电容器在低压输电线路防雷防护中应用的分析

通过对低压输电线路中并联接入电容器的理论分析,得出了当低压输电线路中有雷电感应过电压时,电容器能够降低雷电过电压的幅值;低压输电线路中有雷电波传输时,根据雷电波传输的折射、反射原理,电容器能够降低雷电波的陡度;电容器与电涌保护器并联组合使用,能够降低SPD的残压。进行的模拟雷电感应过电压以及模拟雷电流冲击试验验证了并联在低压输电线路中的电容器能够降低感应过电压的幅值、雷电波陡度以及降低SPD残压的作用。提出了在低压输电线路的雷电防护中,电容器与SPD并联使用能够更有效地提高电子、电气设备的防雷效果。     

振铃波作用下低压配电系统SPD防护失效概率分析

真实雷电过电压呈明显衰减振荡过程,因此需要对振铃波作用下低压配电系统SPD保护进行分析以模拟真实雷电作用。利用EMTP软件搭建0.5μs-100 kHz振铃波发生电路,采用P-G压敏电阻模型对TN-C-S配电系统进行仿真冲击。分析冲击电压幅值与接地电阻对SPD防护效果的影响,从能量角度计算压敏电阻失效概率,讨论冲击电压幅值与接地电阻对失效概率的影响。分析结果表明:TN-C-S配电系统中在L线与N线、N线与PE线间安装SPD时,线路残压能够得到较好的抑制,L-N线间SPD残压和通流远大于N-PE线间SPD;L-N线间SPD的残压随着冲击电压幅值和接地电阻的增大而增加;SPD失效概率也随着冲击电压幅值和接地电阻的增加而增大;B类位置振铃波波形对SPD的威胁要高于A类位置。为确保SPD的防护效果,需要尽可能降低其接地电阻。     

气体放电管与压敏电阻级间能量配合的分析

针对气体放电管与压敏电阻在雷电波冲击下级间配合的问题,运用雷电波传输理论与雷电冲击电流发生器进行冲击试验相结合的方法.得出:在相同冲击电压下,气体放电管可以增大整体通流效果;气体放电管的残压随总通流呈线性增长,压敏电阻的残压值变化不大,并且与气体放电管的放电电压大小无关;气体放电管的放电电压越大,压敏电阻吸收的能量越多,SPD级间的能量配合效果也更佳。该结论在多级电涌保护器的使用中有一定参考价值。     

基于EMTP的配电系统终端雷电感应过电压防护分析

配电线路因雷电感应导致故障的比例要远高于雷电直击,因此需要合理分析配电系统终端的雷电感应过电压防护。通过EMTP中的MODEL模块编程计算线路雷电感应过电压,分析雷击点距线路垂直距离和回击速度对配电终端过电压的影响,讨论不同负载性质下终端过电压随低压线路长度趋势,最后分析配电终端前安装SPD的防护效果。分析结果表明:10 kV线路附近发生雷击时,传递至低压配电终端的雷电感应过电压幅值仍然较高,会超过设备冲击耐受电压;配电终端雷电过电压随着雷击点距线路垂直距离的增加而降低,随着回击速度的增加而增大;配电终端过电压在阻性负载与感性负载幅值较小情况下随着220 V线路长度增加而降低,在容性负载情况下随着线路长度的增加而增大。配电终端前安装SPD后能够有效降低负载过电压,较好地保护终端设备。     

标准振荡波作用下负载性质对电涌保护器防护影响的研究

负载性质对于设备的雷电过电压保护存在一定影响,需要详细研究负载性质对电涌保护器(SPD)配合的影响。利用EMTP软件,搭建类似真实雷电过电压的0.5μs-100kHz标准振荡波发生电路,采用P-G压敏电阻等效电路模型进行仿真冲击。分析单级SPD和两级SPD防护下阻性、感性、容性负载幅值对负载端过电压的影响,最后讨论不同负载对应的有效保护距离。仿真结果表明:负载幅值对被保护设备过电压数值影响较大,阻性负载或感性负载情况下,过电压随着负载幅值的增大而增加,容性负载情况下,过电压随着负载幅值的增大而降低。两级SPD防护方式能够进一步降低被保护设备过电压,设备能够得到更好地保护,同时抑制感性负载过电压波形振荡。阻性负载情况下,被保护设备过电压随着SPD与负载间线缆长度的增加而增大,容性负载和感性负载情况下,过电压则呈现先增大后减小的变化趋势。标准振荡波冲击下需要重点考虑感性负载和容性负载的防护。     

