雷电及其防护常见问题

一、雷电基本知识

　　1．雷雨云是如何形成的？

　　答：雷电放电是由带电荷的雷云引起的。雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满意的一致认识。一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下，由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云层，水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电，被风吹得较高，形成大块的带负电的雷云；大滴水珠带正电，凝聚成雨下降，或悬浮在云中，形成一些局部带正电的区域。实测表明，在5～10km的高度主要是正电荷的云层，在1～5km的高度主要是负电荷的云层，但在云层的底部也有一块不大区域的正电荷聚集。雷云中的电荷分布很不均匀，往往形成多个电荷密集中心。每个电荷中心的电荷约为0.1库仑～10库仑，而一大块雷云同极性的总电荷则可达数百库仑。这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度（大气中的电场强度约为30kV/cm，有水滴存在时约为10kV/cm）时，就会发生云间或对地的火花放电；放出几十乃至几百千安的电流；产生强烈的光和热（放电通道温度高达15000℃至20000℃），使空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣。这就是闪电伴随雷鸣叫做雷电的原故。

　　2．云对云放电与云对地的放电比例如何？

　　答：大多数雷电放电发生在雷云之间，它对地面没有什么直接影响。雷云对大地的放电虽然只占少数。雷暴日数越多，云间放电的比重越大。云间放电与云地放电之间比，在温带约为1.5～3.0，在热带约为3～6。

　　3．雷电暴发时的临界状态？

　　答：雷云的底部大多数是带负电，它在地面上会感应出大量的正电荷。这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或雷云和大地之间就形成了强大的电场，其电位差可达数兆伏甚至数十兆伏。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度（大气中约30kV/cm，有水滴存在时约10kV/cm）时，就会发生云间或对大地的火花放电；放出几十乃至几百千安的电流；产生强烈的光和热（放电通道温度高达15000℃～20000℃），使空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣。

　　4．雷电对地放电的基本过程是怎样的？中和电流产生的机理？

　　答：①雷云中的负电荷逐渐积累，同时在附近地面上感应出正电荷。
　　②当雷云与大地之间局部电场强度超过大气游离临界场强时，就开始有局部放电通道自雷云边缘向大地发展──先导放电（先导放电发展的平均速度较低约为1.5×105m/s，表现出的电流不大，约为数百安培），如图1-1(a)所示，先导通道具有导电性，因此雷云中的负电荷沿通道分布，并继续向地面延伸，地面上的感应正电荷也逐渐增多。
　　③先导通道发展临近地面时，由于局部空间电场强度的增加，常在地面突起出现正电荷的先导放电向天空发展──迎面先导，如图1-1(b)所示。
　　④先导通道到达地面或与迎面先导相遇后，在通道端部因大气强烈游离而产生高密度的等离子区，自下而上迅速传播，形成一条高导电率的等离子通道，使先导通道以及雷云中的负电荷与大地的正电荷迅速中和──主放电过程（主放电的发展速度很快，约为2×107m/s～1.5×108m/s，出现很强的脉冲电流，可达几十至二、三百千安培）；如图1-1(c)、(d)所示。
　　⑤主放电到达云端结束，云中的残余电荷经过主放电通道流下来──余光放电。

　　5．“有人企图收集雷电能量加以利用”这种做法是否妥当？

　　答：实际上，雷电放电瞬间功率极大，但是雷电的能量却很小，即破坏力极大，实际利用的价值却很小。以中等雷为例：雷云电位以50000kV计，电荷Q="8C"，则能量为W= UQ="2"×108（W?s）=55（kW?h），即不过等于55 kW?h电能（约等值于4kg的汽油）。但雷电主放电的瞬时功率P极大，以I="50kA"，弧道压降E="6kV"/m，雷云为1000m高度计，主放电功率P="UI"=50×6×1000=300000MW，它比目前全世界任一电站的功率还要大。

