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《一、雷電流波形及頻譜分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、一、雷電流波形及頻譜分析由于雷電的隨機性和復(fù)雜性，建立一個統(tǒng)一的數(shù)學模型是不可能的，但可以通過通道底部電流、回擊傳播速度、一定距離的電磁場等參數(shù)建立一個可接受的雷電數(shù)學模型[2][3]。在工程應(yīng)用中大多數(shù)雷電模型是在下列條件下建立的。（1）針對第一回擊建立雷電模型，因為雷電第一回擊是引起過電壓的主要原因。（2）設(shè)定雷電通道都是垂直于地面的。因為雷電通道的曲折具有隨機性，因此在計算雷電通道周圍的電磁場時由于雷電通道彎曲所帶的影響并不大。由此，將雷擊電流表示為沿垂直通道向上傳播的脈動行波i(z,t),假定大地為理想導體，地面為雷電通道鏡像分界面，任意瞬時的隨高度z按指數(shù)規(guī)律衰減。表示為:
2、……………………………………………………………….(1)式中，a為衰減常數(shù)，其值與存儲在階梯先導的電荷分布及回擊的放電情況有關(guān)，變化范圍為0.5-1.0(1/km);v為脈沖電流沿回擊通道的傳播速度，其變化范圍是為回擊通道底部的電流。通道底部電流采用Heidler模型：……………………(2)式中，為通道底部電流的峰值；為前沿時間常數(shù)；為延遲時間常數(shù)；為峰值修正系數(shù)；為指數(shù)。一典型雷電回擊底部電流波形參數(shù)如下表：表2.1典型雷電通道底部電流參數(shù)波形110.70.252.1226.52．52302將表中參數(shù)帶入heidler模型計算公式，得出雷電通道底部電流波形。在式中，取雷電通道的傳播
3、速度為，衰減常數(shù)a=0.6（1/km）圖2.1雷電通道底部電流波形為了分析雷電模型的頻譜，需對heidler模型進行l(wèi)aplace變換，得到：……………………………………………………………………………………(3)設(shè)為常量，。從而得到通道底部電流的頻譜，具體頻譜分布如圖2.2所示：圖2.2通道底部電流的頻譜從上圖可以看出，通道底部電流的頻譜中主要頻譜分量大體集中在0—20KHZ，雷電流能量主要分布在低頻、感應(yīng)雷部分。所以本文中涉及的防雷方案主要考慮從低頻感應(yīng)雷電流對專變線的損害入手。二、基站變壓器受損分析2.1基站變壓器損壞機理分析2.1.1現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析我們提取了2011年，佛山基站專
4、變電受損情況的數(shù)據(jù)，經(jīng)過統(tǒng)計結(jié)果如表3.2所示表2.12011年受雷電襲擊基站損害原因分析表序號基站名稱啟用時間受損時間損壞原因損壞機理1三水逕口**2005/1/42011/5/4感應(yīng)雷損壞正變換過電壓造成變壓器損壞2三水大塘**2003/1/52011/6/4設(shè)備老化設(shè)備老化3三水白坭**2005/1/182011/3/2感應(yīng)雷損壞正變換過電壓造成變壓器損壞4高明明城**2005/11/92011/7/7直擊雷損壞正變換過電壓造成變壓器損壞5高明楊梅**2005/11/42011/4/1感應(yīng)雷損壞反變換過電壓造成變壓器損壞6高明楊梅**2005/1/52011/5/1感應(yīng)雷損壞正
5、變換過電壓造成變壓器損壞7順德容桂**2006/6/112011/3/8感應(yīng)雷損壞反變換過電壓造成變壓器損壞8南海獅山**2005/11/42011/8/1感應(yīng)雷損壞反變換過電壓造成變壓器損壞9順德北窖**2005/7/42011/9/12感應(yīng)雷損壞正變換過電壓造成變壓器損壞10南海丹灶**2006/7/42011/8/27其他其他從上表得出雷電襲擊基站的損害機理統(tǒng)計表，如表3.2所示。表2.22011年受雷電襲擊基站損害原因分析表損害機理比率正變換過電壓造成變壓器損壞50%反變換過電壓造成變壓器損壞30%設(shè)備老化10%其他10%可見，低頻感應(yīng)雷電流造成基站專變電損壞的主要原因是正、
6、反變換過電壓造成的。2.2基站變壓器損壞的要因分析根據(jù)實際的施工經(jīng)驗，我們發(fā)現(xiàn)以下五種情況正是導致基站變壓器受損的要因。2.2.15KA級的高壓MOA避雷器不能適應(yīng)基站的特殊運行環(huán)境5KA級的高壓MOA避雷器僅適用于一般應(yīng)用場合（雷擊頻度、強度較低的場合）[4]。對于移動通信基站特殊的地理工況條件（基站位置往往較高、且有基站鐵塔易于引雷），該類防雷器易于因受到的過電流的沖擊超過其設(shè)計壽命而損壞，并因此導致變壓器失去保護而損壞。2.2.2大沖擊電流情況下普通高壓MOA避雷器殘壓過高對于MOA避雷器而言，由于其保護能力（殘壓）是針對小電流情況而設(shè)計，在移動通信基站特殊的地理工況條件，往往
7、出現(xiàn)大幅值的過電流，在此大電流通過MOA避雷器時，引起實際殘壓過高，超過變壓器的絕緣耐受水平，引起變壓器的損壞。2.2.3變壓器低壓側(cè)沒有配套的防雷措施由于沒有認識到對變壓器低壓側(cè)進行防護的重要性，沒有在低壓側(cè)配置避雷器，反變換過電壓或低壓側(cè)形成的過電壓造成高壓側(cè)的絕緣的擊穿。如果只有高壓側(cè)裝設(shè)避雷器，如圖3.1示。還不能使配電變壓器免除雷害事故，這是由于雷擊高壓線路中，避雷器動作后的雷電流將在接地電阻上產(chǎn)生電壓降。圖2.1只在高壓側(cè)設(shè)避雷器2.2.4變壓
