低压输电线路的雷电防护研究

1、论文低压输电线路的雷电防护研究申请人：XXX学科（专业）：XXXX指导教师：XXX XXXX年XX月25网络教育学院毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书专业班级 层次 姓名 学号 一、毕业设计（论文）题目 二、毕业设计（论文）工作自 年 月 日起至 年 月 日止三、毕业设计（论文）基本要求： 指导教师： 网络教育学院毕业设计(论文)考核评议书指导教师评语：建议成绩： 指导教师签名： 年 月 日答辩小组意见：负责人签名 年 月 日答辩小组成员 毕业设计（论文）答辩委员会意见： 负责人签名： 年 月 日Error! No text of specified style in document.论

2、文题目：低压输电线路的雷电防护研究学科（专业）：XXXX申请人：XXX指导教师：XXX 摘要雷电对于电力系统的影响是非常巨大的常常都会造成电力系统比较严重的故障，尤其是雷电对于低压输电线路系统运行有着非常大的影响，如果没有对低压输电线路系统进行有效的保护就会导致线路被破坏设备被损坏，所以必须要研究雷电对低压输电线路系统的破坏情况以及雷电电波，通过分析了解到电涌保护器能够有效的对低压输电线路系统进行保护，并且电涌保护器的使用有着极高的实用意义；尤其是低压输电线路系统能够进行有效组合提高雷电的防护作用；本文主要针对低压输电线路系统中雷电防护的形式以及低压输电线路系统中电涌保护的应用进行了分析，希望

3、通过这样的组合能够实现一个真正有效的低压输电线路的雷电防护系统保护低压设备线路。关 键 词：雷电防护；低压输电；输电线路；电涌保护器；雷波论文类型：XXXX目录目 录1 绪论11.1 标题211.1.1 标题311.242 XXXXX52.1 标题252.1.1 标题352.252.2.153 XXXXX73.1 标题273.1.1 标题374 XXXXX94.1 标题294.1.1 标题395 XXXXX115.1 标题2115.1.1 标题3116 XXXXX136.1 标题2136.1.1 标题3137 结论与展望157.1 标题2157.1.1 标题315致 谢17参考文献19附 录2

4、3攻读学位期间取得的研究成果25西安交通大学网络教育学院论文1绪论一般来说低压的输电线路受到雷电的影响主要就表现在一个过压，一般来说雷电会导致低压输电线路产生过压情况，然后就会产生低压输电线路所能够承受的最大电流和产生电涌等一些导致输电线路破坏的电流情况，影响整个低压的输电电路系统。1.1低压交流输电线路系统中的过压来源低压电力系统在工作的时候一般都是接地的，一般来说良好的接地就能够保证这些低压输电线路的正常与低压用电器的正常工作，但是实际上工作过程中一旦发生雷电的情况，就会因为雷电导致的强大电场引起电路电网的电磁感应，从而让接地的部分也产生过高的电压导致过载的出现，导致低压电路系统受到过压的

5、破坏，由于低压输电线路都是直接面对各种各样的低压用电设备的，所以说低压输电线路受到雷电影响产生过大的电压电流就一定会导致用电器的损坏，一般来说雷电导致的过压主要就是以下的这样四种形式：1.1.1直击雷过电压顾名思义“直击雷”过电压的形式主要就是直接雷电击到低压输电线路上导致的过电压，或者就是雷电直接击到低压输电线路所在的建筑物和其周围，导致建筑物的低压输电线路出现过压情况；而且这样一种形式的过电压是有一定的传播性的，会随着低压输电线路进行传播传输到室内的各个线路上来，同时被雷电击中的地方电压非常之高，但是在这种高压电流传输的过程中，就会逐渐的减弱；尤其是电杆上的瓷瓶就会对这样的一种高压电流进行

6、闪络放电，到最后一般电压能够有效地降到30到40千伏。1.1.2感应雷过电压“感应雷”式的过电压，主要就是由于感应产生的巨大电位差导致的过压电流产生，一般来说没有雷电直接击到低压输电线路上来，但是由于低压输电线路上空或者周围有雷电云经过，就会由于静电感应的现象导致低压输电线路中形成过压出现高压电流，同样能够有几十万伏的高压产生。1.1.3反击过电压一般来说建筑物和电路系统为了防止雷电的破坏都会设置一些避雷针等设施，但是同样在雷电击中这些避雷针或者接地系统的时候就会产生反击的过电压，而且由于避雷针的接地线路的电阻往往都是比较大的，那么这样的高压电流一定是会向电阻小的接地电路或者一些弱点保护系统流