500kV线路杆塔雷电冲击全波电磁暂态特性研究

为了研究土壤电阻率、雷电流幅值以及波前时间等不同因素对500kV线路杆塔在雷击时杆塔全波电磁特性的影响,建立了线路-杆塔-接地极一体化模型,计算了雷电冲击下考虑不同雷电流参数、土壤电阻率参数的500kV输电线路杆塔电磁暂态特性影响。计算结果表明,避雷线分流大小随着土壤电阻率和雷电流幅值的增加而增加,波前时间的改变对其影响较小;通过引下线向土壤散流的电流随着土壤电阻率的减小和雷电流幅值的增大而增大;接地体电压和横担电压均随着土壤电阻率和雷电流幅值的增加而增加,并不改变峰值出现时刻,波前时间的改变会同时改变峰值和出现时刻。     

不同雷电侵入方式下线路避雷器放电电流分析

国标中规定避雷器标称放电电流是用来划分避雷器等级的、具有波形的雷电冲击电流峰值,它关系到避雷器选择、试验考核及运行应力。然而实际运行中,避雷器(简称MOA)放电电流与8/20μs相去甚远。本文通过搭建500kV线路避雷器模型,对不同雷电侵入方式下线路MOA的放电电流进行了仿真计算,结果表明:雷击塔顶及绕击情况下MOA放电电流波头均比8/20μs短得多;相同雷电流幅值下,雷电流波头越长,MOA放电电流波头也越长且幅值越低;相同雷电流波形下,雷电流幅值越高,MOA放电电流幅值也越高且波头越长,且安装相数及雷电波波尾对MOA放电电流影响不大。本研究对避雷器的合理试验提供了一定的依据。     

风电机组变流器网侧浪涌保护器选型及接地优化研究

针对浪涌保护器接地线过长问题,以风电机组变流器网侧SPD为例,首先根据GB 50057—2010标准结合风电机组实际情况,分析网侧SPD选型,然后利用雷电冲击试验平台,对SPD接地线对残压的影响进行研究。结果表明:变流器网侧可选择II级SPD。随着冲击电流的增大,SPD残压会增大。随着接地线长度增加,残压增大。当线长达到1 m时,残压理论计算值5.1kV,高于实际冲击残压4.78kV。变流器工作状态下冲击,会导致SPD残压抬高。     

配网线路避雷器雷电放电电流和吸收能量特性分析

配网线路避雷器雷击放电电流特性是其动作负荷、残压、型号选择、试验考核和运行寿命评估的关键依据。在建立配电网输电线路防雷计算模型的基础上,用电磁暂态计算程序ATPEMTP对无避雷线的典型10 kV配电线路在不同雷击途径下流经线路避雷器的雷电放电电流和吸收的雷电放电能量进行了计算分析。研究了不同波形、幅值雷电流侵入时,不同杆塔冲击接地电阻下,线路避雷器的放电电流和吸收能量特性,分析了雷电流幅值、波形、冲击接地电阻对放电电流的幅值、波头时间、波尾时间和避雷器吸收能量的影响。研究结果表明:雷直击线路时,避雷器放电电流幅值和吸收能量均随冲击接地电阻阻值的增大而减小,而雷击塔顶时相反。     

建筑物电源线路安装SPD注意要点与失效分析

在雷电多发地带,为防止雷电波侵入用电设备,配电线路通常采取安装SPD(浪涌保护器)进行防护,可建筑物内部用电设备仍然屡屡遭受雷击而损坏。本文通过对雷电波的传输特性与SPD的泄流情况做综合考虑,同时结合SPD的通流量、响应时间、启动电压、漏流等参数作重点分析,得出只有对SPD的各个指标准确理解与熟悉掌握后,才能使该产品发挥更好的浪涌防护作用。     

