配電系統(tǒng)的雷電保護措施

龐春生

蘭州西固熱電有限責(zé)任公司宏大公司，甘肅蘭州 730060

在電力系統(tǒng)中，雷擊是一個主要的災(zāi)害，其導(dǎo)致的后果也十分嚴(yán)重。雷擊會產(chǎn)生電、熱、機械三種性質(zhì)的破壞力，不但會損壞電器設(shè)備，還會造成電力系統(tǒng)停電，建筑物和電力設(shè)備著火、爆炸等事故。嚴(yán)重的話還會導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備事故以及人員傷亡。所以，研究配電系統(tǒng)的防雷保護措施具有很強的現(xiàn)實意義。本文主要針對雷擊問題來探討配電系統(tǒng)保護問題，希望為配電系統(tǒng)的防雷保護提供有益建議。

1 雷電的種類

通常雷電被氛圍直擊雷、球形雷、感應(yīng)雷三種。所謂直擊雷就是雷云帶電且能夠?qū)﹄娖髟O(shè)備與建筑物直接放電。因為帶電雷云接近地面時會把架空線路導(dǎo)線、導(dǎo)電凸出物的上端感應(yīng)到極多電荷，雷云放電以后電荷不再被束縛，變形成大電流、高壓電沖擊波，隨著導(dǎo)體飛速傳播，這種沖擊波來源于雷云的靜電感應(yīng)，有雷電性質(zhì)，所以被叫做靜電感應(yīng)雷。雷云放電過程中，沖擊雷電流威力十分巨大，會在地面形成電磁場，并不斷和周圍的導(dǎo)體發(fā)生反應(yīng)形成高電動勢，該電動勢有著雷電特征，所以交電磁感應(yīng)雷。這兩種雷都叫做感應(yīng)雷。而球形雷就是雷云放電時發(fā)出各種顏色光芒的火球，屬于特殊情況下的帶電體。

2 配電系統(tǒng)雷電保護措施

2.1 預(yù)防雷電波入侵

1）如果低壓線路的全長所使用的電纜是屬于架空金屬線或者埋地這兩種情況，那就需要將電纜金屬或入戶端金屬線槽接在地上；防雷接地裝置要和這些金屬物連接在一起。

2）不用低壓架空線，而是用護套電纜穿鋼管直接引入并埋地，而它的長度應(yīng)該符合規(guī)范要求，一般來說埋地電纜長度應(yīng)在15m內(nèi)。防雷接地裝置連接好入戶端電纜的鋼管與金屬外皮。避雷器應(yīng)該裝于架空線和電纜連接的地方。將一些設(shè)備器件并接于地上，比如避雷器、電纜金屬外皮等等，而且沖擊接地電阻一定不能超過10Ω[1]。如果是直接引入架空線，那么避雷器應(yīng)該加裝在入戶端，然后在電氣設(shè)備接地裝置上連接架空線與絕緣子鐵腳、金具。在靠近建筑物的兩根電桿上，將絕緣子鐵腳接地，它的沖擊接地電阻不能超過30Ω。

3）進出建筑物的架空或者直接埋地的金屬管道需要和防雷接地裝置連接在一起。如果不連接，那么就接地的就是架空管道，它的沖擊接地電阻不能超過10Ω。建筑物的引入（引出）金屬管道和防雷接地裝置應(yīng)該在進出口連接。架空金屬管道和建筑應(yīng)該在相距25m的地方進行一次接地，它的沖擊接地電阻必須在10Ω以內(nèi)。

4）要想預(yù)防雷擊電磁脈沖，如果建筑物內(nèi)有信息系統(tǒng)存在，而且必須要預(yù)防雷擊電磁脈沖，那么如果建筑物的防直擊雷裝置較少，或者在其它建筑物上沒有，或者超出了別的物體保護范圍，那么對于直擊雷的防護則要按照第三類防雷建筑物的要求來做好相關(guān)防范措施。如果將屏蔽問題考慮在內(nèi)，那么最好將避雷網(wǎng)用在防直擊雷接閃器上。

5）如果是在設(shè)計工程的階段，對于信息系統(tǒng)規(guī)模以及具體位置不明確，那么如果設(shè)想以后將會有信息系統(tǒng)，那么設(shè)計過程中就要考慮到共用接地系統(tǒng)的設(shè)計，即把鋼筋混凝土的鋼筋與金屬框架、金屬支撐物之類的自然構(gòu)件、配電保護接地系統(tǒng)、金屬管道和防雷裝置連接起來，然后科學(xué)地選擇地方將等電位連接板進行預(yù)埋。