7、去，同样能够顺着室内的低压输电线路进行传播，产生巨大的反击过压电流破坏掉一些用电设备。1.1.4侵入波过电压“入侵波式”的过电压也是一种由于感应现象产生的电压，通过电波的形式在低压输电线路系统中进行传播。1.2过电压的防护技术一般来说高压输电线路系统中的各种设备能够承受的电压本身就比较大，所以在受到雷电的影响时遭受的破坏也一般比较小，通常情况下高压输电线路系统中采用的电压保护器也比较简单设置也比较简单；但是不同的是，低压输电线路系统中受到雷电影响时可能出现的破坏也就比较大，虽然说实际情况中雷电直接击到低压输电线上的可能性是比较小的，但是雷电击中建筑物或者一些其他的设施几率确实比较高的，一般来说

8、都是雷电电流产生的感应现象导致的高电压电流破坏，或者是雷电电流产生的分电流进入到实际生活的低压输电线路造成破坏，所以说通常情况下，都是采用分级保护的方式进行低压输电线路系统的雷电保护，而且要根据一般来说要根据雷区的不同设置不同的电涌保护器，来对低压输电线路和设备进行有效的保护。1.2.1雷电的波形雷电最为最为主要的影响就是因为其放电导致出现巨大的电流，从而引起各种设备的过压情况，一般来说雷电电波是低压输电线路中产生过电流的主要原因，雷电电波一般是单极性脉冲波，一般这样的雷电波都是采用波长时间和波幅，还有波头时间来对雷电的电波进行一个常规的描述（如图所示），一般来说如果雷电电波能量非常巨大，那么

9、这个雷电的波头时间也就会相应的比较短，一般来说，对于这些雷电波的描述都是采用统一方法的，一般来说低压输电线路中对于雷电的防护主要就是用1.2/50s冲击电压和8/20s冲击电流，来体现和表现一个雷电的电波情况；通常情况下在设置直击雷的防护时都是使用10/350s波形；同样的如果是非直击雷一般都是采用8/20s波形；这两种波形也是ANSI/IEEEC62.41、IEC616421标准要求中指定使用的雷电过压电涌保护器设计使用的雷电电波波形。（图1-1雷电流表示）1.2.2防雷保护区域的划分一般情况下对环境的雷区划分主要就是以下的划分方法，把雷区划分成为以下的这些，如图1-2：（图1-2建筑的雷区

10、划分图）(l)LPZ0A所指的是非直击防雷区:一般来说这样的一个区域的设备都是暴露的能够直接受到雷电雷击的，所以说这样的一个区域一般都不设防。(2)LPZ0B所指的是直击防雷区:这个区域的所有设备能够受到雷电保护装置的保护，但是这个区域受到雷电影响磁场却还是没有任何减弱，所以能够直接受到雷电磁场的直接影响。(3)LPZI所指的是第一防护区:这个区域的雷电磁场能够受到比较明显的减弱，而且雷电电波情况受到有效的控制，比起上一个防雷区要明显的得到控制。(4)LPZ2所指的是第二防护区:雷电电流进一步防护的一个防护区域。(5)LPZn所指的是后续防护区:虽然雷电的电流电压能够在这个区域得到有效的控制，

11、但是雷电的电磁环境依旧是存在的，需要设置有效的电涌保护器来更好地控制雷电的电磁破坏。1.2.3低压交流电源系统中雷电防护的主要措施低压输电系统几乎都是低压交流电输电系统，这样的低压交流电输电系统中，防雷的措施主要就是分成内外进行防雷。一般来说低压交流电输电线路的外部防雷主要就是利用一些较为传统可靠地避雷针接地装置等进行有效的雷电防护，这些设施对于直击雷的影响能够有效地防护，但是对于雷电产生的巨大电磁场是是不能够有效的进行防护和屏蔽的，那么我们必须要从低压输电线路的整体进行一个综合的防雷考虑，进行真正有效的防护，才能够保证低压输电线路不受到雷电的破坏。(l)屏蔽措施低压输电线路面对的都是一些低压

