電能計(jì)量裝置防雷電綜合對(duì)策研究

摘要：隨著科技的發(fā)展，電子技術(shù)在我國的發(fā)展日益成熟，電子式電能表、電子式互感器開始在供電行業(yè)的電能計(jì)量裝置中被大量應(yīng)用，而雷電很容易使這些設(shè)備里的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生錯(cuò)亂或直接損壞其內(nèi)部的芯片，以致這些電能計(jì)量裝置出現(xiàn)各種各樣的故障。為了提高電能計(jì)量裝置的安全運(yùn)行水平，文章探討了電能計(jì)量裝置的雷電防治對(duì)策。

關(guān)鍵詞：電能計(jì)量裝置；雷電防治；電子式電能表；電子式互感器；電子技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM933 文章編號(hào)：1009-2374（2016）02-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.064

1 概述

電能計(jì)量裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一，其裝設(shè)在電力系統(tǒng)的發(fā)、供、用各個(gè)環(huán)節(jié)，主要對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)電量、供電量、用電量等進(jìn)行相關(guān)的計(jì)量。各種類型的電能表、計(jì)量用到的電壓、電流互感器及其二次回路、電能計(jì)量柜（箱）等都是一些常見的電能計(jì)量裝置。近年來電子技術(shù)的飛速發(fā)展，由于這些電子器件集成化、小型化、高速化的水平都比較高，電力部門也開始大量采用一些電子設(shè)備來對(duì)電能進(jìn)行計(jì)量。但這些電子設(shè)備在耐過壓、耐過流和抗雷電沖擊的能力一般都比較弱，以至于一些電子電能計(jì)量裝置經(jīng)常由于雷擊而發(fā)生故障。

2 電能計(jì)量裝置遭雷擊的途徑及損壞機(jī)理

雷電是一種自然現(xiàn)象，常伴隨在降雨的過程中發(fā)生，高能的低頻成分、極具滲透性的高頻成分是雷電的主要組成部分，雷電損壞設(shè)備的方式主要有：一種是金屬管線或地線把雷電傳導(dǎo)致設(shè)備使設(shè)備損壞；另一種是雷電電磁脈沖耦合感應(yīng)到金屬管線或地線，以至浪涌現(xiàn)象的發(fā)生對(duì)設(shè)備造成損壞，其中這些雷電電磁脈沖主要來自于閃電通道或泄流通道。而這種感應(yīng)現(xiàn)象是造成各種電能計(jì)量裝置發(fā)生破壞的主要原因，雷電電磁脈沖的耦合能量是造成電子設(shè)備危害的罪魁禍?zhǔn)住Ｆ鋵?duì)電子設(shè)備的損壞主要是通過金屬管線通道（如電源線、天饋線、信號(hào)線）、地線通道、地電位反擊、空間通道、產(chǎn)生瞬態(tài)浪涌現(xiàn)象來對(duì)電子設(shè)備造成損壞。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，在所有的電能計(jì)量裝置中，由于直接雷擊發(fā)生損壞的很少，而雷電電磁脈沖沖擊才是大多數(shù)電能計(jì)量裝置損壞產(chǎn)生的主要原因，但無論是雷電直接擊中還是間接擊中，都會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞電能計(jì)量裝置，使企業(yè)嚴(yán)重受損，所以電力計(jì)量裝置，當(dāng)前急需解決的一個(gè)重要問題就是采取針對(duì)性的防雷對(duì)策。

由于精密的電子器件是電能計(jì)量裝置中使用的主要計(jì)量設(shè)備，其特點(diǎn)是連續(xù)的通電運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦遇到雷雨天氣，雷電就有襲擊電能計(jì)量裝置的危險(xiǎn)。倘若雷電發(fā)生在離電能計(jì)量裝置不遠(yuǎn)的地方，雷電產(chǎn)生的強(qiáng)電流，電力系統(tǒng)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)很可能會(huì)受到襲擊，這時(shí)進(jìn)出電能計(jì)量裝置的通信電纜或者電源電纜很可能會(huì)成為雷電襲擊的主要通道，若此時(shí)防治措施沒有在電能計(jì)量裝置上裝設(shè)的話，雷電產(chǎn)生的高達(dá)幾萬伏的強(qiáng)電壓或者是高達(dá)幾萬安培的強(qiáng)電流，肯定會(huì)對(duì)電力設(shè)備造成巨大的沖擊，輕則使電能計(jì)量裝置里的數(shù)據(jù)丟失或錯(cuò)亂，重則燒損電能計(jì)量裝置以及其他用電設(shè)備，更有甚者威脅到整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。即使強(qiáng)大的雷擊電流或電壓沒有使某些電能計(jì)量裝置發(fā)生損壞，但一旦經(jīng)過雷電襲擊的電能計(jì)量裝置，肯定會(huì)嚴(yán)重影響到其內(nèi)部某些電氣的性能，這樣必然會(huì)使整個(gè)電能計(jì)量裝置精確度受到

影響。

由于電力計(jì)量裝置的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性會(huì)嚴(yán)重受到雷電攻擊的影響，那么積極采取一些電能計(jì)量裝置的防雷措施就顯得十分重要和必要，因?yàn)殡娔苡?jì)量裝置受雷擊的影響不但和各種通信線纜以及配電線路有關(guān)，而且電能計(jì)量裝置自身的質(zhì)量、所處的位置、使用條件以及周圍的環(huán)境都會(huì)影響到電能計(jì)量裝置受雷擊的情況，因此只有采用多管齊下的預(yù)防措施，才能有效防止雷電對(duì)電力系統(tǒng)電能計(jì)量裝置的破壞。

