雷電防護(hù)工程在工農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

張彥玲

山東省臨沂市工業(yè)學(xué)校數(shù)控應(yīng)用技術(shù)系

雷電防護(hù)工程在工農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

張彥玲

山東省臨沂市工業(yè)學(xué)校數(shù)控應(yīng)用技術(shù)系

文中簡(jiǎn)單描述了雷電基礎(chǔ)常識(shí)及雷電防護(hù)系統(tǒng)的組成，闡述了雷電防護(hù)系統(tǒng)中的接地防雷工程原理，并從電力線(xiàn)路及電氣設(shè)備兩方面具體分析了防雷接地工程在工農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

雷電基本知識(shí)防護(hù)原理設(shè)備防雷接地

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工農(nóng)業(yè)中的電力通信設(shè)備不斷更新，不斷向電網(wǎng)自動(dòng)化方向發(fā)展。大規(guī)模的電路集成設(shè)備和智能化設(shè)備越來(lái)越廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)中的電力通信中，各種先進(jìn)設(shè)備越來(lái)越精細(xì)，對(duì)于電壓的要求也就越來(lái)越高。雷電在電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)、天饋線(xiàn)等上感應(yīng)的瞬間過(guò)電壓會(huì)造成一定的危害，對(duì)于設(shè)備、傳輸線(xiàn)路和人員也會(huì)造成傷害，因此必須采取一定的保護(hù)措施。

一、雷電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)

1.雷電產(chǎn)生

大氣中的強(qiáng)對(duì)流會(huì)伴隨著電荷分布的變化，大氣電場(chǎng)也會(huì)隨之發(fā)生變化，從而形成雷雨云（專(zhuān)業(yè)稱(chēng)“積雨云”），雷雨云團(tuán)之間或雷雨云團(tuán)與大地之間就可能發(fā)生劇烈的放電現(xiàn)象，這種強(qiáng)烈的放電就是閃電，又稱(chēng)雷電或雷擊。

我國(guó)平均每年因雷擊災(zāi)害所造成的損失為幾十億元，針對(duì)雷電災(zāi)害，近年來(lái)我國(guó)先后出臺(tái)了多部防雷標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范工農(nóng)業(yè)中雷電防護(hù)工程的應(yīng)用，預(yù)防雷電災(zāi)害的發(fā)生，減少雷電災(zāi)害造成的損失。

2.雷電的危害

直擊雷：直擊雷是雷雨云對(duì)大地或建筑物的放電現(xiàn)象。它產(chǎn)生強(qiáng)大的脈沖電流、熾熱的高溫、猛烈的電動(dòng)力損壞放電通道上的建筑物、輸電線(xiàn)、室外電氣、電子設(shè)備，擊死、擊傷人員，同時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈的電磁感應(yīng)和電磁輻射，對(duì)周?chē)碾姎?、電子設(shè)備造成損壞或干擾。

雷擊電磁脈沖（LEMP）：雷擊電磁脈沖是由于雷雨云之間和雷雨云與大地之間放電時(shí)，產(chǎn)生的電磁感應(yīng)、電磁輻射以及雷雨云與輸電線(xiàn)靜電感應(yīng)電荷在雷擊放電瞬間泄放，產(chǎn)生的過(guò)電壓、過(guò)電流通過(guò)連接建筑物內(nèi)外的各種金屬管道、電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)、電視天線(xiàn)等進(jìn)入室內(nèi)設(shè)備，使用電設(shè)備損害。

對(duì)直擊雷的防護(hù)主要采用避雷針、避雷帶、引下線(xiàn)及接地體等傳統(tǒng)的外部避雷裝置。對(duì)雷擊電磁脈沖的防護(hù)主要采用SPD（電涌保護(hù)器）。

