陳福寶 張建華

【摘 要】由于電子設備自身所具備的特性，使其在發(fā)生雷電現(xiàn)象時極易受到雷電電磁脈沖的影響而損壞，影響到電子設備的正常運行。尤其是在對電力企業(yè)來講，雷擊對電子設備的危害更會給電力系統(tǒng)的正常發(fā)電、供電帶來極大的影響，甚至會引發(fā)一連串的不良反應，造成不可彌補的嚴重后果。為此，加強對雷擊電子設備所造成危害性與其防護措施的研究是很有必要的?，F(xiàn)本文就通過分析雷擊對變電所電子設備的危害性，來探討其具體的防護對策。

【關鍵詞】雷擊；變電所；電子設備；危害；防護

雷電是一種自然現(xiàn)象，具有很大的隨機性與危害性。在很多人的觀念中，都認為雷電事故發(fā)生的概率很小，并且只要做好安裝避雷針、引下線以及接地裝置等工作就能夠防止雷電事故的發(fā)生。但事實上，雷電所帶來的危害并不單單是強大的瞬間電流與高伏電壓，還有其在傳導瞬間高壓電流時所引起的電磁場變化。電磁場變化雖然不會對人體帶來直接的傷害，但其卻能夠對各種電子設備產生強大的沖擊，從而導致電子設備損壞而造成各種事故的發(fā)生。因此，必須要加強對電子設備的防雷措施，以避免電子設備損壞而造成其他事故。以下本文主要針對變電所的電子設備防雷問題進行研究探討，以供參考交流。

1.雷擊對變電所電子設備的危害

一般來講，雷擊所造成的危害主要是通過四種方式來實現(xiàn)的，即雷電直擊、雷電反擊、感應雷以及雷電侵入波。而對于變電所的電子設備來講，其對設備的危害方式主要是雷電直擊與感應雷。并且經過對多起雷擊過電壓造成的變電所運行事故進行調查后發(fā)現(xiàn)，由于變電所都設置有專門的避雷針等避雷設施，因而受雷電直擊影響而受到損害的事故發(fā)生率很低。大多數(shù)電子設備因雷擊而損壞的原因主要是因為感應雷的作用而造成的。另外，需要引起人們注意的是，除了上述兩種雷擊破壞變電所電子設備的方式以外，還有一種雷擊方式也會對變電所電子設備造成很大破壞作用，即高壓反擊雷。這三種雷擊方式的危害原理分別如下所示：

1.1雷電直擊

防雷問題一直以來都是變電所建設過程中重點考慮的問題，在變電所中基本都設置了較為全面的防雷系統(tǒng)。因此在以往的變電所中，所有的設備裝置幾乎都在防雷系統(tǒng)的考慮范圍內，遭受雷電直擊而造成的設備損壞問題不常出現(xiàn)。但是近年來信息技術在變電所設備運行中的使用范圍越來越廣，這些信息技術在提高變電所自動化運行水平的同時，也給變電所的防雷系統(tǒng)提出了更高的要求。如防誤操作系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)等，在設計或安裝這些新的電子系統(tǒng)時，若沒有相應的將防雷系統(tǒng)進行變更或改善，就很可能導致雷雨季節(jié)，雷電擊穿弱電設備的現(xiàn)象。

1.2感應雷

當雷電將電流泄放到大地時，將產生一個旋轉快速變化的運動磁場，鄰近的電源線、弱電電纜等相對切割磁力線，產生感應高壓，在電流的陡度為90kA/μs，并且環(huán)路為10m時，在瞬時內感應電壓可超過1000kV，這樣的高壓沿著線路傳輸，會擊毀線路上的設備。當空氣擊穿放電，電場強度在500kV/m時，將形成對系統(tǒng)有明顯作用的電磁場。在實驗室的試驗中，50Ω細纜和粗纜的同軸傳輸線，當10kV的放電電流，在距離其10m處，在傳輸線的屏蔽層，接地心線感應過電壓大于2500V，將電纜埋入50cm時，感應過電壓仍大于800V?？梢?，不僅電源線容易產生感應浪涌脈沖，弱電電纜和傳感器電纜，即使埋設在電纜溝或者地下也會受到雷電電磁脈沖（LEMP）的影響，更不用說將其沿地表面鋪設了。