12、用电设备，而这些低压用电设备中太多的半导体或者一些集成电路元件，这些部件能够承受的电流比较小本身就比较的脆弱，根本不可能承受的住雷电几十万伏的高压，往往因为雷电电波的进入出现被破坏失灵的情况；所以必须要通过一些有效的手段来进行雷电波的屏蔽，正是因为雷电波也是一种电磁波所以能够有效的使用金属网，和一些外部的金属屏蔽设置来对雷电波进行有效的屏蔽。(2)良好的接地系统同时低压输电线路系统必须要良好的接地，电源的接地一般来说要按照规范进行，接地要良好而且电阻要有效的进行控制保证；对于一些电涌保护器和屏蔽接地要处理得当。(3)等电位连接雷电雷击一旦发生，那么就会导致雷电电流流经的线路上出现电位急剧升高的

13、情况，输电线路的电位升高，就会导致电路系统和周围的的一些电路设备之间出现巨大的电位差超过设备能够承受的最大极限，从而导致设备被破坏，正是由于出现这样一种电位差会导致设备破坏，所以说我们就能通过电气设备之间的等电位连接，通过连接的方式来消除这样一种巨大电位差发生出现的可能性，从而避免设备破坏。(4)安装电涌保护器在输电线路系统的防雷应用中，电涌保护器是一种常见的保护设备，能够有效地保护电路系统中的各种设备使用过程中出现雷电雷击时，电压不会超过耐受的最大电压，所以也就能够有效的使用电涌保护器进行设备的保护，而且把室内电压水平分为“ABC”三类。(5)分级防雷分级防雷在上面已经提到，主要就是因为雷电

14、雷击破坏，雷击处的电涌较大电压较大，但是确实会出现逐渐递减的情况，所以需要通过分级的方式来进行一个雷电的防护处理，采用多级的SPD进行配合，进行保护，就能够保证设备有效的安全运行。2电涌保护器的保护分析2.1引言由于低压数显线路系统中存在很多的敏感元器件，单一的雷电防护措施是不能够有效的保护设备的，所以就必须要进行多级的保护，而电涌保护器就是一个多级保护设备能够有效的对雷电引起的过压过流电流进行有效的屏蔽和保护。2.2冲击电涌波的选择在使用电涌保护器的的时候必须要做好雷电电波的选择，只有选择合理的电波形式，才能够保证电涌保护器的设置合理，一般来说雷击的主要冲击波就是以下这两种：2.2.1 1.

15、2/50一8/20s混合波在理想的情况下能够利用冲击波发生器发生出1.2/50s的冲击波，而用同样设备在短路的情况下就能够输出8/2Os冲击电流波。而冲击电流波的形式如图2-1所示；在雷电波的研究中把8/2Os冲波是一种雷电电流波的一种标准的波形式，也是低压输电线路系统雷电防护研究实验中最常使用的电涌保护器试验雷电波；8/2Os冲击波能够有效地模拟出雷电在低压输电线路上的电压情况，8/2Os冲击电流波一般情况下对低压电子设备的安全运行有着非常大的影响。（图2-1混合波发生器）2.2.2 10/350s波10/350s波也是雷电电波常用的一种电涌保护试验波形，这种波形是在国家标准(GB50057

16、一94)中推荐使用的一种雷电电波的试验标准电波形式；这种电波的能量较高，也是一般电器设备的抗击能力所不能够承受的一种电波，所以说这样一种10/350s电波用于试验有着实际的意义。2.3低压系统的过电压保护器低压电路系统中过往也有很多的保护设置，但是不同的保护器具能够产生的作用不同性能也不同，所以就对这些保护器做了一个比较：2.4保护元件的安装电子设备如今发展迅速不断地变小不断地精密化不断地复杂化，但是实际生产过程中，很多精密部件虽然说在内部就安装了冲压保护设备能够自身对于雷电就进行一定的保护；但是我国对于设备自身的保护器设置没有能够形成一个行业共识，国家也没有对这样一种保护器的设置作出规范。对

17、于雷电防护使用的电压保护器在一般电子设备保护使用时都是接在设备的火线和零线之间；以为一旦电子设备受到雷击时火线和零线之间就会产生过高的电压从而形成过大电流对电子设备造成破坏，所以在火线和零线之间接入一个电涌保护装置就能够有效的在火线零线之间形成保护；但是电子设备不仅仅是火线和零线还有地线也是需要进行一定的雷电防护的，因为仅仅只是在火线和零线之间家装了电涌保护装置那么火线、零线与地线之间一样会形成过电压；所以说正常情况下采用多重的电涌保护器保护的方式进行雷电过电压的防护，如图2-2。（图2-2电涌保护器安装示意）3电涌保护器的配合3.1引言电涌保护器的使用如上面提到必须要采用多级防护多级配置的方

