿损坏现象,给变电站带来巨大经济损失。
1.2 感应雷对变电站二次系统的危害感应雷虽没有直击雷所带来的影响那么猛烈,其变化率也较为缓慢,感应雷是变电站二次系统雷击危害的主要破坏源。
感应雷对变电站二次系统的危害主要表现为:当雷云间放电或雷云对地放电时,会在变电站附近的输电线路、通信信号线路、设备连接线等处产生一个幅值较高的电磁感电势并经连接线路入侵到二次设备系统中,使串联在雷击线路之间或线路末端的二次系统电子设备由于感应过电压而受到损坏。
SPD的分类及参数选择

其实静电感应、电磁感应主要是通过供电 线路破坏设备的,因此对计算机信息系统 的防雷保护首先是合理地加装电源避雷器, 其次是加装信号线路和天馈线避雷器。
智能大楼设备配置中有计算机中心机房、 消防监控、音响、程控交换等机房及机要 设备等很多机房。 除了需要在大楼总电源处加装电源避雷器。 按照标准要求,还必须在0区、1区、2区 分别加装避雷器。 在各设备前端分别要加装电源避雷器,以 最大限度地抑制雷电感应的能量。
主要技术指标
2、放电电流 --I
n
标称放电电流:施加规定波形(8/20μs)和次数(同 一极性5次)放电电流冲击后标称导通电压变化率小于 10%,漏泄电流和限制电压仍在合格范围内的最大的放 电电流幅值。 最大放电电流:施加规定波形(8/20μs)放电电流冲 击1次后不发生实质性损坏,不炸裂,不燃烧的最大的放 电电流幅值,一般最大放电电流=(1.5~2.5)×标称放 电电流。 注: 放电电流是衡量电源避雷器泄放雷电流能
电力系统氧化锌避雷器 ——用于A级防雷
保护间隙
保护间隙是一种简单的避雷器,按其形状可分为:角型、 棒形、环形和球型等,常用角形保护间隙如图所示。
角型保护间隙1—角型电极 2—主间隙 3-支柱绝缘子 4—辅助间隙 5—电弧的运动方向
作用原理:
当雷电侵入波要危 及它所保护的电气 设备的绝缘时, 间隙首先击穿,工 作母线接地,避免 了被保护设备 上后会形成截波;
熄弧能力低,需配合自动重 合闸使用;
A
峰值电流 Ipeak
in
out
V
限制电压 Doc
t 输入冲击电流 电压开关型SPD 输出限制电压
t
A
燃气防雷技术规(二篇)

燃气防雷技术规1范围本标准规定了城镇燃气的术语和定义、基本规定、燃气场站及设施、燃气金属管道及附件、电力系统及安全报警系统的防雷技术要求等内容。
本标准适用于新建、改建、扩建和现有城镇燃气系统的防雷设计和施工。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准。
然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB50016《建筑设计防火规范》GB50028-____城镇燃气设计规范GB50057-94(____年版)建筑物防雷设计规范GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范3术语和定义下列术语和定义适用于本标准3.1城镇燃气citygas从城市、乡镇或居民点中的地区性气源点,通过输配系统供给居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等各类用户公用性质的,且符合本规范气质量要求的可燃气体。
城镇燃气一般包括天然气、液化石油气和人工煤气。
【GB50028-____,定义2.0.1】3.2低压储气罐lowpressuregasholder工作压力(表压)在10kPa以下,依靠容积变化储存燃气的储气罐、分为湿式储气罐和干式储气罐两种。
【GB50028-____,定义2.0.20】3.3高压储气罐highpressuregasholder工作压力(表压)大于0.4MPa,依靠压力变化储存燃气的储气罐。
又称为固定容积储气罐。
【GB50028-____,定义2.0.21】3.4调压装置regulatordevice将较高燃气压力降至所需的较低压力调压单元总称。
包括调压器及其附属设备。
【GB50028-____,定义2.0.22】3.5调压站regulatorstation将调压装置放置于专用的调压建(构)筑物中,承担用气压力的调节。