3 電能計(jì)量裝置的防雷綜合對(duì)策

3.1 安裝防雷電的電能計(jì)量裝置

防雷式電子電能表是目前主要的防雷電計(jì)量裝置，這種防雷電電能計(jì)量裝置可以有效地防止雷擊浪涌對(duì)表內(nèi)電子線路的入侵，分流防范措施是設(shè)計(jì)上主要采用的措施，即當(dāng)浪涌電壓出現(xiàn)時(shí)，讓大地瞬間短接浪涌電壓，使這股強(qiáng)大的電流入地分流，以便很好地消弱過電壓、過電流，從而對(duì)電子設(shè)備的安全運(yùn)行起到一定的保護(hù)作用。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，瞬變電壓和浪涌造成的電能表故障可占到電能表總故障的75%左右。建議采用防雷電的電能計(jì)量裝置進(jìn)行電能計(jì)量。

3.2 安裝相應(yīng)的防雷裝置

室內(nèi)是目前電能計(jì)量裝置的主要放置場(chǎng)所，這也使得對(duì)電能計(jì)量裝置的防雷措施在很多單位都被忽略了。對(duì)此，企業(yè)不僅必須按照國家的相關(guān)規(guī)定對(duì)防雷設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，而且還要從企業(yè)電能計(jì)量設(shè)備的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)其特點(diǎn)、性能及作用進(jìn)行綜合的考慮和分析，以便設(shè)置的防雷裝置更科學(xué)、更合理。由于電能計(jì)量裝置自身抵御雷電襲擊的能力很低，因此要重點(diǎn)對(duì)依附建筑物的電能計(jì)量裝置進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，建議在室內(nèi)的電能計(jì)量裝置接地線和建筑物底層的接地總線進(jìn)行匯流，這樣可以有效防止接地線上的反擊電壓危害電能計(jì)量裝置，最好把靜電地、絕緣地、防雷地和安全保護(hù)地在同一個(gè)線路上相接，這樣可以通過大地泄放雷電與雷電電磁脈沖產(chǎn)生的能量，對(duì)電能計(jì)量裝置的安全性起到最大限度的保障。

3.3 設(shè)置可靠有效的接地系統(tǒng)

為了避免電能計(jì)量裝置遭受電雷擊的危險(xiǎn)，接地系統(tǒng)的設(shè)置上必須可靠，要從實(shí)際情況出發(fā)，因地制宜地設(shè)計(jì)接地網(wǎng)，為了使電子設(shè)備接地時(shí)產(chǎn)生的反擊電壓和沖擊阻抗減到最小，建議在設(shè)計(jì)地網(wǎng)時(shí)面積一定要足夠大，同時(shí)延伸量要盡量減小，在安裝接地體時(shí)，要參照接地系統(tǒng)之間的電壓危險(xiǎn)限值。依據(jù)相關(guān)的規(guī)范，建議采用20m的距離作為電子設(shè)備單獨(dú)設(shè)置的接地與電源及防雷接地之間的距離。但在我們實(shí)際的接地工作中，很難做到不同接地系統(tǒng)之間保持20m的距離，對(duì)于此種情況，可以通過連接地電位均衡器的方法在不同的接地系統(tǒng)之間，這樣不但可以減小不同接地系統(tǒng)之間的電位差，同時(shí)還可以起到減小電能計(jì)量裝置干擾的作用。

3.4 完善線路上的過壓保護(hù)

當(dāng)發(fā)生雷電時(shí)，由于電磁場(chǎng)的作用常常會(huì)使處于雷擊范圍內(nèi)的導(dǎo)體生產(chǎn)過電壓現(xiàn)象，而過電壓在線路本身的傳遞過程中也會(huì)出現(xiàn)，幅值大、速度快是過電壓表現(xiàn)出來的主要瞬間現(xiàn)象，一旦這個(gè)數(shù)值超出了電能計(jì)量設(shè)備所能承載的最大沖擊量時(shí)，就會(huì)損壞電能計(jì)量裝置。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，要最大限度地對(duì)過電壓進(jìn)行分散，以防損壞電能計(jì)量裝置。由于電能計(jì)量裝置時(shí)刻相連于電源線路，一旦發(fā)生意外情況，電能計(jì)量裝置必然會(huì)受到雷擊的巨大危害，因此要想保護(hù)電能計(jì)量設(shè)備，我們必須完善過電壓保護(hù)裝置，對(duì)過電壓進(jìn)行有效的分散以及減小接地線之間的電位差。

4 結(jié)語

總之，雷擊會(huì)嚴(yán)重危害到電能計(jì)量裝置的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，對(duì)企業(yè)造成的損失也是不可估量的，因此研究電能計(jì)量裝置遭受雷電的機(jī)理，并采取綜合性的應(yīng)對(duì)策略提高電能計(jì)量裝置的安全運(yùn)行，對(duì)提高電能計(jì)量裝置設(shè)備的防護(hù)水平具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]顧艷君，錢志良，楊全超，等.一種新型超高壓電動(dòng)短路接地線夾[J].蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版），2012，（2）.

[2]張海東.某地稅局變壓器及計(jì)算機(jī)房雷擊事故分析

[J].吉林農(nóng)業(yè)，2013，（6）.

[3]劉琳.淺談城市中小型汽車加油站防雷接地設(shè)計(jì)[J].有色金屬設(shè)計(jì)，2013，（1）.

作者簡介：陳敬娟（1981-），女，山東萊蕪人，國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司工程師。

（責(zé)任編輯：蔣建華）