18、式来进行设置，才能够让电涌保护器保护低压输电线路中的各种重要设备，保证低压输配电线路不会产生对设备造成严重破坏的过电压，所以我们必须要讨论电涌保护器配合的问题。3.2电涌保护器保护元件的选择电涌保护器设置时必须要采用多级保护的方式进行设置，其中设置的泄流电路对过大的脉冲电流进行有效的泄流释放称作第一级电路，然后再用限压电路对电压起到一个钳制的作用保证后续设备能够正常工作。而电涌保护器中加入压敏电阻能够有效地提高电涌保护器的效用，所以低压配电线路的电涌保护器设置必须要考虑以下的内容1.最大连续工作电压必须要考虑，在压敏电阻的两端在温度的规定范围内能够连续施加的最大的连续电压值的大小。2.压敏电压

19、压敏电压主要就是指在压敏电阻的两端加上一毫安电流时压敏电阻两端的电压，有时候压敏电压也被称作是“参考电压”；一般来说如果压敏电阻两端的电压如果比参考电压还要低压敏电阻就形成开路，如果是压敏电阻两端的电压比参考电压高压敏电阻就会形成短路形式，所以必须要通过压敏电压的计算得到压敏电阻的参考电压从而便于使用。3.额定通流容量与最大通流容量在雷电冲击波的作用下压敏电阻所能够通过的最大电流就是最大的通融流量，一般来说一个压敏电阻在额定的雷电冲击波冲击两次与最大通流容量下冲击一次压敏电阻的变化率小于百分之十，且通融流量越大压敏电阻的保护能力就越好寿命也越长。4.残压残压一般是指压敏电阻受到雷波通过时其两端

20、的最高电压；对于受压敏电阻保护的低压设备受到的影响和残压有关系，残压越低雷电波对于低压输配电线路上的设备影响就越小。3.3几种不同冲击波时保护器配合有效性分析3.3.1 1.2/50一8/20s混合波保护器配合有效性分析在此冲击波情形下一般采用“高-低”的配合方式，简单的说这样一种配合也就是让压敏电阻的首端比末端的的电压要高的一种配合方式，这样就让保护器的首端就能够来吸收掉绝大部分的冲击波能量和电流，再让压敏电阻的末端来承担剩余的一些冲击波能量和电流实现雷电波能量的有效吸收和保护；但是采用“高低”配合的方式时要对参数进行调整保证压敏电阻的首末端寿命相当合理的使用。一般来说小电流对于压敏保护器的

21、寿命没有过大的影响，但是如果压敏电阻经受了过多的高电压大电流的冲击破坏也就有可能影响到前级保护器的保护效果；所以依旧采用“高-低”配合的方式让保护器的首端来承受大部分的能量保护末端保护器起到减压减流的作用让保护器的作用更加均衡。通过研究也发现低压输配电线路中的电涌保护器在雷电冲击波的作用下吸收的能量和电缆的长度又有一定的联系，电缆的长度越长电涌保护器首端通过的电流会减小吸收的能量也会减小；所以说电涌保护器在电击情况下对低压输电线路中的线路以及设备保护与保护器间线缆的长短也有着一定的联系；在线路进行“高-低”配合时不仅仅需要考虑保护器的型号和质量也需要考虑连接线路的长短，通常情况下电涌保护器之间

22、的线缆长度在5米到20米之间时能够达到较好的配合效果。3.3.2 10/350s波混合波保护器配合有效性分析10/350s长波混合波雷电波形作用时虽然在的保护器的首端就能够把雷电的过高电流和能量进行有效的释放，但是这样首端的压敏电压保护器就要承担过高的一个冲击和能量可能被破坏，所以在这样的波形情况下多采用“低-高”配合的形式来有效的控制与保护线路设备。混合波的冲击波副值增加也会导致电涌保护器的首末端吸收能量的比重越来越大，若果采用“高-低”配置这就会导致保护器首端对冲击波的保护作用出现下降的情况；但是如果采用“底-高”配置就能够保证电涌保护器在冲击波副值增大的时候吸收能量的效力也随之不断增大有