6）為了對防雷裝置有更深入的了解，我們應(yīng)該把雷電電流看成是電流發(fā)生器，然后對存在等電位連接裝置的電流進行分析。如果電流發(fā)生器利用等電位和防雷裝置與導(dǎo)體而連接在一起，那么這里面的雷電流或許就會較多。

2.2 減少電磁干擾感應(yīng)效應(yīng)

把屏蔽設(shè)在建筑物與房間外，通過合理的路徑來敷設(shè)線路，對線路屏蔽。要想改善電磁環(huán)境，關(guān)系到建筑物的大尺寸金屬件需要以等電位的方式連接起來，然后和防雷裝置相接[2]。有的空間需要保護，如果要屏蔽電纜，那么屏蔽層要設(shè)在兩邊，同時等電位連接防雷器交界的地方，要是等電位連接只存在于系統(tǒng)一邊，則允許使用雙層屏蔽，外層的屏蔽也按照上述方法進行。如果建筑物是分開的，那么應(yīng)該在金屬管道中鋪設(shè)非屏蔽電纜。要是在金屬管、鋼筋成格柵形、金屬管的混凝土管道中敷設(shè)，金屬物的兩端需導(dǎo)電貫通，然后依次連在分開建筑的等電位連接帶。這些連接帶應(yīng)該都要有電纜屏蔽層。如果建筑物、房間的大空間屏蔽來自于鋼筋混凝土、金屬框架、金屬支撐物的鋼筋等自然構(gòu)件，格柵形的大空間屏蔽由這些構(gòu)件組成，如果導(dǎo)電金屬物穿過哲學(xué)屏蔽，那么其等電位連接應(yīng)該就近進行。

如果在未經(jīng)過屏蔽效率試驗的情況下計算磁場強度衰減，那么要是閃電在格柵形屏蔽空間以外的周圍，未屏蔽時以H0表示無衰減磁場強度，那么在LPZ0區(qū)域中的磁場強度是H0=i0l（a2Sπ）①，其中i0是雷電流（A）；Sa是雷擊點和屏蔽空間的平均距離（m）。如果存在屏蔽，而且在格柵形大空間屏蔽中，就是說在LPZ1中磁場強度由H0減成H1，那么它的計算公式就是H1= H0/ ②，其中H1是磁場強度（A/m），SF是屏蔽系數(shù)（dB）。那么①的計算值只對LPZ1中的和屏蔽層有一些安全距離dS/1的安全空間Vs中才有效②，則dS/1=wSF/10。

2.3 選擇合適的SPD浪涌保護器

對于低壓供電系統(tǒng)，浪涌引起的瞬態(tài)過電壓保護，應(yīng)該采用分級保護的方式。首先，要了解被保護對象的耐壓特性，即SPD主要是限制電網(wǎng)中的大氣過電壓不超過各種設(shè)備及配電裝置能夠承受的沖擊耐壓[3]。SPD作為浪涌保護器的安裝應(yīng)該是和被保護設(shè)備進行負(fù)載并聯(lián)，其抗阻會根據(jù)電涌電流及電壓增加而降低，電流電壓的非線性特征很明顯。SPD對電涌電壓的限制是按照電流電涌的迅速釋放來進行。其次，要了解SPD自身的最大持續(xù)工作電壓Uc（表1）。

其中MC共模保護：相線對地和中性線對地的保護；MD差模保護：相線對中性線問的保護，對TT和TN-S系統(tǒng)是必須的；U0是指低壓系統(tǒng)相線對中性線的標(biāo)稱電壓(在220/380V系統(tǒng)中，U0=220V)；U0與各種接地系統(tǒng)和保護模式有較大的關(guān)系。如在TT系統(tǒng)，采用MD共模保護，Uc=1.15U0=1.15×220=253V。

表1 最大持續(xù)工作電壓U0

3 結(jié)論

總的來說，配電系統(tǒng)的防雷工作重要性是不言而喻的，而且也是一個復(fù)雜的工程。當(dāng)前，人們對它的重視空前提高。深入探討防雷技術(shù)，可以有效地幫助人們更好地做好配電防雷設(shè)計。不過，防雷工作還有很多問題存在，例如單一防雷技術(shù)落后。在科技的飛速發(fā)展過程中，人們越來越重視防雷技術(shù)的改進，未來或許會有更好的防雷技術(shù)來確保配電系統(tǒng)的安全運行。

[1]吳舸.配電設(shè)備的防雷分析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010（6）：45.

[2]胡保有，康紅軍.配電系統(tǒng)的防雷與接地探析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2014（8）：63.

[3]耿效東.淺談配電系統(tǒng)防雷設(shè)計[J].電子世界，2014（1）：31.