試論中低壓系統(tǒng)電力設(shè)備和設(shè)施的防雷與接地

【摘 要】隨著地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，同時(shí)使用電能的安全性的要求也在進(jìn)一步提高。由于對(duì)雷電過(guò)電壓的認(rèn)識(shí)不足和防患措施不科學(xué)和不到位，致使企業(yè)生產(chǎn)的間斷，造成經(jīng)濟(jì)損失。企業(yè)生產(chǎn)的電能使用主要以電壓為主，因此在防患雷電壓的破壞上應(yīng)從變電所、電氣設(shè)備和輸電線路上采取防患措施。

【關(guān)鍵詞】電力線路；電力設(shè)備；接地；防雷

0 概述

雷電的危害方式分為直擊雷、感應(yīng)雷、球形雷三種，最常見(jiàn)的是直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷就是雷電直接打擊到物體上；感應(yīng)雷即是急劇變化的雷電電場(chǎng)，因靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)在附近不閉合的導(dǎo)體上產(chǎn)生高電壓，閉合的導(dǎo)體上產(chǎn)生大電流而引發(fā)的雷災(zāi)。

1）直擊雷的防護(hù)有：目前，防避直擊雷都是采用避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)作為接閃器，然后通過(guò)良好的接地裝置迅速而安全把雷電流引入大地。

2）感應(yīng)雷的防護(hù)有：電源防雷、信號(hào)系統(tǒng)防雷、等電位連接、金屬屏蔽及重復(fù)接地。

下面，簡(jiǎn)要介紹電力線路和設(shè)備設(shè)施的防雷與接地。

1 電力線路的防雷與接地

輸電線路的防雷，應(yīng)根據(jù)線路的電壓等級(jí)、負(fù)荷性質(zhì)和系統(tǒng)運(yùn)行方式，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐貐^(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱、地形地貌特點(diǎn)及土壤電阻率高低等情況，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用合理的防雷方式。

35KV線路不需全線架設(shè)避雷線，一般在變電所的進(jìn)線段架設(shè)1～2km的避雷線，同時(shí)在雷電活動(dòng)強(qiáng)烈的地段架設(shè)避雷線，或者安裝線路金屬氧化物避雷器。對(duì)于35KV線路裝設(shè)的金屬氧化物避雷器的技術(shù)參數(shù)，一般應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：持續(xù)運(yùn)行電壓（有效值）不小于40.8KV；額定電壓（有效值）不小于51KV； 直流1mA參考電壓不小于73KV（范圍在73～74KV之間）；標(biāo)準(zhǔn)放電電流5KA等級(jí)以下殘壓（峰值）不大于：雷電沖擊134KV、操作沖擊114KV、陡坡沖擊154KV；2000μs方波電流（峰值）200A；對(duì)絕緣配置，根據(jù)線路污穢等級(jí)要求確定。

2 配電線路的防雷與接地

與輸電線路一樣，配電線路的防雷也可采用避雷線或避雷器，對(duì)于不同電壓等級(jí)和不同線路采取的措施也不一樣。

1）10KV裸導(dǎo)線線路

對(duì)于10KV裸導(dǎo)線線路，原則上可以采用避雷線進(jìn)行防雷保護(hù)，但由于成本高，施工不方便，目前基本上都不采用避雷線，而是在一些雷電活動(dòng)頻繁的線段安裝避雷器，同時(shí)按照要求做好桿塔的接地。

2）10KV絕緣線線路

10KV絕緣線線路現(xiàn)在線路基本上都換成了交聯(lián)聚乙烯架空絕緣線，但其防雷措施與原來(lái)的裸導(dǎo)線線路的防雷措施并沒(méi)有變化，致使發(fā)生了數(shù)起雷擊絕緣線斷線事故。對(duì)于架空絕緣線目前可采取以下防雷措施：

