鄭 同 勝

(溫縣氣象局, 河南 溫縣 450850)

?

農(nóng)村低壓架空輸電線路的防雷措施

鄭 同 勝

(溫縣氣象局, 河南 溫縣 450850)

介紹了農(nóng)村供電系統(tǒng)防雷現(xiàn)狀,重點分析了農(nóng)村低壓輸電線路遭雷擊時對居民家用電器的影響,并闡述了一些簡易可行的防護措施。提出通過低壓線路入戶處接地和低壓入戶配電箱內(nèi)安裝電涌保護器,可以避免或減輕雷電災(zāi)害帶來的損失,保證居民人身和用電設(shè)備的安全。

低壓輸電線路; 家用電器; 防雷措施; 電涌保護器

0 引 言

隨著我國農(nóng)村居民生活水平的不斷提高,智能化家用電器已進入每個家庭。智能化家用電器在給人們帶來方便、實用的同時,不可避免要面對雷電災(zāi)害[1-2]。本文重點分析農(nóng)村低壓輸電線路遭雷擊時對居民家用電器的影響,并提出了一些簡易可行的防護措施。

1 農(nóng)村供電系統(tǒng)防雷現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)村供電系統(tǒng)現(xiàn)狀

農(nóng)村民居供電一般是經(jīng)10 kV變壓器后,以220/380 V低壓架空線路進行輸送,特別是在山區(qū)和雷電多發(fā)區(qū),很容易受到直接雷擊或感應(yīng)雷擊。

1.2 家用電器遭雷災(zāi)損壞情況

進入居民家中的電源線是架空線路,而現(xiàn)在居民的家用電器智能化程度高,但越是智能化程度高的電氣設(shè)備,絕緣水平越低,家用電器的使用機會又特別多,一旦遇到雷擊,造成的損壞非常嚴重。如2012年7月7日,河南獲嘉縣亢村鎮(zhèn)豐樂村遭雷擊,多戶家用電器損壞;2012年7月15日,浙江省龍游縣大宅后徐村遭雷擊,擊壞28戶30臺電視機,2臺計算機,1臺空調(diào),2間房屋受損,直接經(jīng)濟損失達10萬元。每年全國發(fā)生此類事故非常多,居民損失巨大。依據(jù)年雷暴日數(shù)統(tǒng)計資料[3-4],華北五省二市年雷暴日為20.8～43.7 d。2012年華北五省二市雷電災(zāi)害情況統(tǒng)計[5]如表1所示。

表1 2012年華北五省二市雷電災(zāi)害情況統(tǒng)計

區(qū)域雷災(zāi)總數(shù)/起農(nóng)村雷災(zāi)數(shù)/起家用電器損壞情況/(起/件)北京市543230/39天津市1795/38河北省813380/109河南省331817/31山東省1021337/56山西省2675/965陜西省1834/49合計 331115178/1287

由表1可見,2012年華北地區(qū)共發(fā)生雷災(zāi)331起,其中農(nóng)村雷災(zāi)115起,占35%,涉及家用電器損壞的178起,占54%,而178起雷災(zāi)就損壞家用電器1 287件,平均每起7.2件。

2 架空輸電線路防雷措施

2.1 雷擊的形成以及入侵途徑

雷擊低壓架空輸電線路主要有直接雷擊和閃電感應(yīng)兩種情況[6-7]。直接雷擊是指雷電閃擊直接擊于變壓器的防雷裝置或電源輸送的架空線上,產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械力,危害最大。閃電感應(yīng)是閃電放電時在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的閃電靜電感應(yīng)和閃電電磁感應(yīng),可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花放電。架空線路在遭受雷擊時,感應(yīng)過電壓的形成過程如圖1所示。

圖1 架空線路感應(yīng)過電壓形成過程

由圖1可見,當(dāng)云雷下行負電荷尚未達到地面,即回擊沒有發(fā)生時,導(dǎo)線上的正電荷受到先導(dǎo)通道中負電荷的束縛,成為不能自由運動的束縛電荷,而一旦云雷下行負電荷到達地面,回擊發(fā)生,負電荷被迅速中和,消除了對導(dǎo)線上正電荷的束縛,正電荷迅速向兩側(cè)運動,形成過電壓。由于過電壓波速接近光速,回擊速度又很快,導(dǎo)線上正電荷被釋放的時間也很短,因此過電壓波的幅值很高。感應(yīng)過電壓波向?qū)Ь€兩端傳播,當(dāng)沿線路進入室內(nèi)時,會對居民家中的電器設(shè)備造成損壞。居民家用電器多是集成電路的智能電器,其耐沖擊電壓非常低,易損壞。

220/380 V三相交流系統(tǒng)各種設(shè)備絕緣耐沖擊過電壓額定值如表2所示。Ⅰ類設(shè)備是指含有電子電路的設(shè)備,如計算機、有電子程序控制的設(shè)備;Ⅱ類設(shè)備是指用電設(shè)備,如家用電器、手提工具和類似負荷。

