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，導致線路及設備絕緣擊穿，從而造成設備損害，造成重大停電事故，帶來重大經(jīng)濟損失和傷亡事故。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，對電力設備及用電設施構成危害。主要破壞力在于電流熱效應特性，它所產(chǎn)生強大的雷電流轉配成熱能將物體損壞。其雷電流可高達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。

感應雷過電壓：即由于雷云對大地放電，從而導致空間電磁場發(fā)生劇烈變化，在線路中和設備上產(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。其在導線上產(chǎn)生的感應雷過電壓計算公式為Uj≈25IH/S，其中I為雷電流，H為導線架設高度，S為雷擊點到線路垂直距離。感應雷電過電壓幅值與雷擊點高度，導線架設高度等因素有關。

侵入雷電過電壓：輸電線路受到雷擊，雷電波沿導線侵入電氣設備內(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行中斷占60%以上，因此對其防護問題應予以足夠的重視。這種雷電過電壓損害程度與雷電直擊相當，其嚴重后果不言而喻。侵入雷電過電壓幅值與發(fā)電廠保護段的耐雷水平，雷擊點的距離，電暈及發(fā)電廠變電所主接線形式、運行方式有關，其影響因素較為復雜。

2 保護范圍的計算方法和防治措施

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

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

避雷線的保護范圍如下式：當單根避雷線在hx水平面上保護的寬度為當hx≥h/2時，rx=0.47（h-hx）p，rx為避雷線每側保護范圍；當hx＜h/2時，rx=（h-1.53hx）p；等高雙避雷線與不等高多根避雷線保護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 防雷的防護措施

直擊雷防護的主要措施：主要是裝設避雷針、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。在架空線路中防護措施有：（1）架設地線；（2）降低桿塔接地電阻；（3）架設耦合地線；（4）裝設自動重合閘和加強絕緣等。在配電系統(tǒng)中防護措施有：配電變壓器應加裝避雷針保護，避雷針應盡量接近電氣設備裝設，其保護范圍方法參照2.1中所述，同時其接地線應與變壓器低壓側中性點（中性點不接地時為中性點的擊穿熔斷器的接地端）以及金屬外殼等連在一起。

感應雷防護的主要措施：（1）安裝避雷器，來將雷電流泄放到大地，從而限制過電壓，保障輸電線路及設備的安全。因避雷線一定程度上降低了導線上的感應過電壓，但并不能完全消除，所以要加裝避雷器以消除感應雷侵入。（2）有效地將建筑物內(nèi)不帶電的金屬裝備、金屬結構連成整體并予以接地，可以防止感應雷的危險。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線必須做重復接地，接地電阻必須符合重復接地電阻值的要求。

侵入雷波防護的主要措施：（1）應采用避雷針和避雷線對直擊雷和感應雷進行防護，并采取一定地防止反擊措施，在源頭上進行一定的消減和防護；（2）應采用減小雷電閃絡，可用避雷器加以防上和消除；（3）按相關標準要求對采用雷電侵入方案進行校驗時，其條件為保護接線，一般應保證2km外導線上出出侵入雷電時，不會出現(xiàn)電氣設備的絕緣損環(huán)，在實際中一定要進行相關校驗，以滿足防雷要求。（4）要加強重要地段的防護，消減侵入雷電的效果。同時這些規(guī)定都必須符合過電壓保護及絕緣配合中相關要求。

2.3 接地技術：接地按用途分為四種，分別是工作（系統(tǒng)）接地，保護接地，雷電保護接地，防靜電接地。我們這里主要討論雷電保護接地，防雷與接地是不可分割的，是一個有機統(tǒng)一體。一般認為雷電放電機制可用電流源等效、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)生高電壓閃絡而對被保護物體產(chǎn)生破壞作用。接地相關規(guī)范和要求，具體可參照GB50065-2013中標準。一般地接地要求是：（1）優(yōu)先選好自然接地極，在此基礎上考慮是否裝設人工接地極；（2）應不小于兩根導體在不同地點與接地網(wǎng)相連；（3）應注意在高電阻率和永凍土層的接地的措施；（4）應注意接地裝置的防腐及設計處限；（5）應注重人工接地的應用，以達到降低接地電阻的目的。人工接地外緣應閉合，外緣各角應做成圓弧形，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備在空氣中距離應按式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高度；接地裝置與配電設備在地中距離應按式Se≥0.3R，其中R為接地電阻。（7）除按上述要求外，在對避雷針和避雷線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標志，涂以15-100mm寬度相等的黃綠條紋，其截面熱穩(wěn)定性應按接地短路電流全部的70%來選取。

結語

雷電活動是一種復雜的大自然現(xiàn)象，目前沒有哪種防雷措施能夠起到絕對防雷作用，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。同時我們必須在實踐中探索，不斷積累經(jīng)驗，完善防雷措施。

[1]楊嘯天，等.電力系統(tǒng)諧波分析、測量，評估計算與擬制及濾波分析新技術實務全書[M].北京：中國電力科技出版社，2006.

[2]George.J.Wakileh.徐政（譯）.電力系統(tǒng)諧波——基本原理、分析方法和濾波器設計.北京：中國機械工業(yè)出版社，2011.

[3]姜齊榮，等.新型靜止無功發(fā)生器[J].清華大學學報，自然科學版，1997（07）.