（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；

（3）在多雷區(qū)或者按照一定檔距安裝線路避雷器，減少雷擊斷線事故；

（4）延長(zhǎng)閃爍路徑，導(dǎo)致電弧容易熄滅，局部增加絕緣強(qiáng)度，如在導(dǎo)線與絕緣子相連處加強(qiáng)絕緣，以及采用長(zhǎng)閃爍路徑避雷器等；

（5）局部剝離絕緣導(dǎo)線，使之局部成為裸導(dǎo)線，從而電弧能在剝離部分滑動(dòng)，而不是固定在某一點(diǎn)燒蝕，同時(shí)也可為以后施工提供一個(gè)掛地線點(diǎn)。

3）低壓配電線路

低壓線路應(yīng)從變壓器出口處安裝避雷器或擊穿保險(xiǎn)，同時(shí)做好接地，接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于4Ω。中性點(diǎn)直接接地的低壓電力網(wǎng)中的中性線應(yīng)在電源點(diǎn)接地。低壓配電線路，在干線和分支線終端處應(yīng)重復(fù)接地，每重復(fù)接地的接地電阻應(yīng)不大于10Ω，對(duì)于較長(zhǎng)的線路，重復(fù)接地應(yīng)不少于3處。特別是為防止雷電波沿低壓配電線路侵入用戶(hù)，對(duì)于接護(hù)線上的絕緣子鐵角應(yīng)接地，接地電阻應(yīng)小于30Ω，這一點(diǎn)對(duì)于我們進(jìn)行的一戶(hù)一表改造工作尤其應(yīng)引起重視。

3 電力電纜線路的防雷與接地

電力電纜由于其本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和與其他電氣設(shè)施連接的要求，根據(jù)不同電壓等級(jí)采取不同的防雷方法。對(duì)于35KV及以下電壓等級(jí)的電力電纜，基本上應(yīng)采取在電纜終端頭附近安裝避雷器，同時(shí)終端頭金屬屏蔽、鎧裝必須接地良好。對(duì)于110KV及以上的高壓電纜，當(dāng)電纜線路遭受雷電沖擊電壓作用時(shí)，在金屬護(hù)套的不接地端或交叉互連處會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓，可能會(huì)使護(hù)層絕緣發(fā)生擊穿，應(yīng)采取以下保護(hù)方案之一：

（1）電纜金屬護(hù)套一端互聯(lián)接地，另一端接保護(hù)器；

（2）電纜金屬護(hù)套交叉互聯(lián)，保護(hù)器Y0接線；

（3）電纜金屬護(hù)套交叉互聯(lián)，保護(hù)器Y接線或△接線；

（4）電纜金屬護(hù)套一端互聯(lián)接地加均壓線；

（5）電纜金屬護(hù)套一端互聯(lián)接地加回流線。

4 電氣設(shè)備與電子設(shè)備的防雷與接地

1）變電所設(shè)備的防雷與接地

變電所設(shè)備的防雷離不開(kāi)建筑物的防雷，按照最新的國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB50054-95，對(duì)建筑物與設(shè)備的防雷接地應(yīng)采用等電位連接，而不是傳統(tǒng)上分別做獨(dú)立的接地網(wǎng)。所謂等電位連接，就是把建筑物本身和其內(nèi)外各種導(dǎo)電物用導(dǎo)體（電氣上）焊接起來(lái)，以保證等電位。由于雷電流峰值非常大，流經(jīng)之處都立即升至很高的電位（相對(duì)于大地而言），因此對(duì)于附近尚處在大地電位的電氣、電子設(shè)備和人產(chǎn)生旁側(cè)閃爍，容易引起設(shè)備和人身事故。所以等電位連接是防雷的關(guān)鍵措施之一。