防雷接地规范 (2)

防雷接地规范1. 引言防雷接地是指在雷电活动中,通过合理的接地装置将雷电电流引入地下,保护设备和建筑物免受雷击侵害的一种措施。
准确、合理地进行防雷接地对于电气设备的正常运行和人身安全至关重要。
本文档旨在规范防雷接地的实施要求和操作步骤。
2. 接地装置2.1 接地系统设计在进行接地系统设计时,需充分考虑以下因素: - 地质条件 - 设备类型与规模 - 电气负载 - 界线规模 - 界限长度2.2 接地材料与设备2.2.1 接地电极接地电极应根据需要选择合适的材料,如铜、铜化合物等。
电极应具有良好的导电性能和抗腐蚀性能。
2.2.2 接地引下线接地引下线应选择铜导线,导线截面积应符合相关标准要求,以确保良好的电流传导能力。
2.2.3 接地装置接地装置包括接地电极、接地引下线、接地排、接地体等。
应选择优质的接地装置,确保良好的接地效果。
3. 接地施工3.1 施工前准备在进行接地施工前,需完成以下准备工作: - 接地设计方案审查 - 施工材料及设备准备 - 施工区域清理3.2 接地井施工3.2.1 井身材料接地井应采用耐腐蚀性能好的材料进行施工,如混凝土井身、塑料井身等。
3.2.2 井身尺寸接地井的尺寸应根据设计要求确定,通常要考虑到接地电极长度和数量、接地装置的安装空间等因素。
3.3 接地电极安装3.3.1 接地电极类型接地电极的类型包括垂直接地电极、水平接地电极、桩接地电极等,根据具体情况选择合适的电极类型。
3.3.2 接地电极深度接地电极的深度应根据设计要求而定,一般应达到一定的深度以确保接地效果。
3.4 接地引下线和接地装置安装根据设计方案,进行接地引下线和接地装置的安装,确保连接牢固、导电良好。
4. 接地检测与维护4.1 接地电阻测量定期进行接地电阻测量,确保接地系统的正常运行。
如发现接地电阻超标,应及时采取措施进行修复。
4.2 接地装置维护定期检查接地装置的连接情况,特别是接地引下线和接地电极的连接处。
电源防雷技术——铁路通信防雷方法(二)

源波动及器件参数差异等因素的影响 ,纯压敏
电阻 的使 用 会 随着 时 间 的推 移 漏 流 日趋 增 大 , 影 响 防雷器 的使用 寿命 。较合 理 的设 计 应该 是 压 敏 电 阻 串 联 气 体 放 电管 的组 合 型 电 涌 保 护 器 。这样 做 能把压 敏 电阻 和 气体 放 电管 的缺点 弥补起 来 ,组合 型浪 涌保护 器近 似于无 漏流 、无续
XY 3 02 L一 8/ 0
2 电源 一 级 防护
外 电 网引 入通信 机房 一般 有 2种 类 型 :主
电源 防 雷箱
P E
用 、备用二路三相 电源供电,或主用、备用单
相 电源供 电。一级保 护 宜采用 电源 防雷 箱 ,对
图 2 三 相 电源 防护 示 意 图
态显示 ( 三相电源 每一相线均有状态显示 )等功 能,箱 内设输入断路器 ,用于开断主用 、备用二路 三相电源 的输入 ;设若 干单极断路器用 于分 配主
, u D
『 八
.
f I f
J f
,
r 一一一一一一《一《 ∈ 一《I : ) 卜 ) 一一一一一《
I
I l
D2 1 1 /4 D D 3 D
N 、
j 一《
/南 D| 。 8
、
多 一一] _ _
J
//
J
种 ,其 主要 防雷器 件 有 限压 型 、开关 型 和 组合
J
型。限压型器件的典型代表是金属氧化物避雷 器 ,如压敏电阻等 ;开关型的典型代表是气体 放 电管 。
/ /
… 一
《 一 {,
D 2 1 P
■ 《 一
防雷技术的分类及防雷装置(2篇)

防雷技术的分类及防雷装置防雷主要分为:外部防雷、内部防雷和防雷击电磁脉冲。
1、外部防雷:针对直击雷的防护,不包括防止外部防雷装置受到直接雷击时向其他物体的反击。
2、内部防雷:包括防雷电感应、防反击以及防雷击电涌侵入和防生命危险。
3、防雷击电磁脉冲:对建筑物内电气系统和电子系统防雷电流引发的电磁效应,包含防经导体传导的闪电电涌和防辐射脉冲电磁场效应。
二、防雷装置建筑物防雷装置是指用于对建筑物进行雷电防护的整套装置,由外部防雷装置和内部防雷装置组成。
