配電工程的防雷設計

葉秋紅

(寧夏吳忠供電局，寧夏 吳忠 751100)

配電工程的防雷設計

葉秋紅

(寧夏吳忠供電局，寧夏 吳忠 751100)

在配電工程的設計中，防雷的設計是保證供電可靠性及供電質量的一個重要的方面。配電防雷是供配電系統的重要保護措施，如果發生雷擊事故，將造成大面積的停電，更有甚者將會造成人身傷害與設備損壞，嚴重影響社會生產和人們生活。配電工程的防雷設計應從工程設計階段就認真加以考慮，根據工程項目的實際情況，采取切實可行的防雷方案。

配電工程;過電壓;防雷設計

1 概述

在電力系統中，由于過電壓使絕緣破壞是造成系統故障的主要原因之一。過電壓包括內過電壓和外過電壓。系統中磁能和電能之間的轉化，或能量通過電容的傳遞，以及線路參數選擇不當，致使工頻電壓或高次諧波電壓下發生諧振等產生的過電壓。都稱之為內過電壓。操作切換網絡故障就是能量激發的重要原因，其中，由于操作引起的內過電壓，也稱為操作過電壓。從供電系統來看，常見的過電壓倍數不超過4～5倍的相電壓，對供電網絡的電壓等級來說，還不會造成很大的威脅。所以，對供電系統來說，可不更多地考慮內過電壓的影響。外過電壓則是由雷擊引起的，所以又叫雷電過電壓或大氣過電壓。它對供電系統的影響是非常大的，也正是防護的主要方面。

在某些條件下，由于電器設備的絕緣損壞，使不帶電的外殼帶電，易造成危險。只要將設備的外殼妥善的接地，就可保證人身及設備的安全。此外，接地還可以使直擊雷通過接地裝置導入地下。

供電系統的安全性、可靠性是十分重要的，因此要求有可靠的防雷措施和保護接地。

2 防雷保護

2.1 變配電所及配電裝置的防雷保護

2.1.1 變配電所遭受雷擊的來源及解決方法

(1)雷擊的來源。一是雷直擊于變配電所的設備上;二是架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變配電所。

(2)變配電所對于直擊雷的保護一般采取裝設避雷針或采用沿變配電所進線段一定距離內架設避雷線的方法解決。

(3)架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變配電所，是導致變配電所雷害的主要原因，若不采取防護措施，勢必造成變配電所電氣設備絕緣損壞，引發事故。在變配電所內裝設避雷器的目的在于限制入侵雷電波的幅值，使電氣設備的過電壓不致于超過其沖擊耐壓值。而變配電所的進線段上裝設保護段的主要目的，在于限制流經避雷器的雷電流幅值及入侵雷電波的陡度。

2.1.2 變配電所裝設避雷針的原則

所有被保護設備均應處于避雷針(線)的保護范圍之內，以免遭受雷擊。當雷擊避雷針時，避雷針對地面的電位可能很高，如它們與被保護電氣設備之間的絕緣距離不夠，就有可能在避雷針遭受雷擊后，使避雷針與被保護設備之間發生放電現象，這種現象叫反擊。此時避雷針仍能將雷電波的高電位加至被保護的電氣設備上，造成事故。不發生反擊事故的避雷針與電氣設備之間的距離稱為避雷針與電氣設備之間防雷最小距離。

2.1.3 避雷針與電氣設備之間防雷最小距離的確定

雷擊避雷針時，雷電流流經避雷針及其接地裝置，為了防止避雷針與被保護設備或構架之間的空氣間隙被擊穿而造成反擊事故，空氣間隙必須大于最小安全凈距。

為了防止避雷針接地裝置與被保護設備或構架之間在土壤中的間隙被擊穿而造成反擊事故，空氣間隙必須大于最小安全凈距。

2.1.4 裝設避雷針的有關規定

對于35kV及以下的變配電所，因其絕緣水平較低，必須裝設獨立的避雷針，并滿足不發生反擊的要求。

對于110kV以上的變配電所，由于此類電壓等級配電裝置的絕緣水平較高，可以將避雷針直接裝設在配電裝置的構架上，因而雷擊避雷針所產生的高電位不會造成電氣設備的反擊事故。裝設避雷針的配電構架，應裝設輔助接地裝置，該接地裝置與變配電所接地網的連接點，距主變壓器的接地裝置與變配電所的接地網的連接點的電氣距離不應小于15m。其作用是使雷擊避雷器時，在避雷器接地裝置上產生的高電位，沿接地網向變壓器接地點傳播的過程中逐漸衰減，使侵入的雷電波在達到變壓器接地點時，不會造成變壓器的反擊事故。由于變壓器的絕緣較弱，同時變壓器又是變配電所的重要設備，故不應在變壓器的門型構架上裝設避雷針。