（1）所內(nèi)建筑物的防雷

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

現(xiàn)代建筑物防雷主要由頂部避雷帶、網(wǎng)狀接閃器、建筑物的梁、柱、樓板和四周墻體的主鋼筋作引下線，利用地下鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為接地體。在建筑物設(shè)計(jì)和施工時(shí)就要考慮到作為網(wǎng)狀接閃器、引下線和接地體的鋼筋網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)與建筑物鋼筋混凝土相結(jié)合，已成為國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的經(jīng)濟(jì)可靠的防雷方式。因此在設(shè)計(jì)、施工時(shí)都應(yīng)預(yù)留從各層樓板、梁、柱內(nèi)鋼筋焊出接頭，以便與室內(nèi)外接地線相連。

（2）室外設(shè)備的防雷

為了防止直擊雷，室外可根據(jù)需要，安裝一支或多支避雷針，計(jì)算其保護(hù)范圍，以達(dá)到保護(hù)室外所有設(shè)備要求為原則。同時(shí)對(duì)于室外架構(gòu)母線和變壓器中性點(diǎn)應(yīng)加裝避雷器保護(hù)，室外做一接地網(wǎng)，所有設(shè)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(chǎn)生過(guò)電壓，各種設(shè)備的絕緣水平應(yīng)能滿(mǎn)足電壓對(duì)該設(shè)備的絕緣要求，我們?cè)谠O(shè)備訂貨和出廠試驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，按照規(guī)程要求確保設(shè)備絕緣耐壓水平，以防雷電擊穿。這種防雷結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)：一是，可避免“繞擊”；二是，能起“法拉第籠”的屏蔽作用，可大大削弱雷電電磁脈沖的侵入；三是，因建筑物各層的梁、柱、樓板、墻體的鋼筋和金屬管線等導(dǎo)電體在電氣上連成一體，做到幾乎處處電位相等，，從而保證設(shè)備的安全；四是，“籠”式避雷裝置的引下線是由為數(shù)眾多的鋼筋組成，大大分散了雷電流，并消弱了建筑物內(nèi)信息設(shè)備所受到的脈沖電磁場(chǎng)沖擊幅值；五是，接地體是分布在地下四周的鋼筋混凝土基礎(chǔ)，可形成均勻分布的均壓網(wǎng)，與大地接觸面廣，接地電阻低且又穩(wěn)定。

（3）室內(nèi)設(shè)備的防雷

室內(nèi)各種金屬屏、柜外皮均應(yīng)與底座槽鋼可靠焊接或用螺栓連接，保證接觸良好，同時(shí)槽鋼應(yīng)與電纜溝道內(nèi)的電纜支架用鍍鋅扁鋼焊接起來(lái)，形成一個(gè)整體，與室外接地網(wǎng)形成一個(gè)完整的大接地網(wǎng)。

2）計(jì)算機(jī)、通訊等自動(dòng)化設(shè)備的防雷接地

大樓內(nèi)計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備的第一道保護(hù)屏障，由于通訊電臺(tái)必須通過(guò)信號(hào)電纜與通訊塔上天線相連，因此對(duì)于通訊電纜外皮必須做好接地（多點(diǎn)重復(fù)接地），并與大樓的接地網(wǎng)連接起來(lái)形成等電位，同時(shí)可以加裝避雷器。

對(duì)于所有大樓內(nèi)的電氣、電子設(shè)備，應(yīng)該逐級(jí)采取防雷保護(hù)措施，首先做好大樓和電源的防雷接地，然后在機(jī)房和各設(shè)備端口安裝相應(yīng)的 避雷器，才能真正防止雷電波的侵入和反擊。

5 結(jié)語(yǔ)

配電系統(tǒng)的防雷與接地應(yīng)從工程設(shè)計(jì)階段就認(rèn)真加以考慮，根據(jù)各地的實(shí)際情況，采取切實(shí)可行的防雷方案，選用質(zhì)量可靠的電氣設(shè)備和可靠性高的防雷設(shè)備，同時(shí)真正按照等電位的原則，做好符合要求的共用接地網(wǎng)，綜合考慮防雷與接地，只有這樣我們的線路和設(shè)備才能避免遭受雷擊的危害。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]