淺談防雷接地技術

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，可想其產生的危害程度。產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，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生劇烈變化，在線路中和設備上產生的。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部，造成絕緣的擊穿。電力系統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電廠保護段的耐雷水平，雷擊點的距離，電暈及發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（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，雷擊避雷針所產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）、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，不會出現電氣設備的絕緣損環，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）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生高電壓閃絡而對被保護物體產生破壞作用。接地相關規范和要求，具體可參照GB50065-2013中標準。一般地接地要求是：（1）優先選好自然接地極，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，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，不斷積累經驗，完善防雷措施。

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