表2 220/380 V三相交流系統(tǒng)各種設(shè)備絕緣耐沖擊過電壓額定值

設(shè)備位置電源處的設(shè)備配電線路和最后分支線路的設(shè)備用電設(shè)備特殊需要保護設(shè)備耐沖擊過電壓類別Ⅳ類Ⅲ類Ⅱ類Ⅰ類耐沖擊過電壓額定值/kV 6．04．02．51．5

由表2可知,220/380 V配電系統(tǒng)中家用電器為Ⅱ類,耐沖擊電壓額定值≤2.5 kV,有些家用電器甚至是Ⅰ類。由文獻[3]可知,低壓輸電線上的感應(yīng)過電壓在3～8 kV的概率最大,可致家用電器損壞。

2.2 低壓線路入戶處接地

低壓線路經(jīng)電線桿在進入居民室內(nèi)時,其絕緣子鐵腳應(yīng)接地,但在實際調(diào)查中發(fā)現(xiàn),這基本沒有實現(xiàn)。居民供電線路從低壓輸電線下來后,以架空方式直接進入建筑物。簡單的防護措施如下:

(1) 磚混結(jié)構(gòu)建筑都有地圈梁,有些四角還有結(jié)構(gòu)柱,接地裝置利用圈梁和結(jié)構(gòu)柱內(nèi)鋼筋在配電箱處預(yù)留接地端子。

(2) 沒有地圈梁的老建筑,可以在墻外邊用一根4 mm×40 mm、長2.5 m的角鋼打入地下,用一根導(dǎo)線和絕緣子鐵腳連接,一般可以達到接地電阻值<30 Ω的要求,當(dāng)落雷時能夠通過此處將雷電流泄入大地。

2.3 低壓入戶配電箱內(nèi)安裝SPD

在電源入戶的配電箱內(nèi),最好能安裝一級電流波8/20 μs、標(biāo)稱放電電流為20～40 kA(220/380 V)的電涌保護器(Surge Protective Device,SPD),進行電源等電位聯(lián)結(jié),將殘余雷電流泄入大地;如果經(jīng)濟條件不允許,也一定要安裝擊穿熔斷器,使殘余雷電流擊穿熔斷器,切斷電源,保證人身和用電設(shè)備的安全。

2.4 居民室內(nèi)電源采用TN-S系統(tǒng)

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn),農(nóng)村居民電源布線都沒有PE線,故家用電器插座的PE插頭不能起到安全保護作用。家用電器的PE插頭保證了電器工作的安全接地,同時也是電氣設(shè)備與接地裝置的等電位措施。在布設(shè)線路時,220 V或380 V線路均應(yīng)有PE線,每個插座必須接好PE線,以保證電氣設(shè)備的安全。

3 農(nóng)村防雷安全注意事項

(1) 雷電不可避免,但可以預(yù)防,避免或減輕雷電災(zāi)害帶來的損失。

(2) 在雷電來臨時,盡量不用或少用家用電器,特別是智能化程度較高的設(shè)備。

(3) 在雷雨天氣時,拔掉電器設(shè)備的電源和信號線的插頭,因開關(guān)內(nèi)接觸片間隔距離完全可以被雷擊感應(yīng)電流擊穿。

4 結(jié) 語

本文對農(nóng)村供電線路經(jīng)10 kV變壓器后的低壓輸電線路的防雷措施進行了探討。結(jié)合農(nóng)村“星羅密布”的架空輸電線路以及室內(nèi)防雷措施欠缺、居民防雷知識匱乏的實際情況,提出一些經(jīng)濟、可行的防雷措施,以避免或減輕農(nóng)村居民用電設(shè)備的雷擊損失。

[1] 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范:GB 50057—2010[S].

[2] 戴紹基.建筑物供配電技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997.

[3] 楊金夕.防雷、接地及電氣安全技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.

[4] 肖穩(wěn)安,張小青.雷電與防護技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:氣象出版社,2011.

[5] ?；勖?居住小區(qū)供配電設(shè)計[J].現(xiàn)代建筑電氣,2013,4(7):22-25.

[6] 鄭同勝,關(guān)向石.通信基站鐵塔遭雷擊時對鄰近民居影響的分析[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(9):25-27.

[7] 鄭同勝.農(nóng)村雷災(zāi)上升趨勢分析[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(11):27-29.

Lightning Protection Measures of Low Voltage Overhead Transmission Lines

ZHENG Tongsheng

(Wenxian County Meteorological Bureau, Wenxian 450850, China)

This paper introduced the current state of lightning protection for power supply system in rural area,and analyzed the effect on household appliances when the low voltage transmission lines were struck by lightning.Some simple and feasible lightning protection measures were elaborated.It is pointed out that by the grounding at the entrance low voltage transmission lines and surge protective device (SPD) installed in the distribution box of low voltage entrance,the losses from lightning disaster were avoided or alleviated,which ensure the security of resident and household appliances.

rural low voltage transmission line; household appliances; lightning protection measures; surge protective device(SPD)

鄭同勝(1966—),男,從事防雷減災(zāi)工作。

TU 856

B

1674-8417(2016)11-0005-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.11.002

2016-10-18