　　6．雷电流的波形和极性是怎样的？
　　　
　　答：雷电流是单极性的脉冲波；75%～90%的雷电流是负极性的。

　　7．什么是雷电流的幅值、波头、波长和陡度？

　　答：雷电流的幅值是指脉冲电流所达到的最高值；波头是指电流上升到幅值的时间；波长（波尾）是指脉冲电流的持续时间。幅值和波头又决定了雷电流随时间上升的变化率称为雷电流的陡度。雷电流陡度对过电压有直接影响。

　　8．雷电流幅值的概率分布是怎样的？

　　答：根据我国大部分地区多年实测得到的1205个数据统计，雷电流幅值≥40kA的雷电流占45%，≥80kA的雷电流占17%，≥108kA的雷电流占10%；我国实测最大雷电流330kA只占0.1%。上述统计数据可用雷电流幅值的累积概率曲线来表示。

　　9．雷电流的波头和波长是怎样确定的？

　　答：各国测得的雷电流波形基本一致，波头长度大多在1～5μs，平均约为2～2.5μs。我国在防雷保护设计中建议采用2.6μs。波长在20～100μs，平均约为50μs，大于50μs的仅占18～30%。在防雷保护计算中，雷电流的波形可采用2.6/50μs。

　　10．雷电流的陡度是怎样确定的？

　　答：由于雷电流的波头长度变化范围不大，所以雷电流的陡度和幅值必然密切相关。我国采用2.6μs的固定波头长度，即认为雷电流的平均陡度 和幅值线性相关：a = = （kA/μs），即幅值较大的雷电流同时也具有较大的陡度。

　　11．雷电放电的重复次数和总持续时间？

　　答：一次雷电放电常包含多次重复冲击放电。根据约6000个实测记录统计，55%的落雷包含两次以上的冲击，3～5次冲击占25%，10次冲击以上占4%；平均重复3次，最高记录可达42次。一次雷电放电的总持续时间（包含多次重复冲击放电时间），据统计，有50%小于0.2s，大于0.62s只占5%。

　　12．什么是雷暴日和雷暴小时？

　　答：雷暴日表征不同地区雷电活动的频繁程度，是指某地区一年中有雷电放电的天数，一天中只要听到一次以上的雷声就算一个雷暴日T。根据雷电活动的频度和雷害的严重程度，我国把年平均雷暴日数T≥90的地区叫做强雷区，T≥40的地区为多雷区，15≤T≤40的地区为中雷区，T≤15的地区为少雷区。

　　13．球雷的机理？

　　答：一般常见的都是线状雷电，有时在云层中能见到片状雷电，个别情况下会出现球状雷电。球雷是在闪电时由空气分子电离及形成各种活泼化合物而形成的火球，直径约20cm，个别可达10m，它随风滚动，存在时间约3～5s，个别可达几分钟，速度约2m/s，最后会自动或遇到障碍物时发生爆炸。防球雷的办法是关上门窗，或至少不形成穿堂风，以免球雷随风进入屋内。


二、直击雷防护──SLE、避雷针

　　1．雷电对人类的生活和生产带来哪些影响？

　　答：雷电是一种可怖而又壮观的自然现象。它给人类的生活和生产活动带来巨大的影响，雷电促成有机物质的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位，以及雷电引起的森林火灾可能启发了远古人类对火发现和利用；仅在现代生活中，雷电威胁人类的生命安全，常使航空、通信、计算机系统、电力、建筑等许多部门遭受破坏，一直引起人们对于雷电活动及其防护问题的关注。

　　2．雷击产生后有哪些破坏力？

　　答：雷击会严重损害电气设备和电子设备。数十乃至一、二百千安的雷电冲击电流，具有巨大的电磁效应、热效应和机械效应，雷电冲击电流流过被击物体形成幅值很高的冲击电压波，使电气设备绝缘破坏；冲击电流的电动力作用，使被击物体炸裂；冲击电流使导线等金属物体温度突然升高，以致熔断毁坏。其中以第一种情况的破坏性最大，也是我们主要关注的问题。