二、雷電防護(hù)基本原理及組成

1.雷電防護(hù)基本原理

雷電及其它強(qiáng)干擾對(duì)通信系統(tǒng)的致?lián)p及由此引起的后果是嚴(yán)重的，雷電防護(hù)將成為必需。對(duì)工農(nóng)業(yè)中的電子信息設(shè)備而言，危害主要來(lái)自于由雷電引起的雷電電磁脈沖的耦合能量，通過(guò)金屬管線(xiàn)通道、地線(xiàn)通道和空間通道所產(chǎn)生的瞬態(tài)浪涌。其中金屬管線(xiàn)通道的浪涌和地線(xiàn)通道的地電位反擊是電子信息系統(tǒng)致?lián)p的主要原因，它的最見(jiàn)的致?lián)p形式是在電力線(xiàn)上引起的雷損，所以需作為防擴(kuò)的重點(diǎn)。

2.雷電防護(hù)系統(tǒng)的組成

雷電防護(hù)系統(tǒng)由三部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防護(hù)，由接閃器、引下線(xiàn)、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入地下泄放。過(guò)渡防護(hù)，由合理的屏蔽、接地、布線(xiàn)組成，可減少或阻塞通過(guò)各入侵通道引入的感應(yīng)。內(nèi)部防護(hù)，由均壓等電位連接、過(guò)電壓保護(hù)組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過(guò)電壓幅值。

三、工農(nóng)業(yè)中雷電防護(hù)工程的應(yīng)用

1.線(xiàn)路的防雷與接地

輸電線(xiàn)路的防雷，應(yīng)根據(jù)線(xiàn)路中的電壓等級(jí)、負(fù)荷性質(zhì)和系統(tǒng)運(yùn)行方式，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐貐^(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱、地形地貌特點(diǎn)及土壤電阻率高低等情況，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用合理的防雷方式。135KV線(xiàn)路不宜全線(xiàn)架設(shè)避雷線(xiàn)，一般在變電所的進(jìn)線(xiàn)段架設(shè)1～2公里的避雷線(xiàn)，同時(shí)在雷電活動(dòng)強(qiáng)烈的地段架設(shè)避雷線(xiàn)或者安裝線(xiàn)路金屬氧化物避雷器。110KV線(xiàn)路應(yīng)全線(xiàn)架設(shè)避雷線(xiàn)，但在運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明雷電活動(dòng)輕微的地區(qū)可不架設(shè)避雷線(xiàn)。220KV線(xiàn)路應(yīng)全線(xiàn)架設(shè)避雷線(xiàn)，同時(shí)采用雙避雷線(xiàn)。對(duì)于架設(shè)避雷線(xiàn)的線(xiàn)路，應(yīng)注意桿塔上避雷線(xiàn)對(duì)邊導(dǎo)線(xiàn)的保護(hù)角，一般采用20°～30°保護(hù)角，同時(shí)做好桿塔的接地。

配電線(xiàn)路的防雷可采用避雷線(xiàn)或避雷器，對(duì)于不同電壓等級(jí)和不同線(xiàn)路采取的措施卻不一樣。對(duì)于10KV裸導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)路，原則上可以采用避雷線(xiàn)進(jìn)行防雷保護(hù)，但由于成本高，施工不方便，基本上都不采用避雷線(xiàn)，而是在一些雷電活動(dòng)頻繁的線(xiàn)段安裝避雷器，同時(shí)按照要求做好桿塔的接地。對(duì)于架空絕緣線(xiàn)目前可采取如下防雷措施：（1）安裝避雷線(xiàn)，此種方法避雷效果最好，但可行性和難度大，成本高。（2）提高線(xiàn)路絕緣子耐壓水平，將10KV絕緣子換為防雷絕緣子，將大大提高防雷水平。在多雷區(qū)或者按照一定檔距安裝線(xiàn)路避雷器，減少雷擊斷線(xiàn)事故。

低壓線(xiàn)路應(yīng)從變壓器出口處安裝低壓避雷器或擊穿保險(xiǎn)器，同時(shí)做好接地，接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于4歐。在干線(xiàn)和分支線(xiàn)終端處應(yīng)重復(fù)接地，每年重復(fù)接地裝置的接地電阻應(yīng)不大于10歐，對(duì)于較長(zhǎng)的線(xiàn)路，重復(fù)接地應(yīng)不少于3處。

