雷電防護工程在工農業中的應用

張彥玲

山東省臨沂市工業學校數控應用技術系

雷電防護工程在工農業中的應用

張彥玲

山東省臨沂市工業學校數控應用技術系

文中簡單描述了雷電基礎常識及雷電防護系統的組成，闡述了雷電防護系統中的接地防雷工程原理，并從電力線路及電氣設備兩方面具體分析了防雷接地工程在工農業中的應用。

雷電基本知識防護原理設備防雷接地

隨著科學技術的不斷進步，工農業中的電力通信設備不斷更新，不斷向電網自動化方向發展。大規模的電路集成設備和智能化設備越來越廣泛應用于工農業中的電力通信中，各種先進設備越來越精細，對于電壓的要求也就越來越高。雷電在電源線、信號線、天饋線等上感應的瞬間過電壓會造成一定的危害，對于設備、傳輸線路和人員也會造成傷害，因此必須采取一定的保護措施。

一、雷電防護基礎知識

1.雷電產生

大氣中的強對流會伴隨著電荷分布的變化，大氣電場也會隨之發生變化，從而形成雷雨云（專業稱“積雨云”），雷雨云團之間或雷雨云團與大地之間就可能發生劇烈的放電現象，這種強烈的放電就是閃電，又稱雷電或雷擊。

我國平均每年因雷擊災害所造成的損失為幾十億元，針對雷電災害，近年來我國先后出臺了多部防雷標準來規范工農業中雷電防護工程的應用，預防雷電災害的發生，減少雷電災害造成的損失。

2.雷電的危害

直擊雷：直擊雷是雷雨云對大地或建筑物的放電現象。它產生強大的脈沖電流、熾熱的高溫、猛烈的電動力損壞放電通道上的建筑物、輸電線、室外電氣、電子設備，擊死、擊傷人員，同時產生的強烈的電磁感應和電磁輻射，對周圍的電氣、電子設備造成損壞或干擾。

雷擊電磁脈沖（LEMP）：雷擊電磁脈沖是由于雷雨云之間和雷雨云與大地之間放電時，產生的電磁感應、電磁輻射以及雷雨云與輸電線靜電感應電荷在雷擊放電瞬間泄放，產生的過電壓、過電流通過連接建筑物內外的各種金屬管道、電源線、信號線、電視天線等進入室內設備，使用電設備損害。

對直擊雷的防護主要采用避雷針、避雷帶、引下線及接地體等傳統的外部避雷裝置。對雷擊電磁脈沖的防護主要采用SPD（電涌保護器）。

二、雷電防護基本原理及組成

1.雷電防護基本原理

雷電及其它強干擾對通信系統的致損及由此引起的后果是嚴重的，雷電防護將成為必需。對工農業中的電子信息設備而言，危害主要來自于由雷電引起的雷電電磁脈沖的耦合能量，通過金屬管線通道、地線通道和空間通道所產生的瞬態浪涌。其中金屬管線通道的浪涌和地線通道的地電位反擊是電子信息系統致損的主要原因，它的最見的致損形式是在電力線上引起的雷損，所以需作為防擴的重點。

2.雷電防護系統的組成

雷電防護系統由三部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防護，由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導入地下泄放。過渡防護，由合理的屏蔽、接地、布線組成，可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應。內部防護，由均壓等電位連接、過電壓保護組成，可均衡系統電位，限制過電壓幅值。

三、工農業中雷電防護工程的應用

1.線路的防雷與接地

輸電線路的防雷，應根據線路中的電壓等級、負荷性質和系統運行方式，并結合當地地區雷電活動的強弱、地形地貌特點及土壤電阻率高低等情況，通過技術經濟比較，采用合理的防雷方式。135KV線路不宜全線架設避雷線，一般在變電所的進線段架設1～2公里的避雷線，同時在雷電活動強烈的地段架設避雷線或者安裝線路金屬氧化物避雷器。110KV線路應全線架設避雷線，但在運行經驗證明雷電活動輕微的地區可不架設避雷線。220KV線路應全線架設避雷線，同時采用雙避雷線。對于架設避雷線的線路，應注意桿塔上避雷線對邊導線的保護角，一般采用20°～30°保護角，同時做好桿塔的接地。

配電線路的防雷可采用避雷線或避雷器，對于不同電壓等級和不同線路采取的措施卻不一樣。對于10KV裸導線線路，原則上可以采用避雷線進行防雷保護，但由于成本高，施工不方便，基本上都不采用避雷線，而是在一些雷電活動頻繁的線段安裝避雷器，同時按照要求做好桿塔的接地。對于架空絕緣線目前可采取如下防雷措施：（1）安裝避雷線，此種方法避雷效果最好，但可行性和難度大，成本高。（2）提高線路絕緣子耐壓水平，將10KV絕緣子換為防雷絕緣子，將大大提高防雷水平。在多雷區或者按照一定檔距安裝線路避雷器，減少雷擊斷線事故。

低壓線路應從變壓器出口處安裝低壓避雷器或擊穿保險器，同時做好接地，接地裝置的接地電阻不應大于4歐。在干線和分支線終端處應重復接地，每年重復接地裝置的接地電阻應不大于10歐，對于較長的線路，重復接地應不少于3處。

2.建筑物的防雷與接地

建筑物本身的防雷裝置是建筑物內電氣設備及系統防雷的第一道屏障，建筑物本身的防雷性能直接影響到內部的電氣設備的防雷，因此首先必須重視建筑物本體的防雷。

現代建筑物防雷主要由頂部避雷帶、網狀接閃器、建筑物的梁、柱、樓板和四周墻體內的主鋼筋作引下線，利用地下鋼筋混凝土基礎作為接地體。在建筑物設計和施工時就要考慮到作為網狀接閃器、引下線和接地體的鋼筋網絡之間的電氣連接，使之成為較理想的“法拉第籠”式避雷器。

防雷網與建筑物鋼筋混凝土相結合，已成為國內外公認的經濟可叉靠的防雷方式，因此在設計、施工時都應預留從各層樓板、梁、柱內鋼筋焊出接頭，以便與室內外接地線相連。

3.室外設備的防雷與接地

為了防止直擊雷，室外可根據需要，安裝一支或多支避雷針，計算其保護范圍，以達到保護室外所有設備要求為原則。同時對于室外架構母線和變壓器中性點應加裝避雷器保護，室外做一接地網，所有設備的接地引下線都與該接地體焊接，以保證等電位。

為了防止雷擊產生過電壓，各種設備的絕緣水平應能滿足電壓對該設備的絕緣要求，我們在設備定貨和出廠試驗時應嚴格把關，按照規程要求確保設備絕緣耐壓水平，以防雷害擊穿。

4.室內設備的防雷與接地

室內各種金屬屏、柜外皮均應與底座槽鋼可焊接或用螺栓連接，保證接觸良好，同時槽鋼應與電纜溝道內的電纜支架用鍍鋅扁鋼焊接起來，形成一個整體，與室外接地網形成一個完整的大接地網。

四、結語

雷電防護系統中，防雷是一個很復雜的問題，不可能依靠一、二種先進的防雷設備和防雷措施就能完全消除雷擊過電壓和感應過電壓的影響，應從工程設計階段就認真加以考慮，根據各地工農業用電的實際情況，采取切實可行的防雷方案，選用質量可靠的電氣設備和可靠性高的防雷設備，同時真正按照等電位的原則，做好符合要求的共用接地網，綜合考慮防雷與接地，只有這樣我們的線路和設備才能避免遭受雷擊的危害。

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