[发明专利]多功能组合式二次电缆防雷与等电位保护方法及装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及二次电缆保护领域，特指一种可以保护二次电缆免受雷电引起的火花放电穿越、感应过电压、等电位连接与防鼠防火保护方法及装置。

背景技术

当雷电流经避雷针、避雷线或避雷器等防雷保护设备的接地引下线入地时，会在入地点产生火花击穿，若附近有控制、保护或通信等二次电缆时则雷电流入地时产生的火花放电会穿越烧伤二次电缆，或对二次电缆造成雷电干扰；当控制、保护或通信等二次电缆上方有雷电活动时，会在二次电缆上产生感应雷过电压，产生的感应雷过电压沿电缆线路侵入控制、保护或通信单元，会造成这些系统功能紊乱或设备损坏，虽然控制、保护或通信等二次电缆有一网状的金属屏蔽层，但这种金属屏蔽层对雷电的屏蔽效果仍存在漏洞，仍会产生感应过电压，特别是不能对雷电流火花穿越电缆进行有效保护；在发电厂、变电所发生工频短路电流或雷电流入地时会造成接地网局部电位升高，地网电位差会通过差模干扰或共模干扰耦合进二次回路，形成地电位干扰。

基于上述控制、保护或通信等二次电缆在雷电防护上的弱点，本发明专利在保护电缆免受雷电流穿越，防止产生雷电感应过电压和等电位连接等方面有较大的实际应用价值。发明的多功能组合式二次电缆防雷与等电位保护方法及装置可分段上、下拆装，便于扩建与检修。本发明具有防雷屏蔽效果好、结构简单、适用范围广、安全可靠的优点。

发明内容

本发明针对当雷电流经避雷针、避雷线或避雷器等防雷保护设备的接地引下线入地时，对二次电缆可能造成的电火花烧伤，当二次电缆上方有雷电活动时在二次电缆上产生感应雷过电压，发电厂、变电所发生工频短路电流或雷电流入地时会造成接地网局部电位升高对二次电缆形成地电位干扰而发明的一种多功能组合式二次电缆防雷与等电位保护方法及装置。

本发明的技术方案为：多功能组合式二次电缆防雷与等电位保护方法及装置，它由上、下两部分金属材料组成的封闭式管道、法兰、左右连接螺栓及螺母、上下连接螺栓及螺母、等电位连接、防鼠防火阻断层构成，具有防雷电火花穿越、防感应雷过电压、防鼠防火及等电位连接等功能。本保护方法和装置可分段上、下拆装，便于扩建与检修。本发明具有防雷屏蔽感效果好、结构简单、适用范围广、安全可靠的优点。

（1）电屏蔽原理

将电缆放入所述保护装置内，以阻止外界雷电流产生的电场的电力线进入保护装置内部，保护电缆设备不受外界电场感应的干扰。（其原理图如附图13所示）

不加屏蔽体时干扰场源与被保护电缆之间存在的电容耦合（见公式①，如附图14所示），施加屏蔽体后干扰场源与被保护电缆之间存在的电容耦合（见公式②，如附图15所示）

                  ①

           ②

通过式（1）、（2）可以看出很小，所以也很小，而对于封闭式管道屏蔽体，基本为0，所以也基本等于0，可以起到一个对外界电场电力线完全屏蔽的效果。

（2）磁屏蔽原理

用金属材料做成的两部分封闭式管道屏蔽体具有低磁阻性。

雷击点外某点的磁场强度：

                                         ③

式中：I是雷电流幅值，R是磁场某点到雷击点的距离。

 磁场屏蔽原理是抑制雷击点和电缆设备之间由于磁场耦合所产生的干扰，磁场屏蔽是把磁力线封闭在保护装置内，从而阻挡内部磁场向外扩散或外界磁场干扰进入，为屏蔽体内外的磁场提供低磁阻的通路来分流磁场；（如附图16所示）当磁感线从空气进入屏蔽体时，磁感线对法线的偏离很大，因此有强烈地汇聚作用，图中A为由金属材料做成的封闭式管道屏蔽体，由于所述装置的磁导率μ比空气导磁率μ大得多，所以绝大部分磁场线从屏蔽体的壁内通过，而屏蔽体内的空腔中，磁感线是很少的，这就达到了磁屏蔽的目的。

屏蔽效能：

    dB            ④

式中：E₀无屏蔽是空间某点的电场强度

H₀无屏蔽是空间某点的磁场强度

E₁有屏蔽是空间某点的电场强度

H₁有屏蔽是空间某点的磁场强度

本发明具有如下优点：

1）等电位连接