王凱樂

（廣東集明電力工程有限公司，廣東 東莞 523071）

1 雷擊的產(chǎn)生和危害

雷擊閃絡(luò)是由雷云放電造成的過電壓通過線路桿塔建立放電通道，導(dǎo)致線路及設(shè)備絕緣擊穿，從而造成設(shè)備損害，造成重大停電事故，帶來重大經(jīng)濟(jì)損失和傷亡事故。雷電過電壓類型主要分為直擊雷過電壓、感應(yīng)雷過電壓和侵入雷電過電壓。下面我們就這幾種雷擊方式產(chǎn)生的原因及其危害加以說明。

直擊雷過電壓：是指雷電直接擊中了架空電線或埋地電纜，雷電流以1/20～1/2的光速以波的形式向線路兩端移動(dòng)，對(duì)電力設(shè)備及用電設(shè)施構(gòu)成危害。主要破壞力在于電流熱效應(yīng)特性，它所產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電流轉(zhuǎn)配成熱能將物體損壞。其雷電流可高達(dá)100kA，可想其產(chǎn)生的危害程度。產(chǎn)生雷電過電壓可由公式Us≈100I計(jì)算。其影響因素與雷電反擊，雷電參數(shù)，架空線桿塔高度和接地電阻等有關(guān)。

感應(yīng)雷過電壓：即由于雷云對(duì)大地放電，從而導(dǎo)致空間電磁場發(fā)生劇烈變化，在線路中和設(shè)備上產(chǎn)生的。他們的電壓從幾千伏到幾十千伏不等，以波的形式傳播。其在導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)雷過電壓計(jì)算公式為Uj≈25IH/S，其中I為雷電流，H為導(dǎo)線架設(shè)高度，S為雷擊點(diǎn)到線路垂直距離。感應(yīng)雷電過電壓幅值與雷擊點(diǎn)高度，導(dǎo)線架設(shè)高度等因素有關(guān)。

侵入雷電過電壓：輸電線路受到雷擊，雷電波沿導(dǎo)線侵入電氣設(shè)備內(nèi)部，造成絕緣的擊穿。電力系統(tǒng)中由于雷電侵入而造成的運(yùn)行中斷占60%以上，因此對(duì)其防護(hù)問題應(yīng)予以足夠的重視。這種雷電過電壓損害程度與雷電直擊相當(dāng)，其嚴(yán)重后果不言而喻。侵入雷電過電壓幅值與發(fā)電廠保護(hù)段的耐雷水平，雷擊點(diǎn)的距離，電暈及發(fā)電廠變電所主接線形式、運(yùn)行方式有關(guān)，其影響因素較為復(fù)雜。

2 保護(hù)范圍的計(jì)算方法和防治措施

2.1 防雷在配電所主要是架設(shè)避雷針；線路主要是架設(shè)避雷線。下面我們主要討論避雷針計(jì)算原則。它是計(jì)算原則如下：

單根在地面上保護(hù)范圍，按下式計(jì)算：R=1.5hp。式中R為保護(hù)半徑，h為避雷針高度，P為高度影響系數(shù)（當(dāng)h≤ 30m，P=1，當(dāng)30＜h≤ 120，P=5/√5.5）。在被保護(hù)物高度hx水平面上保護(hù)范圍如下式：當(dāng)hx≥0.5h時(shí)，rx=（h-hx）p=hxP；當(dāng)hx＜0.5h時(shí)，rx=（1.5h-2hx）p；算出避雷針/被保護(hù)物的數(shù)值，再依兩針間距D/ha*p，然后再依行標(biāo)DL/T—620中相關(guān)圖表得知bx/ha*p的值，方可計(jì)算出單針單側(cè)被保護(hù)的范圍bx。變電所裝設(shè)避雷針時(shí)應(yīng)使所有設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)，雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故，方可滿足要求。

避雷線的保護(hù)范圍如下式：當(dāng)單根避雷線在hx水平面上保護(hù)的寬度為當(dāng)hx≥h/2時(shí)，rx=0.47（h-hx）p，rx為避雷線每側(cè)保護(hù)范圍；當(dāng)hx＜h/2時(shí)，rx=（h-1.53hx）p；等高雙避雷線與不等高多根避雷線保護(hù)原理和單根基本相似，只是h用h0=h-D/4p來代替。在這里不在贅述。

