喬忠玲

【摘 要】雷電災(zāi)害的危害性很大，被列為世界上最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，可導(dǎo)致人員受傷、財(cái)產(chǎn)損失、以及爆炸、通訊故障等事故。配電系統(tǒng)同樣面臨雷電災(zāi)害的威脅，本文介紹了對(duì)終端配電系統(tǒng)的內(nèi)外部綜合防雷技術(shù)，對(duì)雷電的成因及對(duì)電力系統(tǒng)的影響做了分析，對(duì)如何預(yù)防雷電災(zāi)害對(duì)電力系統(tǒng)的破壞或有效降低其危害進(jìn)行了詳細(xì)介紹和分析。

【關(guān)鍵詞】雷電；配電系統(tǒng)；保護(hù)設(shè)置

雷電是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，一直以直擊雷的方式給人類(lèi)帶來(lái)很多危害，甚至是致命的打擊。其產(chǎn)生的高溫、超強(qiáng)的沖擊波以及電磁輻射等，使其能在瞬間就能夠產(chǎn)生極強(qiáng)的破壞效力，造成人員傷亡，建筑物倒塌、供電以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓等危害。本文將探討配電系統(tǒng)的綜合防雷工作。

1 雷電的原理

雷電是自然界中一種常見(jiàn)的放電現(xiàn)象，是發(fā)生在大氣層中的聲、光、電等組合形成的物理現(xiàn)象，是一部分帶電云層與另一部分帶異種電荷的云層與大地之間的放電過(guò)程。積雨云在形成的過(guò)程中，某些云團(tuán)帶正電荷，而某些云團(tuán)帶負(fù)電荷。帶負(fù)電荷的云層向下靠近地面時(shí)，地面的高建筑、大樹(shù)等會(huì)被感應(yīng)出正電荷。隨著電場(chǎng)的逐步增強(qiáng)，雷云迅速向下形成下行先導(dǎo)，地面的物體形成向上的閃流，二者相遇形成對(duì)地放電。雷電的形成跟大氣運(yùn)動(dòng)密不可分，大氣運(yùn)動(dòng)形成摩擦，生成云塊切割磁力線(xiàn)。在主放電階段里，由于異性電荷的劇烈中和，會(huì)出現(xiàn)很大的雷電流，并隨之發(fā)生強(qiáng)烈的閃電和巨響，這就形成了雷電。

2 配電系統(tǒng)遭受雷電危害的原因分析

一般來(lái)講，根據(jù)雷電對(duì)配電系統(tǒng)的影響，將雷電分為四類(lèi)：直擊雷、球形雷、感應(yīng)雷、電磁脈沖。下面將分別對(duì)以上四種雷電進(jìn)行分析。

（1）直擊雷又稱(chēng)落地雷，是云團(tuán)與地面尖端凸起物之間由于帶電的性質(zhì)不同導(dǎo)致形成強(qiáng)大電場(chǎng)將空氣擊穿發(fā)生的短促猛烈電荷釋放現(xiàn)象。

（2）雷電產(chǎn)生的電流，形成回路，并具有與電流的傳導(dǎo)等效應(yīng)，在極短時(shí)間內(nèi)以脈沖方式釋放。一般來(lái)講，直擊雷的峰值電流可達(dá)幾十KA甚至幾百KA，但是持續(xù)時(shí)間通常只有幾u(yù)s到十幾u(yù)s，正因如此直擊雷的破壞作用巨大，其強(qiáng)大的電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波會(huì)對(duì)放電通道上的建筑、電線(xiàn)、設(shè)備、人畜等造成嚴(yán)重傷害。

（3）球形雷就是俗稱(chēng)的球狀閃電，一般會(huì)發(fā)出橙紅色光，偶爾有黃色和藍(lán)色或綠色，形態(tài)為球形，因此稱(chēng)為球形雷，大多數(shù)直徑在10～100cm，由于球雷的火球帶有大量熱量，遇到可燃物或易爆物會(huì)造成燃燒甚至爆炸，因此它的燒傷力比破壞力要大。

（4）感應(yīng)雷也叫二次雷，是由于放電通道周邊產(chǎn)生了靜電感應(yīng)使得建筑物上金屬部件帶電荷，并途經(jīng)電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)等進(jìn)入室內(nèi)造成放電，繼而損壞電子電器設(shè)備，雖然感應(yīng)雷的威力與直擊雷相比要弱很多，但是它發(fā)生的幾率確是后者的很多倍，是常見(jiàn)的雷電事故原因。

