防雷電浪涌保護在低壓供配電系統中的應用

韓寧寧 HAN Ning-ning

（中油遼河工程有限公司，盤錦 124010）

（Liaohe Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Panjin 124010，China）

防雷電浪涌保護在低壓供配電系統中的應用

韓寧寧 HAN Ning-ning

（中油遼河工程有限公司，盤錦 124010）

（Liaohe Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Panjin 124010，China）

在低壓配電系統的安全保護措施中，防雷電浪涌保護起到的作用日益突出，尤其在雷電多發地區，防雷電浪涌保護直接影響到設備的安全運行和操作人員的生命安全。所以，如何在實踐中做好防雷電浪涌的保護，已經成為當前電力建設中的重點課題。

供配電系統；防雷電；浪涌保護

0 引言

油田生產對防燃防爆的要求極高，6kV/0.4kV變電所、采油井站、注汽站、聯合站、污水處理廠、天然氣站場多是采用低壓供配電設備，所以在設計時必須對低壓供配電設備的防雷電浪涌加以重視，使其成為防止供用電事故發生必不可少的一道安全屏障，這不僅利于生產的正常進行和工作人員的生命安全，而且可以實現防火防爆的目標，最大程度上保證安全。

1 防雷電浪涌的必要性

通常情況下，雷電放電發生在云層之間或云層內部，其可為一次或若干次單獨閃電組成，均攜帶若干高幅值、短時間的電流。

典型的雷電放電將包括兩次或三次的閃電，其間相隔大約二十分之一秒，多數處于10kA-100kA的范圍，持續時間均小于100微秒[1]。目前，供電系統內部由于大容量設備和變頻設備的使用，易引起嚴重的設備內部浪涌問題，很小的浪涌沖擊就可以對一些敏感的微電子設備造成致命的損壞，故防雷電浪涌設備的重要性日益凸顯。

2 防雷電浪涌保護的機理

2.1 雷電對供配電設備的影響 直接雷擊可以注入極大的脈沖電流，直接擊中電力設備，雖發生幾率較低，但是對于低壓供配電設備來說，卻可能導致極為嚴重的后果。

相比于直接雷擊，間接雷擊導致的后果較輕，但發生的頻率較高，實踐中絕大多數的低壓供配電設備均為間接雷擊損壞，而油田的低壓供配電系統大多處于配電間內，遭受直接雷擊的可能性極低，故而應當將防雷電浪涌的重點放在間接雷擊，即如何最大程度上抑制并吸收浪涌能量。

2.2 防雷電浪涌設備的原理 通過上文可知，如何對雷擊浪涌能量進行吸收和抑制，是防雷擊浪涌保護的重點，通常使用的電涌保護器是一種壓敏電阻，具有非線性特性較好的優點，其處于極高的電阻狀態，幾乎不存在漏流，可以使得整個電源系統得以正常供電[2]。而在雷擊產生過電壓時將在納秒級的時間內迅速導通并釋放電壓能量，吸收并抑制了雷擊浪涌的能量，泄流后又回到高阻狀態，從而保證整個電源系統的正常供電。

3 防雷電浪涌設備的保護途徑

3.1 第一道防線 首先，防雷電浪涌設備是一種大容量的電源防浪涌保護器，主要是連接在用戶供電系統入口進線各相和大地之間。作為防雷電的重點單位，油田對設備的要求應當提高，根據GB50057的第一、二、三類防雷建筑物的描述確定標稱放電電流值及電壓保護水平值。作為專業的承受雷電和感應雷擊的大電流和高能量浪涌吸收設備，可最大程度上將大量浪涌電流分流至大地，使得巨大的高能量浪涌不會對低壓供配電設備造成損害，保證高壓雷電不會擊穿電氣設備，避免外殼意外帶電，傷害設備附近人員，并可以防爆防火，避免引起火災或爆炸。但是，由于此設備主要作用局限于大浪涌電流，故不能完全地提供保護，特別是供配電系統內部的敏感用電設備。

3.2 第二道防線 在使用I級電源防浪涌保護器后，應當對剩余的小浪涌能量進行更為完善的吸收和防護，這不僅是設備正常運轉和人員安全生產的必要條件，而且也是對高精度、高敏感的電子設備進行的針對性保護措施。相比于I級電源防浪涌保護器，此設備不需要對大浪涌能量進行吸收，但是要求對瞬態過電壓有著極好的抑制作用。但由于油田特殊的情況和要求，故應當和I級電源防浪涌保護器合用，以期能夠達到最大的保護效果。

3.3 第三道防線 以上兩種放浪涌保護器都是在設備外部附加的保護，但由于油田設備的高敏感性要求，所以應當最大程度的對微小瞬態的瞬態過電壓進行消除，故而對于此放浪涌保護器的最大沖擊容量和限制電壓要求較低，作為第三道防線，可以最大程度上保護高精度的電子設備，同時將瞬態過電壓對用電設備系統內部的影響降到最低，并且實現防火防爆的安全需要[3]。

4 預期目的

在油田的低壓供配電設備中采取防雷電浪涌保護設備，可以達到以下目標：

①最大程度的保護由雷擊而造成的低壓供配電設備的損壞；

②保證系統用的穩定性，避免對單位其他設備的正常運轉造成阻礙；

③避免事故發生率，提高電氣設備正常運行的效率；

④減少設備維修、更換頻率，減少費用投入；

⑤保證工作人員的人生生命安全；

⑥確保油田這一嚴格防爆防火單位的正常運行。

5 結束語

隨著當前社會安全生產意識的提高，以及油田本身的安全要求，低壓配供電設備對于防雷電浪涌的要求極為嚴格，故應當在實踐中謹慎設計、嚴格施工，最大程度的保證生產的正常進行和人員的生命財產安全。

[1]張志勝.低壓配電系統浪涌保護器設計中相關問題的探討[M].中國電器工業出版社，2011.

[2]劉道兵，顧雪平，李海鵬.電網故障診斷的一種完全解析模型[J].中國電機工程學報，2011.

[3]郭文鑫，文福拴.計及保護和斷路器誤動與拒動的電力系統故障診斷解析模型[J].電力系統自動化，2009.

Application of Lightning Surge Protection in Low-voltage Power Supply and Distribution System

For safety protection measures，lightning surge protection plays an increasingly prominent role in low-voltage distribution system,especially in the lightning prone areas,lightning surge protection directly affects the safe operation of equipment and safety of operating personnel.So,how to do well the protection against lightning surge in practice has become a key issue in the electric power construction.

power supply and distribution system；lightning prevention；surge protection

韓寧寧（1986-），男，山東東營人，設計人員，助理工程師，研究方向為供配電、發輸變。

TU856

A

1006-4311（2014）13-0039-02