　　由于雷击作为一种强大的自然力的爆发，目前的人类是无法制止的。人们力所能及的主要是设法去预防和限制它的破坏性。这就要装设防雷保护装置，采用防雷保护措施。

　　3．什么是直击雷？
　　
　　答：直击雷是指闪电直接击在建筑物、其它物体、大地或防雷装置上，产生电磁效应、热效应和机械效应的。

　　4．雷电放电有哪些主要电气参数？

　　答：掌握雷电放电的电气参数，将有利于研究防止雷害的措施。由于每次雷击放电的条件都不同，雷电的各参数不能用一个单一的固定数值来表示，这些数值通常通过大量的观测记录和统计方法来获得。雷电参数的主要内容有以下各项：
　　① 雷电流的极性。云中带负电荷，它对地的放电称为负闪电；云中带正电荷它对地的放电称为正闪电。负闪电时，雷电流由地向云，这时的雷电流是负极性的。据统计，雷电流大约有75%～90%负极性的，而感应过电压则多数是正极性的。
　　② 电荷量。雷云积聚的电荷量越大，则雷电的能量越大，破坏性也就越大。
　　③ 雷电流幅值。雷云的电荷击中物体，在放电流入大地时的最大雷电流幅值可达数十至数百千伏，据统计，雷电流幅值的概率（雷电流出现的百分数）如图所示。
　　④ 雷电流陡度。它是指雷电流在单位时间内上升的数值，表示雷电流增长的速度。据统计，雷电流陡度可高达50kA/μs，平均陡度约为30kA/μs。
　　⑤ 雷电流的波形。波头时间越短，则陡度越大，对电感元件的危害越大；波尾持续的时间越长，雷电流的能量越大，破坏力越强。据统计，通常直击雷雷电流的波头为1～4μs，波尾时间为10～200μs。
　　⑥ 雷电过电压。直击雷过电压主要决定于雷电流陡度和雷电流通道的阻抗，它的大小可按下式来计算：U="IR"+L （式中：I—雷电流幅值kA；i—随时间变化的雷电流kA；R—接地电阻Ω；L—雷电流通道的电感H）。

　　5．什么叫做雷击的选择性？哪些地方最容易遭受雷击？

　　答：雷云的形成与气象条件及地形有关，当雷云形成之后，雷云对大地哪一点放电，虽然因素复杂多变，但客观上仍存在一定的规律。

　　通常雷击点选择在地面电场强度最大的地方，也就是在地面电荷最集中的地方，从那里升起迎面先导。地面上导电良好和地形特别突出的地方，比附近其它地方密集了更多的电荷，那里的电场强度也就越大，成为遭受雷击的目标。

　　在地面上特别突出的地方，离雷云最近，其尖端电场强度最大。例如旷野中孤立的大树、高塔或单独的房屋、小丘顶部、房屋群中最高的建筑物的尖顶、屋脊、烟囱、避雷针、避雷线等，都是最容易遭受雷击的地方。

　　在地面电阻率发生突然变化的地方，局部特别潮湿的地方或地形突变交界边缘之处，例如河边、湖边、沼泽地、山谷的风口等地带，也都是最容易遭受雷击的地方。

　　凡具有一定的地形、地貌、地质等特征且容易遭受雷击的地方称为易击点或易击段。这些情况，通常就叫做雷击的选择性。

　　6．避雷针的发明时间和发明人？

　　答：1744～1750年富兰克林进行的关于一系列实验，例如著名的风筝实验，第一次向人们揭示了雷电只不过是一种大气火花放电现象的秘密。1749年富兰克林创议：接地的高耸的尖形铁棒可以用来保护建筑物，并设计了避雷针的实验。到18世纪末，避雷针获得公认，被普遍采用。

　　7．避雷针由哪几部分组成的？

　　答：避雷针由接闪器、引下线和接地体组成。接闪器是指直接截受雷击的避雷针的针头、避雷线、避雷带、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和技术构件。引下线是指连接接闪器与接地体的金属导体。接地体是指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。

　　8．避雷针的保护原理是什么？

　　答：当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针的顶端，形成局部电场强度集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。

