于源碩+隋江遠+王磊

摘 要：根據(jù)自然的規(guī)律，正常的雷電放電大多數(shù)都發(fā)生在云層間，對地面上的人和建筑物的破壞占少數(shù)，但是一旦被雷電擊到，那么是十分危險的。從全世界范圍來說，每年有4000多人慘遭雷擊，更多數(shù)是雷電電擊電氣設備產生過電壓，如果不采取任何的措施，這種雷電過電壓會產生上百萬伏的過電壓，嚴重的損壞電力設備和電力系統(tǒng)，甚至危害到人的性命，給國家和相關的電力部門帶來嚴重的損失。因此，研究防雷的基本保護裝置是十分重要的一個項目，可以保障電力設備和系統(tǒng)的安全可靠地運行。

關鍵詞：過電壓；雷擊；保護裝置；電氣設備

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A

1.防雷預測圖設計原則

1.1 雷電參數(shù)

我們通常用雷暴日（Td）和雷電小時（Th）兩個參數(shù)反應雷電的活動強度。雷暴日是指某地區(qū)一年中聽到的雷聲或看到的閃電的天數(shù)的總日期；雷暴小時是指在某地區(qū)一年內能聽到的雷電小時數(shù)的總小時，正常一個雷暴日大約等于3個雷暴小時數(shù)。根據(jù)我們長期的對雷電參數(shù)的統(tǒng)計與分析，我國規(guī)定在雷暴日少于15的為少雷區(qū)；雷暴日超過40不超過90的為多雷區(qū)；雷暴日超過90的為強雷區(qū)，我們根據(jù)全國的雷暴日可以繪制防御分布圖，這樣可以針對不同雷電區(qū)做出完善的防御措施。

1.2 落雷密度

雷電參數(shù)只是反映一個區(qū)域的雷電的活動的頻率，從防雷的根本角度來說，落雷密度是表示雷電對地面的放電的頻率，落雷密度γ在國際上表示為：每一個雷暴日里每一平方公里內受到的雷擊次數(shù)。公式為γ=0.023Td0 .3，它與雷暴日有關，雷暴日越大的地區(qū)，落雷密度越大，國家規(guī)定，選取40個雷暴日為基準值，則γ=0.07。

2.防雷措施

現(xiàn)代防雷技術分為內部防雷和外部防雷，外部防雷主要是避雷針和避雷線等，主要功能就是保證建筑物或電氣設備避免直擊雷的入侵，將雷電引入大地。內部防雷是在設備前段安裝防雷器，使設備和大地在一定的條件下保持等電位，將內部所感應到的雷電釋放到大地，保證設備的安全。

2.1 避雷針

避雷針主要是由接閃器、引下線、接地體（地下部分不能用鋁材質）3部分組成，它是由金屬制成的，通常安裝在被保護物的最頂上。它主要是防直接雷，本身具有良好的接地性，可以把雷電吸引過來，讓雷電擊重本身，然后將雷電導入大地，減少雷擊過電壓，達到保護的作用，通常適用在變電所和建筑物上，要求35kV變電站必須安裝獨立的避雷針，110kV及以上的變電站，可以將避雷針安裝在架構上。避雷針具有一定的保護范圍，被保護物遭雷擊的概率小于0.1%，這就是我們通常說的避雷針的繞擊率。單支避雷針的保護就像一個雨傘，在被保護物體高度為hx的水平面上，保護半徑rx的計算公式與避雷針高度h，高度影響系數(shù)p都有一定的關系。公式如下：

2.2 避雷線

避雷線又稱為架空地線，主要是用于輸電線路的預防直擊雷保護，避雷線的保護長度就是其本身的長度，如今避雷線多用于500kV以上的大型變電站中。但是，避雷線容易腐蝕、斷裂不易找到損壞處，因此存在著部分缺陷。避雷線的保護范圍rx和避雷針大致相同，與兩避雷線間的水平距離D，避雷線高度h，被保護物體高度為hx，高度影響系數(shù)p都有一定的關系，公式如下：

它還可以用保護角來表示，保護角是指避雷線同外側導線連接與垂直線之間的夾角α，保護角α越小，保護范圍就越好，一般α取20°～30°。

2.3 避雷器

避雷器實質上是一種放電器，多用于保護變電所和發(fā)電廠的一些電氣設備，與被保護物相互并聯(lián)，當過電壓入侵時，避雷器把入侵波導入大地，限制了過電壓的電壓等級，從而讓設備避免損壞。目前常用的避雷器主要有保護間隙型避雷器、管型避雷器、閥型避雷器、氧化鋅型避雷器。避雷器工作必須瞞住以下4條要求：

（1）正常工作時候必須隔離導線與大地。

（2）動作時限制雷電入侵波。

（3）動作后可靠地切斷工頻電流。

（4）動作后不產生截波。

2.3.1 保護間隙型避雷器

保護間隙型避雷器是一種最簡單的避雷器，主要由主間隙和輔助間隙構成的，按照形狀分為棒形、環(huán)形、球形等。它具有結構簡單、造價低、經濟性好的優(yōu)點，但是存在如下的缺點：容易產生工頻序流，動作后產生截波，放電特性受到環(huán)境影響較大，滅弧能力差。適用于一些不重要的10kV以下的配電線路中，場與自動重合閘配合使用。

2.3.2 管型避雷器

管型避雷器是由兩個互相串聯(lián)的間隙組成，一個露在外面的間隙是用來隔離工作電壓，另一個在內部的間隙是滅弧間隙。由于它安裝了滅弧裝置，因此保護性比保護間隙強，但是受環(huán)境的影響還是較大，伏秒特性差，放電的分散性大，整體和被保護的設備不好配合，適用于輸電線路比較弱的發(fā)電廠和變電所進線段。

2.3.3 閥型避雷器

閥型避雷器是由火花間隙和非線性電阻相互串聯(lián)構成的，非線性電阻的電阻值和流過的電流有關，電流越大，電阻越小。它具有伏秒特性好、放電分散性小、與被保護設備配合性好、閥片提供殘壓可以防止截波、限制工頻電流、動作迅速等優(yōu)點。目前我國生產的閥型避雷器主要有普通閥型避雷器和磁吹閥型避雷器兩大類。

2.3.4 氧化鋅型避雷器

在20世紀70年代發(fā)展出一種新的避雷器，閥片以氧化鋅（ZnO）為原材料的氧化鋅型避雷器。這種避雷器具有良好的保護性能，利用其良好的非線性伏安特性，在正常工作時流過避雷器的電流技校，當受到雷擊時候，電阻下降，放出電壓的能量，達到保護的效果。氧化鋅型避雷器具有很強的通流能力、優(yōu)越的保護特性、高度的密封性能、優(yōu)越的機械性能、高運行的可靠性、很強的耐受能力、較高的解污性能等優(yōu)點，因此目前氧化鋅型避雷器得到廣泛的應用。

結語

避雷針、避雷線和避雷器都有各自的優(yōu)點和用途，我們要針對不同的地理環(huán)境和要求，選擇最良好的防雷措施，才能達到最佳的絕緣效果。保護間隙和管型避雷器主要用于配電系統(tǒng)、變電所和發(fā)電廠的進線段保護；閥型避雷器和氧化鋅型避雷器主要適用于發(fā)電廠、變電所和變壓器的保護。雷電過電壓屬于大氣過電壓，對電力系統(tǒng)的直擊雷、繞擊雷和入侵波都會引起絕緣子擊穿、引起內部的諧振過電壓、直擊到電氣設備等，除了造成設備的損壞還會造成經濟的損失，因此做好雷電防護工作刻不容緩。

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