溫海軍(開(kāi)平市大沙水利水電工程管理站 廣東 開(kāi)平 529351)

雷云所具有的極高電壓和極大電流的特性，使得其具有非常強(qiáng)大的破壞力。沒(méi)有較好的防護(hù)和應(yīng)對(duì)措施隨時(shí)都可能造成建筑設(shè)備損壞甚至造成人員傷亡或者引起火災(zāi)。

1 雷云的形成

兩塊帶異性電荷的雷云或雷云對(duì)大地間空氣擊穿，即形成雷電。而且當(dāng)雷云臨近大地時(shí)，由于雷云電荷形成的強(qiáng)大電場(chǎng)作用，使云塊下的大地感應(yīng)出與雷云電荷不同極性的電荷，雷云與大地猶如組成一個(gè)以空氣為絕緣介質(zhì)的電容器，如果雷云和大地間的電場(chǎng)強(qiáng)度高到使其間空氣擊穿而形成雷擊通道，雷云即向大地放電。這種雷云向大地放電的過(guò)程叫做雷擊，其所形成的放電電流叫做雷電流。一次雷擊過(guò)程的時(shí)間雖然很短（一般為幾十微秒），但由于雷云的電壓極高（可高達(dá)幾百萬(wàn)到幾千萬(wàn)伏）和雷電流的幅值極大（可能幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)安），其熱效應(yīng)和電磁效應(yīng)會(huì)使雷擊通道中的建筑物或設(shè)備遭到破壞，人畜傷亡。雷電的熱效應(yīng)還可以發(fā)出強(qiáng)烈的閃光，并使周圍空氣急劇膨脹，形成巨大的轟鳴聲。

2 水電站雷害的原因

小型水電站35kV及以下電力設(shè)備大的絕緣水平主要是大氣電壓即雷電過(guò)電壓來(lái)決定的。造成水電站雷害事故的原因有以下三點(diǎn)：

2.1 雷電直接擊中配電裝置的導(dǎo)線或設(shè)備的帶電部分，即直擊雷。

2.2 雷電擊中避雷針，在雷電流過(guò)接地線時(shí)對(duì)周圍設(shè)備形成感應(yīng)過(guò)電壓，即感應(yīng)雷。

2.3 沿架空線路傳來(lái)的雷電波，即雷電侵入波。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 直擊雷保護(hù)

《電力設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（SDJ7-79）的規(guī)定，小型水電站應(yīng)裝設(shè)直擊雷保護(hù)的對(duì)象和措施如表1。

水電站常采用避雷針和避雷線或者其組合的方式來(lái)避免建筑物、電氣設(shè)備或者線路遭受直擊雷危害的，其中避雷針是水電站中用來(lái)保護(hù)電氣設(shè)備和建筑物避免遭受直接雷擊的主要防雷裝置。單只避雷針的保護(hù)范圍像一個(gè)由它所支撐的“帳篷”。當(dāng)避雷針的高度為h時(shí)，“帳篷”的上半部空間為針頂向下作45°的斜面，在距地面h/2處轉(zhuǎn)折，與地面上距針底1.5h處相連的斜面構(gòu)成保護(hù)空間的下部。

表1 小型水電站和開(kāi)關(guān)站直擊雷保護(hù)的對(duì)象和措施

3.1.1 單根避雷針的保護(hù)范圍

以上兩式中rx——避雷針在hx水平面上的保護(hù)半徑，m;

h——避雷針高度，m;

rx——被保護(hù)物的高度，m;

p——避雷針的高度系數(shù)，當(dāng)h30m時(shí)，p=1,當(dāng)120h30m時(shí),

3.1.2 單根避雷線的保護(hù)范圍

3.2 感應(yīng)雷的防護(hù)

避雷針、避雷線與水電站接地網(wǎng)、電力設(shè)備接地的距離符合規(guī)范要求，具體參考設(shè)計(jì)規(guī)范。

3.3 雷電侵入波的保護(hù)

