Descarga relámpago por sobretensión del rayo
Según los datos de observación de rayos, la mayoría de las descargas de nubes tormentosas al suelo se repiten 2-3 veces. El primer proceso de descarga es el desarrollo jerárquico (llamado prueba piloto). Después de varios desarrollos piloto jerárquicos, la carga negativa de la nube de tormenta entra en contacto con la carga positiva del suelo y comienza la descarga principal de la estela piloto de humo. La primera corriente de descarga principal es la más grande. El tiempo de descarga principal es muy corto, sólo 50 ~ 100 μs. Después de la primera descarga principal, en un intervalo de 0,03 ~ 0,05 s, se produce la segunda descarga a lo largo de la primera ruta de descarga. La segunda descarga ya no está en escena, pero la descarga principal continúa desarrollándose. El área sombreada en la parte superior de la figura es la descarga luminiscente después de la descarga principal. La corriente es muy pequeña, por lo que la luz es débil, pero lleva mucho tiempo. La mitad inferior de la figura muestra la curva de corriente del rayo durante la descarga de un rayo. La corriente durante la descarga principal es muy grande, hasta varios miles de amperios o incluso decenas o cientos de kiloamperios. Cuando un objeto en el suelo es alcanzado por un rayo, cuando una fuerte corriente del rayo fluye rápidamente a través del objeto golpeado, se generará un alto voltaje de impacto. Este voltaje está relacionado con la corriente del rayo y la resistencia al impacto del objeto golpeado.
Las nubes de tormenta de sobretensión provocadas directamente por los rayos descargan directamente equipos eléctricos o líneas eléctricas. Cuando la corriente del rayo fluye a través de estos dispositivos, se generará un voltaje de impulso en la impedancia de la ruta del flujo de la corriente del rayo (incluida la resistencia de tierra), lo que provocará una sobretensión. Esta sobretensión se denomina sobretensión directa del rayo.
La sobretensión de contraataque de rayos significa que las nubes de tormenta se descargan en la parte superior de las torres de las líneas eléctricas aéreas, o las nubes de tormenta se descargan en los pararrayos en la parte superior de las torres de las líneas eléctricas aéreas. En este momento, un rayo atraviesa la torre y cae al suelo. Cuando la corriente del rayo fluye a través de la torre hacia el suelo, se producirá una caída de voltaje entre la impedancia de la torre y la impedancia del dispositivo de puesta a tierra. Por tanto, en la parte superior de la torre existe un alto potencial que actúa sobre los conductores aisladores de la línea. Si el voltaje es lo suficientemente alto, puede provocar roturas y descargas del conductor. Esta situación se llama sobretensión de contraataque relámpago.
La sobretensión inducida por rayo se refiere a los rayos que ocurren no lejos de equipos eléctricos (como líneas eléctricas aéreas). Aunque los rayos no impactan directamente en la línea, inducirán una gran cantidad de cargas unidas con la polaridad opuesta a la nube de tormenta en el cable, lo que resultará en una sobretensión del rayo. Hay una nube de tormenta cerca de las líneas eléctricas. Cuando la nube de tormenta está en la etapa de descarga líder, las cargas en el canal líder producen inducción electrostática en la línea de transmisión, y las cargas opuestas a la nube de tormenta son arrastradas desde ambos extremos del cable hacia una sección de cable cerca de la descarga líder y se convierten en cargos vinculados. La nube de tormenta neutraliza rápidamente la carga en el canal piloto durante la etapa de descarga principal. La carga original unida en el conductor de la línea de transmisión se convierte inmediatamente en carga libre. La sobretensión causada por la carga libre que fluye a ambos lados del conductor se denomina sobretensión inducida.
La sobretensión de la onda de intrusión del rayo se denomina onda viajera del rayo debido a la formación de cargas que fluyen rápidamente en los conductores de las líneas de transmisión debido a la caída directa o inducida del rayo. Las ondas de rayos suponen una amenaza para los equipos eléctricos que se encuentran en su camino, por lo que también se denominan ondas de intrusión de rayos. En subestaciones generales, si existen líneas aéreas de entrada y salida, se debe considerar la protección contra las ondas de intrusión del rayo. La onda de intrusión de rayos también es una seria amenaza para los equipos eléctricos: cuando la onda de intrusión de rayos avanza, por ejemplo, cuando encuentra un interruptor de línea desconectado o llega al punto neutro al final de la bobina del transformador, producirá un desplazamiento completo. onda. Este tipo de onda de reflexión y onda de intrusión se superponen y la sobretensión se duplica, lo que es muy fácil de provocar un accidente por avería.