1、外部防雷装置:指用于防直击雷的防雷装置,由接闪器、引下线和接地装置组成。
l接闪器接闪杆(以前称避雷针)、接闪带(以前称避雷带)、接闪线(以前称避雷线)、接闪网(以前称避雷网)以及金属屋面、金属构件等均为常用的接闪器。
原理:接闪器是利用其高出被保护物的标高,把雷电引向自身,起到拦截闪击的作用,通过引下线和接地装置,把雷电流泄入大地,保护被保护物免受雷击。
保护范围:按滚球法确定。
假设以一定半径的球体,沿需要防直击雷的部位滚动,当球体只触及接闪器和地面,而不触及需要保护的部位时,则该部分就得到接闪器的保护。
此时对应的球面线即是保护范围的轮廓线。
滚球的半径按建筑物防雷类别确定,一类为30米、二类为45米、三类为60米。
l引下线是连接接闪器与接地装置的圆钢或扁铁等金属导体,用于将雷电流从接闪器传导至接地装置。
引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。
防直击雷的专设引下线距建筑物出入口或人行道边沿不宜小于3m。
l接地装置是接地体和接地线的总和,用于传导雷电流并将其流散入大地。
防雷接地电阻通常指冲击接地电阻,它一般小于工频接地电阻(这是因为极大的雷电流自接地体流入土壤时,接地体附近产生强大的磁场,击穿土壤并产生火花,相当于增大了接地体的泄放电流面积,减小了接地电阻)。
土壤电阻率越高,雷电流越大,以及接地体和接地线越短,则冲击接地电阻减小越多。
独立接闪杆的冲击接地电阻不宜大于10Ω,附设接闪器每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
综合防雷技术2这些感应正电荷在屋顶上的聚集速度取决于先导发展的速度,因为先导发展的速度约比回击速度小100倍,所以在先导发展阶段,金属屋顶上有足够的时间来聚集大量正电荷。
这些正电荷受到先导通道中负电荷的束缚,不能自由运动。
当先导发展到附近地面时,回击过程便开始,先导通道中携带的负电荷将被地面上的正电荷自上而下地迅速中和,伴随着负电荷的消失,金属屋顶上的正电荷将失去束缚,变为自由电荷,但由于屋顶金属体与地之间的电荷流散路径上存在着数值可观的电阻,这些被释放的正电荷不能以与回击发展同样的速度来消散。
在回击后的短时间内,可以近似认为金属体上仍有大量正电荷存在,于是金属体与地之间将构成一个电容器,金属体对地将具有一个高电位,它可用下式来表示:上式中的实际是金属体上感应电压的最大值。
随后,金属体上正电荷将通过建筑结构中的路径向地流散,设该流散路径的电阻为R,这种电荷流散过程本质上是一个一阶RC电路的零输入响应过程,因此建筑物金属屋顶的对地电压u将按以下规律变化:式中u——金属体电位;Q——金属体上的电荷;C——金属体对地电容。
雷电流的大小与许多因素有关,各地区有很大差别,一般平原地区比山地雷电大(图2.13),正闪击比负闪击大,第一闪击比随后闪击大。
如2.13所示的是圣萨尔瓦托山的101次负闪击,26次正闪击得到的电流峰值累积概率分布图。
101次负闪击的中值电流为30kA,而26次正闪击的中值电流为35kA。
事实上从1936年至1971年间电流超过100kA的都是正极性。
在北美州等地区得到了正极放电极其强烈的结论。
I(kA)雷电流峰值图2.13雷电流峰值的累积概率分布二、雷电流的波形1、雷电波形作图如图,先由纵轴上的0.1、0.9、和1.0三个刻度作三条横轴的平行,前两条平行线分别与波形曲线的头部分别相交于A、B两点,过A、B两点作一条直线,该直线与第三条平行线和横轴分别相交于C、D两点,由C点引横轴的垂线,其垂足E点与D点之间的时间即定义为波头时间,用t1表示。
为了定义波长时间,再由纵轴上0.5刻度作横轴的平行线,该平行线与波形曲线的波尾部分相交于F点,从F点引横轴的垂线,垂足G点与D点之间的时间即定义为波长时间,用t2表示。
由于波长时间也是波形曲线衰减到半幅值所需要的时间,它习惯上也被称为半幅值时间。
在定义了波头和波长时间后,单极性雷电流脉冲波形可计为t1/t2,这里t1和t2一般采用?s作单位。