由于變配電所的配電裝置至變配電所出線的第一桿塔之間的距離可能比較大，如允許將桿塔上的避雷線引至變配電所的構架上，這段導線將受到保護，比用避雷針保護經濟。由于避雷線兩端的分流作用，當雷擊時，要比避雷針引起的電位升高小一些。因此，110kV及以上的配電裝置，可將線路避雷線引接至出線門型構架上，但土壤電阻率大于1000Ω·m的地區，應裝設集中接地裝置。對于35～60kV配電裝置，土壤電阻率不大于500Ω·m的地區，允許將線路的避雷線引接至出線門型構架上，但應裝設集中接地裝置。當土壤電阻率大于500Ω·m時，避雷線應終止于線路終端桿塔，進變配電所一檔線路保護可用避雷針保護。

2.2 建筑物的防雷

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

現代建筑物防雷主要由頂部避雷帶、網狀接閃器、建筑物的梁、柱、樓板和四周墻體內的主鋼筋作引下線，利用地下鋼筋混凝土基礎作為接地體。在建筑物設計和施工時就要考慮到作為網狀接閃器、引下線和接地體的鋼筋網絡之間的電氣連接，使之成為較理想的“法拉第籠”式避雷器。防雷網與建筑物鋼筋混凝土相結合，已成為國內外公認的經濟可行的防雷方式，因此在設計、施工時都應預留從各層樓板、梁、柱內鋼筋焊出接頭，以便與室內外接地線相連。

2.3 室外設備的防雷

為了防止直擊雷，室外可根據需要，安裝一支或多支避雷針，計算其保護范圍，以達到保護室外所有設備要求為原則。同時對于室外架構母線和變壓器中性點應加裝避雷器保護，室外做一接地網，所有設備的接地引下線都與該接地體焊接，以保證等電位。

2.4 室內設備的防雷

室內各種金屬屏、柜外皮均應與底座槽鋼可以焊接或用螺栓連接，保證接觸良好，同時槽鋼應與電纜溝道內的電纜支架用鍍鋅扁鋼焊接起來，形成一個整體，與室外接地網形成一個完整的大接地網。

2.5 計算機、通訊等自動化設備的防雷接地

樓宇內計算機等電子設備的第一道保護屏障，由于通訊電臺必須通過信號電纜與通訊塔上天線相連，因此對于通訊電纜外皮必須做好接地(多點重復接地)，并與樓宇的接地網連接起來形成等電位，同時可以加裝避雷器。對于通訊電臺應加串口保護器如SD25－V24/24，其他電子設備的通訊接口都應加裝相應的串口保護器，其實就是各種小防雷器(OBO、PHOENIX都有相應接口的保護器)，這里就不再一一列舉。對于樓宇內的電子設備，最重要的就是將各個獨立的接地網連接成一個共用接地系統，其他如分開、獨立、專用等接地方案都是不妥的，在工程中也沒有實際意義。對于所有樓宇內的電氣、電子設備，應該逐級采取防雷保護措施，首先做好樓宇和電源的防雷接地，然后在機房和各設備端口安裝相應的避雷器，才能真正防止雷電波的侵入和反擊。

3 結束語

配電系統的防雷與接地應從工程設計階段就認真加以考慮，根據各地的實際情況，采取切實可行的防雷方案，選用質量可靠的電氣設備和可靠性高的防雷設備，同時真正按照等電位的原則，做好符合要求的共用接地網，綜合考慮防雷與接地，只有這樣我們的線路和設備才能避免遭受雷擊的危害。此外，也不能忽視防雷的管理措施，加強管理才能確保防雷的各項技術措施正常發揮作用。

Lightning Protection Design of Distribution Engineering

YEQiu-hong
(Wuzhong Power Supply Bureaeu，Wuzhong 751100，China)

In the design of the distribution engineering，the lightning protection design is an important aspect to ensure power supply reliability and power supply quality．Distribution lightning protection is important protectionmeasures of the power supply system．If thunderstrike accidents happen，large area service interruption will be caused，and lead to personal injury and damaged equipment．The lightning protection design of the distribution engineering should be considered from engineering design step．According to practical conditions of engineering，set up practical lightning protection method．

distribution engineering;overvoltage;lightning protection design

TM72

B

1004－289X(2013)05－0074－03

2013－07－19

葉秋紅(1983.09－)女，寧夏吳忠人，本科，工程師，研究方向:電力系統變電運行與檢修。