配電裝置的雷電侵入波保護(hù)是利用氧化鋅避雷器以及氧化鋅避雷器相配合的進(jìn)線保護(hù)段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3.3.1 氧化鋅避雷器

配電裝置的雷電侵入波保護(hù)是利用氧化鋅避雷器以及氧化鋅避雷器相配合的進(jìn)線保護(hù)段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3.3.2 氧化鋅避雷器安裝使用與維修應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）安裝前應(yīng)校對(duì)銘牌，避雷器的系統(tǒng)額定電壓應(yīng)與安裝點(diǎn)的系統(tǒng)電壓符合；

（2）避雷器固定在支架上，其上端子與高壓線相聯(lián)結(jié)，下端子要可靠接地；

（3）不能將避雷器作為承力支持絕緣子使用，應(yīng)盡量靠近被保護(hù)設(shè)備安裝，以減小距離對(duì)保護(hù)效果的影響；

（4）終端避雷器宜安裝在跌落式熔斷器之后，以利于開(kāi)斷時(shí)對(duì)它也起保護(hù)作用，變壓器低壓側(cè)應(yīng)裝低壓避雷器，以防止正反變換引起的過(guò)電壓損壞變壓器；

（5）使用避雷器應(yīng)注意使用地點(diǎn)的環(huán)境溫度，金屬氧化物避雷器不適合安裝在有振動(dòng)或嚴(yán)重污穢的地方及有嚴(yán)重腐蝕氣體的場(chǎng)所；

（6）合成金屬氧化物避雷器投入運(yùn)行前和每運(yùn)行滿兩年后，都應(yīng)做預(yù)防性試驗(yàn)；

（7）氧化鋅避雷器采用黃銅雙層底蓋密封，投入運(yùn)行后，每隔5年應(yīng)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，測(cè)量泄漏電流時(shí)，在避雷器兩側(cè)應(yīng)施加10kV直流電壓（交流脈動(dòng)不大于±1.5%），要求泄漏電流符合其產(chǎn)品規(guī)定值；

（8）避雷器接地應(yīng)符合接地規(guī)程要求。

3.3.3 氧化鋅避雷器在選型上應(yīng)注意的問(wèn)題

首先，在選擇上應(yīng)注意使用場(chǎng)所，場(chǎng)所不同，避雷器的型號(hào)也不同。

配電型：保護(hù)相應(yīng)電壓等級(jí)的開(kāi)關(guān)柜、變壓器、箱式變、電纜頭等有關(guān)配電設(shè)備免受大氣和操作過(guò)電壓損壞，宜選擇“YH5WS”金屬氧化物避雷器。

電站型：保護(hù)發(fā)電廠、變電所中交流電器設(shè)備免受大氣過(guò)電壓和操作過(guò)電壓的損壞，可選擇“YH5WZ”或“Y5WZ”型；

電機(jī)型：限制真空斷路器或少油斷路器投切旋轉(zhuǎn)電機(jī)時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓，保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)免受操作過(guò)電壓的損壞，可選擇“YH2.5WD”或“Y2.5WD”型；

電容器型：抑制真空斷路器或少油斷路器操作電容器組產(chǎn)生的過(guò)電壓，保護(hù)電容器組免受操作過(guò)電壓的損壞，可選“YH5WR”型。

水電站的防雷是一項(xiàng)非常重要的工作,除了設(shè)計(jì)需要較高的質(zhì)量要求外,平時(shí)電站的運(yùn)行也離不開(kāi)必要的檢查,確保電站建筑物、設(shè)備、人身的安全。氧化鋅避雷器也是目前使用相當(dāng)普遍動(dòng)作可靠的防雷器件，正確使用，合理維護(hù)也是一件舉足輕重的關(guān)鍵工作。

［1］季一峰.水電站電氣部分.2 版.中國(guó)水利水電出版社，1999（8）.

［2］許建安.中小型水電站電氣設(shè)計(jì)手冊(cè).中國(guó)水利水電出版社，2002（4）.