電涌電流的分配
當(dāng)電源由室外箱變引至設(shè)有防雷裝置的建筑物內(nèi)時(shí)，GB50057-2010 4.3.8條第4款要求：應(yīng)在低壓電源線路引入的總配電箱、配電柜處裝設(shè)Ⅰ級(jí)試驗(yàn)的電源電涌保護(hù)器。
設(shè)有防雷裝置的建筑物內(nèi)的電氣和電子系統(tǒng)，可能遭受雷擊(S1損害源)時(shí)的地電位反擊，也可能承受室外箱變及其埋地線路遭受雷擊(S3損害源)的閃電電涌侵入。按照GB50057-2010，通?？蓛H考慮更嚴(yán)酷的地電位反擊危害。
如果不考慮其他服務(wù)設(shè)施分流的因素(或引入處采用非金屬管道和非金屬線路)的前提下，根據(jù)電阻耦合原理，雷擊建筑物的全部雷電流在建筑物的接地裝置和室外箱變的地之間分配，見圖1。
圖1 雷擊后的電阻耦合示意圖
根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)，施加雷電流i為200kA、10/350μs雷電流，建筑物和室外箱變的接地電阻R1=R2=30Ω時(shí)，電力電纜長(zhǎng)度分別取50m、500m和1000m，雷電流分布見圖2(引自GB/T19271.3-2005/IEC TS 61312:2000《雷電電磁脈沖的防護(hù) 第3部分：對(duì)浪涌保護(hù)器的要求》，此規(guī)范已于2017年12月15日廢止)。
圖2 接地裝置和配電系統(tǒng)之間雷電流分布圖
在沖擊電流的初始階段，雷電流的分配由系統(tǒng)的電感確定，到?jīng)_擊電流的波尾階段，電流的變化率較小，電涌的分配將由系統(tǒng)的阻抗確定，隨著室外電纜長(zhǎng)度增加，電源線路的阻抗增大，進(jìn)入室外箱變接地裝置的雷電流會(huì)相應(yīng)減小。因此，雷電流的分配依據(jù)接地路徑的阻抗分配，為方便估算，通常建筑物電氣裝置的接地極∞和室外箱變接地極之間按50%-50%分流原則。
室外箱變電源電涌保護(hù)器(SPD)的選擇
電涌電流進(jìn)入箱變的低壓繞組后泄放入地，低壓側(cè)侵入的雷電流在低壓繞組上的過電壓并不高，但是，變壓器低壓側(cè)的過電壓會(huì)在變壓器高、低壓繞組間發(fā)生電磁耦合，按變壓器的變比變換到高壓側(cè)，形成高壓側(cè)的過電壓。這種低壓側(cè)遭雷擊變換到高壓側(cè)的過電壓稱為正變換過電壓。
由于變壓器高壓繞組的絕緣裕度遠(yuǎn)低于低壓繞組，因此常會(huì)出現(xiàn)變壓器低壓側(cè)落雷，低壓側(cè)繞組未損壞，而高壓側(cè)繞組因正變換過電壓而損壞的現(xiàn)象，因此，有必要在箱變的低壓側(cè)設(shè)置SPD泄放電涌電流。
根據(jù)電涌電流的分配情況，箱變的接地裝置需要泄放和建筑物相當(dāng)?shù)碾娪侩娏鳌＿M(jìn)入電源系統(tǒng)的總雷電流小于進(jìn)入建筑物接地裝置的總雷電流。因此，在室外箱變低壓側(cè)設(shè)置不大于12.5kA、10/350μs的SPD已經(jīng)充分。
作者：陳謙(中國(guó)建筑學(xué)會(huì)雷電防護(hù)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，全國(guó)建筑電氣設(shè)計(jì)技術(shù)協(xié)作及情報(bào)交流網(wǎng)理事，全國(guó)雷電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)SAC/TC258委員，全國(guó)建筑物電氣裝置標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)SAC/TC205委員)
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