2.建筑物的防雷與接地

建筑物本身的防雷裝置是建筑物內(nèi)電氣設(shè)備及系統(tǒng)防雷的第一道屏障，建筑物本身的防雷性能直接影響到內(nèi)部的電氣設(shè)備的防雷，因此首先必須重視建筑物本體的防雷。

現(xiàn)代建筑物防雷主要由頂部避雷帶、網(wǎng)狀接閃器、建筑物的梁、柱、樓板和四周墻體內(nèi)的主鋼筋作引下線(xiàn)，利用地下鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為接地體。在建筑物設(shè)計(jì)和施工時(shí)就要考慮到作為網(wǎng)狀接閃器、引下線(xiàn)和接地體的鋼筋網(wǎng)絡(luò)之間的電氣連接，使之成為較理想的“法拉第籠”式避雷器。

防雷網(wǎng)與建筑物鋼筋混凝土相結(jié)合，已成為國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的經(jīng)濟(jì)可叉靠的防雷方式，因此在設(shè)計(jì)、施工時(shí)都應(yīng)預(yù)留從各層樓板、梁、柱內(nèi)鋼筋焊出接頭，以便與室內(nèi)外接地線(xiàn)相連。

3.室外設(shè)備的防雷與接地

為了防止直擊雷，室外可根據(jù)需要，安裝一支或多支避雷針，計(jì)算其保護(hù)范圍，以達(dá)到保護(hù)室外所有設(shè)備要求為原則。同時(shí)對(duì)于室外架構(gòu)母線(xiàn)和變壓器中性點(diǎn)應(yīng)加裝避雷器保護(hù)，室外做一接地網(wǎng)，所有設(shè)備的接地引下線(xiàn)都與該接地體焊接，以保證等電位。

為了防止雷擊產(chǎn)生過(guò)電壓，各種設(shè)備的絕緣水平應(yīng)能滿(mǎn)足電壓對(duì)該設(shè)備的絕緣要求，我們?cè)谠O(shè)備定貨和出廠(chǎng)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，按照規(guī)程要求確保設(shè)備絕緣耐壓水平，以防雷害擊穿。

4.室內(nèi)設(shè)備的防雷與接地

室內(nèi)各種金屬屏、柜外皮均應(yīng)與底座槽鋼可焊接或用螺栓連接，保證接觸良好，同時(shí)槽鋼應(yīng)與電纜溝道內(nèi)的電纜支架用鍍鋅扁鋼焊接起來(lái)，形成一個(gè)整體，與室外接地網(wǎng)形成一個(gè)完整的大接地網(wǎng)。

四、結(jié)語(yǔ)

雷電防護(hù)系統(tǒng)中，防雷是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，不可能依靠一、二種先進(jìn)的防雷設(shè)備和防雷措施就能完全消除雷擊過(guò)電壓和感應(yīng)過(guò)電壓的影響，應(yīng)從工程設(shè)計(jì)階段就認(rèn)真加以考慮，根據(jù)各地工農(nóng)業(yè)用電的實(shí)際情況，采取切實(shí)可行的防雷方案，選用質(zhì)量可靠的電氣設(shè)備和可靠性高的防雷設(shè)備，同時(shí)真正按照等電位的原則，做好符合要求的共用接地網(wǎng)，綜合考慮防雷與接地，只有這樣我們的線(xiàn)路和設(shè)備才能避免遭受雷擊的危害。

［1］蘇邦禮.雷電與避雷工程［M］.廣州：中山大學(xué)出版社，1997.

［2］陳曉偉.雷電基礎(chǔ)知識(shí)與防雷設(shè)計(jì)［J］.科技信息，2007年06期：41-P67.

［3］李曉冰.建筑物中電氣設(shè)備的防雷接地與等電位保護(hù)措施［J］.《福建建設(shè)科技》，2007年02期：23-28.

［4］張志兵.通信系統(tǒng)防雷接地技術(shù)初探［J］.信息技術(shù)，2006年第30卷第12期：29.