雷电防护工程在工农业中的应用

张彦玲

山东省临沂市工业学校数控应用技术系

雷电防护工程在工农业中的应用

张彦玲

山东省临沂市工业学校数控应用技术系

文中简单描述了雷电基础常识及雷电防护系统的组成，阐述了雷电防护系统中的接地防雷工程原理，并从电力线路及电气设备两方面具体分析了防雷接地工程在工农业中的应用。

雷电基本知识防护原理设备防雷接地

随着科学技术的不断进步，工农业中的电力通信设备不断更新，不断向电网自动化方向发展。大规模的电路集成设备和智能化设备越来越广泛应用于工农业中的电力通信中，各种先进设备越来越精细，对于电压的要求也就越来越高。雷电在电源线、信号线、天馈线等上感应的瞬间过电压会造成一定的危害，对于设备、传输线路和人员也会造成伤害，因此必须采取一定的保护措施。

一、雷电防护基础知识

1.雷电产生

大气中的强对流会伴随着电荷分布的变化，大气电场也会随之发生变化，从而形成雷雨云（专业称“积雨云”），雷雨云团之间或雷雨云团与大地之间就可能发生剧烈的放电现象，这种强烈的放电就是闪电，又称雷电或雷击。

我国平均每年因雷击灾害所造成的损失为几十亿元，针对雷电灾害，近年来我国先后出台了多部防雷标准来规范工农业中雷电防护工程的应用，预防雷电灾害的发生，减少雷电灾害造成的损失。

2.雷电的危害

直击雷：直击雷是雷雨云对大地或建筑物的放电现象。它产生强大的脉冲电流、炽热的高温、猛烈的电动力损坏放电通道上的建筑物、输电线、室外电气、电子设备，击死、击伤人员，同时产生的强烈的电磁感应和电磁辐射，对周围的电气、电子设备造成损坏或干扰。

雷击电磁脉冲（LEMP）：雷击电磁脉冲是由于雷雨云之间和雷雨云与大地之间放电时，产生的电磁感应、电磁辐射以及雷雨云与输电线静电感应电荷在雷击放电瞬间泄放，产生的过电压、过电流通过连接建筑物内外的各种金属管道、电源线、信号线、电视天线等进入室内设备，使用电设备损害。

对直击雷的防护主要采用避雷针、避雷带、引下线及接地体等传统的外部避雷装置。对雷击电磁脉冲的防护主要采用SPD（电涌保护器）。

二、雷电防护基本原理及组成

1.雷电防护基本原理

雷电及其它强干扰对通信系统的致损及由此引起的后果是严重的，雷电防护将成为必需。对工农业中的电子信息设备而言，危害主要来自于由雷电引起的雷电电磁脉冲的耦合能量，通过金属管线通道、地线通道和空间通道所产生的瞬态浪涌。其中金属管线通道的浪涌和地线通道的地电位反击是电子信息系统致损的主要原因，它的最见的致损形式是在电力线上引起的雷损，所以需作为防扩的重点。

2.雷电防护系统的组成

雷电防护系统由三部分组成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防护，由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。过渡防护，由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应。内部防护，由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。

三、工农业中雷电防护工程的应用

1.线路的防雷与接地

输电线路的防雷，应根据线路中的电压等级、负荷性质和系统运行方式，并结合当地地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况，通过技术经济比较，采用合理的防雷方式。135KV线路不宜全线架设避雷线，一般在变电所的进线段架设1～2公里的避雷线，同时在雷电活动强烈的地段架设避雷线或者安装线路金属氧化物避雷器。110KV线路应全线架设避雷线，但在运行经验证明雷电活动轻微的地区可不架设避雷线。220KV线路应全线架设避雷线，同时采用双避雷线。对于架设避雷线的线路，应注意杆塔上避雷线对边导线的保护角，一般采用20°～30°保护角，同时做好杆塔的接地。

配电线路的防雷可采用避雷线或避雷器，对于不同电压等级和不同线路采取的措施却不一样。对于10KV裸导线线路，原则上可以采用避雷线进行防雷保护，但由于成本高，施工不方便，基本上都不采用避雷线，而是在一些雷电活动频繁的线段安装避雷器，同时按照要求做好杆塔的接地。对于架空绝缘线目前可采取如下防雷措施：（1）安装避雷线，此种方法避雷效果最好，但可行性和难度大，成本高。（2）提高线路绝缘子耐压水平，将10KV绝缘子换为防雷绝缘子，将大大提高防雷水平。在多雷区或者按照一定档距安装线路避雷器，减少雷击断线事故。

低压线路应从变压器出口处安装低压避雷器或击穿保险器，同时做好接地，接地装置的接地电阻不应大于4欧。在干线和分支线终端处应重复接地，每年重复接地装置的接地电阻应不大于10欧，对于较长的线路，重复接地应不少于3处。

2.建筑物的防雷与接地

建筑物本身的防雷装置是建筑物内电气设备及系统防雷的第一道屏障，建筑物本身的防雷性能直接影响到内部的电气设备的防雷，因此首先必须重视建筑物本体的防雷。

现代建筑物防雷主要由顶部避雷带、网状接闪器、建筑物的梁、柱、楼板和四周墙体内的主钢筋作引下线，利用地下钢筋混凝土基础作为接地体。在建筑物设计和施工时就要考虑到作为网状接闪器、引下线和接地体的钢筋网络之间的电气连接，使之成为较理想的“法拉第笼”式避雷器。

防雷网与建筑物钢筋混凝土相结合，已成为国内外公认的经济可叉靠的防雷方式，因此在设计、施工时都应预留从各层楼板、梁、柱内钢筋焊出接头，以便与室内外接地线相连。

3.室外设备的防雷与接地

为了防止直击雷，室外可根据需要，安装一支或多支避雷针，计算其保护范围，以达到保护室外所有设备要求为原则。同时对于室外架构母线和变压器中性点应加装避雷器保护，室外做一接地网，所有设备的接地引下线都与该接地体焊接，以保证等电位。

为了防止雷击产生过电压，各种设备的绝缘水平应能满足电压对该设备的绝缘要求，我们在设备定货和出厂试验时应严格把关，按照规程要求确保设备绝缘耐压水平，以防雷害击穿。

4.室内设备的防雷与接地

室内各种金属屏、柜外皮均应与底座槽钢可焊接或用螺栓连接，保证接触良好，同时槽钢应与电缆沟道内的电缆支架用镀锌扁钢焊接起来，形成一个整体，与室外接地网形成一个完整的大接地网。

四、结语

雷电防护系统中，防雷是一个很复杂的问题，不可能依靠一、二种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除雷击过电压和感应过电压的影响，应从工程设计阶段就认真加以考虑，根据各地工农业用电的实际情况，采取切实可行的防雷方案，选用质量可靠的电气设备和可靠性高的防雷设备，同时真正按照等电位的原则，做好符合要求的共用接地网，综合考虑防雷与接地，只有这样我们的线路和设备才能避免遭受雷击的危害。

［1］苏邦礼.雷电与避雷工程［M］.广州：中山大学出版社，1997.

［2］陈晓伟.雷电基础知识与防雷设计［J］.科技信息，2007年06期：41-P67.

［3］李晓冰.建筑物中电气设备的防雷接地与等电位保护措施［J］.《福建建设科技》，2007年02期：23-28.

［4］张志兵.通信系统防雷接地技术初探［J］.信息技术，2006年第30卷第12期：29.