多脉冲下架空线缆耦合雷电电磁波特性分析

传输线缆在电力输送和信号传输领域中扮演着十分重要的角色,传输线耦合雷电电磁波产生的过电压、电流对整个传输线系统产生很大的影响。本文通过建立架空线缆、闪电通道一体化模型。利用模拟8/20μs单脉冲雷电流及多脉冲雷电流进行试验,得出结论如下:架空线缆耦合电压波形以阻尼振荡波形式衰减;耦合电压幅值整体随冲击电流的增大而增大,多脉冲条件下耦合电压幅值与冲击电流峰值不是对应的比例关系;单脉冲冲击下,耦合的能量随冲击电流峰值以指数形式增加,多脉冲冲击下,耦合的能量整体随冲击电流峰值的增加而增加,但是当耦合电压出现重叠、互连现象时,其会在几微秒内耦合到大量的能量,从而出现低雷电流高能量的现象。试验所得结果对架空导线在实际的防雷保护中有一定的参考意义。     

线路电感对两级SPD配合影响的研究

针对实际工作中多级SPD(MOV型浪涌保护器)配合失效的问题,通过建立两级SPD模型,利用雷电波的波长远大于SPD与被保护设备之间的线路阻抗的特点,提出用π型等值电路来代替线路的阻抗,用电路法代替行波法来分析被保护设备两端电压震荡的情况。运用ATP-EMPT软件对两级SPD模型进行仿真,进而说明线路电感对SPD配合的影响。仿真实验表明:当线路电感很小时,两级SPD残压出现了明显的震荡,当线路电感很大时,次级SPD分配的电流过小。对于外加冲击电流不大于10kA的两级SPD电路,线路电感为6~10uH能很好的实现能量配合,从而有效的保护电子设备。     

低压配电系统电涌保护器保护模式研究

为了有效利用电涌保护器对低压配电系统进行雷电过电压防护,需要对电涌保护器保护模式进行研究。利用EMTP软件搭建1.2/50-8/20μs组合波和0.5μs-100k Hz标准振荡波发生电路,同时采用IEEE氧化锌压敏电阻模型进行仿真冲击。分析TN-C-S配电系统中不同电涌保护器保护模式的防护效果。最后讨论电涌保护器接地电阻阻值对线间电位差影响。仿真结果表明:仅在L线与N线或L线与PE线间安装SPD,不能够有效保护负载设备;在L线与N线、N线与PE线间安装SPD或三线间均安装SPD时,防护效果较好,但前种方式下零地电位差过高;当电涌保护器接地电阻阻值增加时,线间电位差显著增大,防护效果下降。需要尽量降低接地电阻阻值以尽可能抑制线路过电压。     

雷电过电压作用下配电网电涌保护器配合 保护失效概率分析

为了有效利用电涌保护器进行雷电防护,需要对雷电过电压作用下配电网SPD配合保护进行分析。本文利用EMTP软件搭建简化配电系统模型对IEEE标准推荐压敏电阻片模型进行仿真冲击,通过累积能量计算前后级SPD失效概率以及整体配合失效概率,计算前后级SPD残压与分流,讨论雷电流的波尾时间、前后级SPD连接电缆长度、通流容量对配合失效概率的影响。研究结果表明:SPD两级高低配合方式下,终端用电设备过电压得到了有效的抑制;前级SPD承受大部分雷电流和能量;前后级SPD失效概率及整体配合失效概率均随着雷电流波尾时间的增大而增加;整体配合失效概率和前级SPD失效概率随着连接电缆长度的增长而增加,后级SPD失效概率随着连接电缆长度的增长而降低。SPD通流容量对失效概率有一定影响,通流容量越大,整体配合失效概率越低。应选用通流容量较大的SPD作为前端防护器件。     

雷电防护工程的特殊问题分析

针对电磁场完善屏蔽结构没被引起足够重视的现象,阐述了电磁感应现象及电磁场完善屏蔽的措施,并提出不接地信号传输线路屏蔽的新方法,同时分析了不允许接地的信号传输线路不能直接安装信号SPD的特殊问题,以期加强雷电保护措施,避免损坏设备。     

