針對水利水電工程電氣系統(tǒng)防雷措施的探析

李政林 李平東 劉凱

【摘要】科學技術(shù)日益進步，相應(yīng)的傳統(tǒng)設(shè)備的發(fā)展十分迅速，水利水電工程電氣系統(tǒng)的發(fā)展亦然如此，為確保其安全運行，對該系統(tǒng)的防雷提出了一些要求。水利水電工程電氣系統(tǒng)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(fā)生破壞，所以水利水電工程電氣系統(tǒng)的防雷顯得尤為重要。本文首先對防雷系統(tǒng)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(tǒng)常用的防雷方法以及實際成果等。

【關(guān)鍵詞】水利工程；電氣系統(tǒng)；防雷措施；分析

1、防雷系統(tǒng)對水利水電工程電氣系統(tǒng)的影響

目前國內(nèi)逐步加大了水利水電工程方面資金的投入力度，電氣系統(tǒng)在水利工程中的應(yīng)用越發(fā)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(shù)據(jù)及信息更加準確。山區(qū)、林帶等一些雷電較容易發(fā)生的地帶通常是國內(nèi)水利水電工程建設(shè)地，比如水庫或者水電站一般就會在這里建造，電氣系統(tǒng)十分容易遭受到雷電襲擊，致使電氣設(shè)備受損，導(dǎo)致經(jīng)濟損失。而此時，對電氣系統(tǒng)的防雷就突顯出其不容忽視的優(yōu)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(dǎo)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(dǎo)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(fā)生在雷暴天氣之中，該類型的雷發(fā)生時通常伴有十分明亮的紅光亦或是白光現(xiàn)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(nèi)，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(shè)備的絕緣功能遭到破壞，使高壓和低壓形成對流，進而導(dǎo)致觸電事故發(fā)生。

2.4 雷電感應(yīng)。雷電感應(yīng)通常分為兩種類型，分別為靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)。所謂的雷電感覺就是當發(fā)生雷電的情況下，有導(dǎo)電性的物體與其形成感應(yīng)，導(dǎo)致設(shè)備金屬部分形成火花，引起設(shè)備破損。其中靜電感應(yīng)是因為雷云在放電之后，地面突出的物體上表面感應(yīng)到異性電荷，逐步使其不再受束縛而流竄出來，而且傳導(dǎo)過程會跟隨雷電的電波進行，進而使得設(shè)備遭到破損。電磁感應(yīng)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(dǎo)體對此十分敏感，會感應(yīng)磁場的變化，進而對人體二次放電，導(dǎo)致電氣設(shè)備受到破壞。

3、水利水電工程電氣系統(tǒng)防雷措施

3.1 瞬態(tài)電壓抑制器的選用。水利水電工程電氣系統(tǒng)中的瞬態(tài)電壓抑制器通常選用TVS管，該設(shè)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(shè)備的兩極受到了反向瞬態(tài)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(zhuǎn)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(yōu)點，比如響應(yīng)時間相對較短、擊穿電壓的偏差不大、體積不大、瞬態(tài)功率大、不存在損壞極限、漏電流低等?，F(xiàn)在改瞬態(tài)電壓抑制器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在包括水利水電工程電氣系統(tǒng)以及計算機系統(tǒng)、家電、通訊設(shè)備等不同的領(lǐng)域之中。

3.2 UPS過電保護。感應(yīng)雷以及通過電源線進入室內(nèi)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(shè)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(shè)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(nèi)；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(tǒng)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(tǒng)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(jiān)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(lián)式的結(jié)構(gòu)，具備多級保護的功能。該防雷器主要應(yīng)用在監(jiān)控系統(tǒng)中，主要功能體現(xiàn)在室內(nèi)、外監(jiān)控設(shè)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(jīng)濟性使其在現(xiàn)代化的今天仍有應(yīng)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(guān)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(yīng)用過程中還需考慮其性價比。在水利水電工程電氣系統(tǒng)中，該方法也有所應(yīng)用。

3.4.2 屏蔽措施。防雷屏蔽是利用電氣系統(tǒng)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(shù)連接起來，也可以直接的架設(shè)金屬屏蔽網(wǎng)或電纜，進而于電氣系統(tǒng)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(nèi)部。這里需要提醒的是，當進行專門的金屬屏蔽網(wǎng)的架設(shè)工作時，應(yīng)該連接接地母線，且接地母線應(yīng)于機房的內(nèi)部環(huán)形架設(shè)。為了保證其安全性，應(yīng)當均勻的設(shè)置屏蔽網(wǎng)與母線的連接點。

4、結(jié)束語

水利水電工程電氣系統(tǒng)的防雷其實是一個十分繁雜且系統(tǒng)的工程。其防雷措施的采用應(yīng)該與工程的實際情況相結(jié)合，而且應(yīng)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(tǒng)的防雷，進而促使電氣系統(tǒng)能夠安全平穩(wěn)的運行，盡可能的降低雷電災(zāi)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(tǒng)中運用三合一防雷器、傳統(tǒng)接地和屏蔽措施的利用以及瞬態(tài)電壓抑制器的選用。為了成功避免雷害，一般應(yīng)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(tǒng)免受或少受雷電的干擾與破壞。

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