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參照圖1—5這樣一個相對封閉的系統(tǒng),浪涌保護(hù)器大地土壤介質(zhì)也可川近似雷云的等值阻容網(wǎng)絡(luò)來示意,差別只是土壤的電阻牢要小得多,一般為水汽電阻率的0,001倍。所以大地上可以更快地輸送電荷到放電點。當(dāng)上、下對進(jìn)的先導(dǎo)在空中相連時,地面上瞬間可以將下行先導(dǎo)中所帶電荷總數(shù)量的反極性電荷全部噴上去.上噴電荷量的幅值和維持時間與土壤電阻串和實際接地電阻有關(guān),同時還與上行先導(dǎo)發(fā)出的相對時間有關(guān):所以,測量到的數(shù)萬安培的雷電流電荷應(yīng)該是由地面噴向空中的,不是雷云打下來的。
雷云產(chǎn)生的下行的雷電先導(dǎo)只是提供了誘發(fā)條件和電弧通道:四、試驗室內(nèi)接地回路阻抗對電流的影響驗證
下面介紹北京雷電防護(hù)裝置測試中心進(jìn)行的一組有關(guān)接地回路阻抗變化的試驗結(jié)果。浪涌保護(hù)器這足個集中參數(shù)的沖擊發(fā)生胙放小的電流,與實際大氣中的長間隙放電回路有差異:木試驗的門的是驗證接地問路阻抗將影響放電電流,試品布置見圖1—6:
1第1組試驗
第一組試驗為接地電阻對LL(,
(1)地線電阻為Ofl時,電流測量分流器阻抗為o.1n。
流過避雷針的電流波形見圖1—7。第二次放電電流波形見圖1—80(2)地線附加電阻為1001l時的對比試驗。
1)流過避雷針的電流波形見圖l-9,分流櫛分流比為o.]V/A:
第二次放電電流波形見同1-10:
2)避雷針電壓波形(分壓非分壓比:1:320)。避雷《1卜電壓波形見圖1-11。第二次放電避雷針卜電壓波形見圖1—12。
由此對比可見,接地放電回路中加串廠一個100D.電阻后,浪涌保護(hù)器電流幅值下降了30%左右。
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地線串接100gH電感時.避雷針的電流和電爪波形,接地問路串聯(lián)電感后試驗放電見圖1—13。
(1)接人電感后流過避雷針的電流波形見囤1-]4(分流雕分流:o.1v/A)。接人電感后第二次放電電流波形見囤1—15。
(2)接人電感后避雷針電壓波形見圖1—16(分樂胙分壓比:l:320),接人電感后第二次放電電壓波形見圖l—17。
對比可見.放電川路,I’加中了一個100gH電感后,電流帕值下降/40%左右。電流波形小現(xiàn)振蕩,總叫間也拉K。
試驗小,相對600kV的沖擊電壓,下電極上的對地電壓只有l(wèi)o—20kV,所占比例不到5%,空氣間隙上的電壓基本十沒有變化,但電流岡接地阻抗的變化卻㈠繹了30%以L這早通過試驗數(shù)據(jù)想說明的足:大接地電阻和電抗可以明顯降低卟擊電流幅值;也說明接地的阻抗阻礙了電荷的涌小量,
當(dāng)然.小間隙放電的數(shù)據(jù)并不能完傘曉明假設(shè)的結(jié)論,圖1-18為一’次大氣,{嗽電的高速攝像截田組作為訃叫之一。
由于是超高速攝像,背景甚至連先導(dǎo)放電的發(fā)光都被遮蓋了。浪涌保護(hù)器截圖中.強(qiáng)烈發(fā)光是從地而向上運動的,前¨S十,上涌的大電荷群還在山上行迎擊先導(dǎo)構(gòu)成的相同極性電荷弧道中;第4幅和第5幅中,上涌電荷群進(jìn)入到雷云下行先導(dǎo)形成的相反極性電荷弧道巾,井接近云層,電荷復(fù)合過程大量增加,亮度大幅度提高;第6幅和第7幅中,卜涌電荷群大量被復(fù)合后,仍有部分上涌電荷達(dá)到云中帶電層,繼續(xù)與云1’剩余電荷復(fù)合發(fā)光。
從等值電路的分析和試驗數(shù)據(jù)分析推導(dǎo)及截圖看,我們關(guān)于主放電小大量電荷是巾地而涌向空,I啪結(jié)論是町以成立的。
在這個結(jié)論支持下,來看人體被雷擊。人體的耐受程度很低,而接地電阻利從體電阻都較高,被雷擊時.巾人休發(fā)出的上行迎擊先導(dǎo)的電流值就足以使人體組織被破壞,,但大的電流無法迅速通過接地電阻和人體電阻形成主放電.所以大放電也尤法形成:最終很少看到大雷電擊打到人身或動物,只是先導(dǎo)放電形成的小雷電發(fā)光現(xiàn)象。
用這個發(fā)白地面的上涌電荷群的假設(shè),可以解釋為什么造成超高壓輸電線路閃絡(luò)的電流絕大部分為37.5kA。出為只有上行先導(dǎo)足從通流導(dǎo)線上發(fā)川、在空中與下行先導(dǎo)形成放電弧道,上涌的電荷從導(dǎo)線上噴涌小,上涌電荷量受到導(dǎo)線波阻抗的限制(單方向為3001-1,兩個方向并聯(lián)為15011),電流只能布37.5kA左右:只有發(fā)白導(dǎo)線的放電,在導(dǎo)線上造成近6000kV的過電壓,才會造成線路絕緣的破壞,引起跳閘事故.并被記錄。
如果上行先導(dǎo)出現(xiàn)在線路鐵塔上,或者是周圍其他接地體卜,接地電阻通常小廠3011;上涌的電荷量受到的阻抗限制只有導(dǎo)線阻抗的1/5,才會川現(xiàn)]00kA以上的被測大雷電流。
使用這種假設(shè),還可以解釋J“東地區(qū)大雷電流記錄巾大部分出現(xiàn)在珠三角平原地區(qū)的現(xiàn)象:因為平原地區(qū)的土壤電阻率低,相同接地設(shè)計下,接地電阻也低:山區(qū)土壤電阻率高,撞地電阻很難降低。