試論中低壓系統電力設備和設施的防雷與接地

【摘 要】隨著地方經濟的發展，企業生產對電能質量的要求越來越高，同時使用電能的安全性的要求也在進一步提高。由于對雷電過電壓的認識不足和防患措施不科學和不到位，致使企業生產的間斷，造成經濟損失。企業生產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從變電所、電氣設備和輸電線路上采取防患措施。

【關鍵詞】電力線路；電力設備；接地；防雷

0 概述

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

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

2）感應雷的防護有：電源防雷、信號系統防雷、等電位連接、金屬屏蔽及重復接地。

下面，簡要介紹電力線路和設備設施的防雷與接地。

1 電力線路的防雷與接地

輸電線路的防雷，應根據線路的電壓等級、負荷性質和系統運行方式，并結合當地地區雷電活動的強弱、地形地貌特點及土壤電阻率高低等情況，通過技術經濟比較，采用合理的防雷方式。

35KV線路不需全線架設避雷線，一般在變電所的進線段架設1～2km的避雷線，同時在雷電活動強烈的地段架設避雷線，或者安裝線路金屬氧化物避雷器。對于35KV線路裝設的金屬氧化物避雷器的技術參數，一般應滿足以下條件：持續運行電壓（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）；標準放電電流5KA等級以下殘壓（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；對絕緣配置，根據線路污穢等級要求確定。

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，對于不同電壓等級和不同線路采取的措施也不一樣。

1）10KV裸導線線路

對于10KV裸導線線路，原則上可以采用避雷線進行防雷保護，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頻繁的線段安裝避雷器，同時按照要求做好桿塔的接地。

2）10KV絕緣線線路

10KV絕緣線線路現在線路基本上都換成了交聯聚乙烯架空絕緣線，但其防雷措施與原來的裸導線線路的防雷措施并沒有變化，致使發生了數起雷擊絕緣線斷線事故。對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）延長閃爍路徑，導致電弧容易熄滅，局部增加絕緣強度，如在導線與絕緣子相連處加強絕緣，以及采用長閃爍路徑避雷器等；

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

3）低壓配電線路

低壓線路應從變壓器出口處安裝避雷器或擊穿保險，同時做好接地，接地裝置的接地電阻不應大于4Ω。中性點直接接地的低壓電力網中的中性線應在電源點接地。低壓配電線路，在干線和分支線終端處應重復接地，每重復接地的接地電阻應不大于10Ω，對于較長的線路，重復接地應不少于3處。特別是為防止雷電波沿低壓配電線路侵入用戶，對于接護線上的絕緣子鐵角應接地，接地電阻應小于30Ω，這一點對于我們進行的一戶一表改造工作尤其應引起重視。

3 電力電纜線路的防雷與接地

電力電纜由于其本身結構特點和與其他電氣設施連接的要求，根據不同電壓等級采取不同的防雷方法。對于35KV及以下電壓等級的電力電纜，基本上應采取在電纜終端頭附近安裝避雷器，同時終端頭金屬屏蔽、鎧裝必須接地良好。對于110KV及以上的高壓電纜，當電纜線路遭受雷電沖擊電壓作用時，在金屬護套的不接地端或交叉互連處會出現過電壓，可能會使護層絕緣發生擊穿，應采取以下保護方案之一：

（1）電纜金屬護套一端互聯接地，另一端接保護器；

（2）電纜金屬護套交叉互聯，保護器Y0接線；

（3）電纜金屬護套交叉互聯，保護器Y接線或△接線；

（4）電纜金屬護套一端互聯接地加均壓線；

（5）電纜金屬護套一端互聯接地加回流線。

4 電氣設備與電子設備的防雷與接地

1）變電所設備的防雷與接地

變電所設備的防雷離不開建筑物的防雷，按照最新的國家強制性標準GB50054-95，對建筑物與設備的防雷接地應采用等電位連接，而不是傳統上分別做獨立的接地網。所謂等電位連接，就是把建筑物本身和其內外各種導電物用導體（電氣上）焊接起來，以保證等電位。由于雷電流峰值非常大，流經之處都立即升至很高的電位（相對于大地而言），因此對于附近尚處在大地電位的電氣、電子設備和人產生旁側閃爍，容易引起設備和人身事故。所以等電位連接是防雷的關鍵措施之一。

（1）所內建筑物的防雷

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靠的防雷方式。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）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。

為了防止雷擊產生過電壓，各種設備的絕緣水平應能滿足電壓對該設備的絕緣要求，我們在設備訂貨和出廠試驗時應嚴格把關，按照規程要求確保設備絕緣耐壓水平，以防雷電擊穿。這種防雷結構有很多優點：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，，從而保證設備的安全；四是，“籠”式避雷裝置的引下線是由為數眾多的鋼筋組成，大大分散了雷電流，并消弱了建筑物內信息設備所受到的脈沖電磁場沖擊幅值；五是，接地體是分布在地下四周的鋼筋混凝土基礎，可形成均勻分布的均壓網，與大地接觸面廣，接地電阻低且又穩定。

（3）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靠焊接或用螺栓連接，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）計算機、通訊等自動化設備的防雷接地

大樓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），并與大樓的接地網連接起來形成等電位，同時可以加裝避雷器。

對于所有大樓內的電氣、電子設備，應該逐級采取防雷保護措施，首先做好大樓和電源的防雷接地，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。

5 結語

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。

[責任編輯：楊玉潔]