基于矩形谐振腔法研究金属网格对雷电波屏蔽性能

针对金属网格屏蔽体对雷电波的屏蔽性能这一问题,通过对金属网格屏蔽体屏蔽效能和矩形谐振腔模型的理论分析,利用理论与试验相结合的方法,采用雷电冲击平台模拟雷电流,主要讨论了在2.5 GHz天线接收8 kA冲击电流作用下,5 cm×5 cm、5 cm×2.5 cm和2.5 cm×2.5 cm金属网格在模拟雷电流下时,金属笼对雷电波的屏蔽效果,得出:金属网格屏蔽体的屏蔽效能不随网格密度的增大而增大,在2.5 GHz下5 cm×5 cm金属笼对雷电波屏蔽效果较好。该结论在金属网格屏蔽体对雷电波的屏蔽应用中有一定的参考价值。     

分布式控制系统电涌保护器设计方法的研究

针对分布式控制系统电涌保护器设计的问题,通过对分布式控制系统信号特征的理论分析,采用理论与实验相结合的方法,并设计了电涌保护电路。实验得出:随着雷电组合波发生器冲击电压的升高,气体放电管及TVS两端的残压呈上升趋势,冲击电压增大到一定值后,残压呈现稳定趋势;气体放电管的通流呈均匀线性上升趋势;在冲击电压保持不变的情况下,气体放电管的导通时间与直流击穿电压呈正比例关系、与退耦电感值及TVS的击穿电压值呈反比例关系;传输特性实测表明:插入损耗为0.45 d B,对信号传输的影响较小。提出了分布式控制系统电涌保护器的设计方法,在分布式控制系统雷电防护方面具有一定的参考价值。     

SPD在不同波形雷电流冲击下的极限应力研究

从实际环境中采集到的雷击波形出发，研究电涌保护器（SPD）在不同雷电流波形下的极限耐受能力，研究数据表明：SPD在不同雷电流冲击下的最大放电电流、通过电荷量与半峰值时间呈幂函数关系。通过此函数关系，可以将实际环境中采集到的电流波形对应应力转换为8/20μs波形下的测试应力，实现在SPD选型和研发测试阶段对所有波形雷电流进行防护设计。     

中间跨接法有源以太网电涌保护器的设计方法

针对中间跨接法有源以太网络遭受雷击事故导致网络信号中断或终端设备损坏的问题,通过对中间跨接法有源以太网络传输参数及网络信号类电涌保护器(surge protection device,SPD)设计理论的分析,设计了中间跨接法有源以太网络SPD。依据IEC61643-21:2012《低压电涌保护器第21部分:电信和信号网络SPD性能要求和试验方法》中的规定,对中间跨接法有源以太网络SPD的电路进行了试验。得出以下结论,信号SPD部分:随着冲击电压的增大,开始时线间残压呈递增的趋势,之后急剧下降,最后稳定在40 V左右,通流不断增大,但在开始冲击时,信号部分的SPD存在盲区;线-地残压与通流随着冲击电压增大而增大。同一冲击电压下,线间残压与通流随着退耦电阻的增大而减小,增大退耦元件的阻值可以提高箝位元件SR05的损坏电压并减小通流,但却牺牲了网络的插入损耗。电源SPD部分:随着冲击电压的增大,残压开始时不断增大,最终稳定在某一值附近;通流随着冲击电压的增大不断增大。提出了中间跨接法有源以太网电涌保护器的设计思路,在防雷中有一定参考价值意义。     

基于电磁感应原理检测电涌保护器击穿的方法

针对检测电涌保护器(SPD)击穿方法的问题,通过对雷电过电压作用下,SPD击穿时周围产生的瞬态电磁场以及电磁感应的理论分析。利用组合波发生器(12、50μs)模拟雷电流发生器,对开关型SPD、限压型SPD分别做冲击试验。试验结果得出:冲击电压为0-5 k V范围时,传感器两端的感应电压随着冲击电压的增大而线性增加;冲击电压相同时,测试开关式压敏电阻的感应电压小于限压型压敏电阻;测试器件相同的情况下,不同表面尺寸的传感器两端的感应电压存在较大差异。探究了利用电磁感应的原理检测SPD的击穿方法,在实际防雷运用中具有参考价值。