8/20 μs雷電流沖擊下銅導線崩斷和熔斷特性的分析

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(南京信息工程大學 氣象災害預報預警與評估協同創新中心，南京 210044)

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雷擊事故每年都會給人們的生命財產造成巨大損失，而造成這些損失的主要原因之一就是各種形式的雷電過電流[1-3]。雷電過電流流經導體時會伴隨著機械效應和熱效應，造成輸電線路崩斷或熔斷現象。在對雷電過電流造成的事故現場進行評估時，流過輸電線路雷電過電流的大小是一個重要的評估參數。

目前，國內外學者對雷電流損壞機理的研究重點在雷電流的機械效應和熱效應兩方面。國內學者劉毅彬等人對東莞地區2009年至2011年10 kV配網導線的斷線數據進行分析時發現，雷擊事故和設備缺陷是導線斷線的主要原因[4]；張小青指出，雷電流的機械效應主要體現在電磁力和內壓力兩方面。當雷電流流經兩根相近的導體時，雷電流產生的電磁力可能使兩根導體相互吸引或排斥，當斥力或引力足夠大時可造成導體變形或損壞，同時瞬態的雷電流使導體快速升溫膨脹，導致導體炸裂[5]。而他在計算雷電流直接與金屬物接觸情況下的雷擊點以及金屬其它位置產生的溫升時，通過對雷電流持續時間內的能量積分，在極短時間內忽略溫散的影響推導出了溫升公式，并指出當溫升值過高時，就會造成金屬熔化[6]。國外學者John S. Schaffer在分析線導體通過瞬態電流產生熱效應時，提出了熔化決定因子的概念，指出當通過導線的過電流過大以至于導線再次冷卻成為不可能時，導線的狀態由熔化決定因子確定，且為一個特征值，僅與導線的種類有關[7]。……