23、效的保护线路，这样也就充分说明在10/350s混合波情况下应该采用“低-高”配置，而且电涌保护qui的通流能力也需要进行一定的增大才能够保证保护器的作用效果达到。在10/350s冲击波情况下电涌保护器之间的间距增大首端能够吸收的电流能量都会有一定的增加，但是同时末端吸收电流与能量的能力会相应的减少；一般来说采用“低-高”配置的时候有效的增大保护间距，合适的进行保护其参数的选择才能够实现保护器的最大保护作用。3.4保护器最优配合分析前面已经分析到不同的波形情况下对于保护器的首末端配合也是有影响的，在1.2/50一8/20s混合波情况下采用“高-低”配置能够确实起到良好的保护作用，但是在10/35

24、0s时采用一个“低-高”配合的方式才能够起到更好的配合作用；但是在实际情况中不可能只是单一的一种波形，因为雷电本身就是一种复杂的自然现象还有待我们更好地研究，所以在选择实际的低压线路保护器设置的时候必须要结合地区实际受到雷击的概率进行判断，根据不同的情况来选择“高-低”或是“低-高”配合的方式，选择主要需要注意雷电雷击是产生外部的高电压可能性大还是内部导致的高电压可能性更大，前者采用“高-低”配合后者相反。实际使用的过程中还需要采用联级保护的措施对参考电压和通融流量等进行认真的分析，而且对于电涌保护器设置的间距也必须要进行仔细的分析实现良好的保护效果。4电涌保护器的有效保护距离4.1引言选择合

25、适的合适的电涌保护设备才能够有效的保护低压线路上的各种设备，所以必须要对实际的配合情况和配合距离进行一个分析探讨。4.2原理分析（4-1仿真系统模型）根据对雷电波的过程探讨来分析匹配的阻抗反射与析射现象；可以用戴维南原理来构件一个冲击源等效为电压源串联电阻的模型来分析阻抗的情况；一般来说一个电路系统的电缆两端如果加上不同的负载也就需要不同的匹配模式。4.3不同负载下SPD保护的电缆有效长度雷击冲击波影响的情况下负载电压实际上与低压输配电线缆的长度有一定的联系，但是线缆的长度并不是没有休止的必须要有一定的长度限制才能够保证电影共保护器实现最佳作用效果；如果电缆特性电阻始终都比阻性负载电阻大那么电

26、缆长度始终能够满足过载防护的要求；一般来说只有负载电阻大于三百欧姆时候要求电缆的长度小于一米；而如果负载始终都小于一千欧姆就不需要考虑保护器安装的位置只需要考虑保护器的型号就能实现设备的良好保护。并且在实际的保护器选用过程中要对保护器的纯容性情况和纯感性负载保护确保低压输电线路系统中的设备安全。5电涌保护器的设计5.1引言雷电雷击过程中通常也掺有一定的高频分量可能会对低压输电线路系统中的各种低压设备造成严重的损坏，所以在电涌保护器的设计过程中必须要考虑对高频电压的有效抑制；所以把压敏电阻运用到电涌保护器中确实就能够改善电涌保护器的保护效用。5.2保护器电路原理分析以压敏电阻和Lc滤波的简单电路

27、作为原理分析模型如图5-1：（5-1LC型滤波）为了研究LC滤波特性,先假设Uv为无限长直角波,根据电路第二定理,可以得到：整理后得：求解上式方程后,可以得到滤波后的电容电压为：我们可以看到对于一个滤波器而言电容电压和入射波的波长电压是成正比的，但是电容电压和滤波器的周期成反比；在设计滤波器的时候必须要避免高副值的过电压情况出现适当把滤波器的周期调大，要保证滤波器的震荡电压峰值有效降低不会对线路中的电子设备造成损坏。5.3电涌保护器电路仿真分析5.3.1带r型滤波的SPD的保护效果仿真分析（5-2带r的电涌保护器原理图）雷电电流入侵系统以后再测低压输电系统的Vd和Cd的电量，采用的压敏电阻都是

28、同样的类型三个电容参数也都是相同的，然后根据实际的情况来调整电容的大小分析电量的变化情况（5-3带r的电涌保护器压敏电阻电流波形）（5-4带r的电涌保护器压敏电阻电压波形）（5-5带r的电涌保护器电容电流波形）5.3.2带LC滤波的SPD的保护效果仿真分析（5-6带lC的电涌保护器原理图）从前面的LC滤波原理分析可知,电路的滤波周期Tr要大于压敏电阻输出的矩形波的波长的六倍,电容电压不会高于压敏电阻的输出电压,即电涌保护器输出不会出现过电压。（5-7带lC的电涌保护器压敏电阻电流波形）（5-8带lC的电涌保护器压敏电阻电压波形）（5-9带lC的电涌保护器电容电流波形）雷电电涌冲击下,当电容比较