（5）電磁脈沖，是由于雷電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)設(shè)備造成的干擾，它對(duì)配電系統(tǒng)的影響一般為以下三種情況：

一是，電磁脈沖對(duì)室內(nèi)電氣線(xiàn)路和設(shè)備的電磁干擾。

二是，防雷裝置起作用時(shí)，大電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)室內(nèi)其他電氣設(shè)備的干擾。

三是，雷電引發(fā)原有架空線(xiàn)路電磁場(chǎng)擾動(dòng)，導(dǎo)致的高精度高靈敏度電子設(shè)備誤動(dòng)作。

3 配電系統(tǒng)防雷保護(hù)設(shè)計(jì)

針對(duì)不同類(lèi)型雷電要進(jìn)行全面設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)，以下將分別介紹配電系統(tǒng)的防雷保護(hù)方法。

（1）直擊雷的防護(hù)

常用的防護(hù)方法為在建筑物頂端架設(shè)避雷針、安裝避雷網(wǎng)，從而構(gòu)建良導(dǎo)體，迅速將電流引入大地并分散雷電流，國(guó)家在此均有強(qiáng)制性執(zhí)行規(guī)范，在此不再贅述。

直擊雷防護(hù)要根據(jù)需保護(hù)建筑物或裝置的重要性以及雷電事故可能造成的危害后果及其發(fā)生的概率綜合分析，選擇合理的接閃器類(lèi)型和安裝高度，選擇引線(xiàn)的尺寸，間距數(shù)量、接地電阻等，設(shè)置均壓環(huán)、等電位連接等措施，避雷針、避雷線(xiàn)、避雷網(wǎng)的架設(shè)為配電系統(tǒng)防雷構(gòu)成第一道防線(xiàn)，雖然不能完全消除雷電的危害，但是由于接閃器與大地有良好的接地設(shè)置，使大地積累的電荷能量迅速與雷云的電荷進(jìn)行中和，由雷擊而造成的過(guò)電壓時(shí)間極大縮短了，雷擊危害也就得到了很大削弱。

（2）球形雷的防護(hù)

單對(duì)球形雷的防護(hù)措施來(lái)看，最好的辦法是籠式防護(hù)網(wǎng)，構(gòu)成良導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)，并良好接地，常見(jiàn)的辦法是建筑物門(mén)窗安裝金屬網(wǎng)并接地，煙囪出口加鐵絲網(wǎng)并接地，對(duì)易燃易爆區(qū)域及建筑要安裝阻火器并良好接地。球形雷的成因至今未解，但是由于其電荷通性可通過(guò)金屬良導(dǎo)體疏散，可大大降低其危害程度。如圖1所示。

（3）感應(yīng)雷的防護(hù)

感應(yīng)雷是當(dāng)雷云、電場(chǎng)、磁場(chǎng)接近建筑物，沒(méi)有發(fā)生直接性的接觸，感應(yīng)到能量的現(xiàn)象。根據(jù)產(chǎn)生原理，可分為靜電感應(yīng)雷、電磁感應(yīng)雷二類(lèi)。靜電感應(yīng)雷是金屬導(dǎo)體與雷云之間，以及金屬導(dǎo)體自身產(chǎn)生靜電電壓，形成高電壓，產(chǎn)生電火花、電擊、爆炸等災(zāi)害，危及供電等系統(tǒng)的正常使用。靜電感應(yīng)雷的形成，如圖2所示。

電磁感應(yīng)雷，根據(jù)麥克斯韋電磁理論可知：變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)、都相應(yīng)伴隨著變化的磁場(chǎng)或電場(chǎng)。因此，電磁感應(yīng)雷是由于雷電放電時(shí)，產(chǎn)生了巨大的沖擊雷電流，并在其周?chē)臻g產(chǎn)生迅速變化的極強(qiáng)磁場(chǎng)引發(fā)的一種現(xiàn)象。這種電磁感應(yīng)雷對(duì)電子設(shè)備形成干擾信號(hào)，并進(jìn)行破壞，積累熱量，引起燃燒或者火災(zāi)。