2.2 防雷的防護(hù)措施

直擊雷防護(hù)的主要措施：主要是裝設(shè)避雷針、避雷線。其主要功能是攔截雷閃、并通過避雷針（避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)）、引下線將雷電流泄入大地，從而防止或減少雷擊建筑物造成損失。主要分為架空線路的防雷和配電系統(tǒng)的防雷。在架空線路中防護(hù)措施有：（1）架設(shè)地線；（2）降低桿塔接地電阻；（3）架設(shè)耦合地線；（4）裝設(shè)自動(dòng)重合閘和加強(qiáng)絕緣等。在配電系統(tǒng)中防護(hù)措施有：配電變壓器應(yīng)加裝避雷針保護(hù)，避雷針應(yīng)盡量接近電氣設(shè)備裝設(shè)，其保護(hù)范圍方法參照2.1中所述，同時(shí)其接地線應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)（中性點(diǎn)不接地時(shí)為中性點(diǎn)的擊穿熔斷器的接地端）以及金屬外殼等連在一起。

感應(yīng)雷防護(hù)的主要措施：（1）安裝避雷器，來將雷電流泄放到大地，從而限制過電壓，保障輸電線路及設(shè)備的安全。因避雷線一定程度上降低了導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓，但并不能完全消除，所以要加裝避雷器以消除感應(yīng)雷侵入。（2）有效地將建筑物內(nèi)不帶電的金屬裝備、金屬結(jié)構(gòu)連成整體并予以接地，可以防止感應(yīng)雷的危險(xiǎn)。具體做法是將平行管道、相距不到100 mm的管道用金屬線跨接起來，所連接的PE線必須做重復(fù)接地，接地電阻必須符合重復(fù)接地電阻值的要求。

侵入雷波防護(hù)的主要措施：（1）應(yīng)采用避雷針和避雷線對(duì)直擊雷和感應(yīng)雷進(jìn)行防護(hù)，并采取一定地防止反擊措施，在源頭上進(jìn)行一定的消減和防護(hù)；（2）應(yīng)采用減小雷電閃絡(luò)，可用避雷器加以防上和消除；（3）按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)采用雷電侵入方案進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，其條件為保護(hù)接線，一般應(yīng)保證2km外導(dǎo)線上出出侵入雷電時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)電氣設(shè)備的絕緣損環(huán)，在實(shí)際中一定要進(jìn)行相關(guān)校驗(yàn)，以滿足防雷要求。（4）要加強(qiáng)重要地段的防護(hù)，消減侵入雷電的效果。同時(shí)這些規(guī)定都必須符合過電壓保護(hù)及絕緣配合中相關(guān)要求。

2.3 接地技術(shù)：接地按用途分為四種，分別是工作（系統(tǒng)）接地，保護(hù)接地，雷電保護(hù)接地，防靜電接地。我們這里主要討論雷電保護(hù)接地，防雷與接地是不可分割的，是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一體。一般認(rèn)為雷電放電機(jī)制可用電流源等效、接地電阻越小雷電流產(chǎn)生的電源也越低，雷擊的危害就越小，所以只要盡可能降低接地電阻。良好的接地可以讓雷電順利地流入大地，而不至雷電流在某處因大電阻產(chǎn)生高電壓閃絡(luò)而對(duì)被保護(hù)物體產(chǎn)生破壞作用。接地相關(guān)規(guī)范和要求，具體可參照GB50065-2013中標(biāo)準(zhǔn)。一般地接地要求是：（1）優(yōu)先選好自然接地極，在此基礎(chǔ)上考慮是否裝設(shè)人工接地極；（2）應(yīng)不小于兩根導(dǎo)體在不同地點(diǎn)與接地網(wǎng)相連；（3）應(yīng)注意在高電阻率和永凍土層的接地的措施；（4）應(yīng)注意接地裝置的防腐及設(shè)計(jì)處限；（5）應(yīng)注重人工接地的應(yīng)用，以達(dá)到降低接地電阻的目的。人工接地外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形，半徑不宜小于均壓帶間距的一半。接地網(wǎng)的埋深不宜小于0.6m，一般采用等間距和不等間距布置。（6）避雷線與避雷針與配電設(shè)備在空氣中距離應(yīng)按式Sa≥0.2R+0.1h，其中R為接地電阻，h為避雷針或避雷線的架設(shè)高度；接地裝置與配電設(shè)備在地中距離應(yīng)按式Se≥0.3R，其中R為接地電阻。（7）除按上述要求外，在對(duì)避雷針和避雷線Sa不宜小于5m，Se不宜小于3m。（8）接地線的要求：接地線在建筑物入口處應(yīng)標(biāo)志，涂以15-100mm寬度相等的黃綠條紋，其截面熱穩(wěn)定性應(yīng)按接地短路電流全部的70%來選取。

結(jié)語

雷電活動(dòng)是一種復(fù)雜的大自然現(xiàn)象，目前沒有哪種防雷措施能夠起到絕對(duì)防雷作用，但我們可以通過減少線路雷擊跳閘次數(shù)，減少繞擊，提高耐雷水平，從而盡可能的限制和消減雷害。同時(shí)我們必須在實(shí)踐中探索，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，完善防雷措施。

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