29、小时,电容电压,即保护器输出电压发生剧烈振荡,幅值高达2.3kV,远远高出了电子设备所能承受的1.skV电压。随着电容增大,压敏电阻Vd的电压幅。雷电冲击下,电容越大,保护器的残压越低,对被保护的电子设备越有利；然而,正常工作时,电容大,泄漏电流也越大。5.4电涌保护器的应用举例如今已经有一些电涌保护器应用到实际的线路保护工作中，其中就有YD4OK45OH3电涌保护器这样的一个电涌保护装置，器外观结构原理图如图6-1所示，这样的一个防护设备能够用于三相的低压交流电系统的雷电防护一般安装在雷区界面之上。（图6-1YD4OK45OH3电涌保护器示意图）YD40K450H3型电涌保护器由三压敏电阻模

30、块、一放电管模块和外壳等组成，该电涌保护器的每一个模块都有专用的一个防护实时指示窗口来对保护器出现的故障进行实时的指示报警；能够有效地防护雷电而且对于线路受雷击出现的故障能够做到及时发现实时监控，一旦保护器设备破坏也能够提示工作人员进行及时更换，其连接示意图如图6-2.（图6-2YD4OK45OH3电涌保护器连接示意图）设备使用必须要常常进行检查尤其是在雷雨季节来临之前对设备的导线连接是否可靠进行仔细的检查确保设备的防护效果。正常情况下采用多重的电涌保护器保护的方式进行雷电过电压的防护，如图2-2。（图2-2电涌保护器安装示意）3电涌保护器的配合3.1引言电涌保护器的使用如上面提到必须要采用多

31、级防护多级配置的方式来进行设置，才能够让电涌保护器保护低压输电线路中的各种重要设备，保证低压输配电线路不会产生对设备造成严重破坏的过电压，所以我们必须要讨论电涌保护器配合的问题。3.2电涌保护器保护元件的选择电涌保护器设置时必须要采用多级保护的方式进行设置，其中设置的泄流电路对过大的脉冲电流进行有效的泄流释放称作第一级电路，然后再用限压电路对电压起到一个钳制的作用保证后续设备能够正常工作。而电涌保护器中加入压敏电阻能够有效地提高电涌保护器的效用，所以低压配电线路的电涌保护器设置必须要考虑以下的内容1.最大连续工作电压必须要考虑，在压敏电阻的两端在温度的规定范围内能够连续施加的最大的连续电压值的

32、大小。2.压敏电压压敏电压主要就是指在压敏电阻的两端加上一毫安电流时压敏电阻两端的电压，有时候压敏电压也被称作是“参考电压”；一般来说如果压敏电阻两端的电压如果比参考电压还要低压敏电阻就形成开路，如果是压敏电阻两端的电压比参考电压高压敏电阻就会形成短路形式，所以必须要通过压敏电压的计算得到压敏电阻的参考电压从而便于使用。3.额定通流容量与最大通流容量在雷电冲击波的作用下压敏电阻所能够通过的最大电流就是最大的通融流量，一般来说一个压敏电阻在额定的雷电冲击波冲击两次与最大通流容量下冲击一次压敏电阻的变化率小于百分之十，且通融流量越大压敏电阻的保护能力就越好寿命也越长。4.残压残压一般是指压敏电阻受

33、到雷波通过时其两端的最高电压；对于受压敏电阻保护的低压设备受到的影响和残压有关系，残压越低雷电波对于低压输配电线路上的设备影响就越小。3.3几种不同冲击波时保护器配合有效性分析3.3.1 1.2/50一8/20s混合波保护器配合有效性分析在此冲击波情形下一般采用“高-低”的配合方式，简单的说这样一种配合也就是让压敏电阻的首端比末端的的电压要高的一种配合方式，这样就让保护器的首端就能够来吸收掉绝大部分的冲击波能量和电流，再让压敏电阻的末端来承担剩余的一些冲击波能量和电流实现雷电波能量的有效吸收和保护；但是采用“高低”配合的方式时要对参数进行调整保证压敏电阻的首末端寿命相当合理的使用。一般来说小电