大家知道通過(guò)避雷針、接地引下線(xiàn)、接地體埋地等措施，現(xiàn)代建筑的防雷措施已經(jīng)基本可以做到防避直擊雷。但是對(duì)于感應(yīng)雷，應(yīng)如何防范呢？

感應(yīng)雷侵入的主要途徑包括供電線(xiàn)、電話(huà)線(xiàn)、有線(xiàn)電視或者無(wú)線(xiàn)電視饋線(xiàn)、房屋的外墻或者柱子，將建筑物的鋼筋結(jié)構(gòu)、金屬架構(gòu)等連接起來(lái)，形成閉環(huán)電路，用良好的連接方式，把建筑物法拉第籠和該建筑物的防雷接地進(jìn)行連接，來(lái)避免接地線(xiàn)之間較大電位差的出現(xiàn)。

電源系統(tǒng)的有效防雷方式，應(yīng)在高壓端各相之間、低壓側(cè)、樓層配電箱分別安裝防雷裝置、閥門(mén)式裝置、避雷箱作，實(shí)現(xiàn)三級(jí)保護(hù)，設(shè)計(jì)綜合型較強(qiáng)的布線(xiàn)系統(tǒng)，進(jìn)行有效防雷。endprint

（4）電磁脈沖的防護(hù)

1）等電位連接（Equipotent Bonding）

等電位連接是用等電位連接器等相關(guān)設(shè)備把彼此不關(guān)聯(lián)的接地系統(tǒng)連接在一起，通過(guò)自動(dòng)的方式，將系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的電位差進(jìn)行導(dǎo)通，形成聯(lián)合接地系統(tǒng)，達(dá)到釋放異常能量的目標(biāo)。

2）電磁屏蔽 （Electromagnetic Shielding）

電磁屏蔽必須用導(dǎo)電性較好的材料，阻斷或減少交變電磁場(chǎng)對(duì)雷電覆蓋區(qū)域產(chǎn)生穿透。雷電電磁脈沖一般以圓形向外部傳播，可達(dá)5公里甚至更遠(yuǎn)。用此屏蔽方式，可極大縮小半徑。

3）空間電磁屏蔽技術(shù)是通過(guò)分布在不同方位具有可靠的的金屬導(dǎo)體層來(lái)阻隔電磁波的侵入，通過(guò)將電磁能在屏蔽體上轉(zhuǎn)化為電能，再泄放入地。

4）過(guò)電壓保護(hù)（Overt Olathe Rotation）

過(guò)電壓保護(hù)是要達(dá)到能量合理釋放、低殘壓保護(hù)用電設(shè)備。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)高電壓時(shí)，過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備該系統(tǒng)的用電設(shè)備將分配到這部分電能，目的是最大可能的去削減電量最大值，用電設(shè)備共同分擔(dān)電壓，再通過(guò)對(duì)各用電設(shè)備的多級(jí)安全保護(hù)，達(dá)到保護(hù)作用

4 配電系統(tǒng)防雷接地裝置

對(duì)10KV裸導(dǎo)線(xiàn)，在雷電活動(dòng)頻繁區(qū)域安裝避雷器，同時(shí)按要求做好桿塔的接地。10KV絕緣線(xiàn)線(xiàn)路如架空電纜，要采取以下防雷措施：（1）安裝避雷線(xiàn)。（2）提高線(xiàn)路絕緣子耐壓水平。（3）在多雷區(qū)域按照一定檔距裝設(shè)避雷器，減少雷擊斷線(xiàn)事故。（4）延長(zhǎng)閃爍路徑，局部增加絕緣強(qiáng)度。（5）局部剝離絕緣導(dǎo)線(xiàn)，使之成為裸導(dǎo)線(xiàn)，避免電弧在一點(diǎn)燒灼。

低壓線(xiàn)路要從變壓器出口變壓器出口安裝低壓避雷器或擊穿保險(xiǎn)，同時(shí)做好接地，接地電阻≦4Ω；中性點(diǎn)接地的電網(wǎng)，接地點(diǎn)應(yīng)在電源點(diǎn)接地。

近年來(lái)，獨(dú)立接地逐漸的被共同接地方式取代，由于一點(diǎn)接地會(huì)產(chǎn)生信號(hào)干擾和“噪音”。因此，現(xiàn)在很少采用，利用環(huán)形接地構(gòu)建等電位連接通路，可大大提高建筑物及內(nèi)部設(shè)備的防雷能力。

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