　　避雷针冠以“避雷”二字，仅仅是指其能使被保护物体避免雷害的意思，而其本身恰恰相反，是“引雷”上身。

　　9．为什么避雷针要高于被保护物体？

　　答：虽然避雷针的高度比较高，但在雷云与大地之间这个高达几公里，方圆几十公里的大电场内的影响却很限的。雷云在高空随机漂移，先导放电的开始阶段随机地向任意方向发展，不受地面物体的影响，如图所示。当先导放电向地面发展到某一高度H以后，才会在一定范围内受到避雷针的影响，对避雷针放电。

　　H称为定向高度，与避雷针的高度h有关。根据模拟试验，当h≤30m时，H≈20h；当h＞30m时，H≈600m。

　　10．什么是避雷针的保护范围？

　　答：避雷针的保护范围是指被保护物体在此空间范围内不致遭受雷击。

　　11．在避雷针保护范围内的被保护物体是否绝对安全？

　　答：避雷针保护范围的计算方法是根据雷电冲击小电流下的模拟试验研究确定的，并以多年运行经验做了校验。保护范围是按保护概率99、9%（即屏蔽失效率或绕击0、1%）确定的。也就是说，保护范围不是绝对保险的，而是相对于某一保护概率而言。

　　12．建筑物安装防雷装置后是否就万无一失了？

　　答：从经济观点出发，要达到万无一失将十分浪费，因此《建筑物防雷设计规范》及其它设计规范和标准都指出“减少”，以表示不是万无一失。按照国家和国际标准进行设计的防雷装置的防雷安全度不是100%。

　　13．“避雷针越高保护范围越大。”这种说法对不对？

　　答：不对。用避雷针保护一个面积较大的被保护对象，并不是一味的增加避雷针的高度就能成比例的增大避雷针的保护范围。保护范围若按照45度角折线法进行计算，避雷针的高度影响系数P：当避雷针太高时保护半径不与避雷针高度成正比增大。若采用滚球法估算避雷针的保护范围，用这种计算方法，得不出“避雷针越高保护范围越大”的结论。所以，对于面积较大的被保护对象，可以采用多支避雷针联合保护或与避雷带相结合的方法。

　　14．避雷针的保护范围怎样确定的？

　　答：按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94），用滚球法进行确定。

　　15．普通避雷针发展至今，出现了哪些新的问题？

　　答：普通避雷针发展之初，雷电的防护完全是建筑师的事，主要是避免建筑物遭到雷击和对人身安全的防护；20世纪初，雷电对电力系统的越来越大，在建筑防雷的基础上，电力系统开始研究雷电的危害，至今雷电的研究始终是电力系统重要的课题；80年代后，随着通信系统和计算机系统的迅猛发展，避雷针落雷，雷电流在入地过程中对周围线路的感应和对建筑物内的微电子设备的产生相当大的危害。关于这个问题，可以依照被保护对象的不同设计相应的防雷设施。

　　16．普通避雷针在现代防雷中为什么存在一定的局限性和缺陷？

　　答：①高电位的反击和大电流导入的问题：
　　雷击避雷针后，雷电流流过引下线时各点的电位：U = IRg + L0h
　　雷电流幅值I="100kA"；
　　引下线单位长度电感L0=1、67μH/m；
　　接地装置的冲击接地电阻Rg="10"Ω；
　　雷电流陡度 = kA/μs="38"、46kA/μs；
　　假设高度h="30m"，则
　　U="IRg"+L0h
　　　=100×103×10 + 1、67×10-6×30×38、46×109
　　　= 1000 + 1927 (kV) = 2927 (kV)
　　即使接地装置的接地电阻Rg = 0Ω，
　　U = L0h
　　　= 1、5×10-6×30×38、46×109 = 1927 (kV)

