15、纳米电网和皮可电网的故障保护与应用

纳米电网和皮可电网的故障保护与应用

1. 雷电保护

1.1 雷电概述

雷电可通过连接外部电网与纳米和皮可电网（NPG）的线路直接或间接造成损害。雷电是具有非常高峰值的单向电压，直接和间接雷击都会对NPG系统造成严重破坏，可能损坏绝缘子、线路和NPG系统的其他部件。

雷电的发生基于云的电物理特性，分为以下三个步骤：
- 电荷积累
- 流光形成
- 雷电放电

雷电的流光可能是快速流光或相对慢速流光，方向可能向下、向上或其他方向。雷电放电主要有以下三种途径：
- 云内放电（IC）
- 云间放电（CC）
- 云地放电（CG）

云地放电又有两种方式：
- 负放电，即从带负电的云到带正电的地面
- 正放电，即从带正电的云到带负电的地面

1.2 雷电特征

雷电具有以下特征：
|特征|描述|
| ---- | ---- |
|放电特性|涉及空气电离、等离子体形成、发热等|
|波形特性|随时间单向上升（波前），在很短时间内达到峰值（波峰），然后衰减（波尾）。波前可达10ms，波峰可达450kA，波尾可达10 - 100ms，完全消失需达1000ms|
|回击|与主流光极性相反、向云传播的流光称为雷电放电的回击|
|多重雷击|雷击后接着回击和其他多次前向雷击称为多重雷击|
|频率和强度|雷电放电波形为单向。雷击的频率和强度通常用于表示在特定短时间（如0.0005s）内发生的雷击次数及其峰值|

1.3 雷电对NPG系统的损害