雷害的途径分析

雷电对电气设备的影响,主要由直击雷、传导雷、感应雷和开关过电压四个方面造成。

图11-1　直击雷示意

1.直击雷

如图11-1所示,雷电直接击中建筑物,雷电不到50%的能量将会从引下线等外部避雷设施泄放到大地,其中接近40%的能量将通过建筑物的供电系统分流,其中5%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆分流,其余的雷击能量通过建筑物的其他金属管道、缆线分流。这里的能量分配比例会随着建筑物内的布线状况和管线结构而变化。直击雷波形为10/350μs。

2.传导雷(雷电波侵入)

如图11-2所示,在更大的范围内 (几千米甚至几十千米),雷电击中电力或信息通信线路,然后沿着传输线路侵入设备。其中地电位反击也是传导雷中的一种:雷电击中附近建筑物或附近其他物体、地面,导致地电压升高,并在周围形成巨大的跨步电压。雷电可能通过接地系统或建筑物间的线路入侵,雷电延建筑物内部设备形成地电位反击。

图11-2　传导雷示意

3.感应雷(雷电波感应)

如图11-3所示,在周围1 000m左右范围内(有资料为500m或1 500m,距离随着雷击的大小和屏蔽措施而变化)发生雷击时,雷电电磁脉冲在有效范围内,在所有的导体上产生足够强度的感应电涌。因此分布于建筑物内外的各种电力、信息线路将会感应雷电而对设备造成危害。

图11-3　感应雷示意

随着现代高科技的发展,精密仪器、通信设备、数据网络的应用越来越广泛,因而感应雷造成的雷击事故也越来越多,除了其直接造成的巨大的经济损失外,重要设备损坏使系统网络陷入瘫痪所造成的间接的损失更是惊人。

4.开关过电压

由于开关操作,电力系统由一种稳态过渡到另一种稳态。在其过滤状态,系统内部电源能量产生振荡,互相转换和重新分布,都可能在某些设备上或系统中出现过电压。过电压对电气设备的危害性极大,如不及时防治,其有可能使电气设备因被绝缘击穿而损坏或造成停电事故。