　　②雷击避雷针的电磁效应
　　雷击避雷针时，附近导线的感应过电压避雷针上各点（N点）的电位：
　　uN = IR + L0h
　　设L0=1、67μH/m，h="20m"，R="10"Ω，I="100kA"，t="2"、6μs，
　　uN = IR + L0h =100×10+ (1、67×20× ) ≈2285(kV)
　　沿针体存在的高电位引影响下，其附近的线路上的静电感应过电压：
　　uj= uN
　　同时针附近的金属开口环的开口处有电磁感应过电压：
　　uCI = M = 0、2c(ln )
　　当a="b"=1m，c="10m"， I="100kA"时，
　　uCI = 0、2c(ln )
　　　= (0、2×10×ln2)× ≈ 53、3(kV)
　　雷击避雷针，雷电流入地处的地电位升高，引下线周围空间形成强烈的电磁脉冲。雷击点附近的通讯线路、信号控制线路、射频传输线路会通过反击和电磁耦合的方式，形成暂态过电压，并以雷电波的形式沿线路传播，危害电子设备。
　　③附近雷击时的环境情况
　　LPZ0区内的磁场强度 H0 = (A/m)
　　i0 – 雷电流(kA)，通信局(站)取100kA；
　　Sa – 雷击点与屏蔽空间之间的平均距离 (m) ；
　　LPZ1区内的磁场强度从H0减为H1

　　H1 = (A/m)
　　SF – 屏蔽系数(dB)
　　微电子设备的工作电压不到10伏，工作电流只有数毫安或微安。
　　美国AD报告(AD-722675)：
　　永久性损坏—2、4Gs(1、2Gs)；误动—0、07Gs (0、035Gs)
　　B = = ×104 (Gs)
　　B1 = 2、4Gs时，Sa = 83m；B2 = 0、07Gs时，Sa = 240m

　　结论：对于雷电感应，采用等电位连接的方式、有效地限制雷电流的幅值和陡度，才能降低雷击后的高电位大电流、强烈的电磁脉冲等二次效应。

　　17．限流避雷针的针体结构是怎样的？

　　答：限流避雷针分为金属接闪部分、导电硅橡胶高分子材料组成的限流部分和基座。

　　18．限流避雷针导电硅橡胶高分子材料组成的限流部分为什么做成伞盘形状？

　　答：在考虑限流避雷针的效果时，重要的问题是沿电阻体表面的闪络，如果一旦发生闪络，就不能期望得到限流电阻的限流效果。因此，必须要有耐闪络性高的形状，同时应有适当的电阻值。限流避雷针的伞盘形状主要是利用屏障的原理，增大爬电距离，防止闪络，使限流避雷针能很好地限流。

　　19．限流避雷针的工作原理是什么？

　　答：起电后的雷云和大地之间相当于一个充了电的电容器，在雷云对大地放电时，即在电容器放电回路中串入电阻后可以降低电容器放电时的电流，这是众所公认的。限流避雷针就是利用串入阻抗的特性来实现雷击避雷针后限流的。如图所示，其一，由于电阻的电压降U1=Rir，如果回击（迎面先导）和上行先导通道在电阻顶部的击穿电压U＞ ，这里U2为同一点的静电电位，回击（迎面先导）的产生和上行先导的传播可以受到限制；其二，即使上行先导抵达雷云，由于放电电流受到限制，也不会产生瞬间中和全部雷云电荷的强烈放电。先导向其它雷云的进一步发展也同样会受到电阻的限制。因此被限制了的雷电流将以较长的时间流过限流避雷针。

　　20．限流避雷针的特点是什么？

　　答：①阻止高层建筑雷电上行先导的产生；
　　②具有普通避雷针的引雷作用并将雷电流导入大地的特点；
　　③限制急剧上升的雷击电流，有效的降低雷电流幅值和陡度，减少雷电感应引起的二次效应；
　　④雷电通流能力强；
　　⑤具有自身恢复功能，寿命长；
　　⑥可配备雷电计数器；
　　⑦抗风能力强，可抗45m/s的风力；
　　⑧安装方便，免维护。