由于變電所二次回路中的電纜線一般采用在電纜溝內鋪設，有的還沿建筑物表面鋪設，因此，容易產生感應半徑為幾百米范圍內的雷電電磁脈沖（LEMP），而導致過電壓。

1.3高壓反擊雷

雷電襲擊避雷針，由引下線將雷電流引入大地。由于大地電阻的存在，雷電電荷不能快速全部地與大地電荷中和，必然引起局部地電位升高。由于電位差而引起的二次高壓反擊。若雷電電流接地引下線或接地裝置與被保護物之間的距離小于安全距離時，由接地裝置向被保護物產生反擊。此外，由于金屬導體與土壤（或混凝土）的電阻率不同，也會將地電位差引入二次回路，從而造成二次回路設備的破壞，特別是當接地電阻不合標準或系統(tǒng)埋入電纜絕緣降低時，就會產生加在設備上的脈沖電壓。此脈沖電壓將會在作用點或系統(tǒng)耐壓低的地方造成破壞，如測量模塊、傳感器被損，電纜絕緣降低（電纜絕緣包層被擊穿出現(xiàn)小孔等），而電纜絕緣降低又會加劇上述后果。由于雷擊點的隨機性和電磁場的空間分布，以上感應過電壓或雷擊反擊電壓，可能會作用于系統(tǒng)內任一模塊，或存在于系統(tǒng)內任意兩根電纜之間。

2.變電所的防雷措施

盡管目前變電所已經采取了安裝避雷針、避雷器、引下線以及地網等諸多防雷裝置，但因為多種因素的影響，這些防雷裝置并不能真正完全實現(xiàn)防止雷電對變電所電子設備造成危害。就拿避雷針來講，由于避雷針自身的特性，其在使用中會使變電所遭受雷擊的概率大大增大，使變電所很多電子設備遭受雷擊危害的可能性大大增加。若不能做好相應的防雷措施，避雷針的安裝可能會適得其反。因此，必須要進一步加強變電所的防雷設計，提高對電子設備的防護設置水平，確保變電所在雷雨季節(jié)仍然能夠安全順利進行。

根據長期的實踐經驗以及我國變電所建設管理的相關規(guī)定，在對變電所進行防雷系統(tǒng)設計時，需要按照DBSGP原則進行設計施工。其主要的內容包括分流設計、均壓設計、接地設計、屏蔽設計以及保護設計等方法。其中分流是指在變電所的防雷系統(tǒng)中增加接地引線的設置數(shù)量，以增大雷擊時所產生強大電流的分流，減小每根引下線所通過的電流，從而降低感應雷的作用。均壓是指將電子設備盡可能的設置成等電位，以減少電位差對設備造成的損害。而良好的接地效果和屏蔽效果都是防止雷電發(fā)生產生高壓反擊雷的重要手段，必須要加強這兩方面的設計管理。除此之外，對電子設備進行相應的保護裝置設計也是防雷系統(tǒng)中的主要內容。通過電子裝置的過電壓保護與過電流保護裝置的安裝，能夠極大的提高電子設備自身的抗雷擊性能，防雷效果較好。

電纜溝內的電纜鋪設要合理，不同系統(tǒng)的電纜在電纜溝內要分開鋪設，最好還要屏蔽隔開或者走金屬管內；這樣在雷電侵入到弱電系統(tǒng)時，不會對其他系統(tǒng)產生干擾影響。變電所的微機保護、遠動系統(tǒng)中的數(shù)據采集電纜，必須使用屏蔽電纜，并一定要將屏蔽層在裝置端接地。

良好的接地體是可靠防雷的基本條件，不然會通過避雷針、避雷帶等設備將雷電引入到接地體時，產生的二次反擊雷將嚴重危害電子設備。所以，變電所接地網在變電所投運時，要確保接地電阻滿足規(guī)范要求，并且要定期對電網的接地電阻進行檢測，確保接地電阻滿足安全運行的要求。

避雷針要保證雷電不會直接擊中變電所內的設備；高壓線路的避雷器，保證雷電不會通過高壓電力線侵害到變電所內部；在變電所內新增加的智能化系統(tǒng)，很容易對防雷問題產生忽視，所以這里特別強調，設備的安裝位置和電纜的鋪設一定要在變電所防雷系統(tǒng)的保護范圍內，保證系統(tǒng)不會遭受雷擊的直接侵害；系統(tǒng)的弱電電纜前端要采用相應的電涌保護器進行保護，防止感應過電壓或者二次反擊高壓對設備的侵害。

3.結語

電力系統(tǒng)防雷是一項復雜的系統(tǒng)工程，做好變電所的防雷工作，必須在變電所的設計階段就要認真考慮。并且在變電所的運行中，還需要定期做好對變電所防雷接地系統(tǒng)檢測工作，確保防雷系統(tǒng)滿足要求，只有這樣變電所的電子設備安全運行，才不會受到雷電的危害。

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