浪涌电压现象描述方法t1μsFt20.11.00.90.5ACDG极短时间IB电流(kA)/电压(kV)时间图2-1波头和波长时间的定义方法三、雷电流的实测波形雷电流的实测波形四、首次及雷击的雷电流参量?雷电流参数防雷建筑物类别一类二类三类I幅值(Ka)200150100T1波头时间(?s)101010T2半波值时间(?s)350350350QS电荷量(c)1007550W/R单位能量(MJ/?)105.62.5五、后续雷击的雷电流参量雷电流参数防雷建筑物类别一类二类三类I幅值(kA)5037.525T1波头时间(?s)0.250.250.25T2半波值时间(?s)100100100T1/T2平均突度(kA/?s)200150100六、长时间雷击的雷电流参量雷电流参数防雷建筑物类别一类二类三类Q1电荷量(c)200150100I幅值(Ka)200150100T时间(s)0.50.50.5注:平均电流I=Q1/T七、雷击概率分析(符合IEC61024-1)闪击的概率分布正闪击和负雷击特性小结?雷击是强大的脉冲放电现象,它具有电的一切特性;?雷电之所以破坏性很强,主要是因为它把雷雨云蕴藏的能量在短短的几十微秒放出来,从瞬间功率来讲,它是巨大的;?雷电流总是集中在电阻最小的地方流通(重要)。
雷击电磁脉冲属于高频(10KHZ—几百KHZ)范围,所以工频(50HZ)下的参数及定律已经不适用了。
许多雷击过电压导致的物理现象的物理量都是电流I的函数。
雷电的危害雷电是指:云际(云层—云层)、云地(云层—大地)、云空(云层—晴空)之间迅猛的脉冲放电,产生强烈的闪光,并半随巨大的响声,一种既可怖又壮观的大气物理现象。
自然界这种强大的放电现象能够通过各种途径危害地面的物体。
对电子设备的雷电危害有以下三种:分雷电流:雷电直接击中物体并沿导线或电缆流过大量的雷电流,持续时间达若干微秒。
电磁感应:通过雷云之间或雷云对地的放电,在附近的架空线路、埋地线路、钢轨或类似传导体上产生的感应过电压。
地电位升:雷电流通过接地装置流入大地所引起的大地电位升高,危害设备对地的绝缘。
雷电是严重的自然骚扰源按骚扰源性质分类EMC研究对象之一雷电的危害LEMP作用的两种主要途径对象:信息设备、电子、电气系统途径一:通过电线电缆的耦合作用在终端设备的输入、输出端口,产生过电压、过电流。
途径二:以辐射方式直接作用于设备,在其薄弱环节上产生过电压、过电流。
致灾原因:微电子化、元件高度集成,工作电压低。
技术与制造水平高度发展,带来的负面影响:设备的脆弱性和敏感性。
直击雷的危害一、雷电流的热效应在雷云对地放电时,强大的雷电流从雷击点注入被击物体,由于雷电流幅值高达数十至数百千安,其热效应可以在雷击点局部范围内产生高达6000~10000?C,甚至更高的温度,能够使金属熔化,树木、草堆引燃;当雷电波侵入建筑物内低压供配电线路时,可以将线路熔断。
这些由雷电流的巨大能量使被击物体燃烧或金属材料熔化的现象都属于典型的雷电流的热效应破坏作用,如果防护不当,就会造成灾害。
1、雷击点处热量现代建筑、高层、金属结构,兼作防雷装置,引导雷电流。
雷电流作用,对金属物体的破坏作用必须考虑,雷击金属物时,雷电放电通道直接与金属物接触,在雷击点产生的热量可通过在雷电流持续时间内的积分来计算。
2、雷电流的热效应由于雷电流的作用时间很短,在计算雷击点处的温升以及雷电流通过金属物体所产生的温升时,均可忽略散热的影响,当温升值过高时,就会造成金属的熔化。
由试验和理论计算,可估计出注入单位电荷作用下几种常用金属的熔化体积当量为铝:12mm3/c;铜:5.4mm3/c;钢:4.4mm3/c。
在通常情况下,雷电流幅值虽然很高,但其作用时间却很短,只能产生局部瞬时的高温,使雷击点处局部小面积的金属发生熔化,对于大面积的金属物体,雷电流热效应的熔化能力是相当有限的。
如果金属屋面和金属罐等大型物体的钢板壁厚超过4mm 时,则可直接承受雷击,即可用于接受直击雷电流。
实际上,当雷电流流过建筑体内的金属物体(如各种结构钢筋或铝合金导条等)时,所产生的热效应温升常不足以使这些导体熔化,这是因为从雷击点经过分流后,流过各导体通路的雷电流将减小,而导体通路的尺寸又较大。