34、流对于压敏保护器的寿命没有过大的影响，但是如果压敏电阻经受了过多的高电压大电流的冲击破坏也就有可能影响到前级保护器的保护效果；所以依旧采用“高-低”配合的方式让保护器的首端来承受大部分的能量保护末端保护器起到减压减流的作用让保护器的作用更加均衡。通过研究也发现低压输配电线路中的电涌保护器在雷电冲击波的作用下吸收的能量和电缆的长度又有一定的联系，电缆的长度越长电涌保护器首端通过的电流会减小吸收的能量也会减小；所以说电涌保护器在电击情况下对低压输电线路中的线路以及设备保护与保护器间线缆的长短也有着一定的联系；在线路进行“高-低”配合时不仅仅需要考虑保护器的型号和质量也需要考虑连接线路的长短，通常情

35、况下电涌保护器之间的线缆长度在5米到20米之间时能够达到较好的配合效果。3.3.2 10/350s波混合波保护器配合有效性分析10/350s长波混合波雷电波形作用时虽然在的保护器的首端就能够把雷电的过高电流和能量进行有效的释放，但是这样首端的压敏电压保护器就要承担过高的一个冲击和能量可能被破坏，所以在这样的波形情况下多采用“低-高”配合的形式来有效的控制与保护线路设备。混合波的冲击波副值增加也会导致电涌保护器的首末端吸收能量的比重越来越大，若果采用“高-低”配置这就会导致保护器首端对冲击波的保护作用出现下降的情况；但是如果采用“底-高”配置就能够保证电涌保护器在冲击波副值增大的时候吸收能量的效

36、力也随之不断增大有效的保护线路，这样也就充分说明在10/350s混合波情况下应该采用“低-高”配置，而且电涌保护qui的通流能力也需要进行一定的增大才能够保证保护器的作用效果达到。在10/350s冲击波情况下电涌保护器之间的间距增大首端能够吸收的电流能量都会有一定的增加，但是同时末端吸收电流与能量的能力会相应的减少；一般来说采用“低-高”配置的时候有效的增大保护间距，合适的进行保护其参数的选择才能够实现保护器的最大保护作用。3.4保护器最优配合分析前面已经分析到不同的波形情况下对于保护器的首末端配合也是有影响的，在1.2/50一8/20s混合波情况下采用“高-低”配置能够确实起到良好的保护作用

37、，但是在10/350s时采用一个“低-高”配合的方式才能够起到更好的配合作用；但是在实际情况中不可能只是单一的一种波形，因为雷电本身就是一种复杂的自然现象还有待我们更好地研究，所以在选择实际的低压线路保护器设置的时候必须要结合地区实际受到雷击的概率进行判断，根据不同的情况来选择“高-低”或是“低-高”配合的方式，选择主要需要注意雷电雷击是产生外部的高电压可能性大还是内部导致的高电压可能性更大，前者采用“高-低”配合后者相反。实际使用的过程中还需要采用联级保护的措施对参考电压和通融流量等进行认真的分析，而且对于电涌保护器设置的间距也必须要进行仔细的分析实现良好的保护效果。4电涌保护器的有效保护距

38、离.4.1引言选择合适的合适的电涌保护设备才能够有效的保护低压线路上的各种设备，所以必须要对实际的配合情况和配合距离进行一个分析探讨。4.2原理分析（4-1仿真系统模型）根据对雷电波的过程探讨来分析匹配的阻抗反射与析射现象；可以用戴维南原理来构件一个冲击源等效为电压源串联电阻的模型来分析阻抗的情况；一般来说一个电路系统的电缆两端如果加上不同的负载也就需要不同的匹配模式。4.3不同负载下SPD保护的电缆有效长度雷击冲击波影响的情况下负载电压实际上与低压输配电线缆的长度有一定的联系，但是线缆的长度并不是没有休止的必须要有一定的长度限制才能够保证电影共保护器实现最佳作用效果；如果电缆特性电阻始终都比

39、阻性负载电阻大那么电缆长度始终能够满足过载防护的要求；一般来说只有负载电阻大于三百欧姆时候要求电缆的长度小于一米；而如果负载始终都小于一千欧姆就不需要考虑保护器安装的位置只需要考虑保护器的型号就能实现设备的良好保护。并且在实际的保护器选用过程中要对保护器的纯容性情况和纯感性负载保护确保低压输电线路系统中的设备安全。5电涌保护器的设计5.1引言雷电雷击过程中通常也掺有一定的高频分量可能会对低压输电线路系统中的各种低压设备造成严重的损坏，所以在电涌保护器的设计过程中必须要考虑对高频电压的有效抑制；所以把压敏电阻运用到电涌保护器中确实就能够改善电涌保护器的保护效用。5.2保护器电路原理分析以压敏电阻