　　21．限流避雷针符合哪些标准？

　　答：IEC024(1992)、IEC1312-1（1996）、GB50057-94、YD5067-98

　　22．与普通避雷针相比，使用限流避雷针是否可放宽接地电阻？

　　答：直击雷过电压主要决定于雷电流陡度和雷电流通道的阻抗，它的大小可按下式来计算：U="IR"+L （式中：I—雷电流幅值kA；i—随时间变化的雷电流kA；R—接地电阻Ω；L—雷电流通道的电感H）。由于普通避雷针和其它防雷厂家的避雷针（如法国依利达、易地雷等）都不具备限流功能，一旦落雷会产生很高的电位，造成强烈的二次效应，如果再放宽接地电阻的阻值，电位将会更高，造成的二次效应将会更加强烈，所以对于普通避雷针来说，放宽接地电阻值，只会抬高雷击后的电位；而使用限流避雷针，可以适当的放宽接地电阻值至30Ω，由于限流避雷针能够限制雷电流幅值I和使陡度 衰减，不会抬高电位，雷击的二次效应不会有明显危害。


三、接地系统：

　　1．各种土壤电阻率宜采用何种相应形式的接地装置？

　　答：①当土壤电阻率ρ≤300Ω?m时，因电位分布衰减较快，可采用垂直接地体为主的复合接地装置。
　　②当土壤电阻率300Ω?m＜ρ≤500Ω?m时，因电位分布衰减慢，可采用水平接地体为主的复合接地装置。
　　③当土壤电阻率ρ＞500Ω?m时，属高土壤电阻率的情况，应采用特别措施，如置换以土壤电阻率较低的粘土、黑土或进行化学处理，以降低土壤电阻率；或者充分利用水工建筑物及其它与水接触的金属物体作自然接地体；或者采用井式或深钻式接地体；或者就近在水中敷设外引式接地装置等。


四、电源系统防雷──DSOP、DCSP

　　1．配电变压器的防雷接线方式有什么优缺点？

　　答：通常配电变压器的防雷接线方式为：采用阀型避雷器保护，避雷器的安装地点尽量靠近被保护的变压器，避雷器接地线、变压器低压侧中性点和变压器外壳连在一起共同接地。

　　优点：高压侧在雷电波作用下，避雷器动作后，加在变压器高压绕组和油箱之间的电压仅仅是避雷器的残压，而不包括接地电阻的电压降，因而减轻了高压绕组主绝缘的负担。

　　缺点：高压侧在雷电波作用下，避雷器动作后，雷电流通过接地电阻的压降将通过低压绕组的中性点传递到低压绕组和低压线路上。由此产生两个后果：
　　①传递到低压绕组上雷电波，通过电磁感应又可能反应到高压绕组上产生很高的反变换过电压，将高压绕组的绝缘击穿。
　　②传递到低压侧线路上的雷电波，可能威胁人身安全，低压电气设备。

　　2．什么叫做配电变压器的正变换过电压（正变换过程）？

　　答：见图（《实用高电压技术问答P、125》），雷电波沿低压线路侵入配电变压器的低压侧时，由于低压线路侵入配电变压器的低压侧时，由于低压绕组中性点接地，低压绕组上有很大的雷电流，通过电磁感应，将会在高压绕组上感应出很高的过电压，称为正变换过电压（正变换过程）。
正变换过电压峰值与下列因素有关：
　　⑴变压器的连接组别。配电变压器的连接组别有三种形式：Y/Y0-12、Δ/Y0-11和Y/Z0-11、Y/Y0-12的正变换过电压幅值最高，Δ/Y0-11的较小，Y/Z0-11的最小。
　　⑵高压绕组对低压绕组的变比。变比越大，正变换过电压峰值最高。
　　⑶变压器的额定容量。容量越大，过电压峰值越低。
　　⑷低压线路的雷击接地点与变压器之间的距离。距离越大，过电压峰值越低。