但如果雷电流侵入建筑物内电气或电子线路时,往往会使它们熔断,因为这些线路的导体截面较小,难以耐受雷电流的热效应。
另外,严重的热效应还会出现在雷电流通路上有较高电阻的地方,特别是那些引流导体之间的接触不良处,在这些地方常可能出现金属熔化,有时甚至出现熔体飞溅。
这种飞溅熔体产生的火花对存储易燃易爆物品的建筑物来说,是极具危害性的。
雷击电流热效应使设备烧损的事例二、雷电流的机械效应与冲击波效应雷电的直接破坏作用除了热效应外,还有机械效应和冲击波。
在雷云对地放电时,这两种效应与热效应一样,均能对地面被击物体造成严重损害。
但从危害的方式来看,两者有所不同,前者是产生电动力和内压力,后者则是产生冲击波。
下面将讨论机械效应与冲击波效应的产生机理及其破坏作用。
1、机械效应在发生雷击时,雷电的机械效应所产生的破坏作用主要表现为两种形式:一、是雷电流流过金属物体时产生的电动力;二、是雷电流注入树木或建筑构件时在它们内部产生的内压力。
由电磁学可知,在载流导体周围的空间存在着磁场,而在磁场中的载流导体又会受到电磁力的作用。
图中绘出两根载有相同方向雷电流的长直导体,导体A上的电流在其周围空间产生磁场,而导体B在这一磁场中将受到一个电磁力的作用,其方向垂直指向导体A。
同样,导体B上的电流也会在其周围空间产生磁场,得处在该磁场中的载流导体A也受到一个电磁力的作用,其方向垂直指向导体B。
于是,在这两根平行载流导体之间就存在着电磁力的相互作用,这种作用力称为电动力。
按安培定律,不难推导出图中所示两根长直平行载流导体之间的电动力计算公式:式中i1、i1——两根平行导体上的电流。
kA;d——导体之间的距离,m;F——单位长度导体的电动力,kg/m。
i1i2(a)平行导体间(b)弯曲导体中aiiABAPB成直角时a点受力最大,电动冲力可使a折断,因此安装避雷带角处必须是钝角。
由于雷电流的峰值很大,作用时间短,产生的电动力有巨大的冲力。
另外,对于同一根载有雷电流的弯曲导体或金属个构件,如图所示,其中AP段的电流i所产生的磁场可使PB段受到电动力的作用,同样PB段电流i所产生的磁场也会使AP段受到电动力的作用,当这种电动力足够大时,就可能会使导体或构件受到破坏。
由安培定律可知,凡含有拐弯部分的载流导体或金属构件,其拐弯部分都将受到电动力的作用,拐弯处的夹角越小,受到的电动力就越大。
所以当拐弯夹角为锐角时,所受到的电动力相对较大;而当拐弯处的夹角为钝角时,所受到的电动力相对较小。
由图可见,在电动力作用下,两根导体之间将相互吸引,有靠拢的趋势。
同理,如果i1与i2反向,则两根导体在电动力的作用下就会相互排斥,有分离的趋势。
因此,在雷电流的作用下载流导体就有可能会变形,甚至会被折断。
由安培定律可知,凡含有拐弯部分的载流导体或金属构件,其拐弯部分都将受到电动力的作用,拐弯处的夹角越小,受到的电动力就越大。
所以当拐弯夹角为锐角时,所受到的电动力相对较大;而当拐弯处的夹角为钝角时,所受到的电动力相对较小。
因此,在防雷设计与施工中,避雷引下线的走线方式应尽可能走直线路径,在必须拐弯的情况下,应采取钝角并带圆弧向下走线,而应避免采用锐角或绕直角向下走线,如图所示。
当避雷引下线非要走锐角路径不可时,应在线路的锐角拐弯处采取牢固的机械固定措施,以防被电动力拉动。
图:载有雷电流的弯曲导体受力示意图:引下线的走线方式(a)正确(b)不正确飞机被雷击坏在被击物体内部产生内压力是雷电流机械效应破坏作用的另一种表现形式。
由于雷电流幅值很高,且作用时间又很短,当雷击于树木或建筑构件时,在它们的内部将瞬时地产生大量热量。
在短时间内热量来不及散发出去,以致使这些内部的水分被大量蒸发成水蒸气,并迅速膨胀,产生巨大的内压力。
这种内压力是一种爆炸力,能够使被击树木劈裂和使建筑构件崩塌。
有关这类现象,国内外均时有报道,下图为两个典型的实例。
树木被雷击而折断树木劈裂和建筑物的崩塌在雷云对地放电过程中的回击阶段,放电通道中既有强烈的空气游离又有强烈的异性电荷中和,通道中瞬时温度非常高,这使得通道周围的空气急剧膨胀,以超声波速度向四周扩散,从而形成冲击波。