兩百多年前，發(fā)明家富蘭克林通過風(fēng)箏試驗(yàn)發(fā)明了避雷針，人類*次運(yùn)用科技的力量來對(duì)抗雷電。十八世紀(jì)以來，避雷針因其簡潔實(shí)用的特性傳遍世界，保護(hù)了無數(shù)高樓大廈免于雷擊。
避雷針的缺點(diǎn)在于，雖然可以防止雷電對(duì)建筑和屋內(nèi)電氣設(shè)備的直擊，但被保護(hù)的電氣設(shè)備仍然有被雷擊過電壓損壞的可能。當(dāng)雷擊線路或線路附近的大地時(shí)，將在輸電線路上產(chǎn)生電涌，電涌以波的型式由線路傳入電氣設(shè)備，危及電氣設(shè)備的安全。為了限制電涌過電壓的幅值，基本的過電壓保護(hù)設(shè)備就是防雷器。
電源防雷器實(shí)際上是一種限壓器，并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備前端，當(dāng)線路上傳來的過電壓超過防雷器的電壓保護(hù)，防雷器先行放電，將過電壓波中的電荷引入地下，限制過電壓的傳播，從而保護(hù)其他設(shè)備免遭過電壓的損壞。
產(chǎn)生浪涌的原因
外部原因：雷電電涌過電壓 雷擊引起的電涌危害zui大，在雷擊放電時(shí)，以雷擊為中心1.5~2KM范圍內(nèi)，都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓。雷擊引起（外部）電涌的特點(diǎn)是單相脈沖型，能量巨大。外部電涌的電壓在幾微秒內(nèi)可從幾百伏快速升高至20000V，可以傳輸相當(dāng)長的距離。按ANSI/IEEEC62.41-1991說明，瞬間電涌可高達(dá)20000V，瞬間電流可達(dá)10000A。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)外的電涌主要來自于雷電和其它系統(tǒng)的沖擊，大約占20%。
?。?）感應(yīng)雷擊電涌過電壓：雷擊閃電產(chǎn)生的高速變化的電磁場，閃電輻射的電場作用于導(dǎo)體，感應(yīng)很高的過電壓，這類過電壓具有很陡的前沿并快速衰減。
?。?）直接雷擊電涌過電壓：直接落雷在電網(wǎng)上，由于瞬間能量巨大，破壞力*，還沒有一種設(shè)備能對(duì)直接落雷進(jìn)行保護(hù)。
（3）雷擊傳導(dǎo)電涌過電壓：由遠(yuǎn)處的架空線傳導(dǎo)而來，由于接于電力網(wǎng)的設(shè)備對(duì)過電壓有不同的抑制能力，因此傳導(dǎo)過電壓能量隨線路的延長而減弱。
?。?）振蕩電涌過電壓：動(dòng)力線等效一個(gè)電感，并于大地及臨近金屬物體間存在分布電容，構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，在TT、TN供電系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障的瞬間，由于高頻率的成分出現(xiàn)諧振，在線路上產(chǎn)生很高過電壓，主要損壞二次儀表。
直接雷擊是zui嚴(yán)重的事件，尤其是如果雷擊擊中靠近用戶進(jìn)線口架空輸電線。在發(fā)生這些事件時(shí)，架空輸電線電壓將上升到幾十萬伏特，通常引起絕緣閃絡(luò)。雷電電流在電力線上傳輸?shù)木嚯x為一公里或更遠(yuǎn)，在雷擊點(diǎn)附近的峰值電流可達(dá)100kA或以上。在用戶進(jìn)線口處低壓線路的電流每相可達(dá)到5kA到10kA。在雷電活動(dòng)頻繁的區(qū)域，電力設(shè)施每年可能有好幾次遭受雷電直擊事件引起嚴(yán)重雷電電流。而對(duì)于采用地下電力電纜供電或在雷電活動(dòng)不頻繁的地區(qū)，上述事件是很少發(fā)生的。
間接雷擊和內(nèi)部浪涌發(fā)生的概率較高，絕大部分的用電設(shè)備損壞與其有關(guān)。所以電源防浪涌的重點(diǎn)是對(duì)這部分浪涌能量的吸收和抑制。[2]
內(nèi)部原因：操作電涌過電壓
內(nèi)部浪涌發(fā)生的原因同供電系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備啟停和供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的故障有關(guān)：
在電力系統(tǒng)內(nèi)部，由于斷路器的操作、負(fù)荷的投入和切除或系統(tǒng)故障等系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)變化，而使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，從而引起的電力內(nèi)部電磁能量轉(zhuǎn)換或傳輸過渡過程，將在系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)過電壓。系統(tǒng)內(nèi)的電涌主要來自于系統(tǒng)內(nèi)部用電負(fù)荷的沖擊，大約占80%。在電力系統(tǒng)引起的內(nèi)部過電壓的原因大致可分為：
?。?）電力大負(fù)荷的投入和切除；
?。?）感性負(fù)荷的投入和切除；
?。?）功率因素補(bǔ)償電容器的投入和切除
?。?）短路故障
供電系統(tǒng)內(nèi)部由于大功率設(shè)備的啟停、線路故障、投切動(dòng)作和變頻設(shè)備的運(yùn)行等原因，都會(huì)帶來內(nèi)部浪涌，給用電設(shè)備帶來不利影響。特別是計(jì)算機(jī)、通訊等微電子設(shè)備帶來致命的沖擊。即便是沒有造成*的設(shè)備損壞，但系統(tǒng)運(yùn)行的異常和停頓都會(huì)帶來很嚴(yán)重的后果。比如核電站、醫(yī)療系統(tǒng)、大型工廠自動(dòng)化系統(tǒng)、證券交易系統(tǒng)、電信局用交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)樞紐等。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來越精密，也更容易受到電涌的入侵而導(dǎo)致?lián)p壞。小到家中的電腦，大到工廠的設(shè)備，每年因此而造成的直接和間接損失就高達(dá)幾十億美元，防雷安全已成為國家用電安全普及的重重之重。
【文章來源：科佳電氣】
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