　　3．什么叫做配电变压器的逆变换过电压（逆变换过程）？

　　答：见图（《实用高电压技术问答P、126），当雷电波沿高压线路侵入配电变压器高压侧时，避雷器首先动作，以限制雷电压峰值。避雷器动作后，雷电流通过避雷器流到接地电阻上。设接地电阻为R，雷电流为I，则接地电阻上的电压降为IR；假设I="5kA"，R="5"Ω时，则IR="25kV"，这个电压通过低压绕组的中性点，传递到低压绕组和低压线路上。由于低压线路和设备的绝缘水平比较低，在这个雷电压作用下可能发生对地绝缘击穿，引起低压线路短路接地，或者，即使不发生对地绝缘击穿，但此时低压侧线路也相当于经导线波阻抗接地，结果使这个雷电压IR全部或大部分加在低压绕组上。低压绕组受到这个电压后，通过低压绕组与高压绕组之间的电磁感应，在高压绕组上产生很高的过电压，称高压线圈上的这种过电压为反变换过电压（逆变换过程）。其峰值与下列因素有关：
　　⑴变压器的连接组别。Y/Y0-12连接组的逆变换过电压峰值最高，Δ/Y0-11的较小，Y/Z0-11的最小。
　　⑵变压器的接地电阻。接地电阻越大，逆变换过电压峰值越高。
　　⑶高压绕组对低压绕组的变比。变比越大，过电压峰值越高。
　　⑷变压器的额定容量。额定容量越大，过电压峰值越低。
　　⑸低压线路的对地击穿点与变压器之间的距离。距离越大， 过电压峰值越低。

　　4．对于3～10kV的Y/Y0配电变压器，为什么要在低压侧出线上加避雷器保护？

　　答：运行中的Y/Y0配电变压器，在高压侧安装了阀型避雷器或氧化锌避雷器保护，当高压侧遭受雷击时，阀型避雷器或氧化锌避雷器放电，很大的雷电流通过接地装置，在接地装置上产生电压降。由于Y/Y0配电变压器低压侧中性点接地，接地装置上产生的电压降经低压侧中性点作用在低压绕组上，将使变压器中性点绝缘或绕组的层、匝间绝缘击穿损坏，因此，在多雷区对于Y/Y0配电变压器，应在低压侧加装氧化锌避雷器。

　　另外，为了防止低压侧落雷时，造成配电变压器低压绕组绝缘击穿事故，也需要装设避雷器保护。

　　5．配电变压器的接地有什么特殊的要求？为什么？

　　答：通常规定容量超过100kVA的配电变压器的接地电阻不宜超过4Ω，100kVA及以下的不可超过10Ω。接地电阻值主要是按工作接地和保护接地的需要确定的。以保证设备的正常运行和在故障情况下人身的安全。当然配电变压器的接地电阻值越小越好。

　　运行经验证明，接地电阻值小的配电变压器雷击事故率的接地电阻值大的配电变压器要低得多。保护配电变压器的避雷器的接地线应与配电变压器的外壳相连，即高、低压侧避雷器接地端及外壳三点共同接地。虽然三点共同接地使变压器外壳和低压绕组的电位升高，但“水涨船高”，实际上高、低压绕组所承受的过电压以及高、低压绕组之间的电位差减小到只有避雷器的残压。这样就减少了高、低压绕组之间；高压绕组与外壳（铁芯）之间以及外壳与低压绕组之间发生绝缘击穿的危险。


五、信号线路的防护（未答）

　　1．HFP、CSP、DLP、TLP产品的工作原理是什么？什么是共模方式？差模方式？差-共模方式是否是最好的？

　　2．1/4λ馈线保护器的工作原理。工作原理及自复性的优势

　　3．CSP是否采用放电管？遭受雷电后是否容易损坏？若损坏对无线通讯系统有无影响？

　　4．DLP、TLP额定电流能否做大一些？HFP、CSP、TLP接口问题，CSP能否做出匹配阻抗为50Ω的？

　　5．工作状态指示和测试？如何以简单方式检测、判断上述避雷产品是否损坏，若已损坏是否影响信号器的正常传输？

　　6．常用的信号线、数据线接口形式；各接口形式的分类（公、英制）？HFP、CSP使用场合区别？