產(chǎn)生原因:供電系統(tǒng)浪涌的來源分為外部(雷電原因)和內(nèi)部(電氣設(shè)備啟停和故障等)。外部原因:雷電電涌過電壓,雷擊引起的電涌危害最大,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/IEEE C62.41-1991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%。
(1)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。
(2)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,破壞力極強(qiáng),還沒有一種設(shè)備能對直接落雷進(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。
(4)振蕩電涌過電壓:動力線等效一個(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。
直接雷擊是最嚴(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。而對于采 用地下電力電纜供電或在雷電活動不頻繁的地區(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)是對這部分浪涌能量的吸收和抑制。
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:
(1)電力大負(fù)荷的投入和切除;
(2)感性負(fù)荷的投入和切除;
(3)功率因素補(bǔ)償電容器的投入和切除
(4)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、投切動作和變頻設(shè)備的運(yùn)行等原因,都會帶來內(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。即便是沒有造成永久的設(shè)備損壞,但系統(tǒng)運(yùn)行的異常和停頓都會帶來很嚴(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。