40、和Lc滤波的简单电路作为原理分析模型如图5-1：（5-1LC型滤波）为了研究LC滤波特性,先假设Uv为无限长直角波,根据电路第二定理,可以得到：整理后得：求解上式方程后,可以得到滤波后的电容电压为：我们可以看到对于一个滤波器而言电容电压和入射波的波长电压是成正比的，但是电容电压和滤波器的周期成反比；在设计滤波器的时候必须要避免高副值的过电压情况出现适当把滤波器的周期调大，要保证滤波器的震荡电压峰值有效降低不会对线路中的电子设备造成损坏。5.3电涌保护器电路仿真分析5.3.1带r型滤波的SPD的保护效果仿真分析（5-2带r的电涌保护器原理图）雷电电流入侵系统以后再测低压输电系统的Vd和Cd的电量

41、，采用的压敏电阻都是同样的类型三个电容参数也都是相同的，然后根据实际的情况来调整电容的大小分析电量的变化情况（5-3带r的电涌保护器压敏电阻电流波形）（5-4带r的电涌保护器压敏电阻电压波形）（5-5带r的电涌保护器电容电流波形）5.3.2带LC滤波的SPD的保护效果仿真分析（5-6带lC的电涌保护器原理图）从前面的LC滤波原理分析可知,电路的滤波周期Tr要大于压敏电阻输出的矩形波的波长的六倍,电容电压不会高于压敏电阻的输出电压,即电涌保护器输出不会出现过电压。（5-7带lC的电涌保护器压敏电阻电流波形）（5-8带lC的电涌保护器压敏电阻电压波形）（5-9带lC的电涌保护器电容电流波形）雷电电

42、涌冲击下,当电容比较小时,电容电压,即保护器输出电压发生剧烈振荡,幅值高达2.3kV,远远高出了电子设备所能承受的1.skV电压。随着电容增大,压敏电阻Vd的电压幅。雷电冲击下,电容越大,保护器的残压越低,对被保护的电子设备越有利；然而,正常工作时,电容大,泄漏电流也越大。5.4电涌保护器的应用举例如今已经有一些电涌保护器应用到实际的线路保护工作中，其中就有YD4OK45OH3电涌保护器这样的一个电涌保护装置，器外观结构原理图如图6-1所示，这样的一个防护设备能够用于三相的低压交流电系统的雷电防护一般安装在雷区界面之上。（图6-1YD4OK45OH3电涌保护器示意图）YD40K450H3型电涌

43、保护器由三压敏电阻模块、一放电管模块和外壳等组成，该电涌保护器的每一个模块都有专用的一个防护实时指示窗口来对保护器出现的故障进行实时的指示报警；能够有效地防护雷电而且对于线路受雷击出现的故障能够做到及时发现实时监控，一旦保护器设备破坏也能够提示工作人员进行及时更换，其连接示意图如图6-2.（图6-2YD4OK45OH3电涌保护器连接示意图）设备使用必须要常常进行检查尤其是在雷雨季节来临之前对设备的导线连接是否可靠进行仔细的检查确保设备的防护效果。致 谢通过几个月以来进行的毕业设计，培养了我的自学能力。通过这样的毕业设计，通过大量资料的查询，也通过老师的指导，真的让自己对所学的知识有了新的认识，

44、也对终身学习的理念有了全新的认识。所以设计还有许多的缺陷，所学的知识也还有很多的欠缺，但是已经有了对以后新生活工作的准备，准备通过自己的努力去不断地充实自己。这样的一个毕业设计对自己的影响也一定将是长远的。由衷的感谢所有老师对我的指导，以及周围同学给我提供的帮助，正是大家的共同努力才能够帮助我完成我自己的毕业设计。参考文献1黄朋,朱艳波.低压输电线路的雷电防护方法浅析J.科学之友.2011(12)2李明,叶志江,刘宇华等.雷电的流幅值以及雷击发生概率探讨J.电瓷避雷器.2010(04)3刘晓俊,李军,陈有泽.上海市雷区分布情况以及概率研究J.广东电力.2011(01)4陈聪,曹宇,李华.深圳的雷电闪密图和雷电防护探讨J.高电压技术.2011(12)5何良,张苏苏,董卿,刘泽洪.雷电防护以及低压输电线路防雷性能探讨J.广西电力.2011(03)6