針對水利水電工程電氣系統防雷措施的探析

李政林 李平東 劉凱

【摘要】科學技術日益進步，相應的傳統設備的發展十分迅速，水利水電工程電氣系統的發展亦然如此，為確保其安全運行，對該系統的防雷提出了一些要求。水利水電工程電氣系統的過壓以及過流保護能力相對較差。一旦受到電壓的變化或者是雷電作用就很容易發生破壞，所以水利水電工程電氣系統的防雷顯得尤為重要。本文首先對防雷系統在水利工程的重要性和雷電的類型加以分析，而后介紹水利水電工程電氣系統常用的防雷方法以及實際成果等。

【關鍵詞】水利工程；電氣系統；防雷措施；分析

1、防雷系統對水利水電工程電氣系統的影響

目前國內逐步加大了水利水電工程方面資金的投入力度，電氣系統在水利工程中的應用越發廣泛，這樣就會使得水利水電工程的管理水平得到提高，同時還使得其所提供的數據及信息更加準確。山區、林帶等一些雷電較容易發生的地帶通常是國內水利水電工程建設地，比如水庫或者水電站一般就會在這里建造，電氣系統十分容易遭受到雷電襲擊，致使電氣設備受損，導致經濟損失。而此時，對電氣系統的防雷就突顯出其不容忽視的優勢。

2、雷電分類

2.1 直擊類型。直擊類型的雷電通常具備較強的破壞能力，甚至能夠直擊導致人畜的死亡。其主要是形成與地面突出的物體和云層之間的放電過程。當此類型的雷電與地面金屬物體或者導電體接觸之后流入地下之后則引起非常高的對地電壓，其實這種雷擊事件主要是由接觸電壓所引起的。

2.2 球狀類型。球狀類型的球形類一般情況發生在雷暴天氣之中，該類型的雷發生時通常伴有十分明亮的紅光亦或是白光現象且為一種形狀與球形相近的雷，該類型的雷通常能夠通過門窗或者煙囪進入室內，使得其危險性不容忽視。

2.3 雷電入侵波。此時，雷電通常會進入高空中的金屬管道亦或是輸電線路中，逐步使電氣設備的絕緣功能遭到破壞，使高壓和低壓形成對流，進而導致觸電事故發生。

2.4 雷電感應。雷電感應通常分為兩種類型，分別為靜電感應與電磁感應。所謂的雷電感覺就是當發生雷電的情況下，有導電性的物體與其形成感應，導致設備金屬部分形成火花，引起設備破損。其中靜電感應是因為雷云在放電之后，地面突出的物體上表面感應到異性電荷，逐步使其不再受束縛而流竄出來，而且傳導過程會跟隨雷電的電波進行，進而使得設備遭到破損。電磁感應這是因為當雷電釋放后悔于四周形成十分強大的磁場，金屬導體對此十分敏感，會感應磁場的變化，進而對人體二次放電，導致電氣設備受到破壞。

3、水利水電工程電氣系統防雷措施

3.1 瞬態電壓抑制器的選用。水利水電工程電氣系統中的瞬態電壓抑制器通常選用TVS管，該設備其實為二極管，其作用在于可以保護器件免于受雷擊破壞，當次設備的兩極受到了反向瞬態高能量作用的時候，就能以10-12s量級的速度使兩極直接的高阻抗轉變成為低阻抗，可以吸收很高的浪涌功率，使兩極之間的電壓浮動較小，能夠更有效的使電子線路中間的精密的元器件得到保護，使其不受不同種浪涌脈沖的破壞。TVS管具有許多優點，比如響應時間相對較短、擊穿電壓的偏差不大、體積不大、瞬態功率大、不存在損壞極限、漏電流低等。現在改瞬態電壓抑制器已經廣泛的應用在包括水利水電工程電氣系統以及計算機系統、家電、通訊設備等不同的領域之中。

3.2 UPS過電保護。感應雷以及通過電源線進入室內的這些雷電都能使得電壓電壓快速提升，進而引起UPS和后接設備的破損。一般會在UPS中裝上壓敏電阻，可是這還是不能確保其自身的安全和后接電子設備的安全。針對電源而言，最為可靠和有效的防雷措施為利用四級保護。在第一級采用三極氣體放電管，能夠使較大的雷電的電壓降低到其能夠保護的范圍值內；第二、三極一般運用的為限流模塊和壓敏電阻；第四級則用上述的TVS管。當將上述的四級保護運用于實際電氣系統之中，那么UPS以及被保護的電壓則通常不再會受雷擊的影響。

3.3 水利水電工程電氣系統的過壓保護。這里通常采用的為三合一防雷器，又被稱為組合防雷器或者監控多功能防雷箱。三合一防雷器是電源防雷器、控制線路防雷器以及視頻線路防雷器的組合，每一個部分都利用的是多級串聯式的結構，具備多級保護的功能。該防雷器主要應用在監控系統中，主要功能體現在室內、外監控設備的防止雷擊電磁脈沖破壞。

3.4 通過接地和屏蔽達到防雷目的。接地和屏蔽是最為古老且十分有效的防雷措施，正因其有效性與經濟性使其在現代化的今天仍有應用。

3.4.1 接地措施。接地措施為最常見的防雷措施，接地電阻對接地效果的好壞有著很大的影響，其主要原因在于接地電阻的阻值和過電壓值有很大的關系，因此在條件允許的情況下需盡可能的抑制接地電阻的阻值，從而使電壓值得到控制。值得注意的是，接地電阻其阻值越小，則其售價越高，因此在實際應用過程中還需考慮其性價比。在水利水電工程電氣系統中，該方法也有所應用。

3.4.2 屏蔽措施。防雷屏蔽是利用電氣系統之中每一個外置金屬零件（比如金屬地板以及鋼筋等）互相利用焊接技術連接起來，也可以直接的架設金屬屏蔽網或電纜，進而于電氣系統的外輪廓處形成一種金屬的籠狀空間。這種籠狀空間能夠利用等電壓高壓原理使得高壓電不能進入其內部。這里需要提醒的是，當進行專門的金屬屏蔽網的架設工作時，應該連接接地母線，且接地母線應于機房的內部環形架設。為了保證其安全性，應當均勻的設置屏蔽網與母線的連接點。

4、結束語

水利水電工程電氣系統的防雷其實是一個十分繁雜且系統的工程。其防雷措施的采用應該與工程的實際情況相結合，而且應該對其防雷弱勢進行分析，進而采取有針對性的防雷措施。真正的做到能夠加強水利水電工程電氣系統的防雷，進而促使電氣系統能夠安全平穩的運行，盡可能的降低雷電災害所帶來的影響。通常采取的措施有對UPS采用過電壓保護、在電氣系統中運用三合一防雷器、傳統接地和屏蔽措施的利用以及瞬態電壓抑制器的選用。為了成功避免雷害，一般應采用“整體防御、綜合治理、多重保護”的方針，進而使得水利水電工程電氣系統免受或少受雷電的干擾與破壞。

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