電能計量裝置防雷電綜合對策研究

摘要：隨著科技的發(fā)展，電子技術(shù)在我國的發(fā)展日益成熟，電子式電能表、電子式互感器開始在供電行業(yè)的電能計量裝置中被大量應(yīng)用，而雷電很容易使這些設(shè)備里的數(shù)據(jù)信號發(fā)生錯亂或直接損壞其內(nèi)部的芯片，以致這些電能計量裝置出現(xiàn)各種各樣的故障。為了提高電能計量裝置的安全運行水平，文章探討了電能計量裝置的雷電防治對策。

關(guān)鍵詞：電能計量裝置；雷電防治；電子式電能表；電子式互感器；電子技術(shù) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM933 文章編號：1009-2374（2016）02-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.064

1 概述

電能計量裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一，其裝設(shè)在電力系統(tǒng)的發(fā)、供、用各個環(huán)節(jié)，主要對電力系統(tǒng)的發(fā)電量、供電量、用電量等進行相關(guān)的計量。各種類型的電能表、計量用到的電壓、電流互感器及其二次回路、電能計量柜（箱）等都是一些常見的電能計量裝置。近年來電子技術(shù)的飛速發(fā)展，由于這些電子器件集成化、小型化、高速化的水平都比較高，電力部門也開始大量采用一些電子設(shè)備來對電能進行計量。但這些電子設(shè)備在耐過壓、耐過流和抗雷電沖擊的能力一般都比較弱，以至于一些電子電能計量裝置經(jīng)常由于雷擊而發(fā)生故障。

2 電能計量裝置遭雷擊的途徑及損壞機理

雷電是一種自然現(xiàn)象，常伴隨在降雨的過程中發(fā)生，高能的低頻成分、極具滲透性的高頻成分是雷電的主要組成部分，雷電損壞設(shè)備的方式主要有：一種是金屬管線或地線把雷電傳導致設(shè)備使設(shè)備損壞；另一種是雷電電磁脈沖耦合感應(yīng)到金屬管線或地線，以至浪涌現(xiàn)象的發(fā)生對設(shè)備造成損壞，其中這些雷電電磁脈沖主要來自于閃電通道或泄流通道。而這種感應(yīng)現(xiàn)象是造成各種電能計量裝置發(fā)生破壞的主要原因，雷電電磁脈沖的耦合能量是造成電子設(shè)備危害的罪魁禍首。其對電子設(shè)備的損壞主要是通過金屬管線通道（如電源線、天饋線、信號線）、地線通道、地電位反擊、空間通道、產(chǎn)生瞬態(tài)浪涌現(xiàn)象來對電子設(shè)備造成損壞。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，在所有的電能計量裝置中，由于直接雷擊發(fā)生損壞的很少，而雷電電磁脈沖沖擊才是大多數(shù)電能計量裝置損壞產(chǎn)生的主要原因，但無論是雷電直接擊中還是間接擊中，都會嚴重損壞電能計量裝置，使企業(yè)嚴重受損，所以電力計量裝置，當前急需解決的一個重要問題就是采取針對性的防雷對策。

由于精密的電子器件是電能計量裝置中使用的主要計量設(shè)備，其特點是連續(xù)的通電運轉(zhuǎn)，一旦遇到雷雨天氣，雷電就有襲擊電能計量裝置的危險。倘若雷電發(fā)生在離電能計量裝置不遠的地方，雷電產(chǎn)生的強電流，電力系統(tǒng)的整個網(wǎng)絡(luò)很可能會受到襲擊，這時進出電能計量裝置的通信電纜或者電源電纜很可能會成為雷電襲擊的主要通道，若此時防治措施沒有在電能計量裝置上裝設(shè)的話，雷電產(chǎn)生的高達幾萬伏的強電壓或者是高達幾萬安培的強電流，肯定會對電力設(shè)備造成巨大的沖擊，輕則使電能計量裝置里的數(shù)據(jù)丟失或錯亂，重則燒損電能計量裝置以及其他用電設(shè)備，更有甚者威脅到整個電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。即使強大的雷擊電流或電壓沒有使某些電能計量裝置發(fā)生損壞，但一旦經(jīng)過雷電襲擊的電能計量裝置，肯定會嚴重影響到其內(nèi)部某些電氣的性能，這樣必然會使整個電能計量裝置精確度受到

影響。

由于電力計量裝置的穩(wěn)定性、準確性會嚴重受到雷電攻擊的影響，那么積極采取一些電能計量裝置的防雷措施就顯得十分重要和必要，因為電能計量裝置受雷擊的影響不但和各種通信線纜以及配電線路有關(guān)，而且電能計量裝置自身的質(zhì)量、所處的位置、使用條件以及周圍的環(huán)境都會影響到電能計量裝置受雷擊的情況，因此只有采用多管齊下的預(yù)防措施，才能有效防止雷電對電力系統(tǒng)電能計量裝置的破壞。

3 電能計量裝置的防雷綜合對策

3.1 安裝防雷電的電能計量裝置

防雷式電子電能表是目前主要的防雷電計量裝置，這種防雷電電能計量裝置可以有效地防止雷擊浪涌對表內(nèi)電子線路的入侵，分流防范措施是設(shè)計上主要采用的措施，即當浪涌電壓出現(xiàn)時，讓大地瞬間短接浪涌電壓，使這股強大的電流入地分流，以便很好地消弱過電壓、過電流，從而對電子設(shè)備的安全運行起到一定的保護作用。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，瞬變電壓和浪涌造成的電能表故障可占到電能表總故障的75%左右。建議采用防雷電的電能計量裝置進行電能計量。

3.2 安裝相應(yīng)的防雷裝置

室內(nèi)是目前電能計量裝置的主要放置場所，這也使得對電能計量裝置的防雷措施在很多單位都被忽略了。對此，企業(yè)不僅必須按照國家的相關(guān)規(guī)定對防雷設(shè)備進行相應(yīng)的設(shè)置，而且還要從企業(yè)電能計量設(shè)備的實際情況出發(fā)，對其特點、性能及作用進行綜合的考慮和分析，以便設(shè)置的防雷裝置更科學、更合理。由于電能計量裝置自身抵御雷電襲擊的能力很低，因此要重點對依附建筑物的電能計量裝置進行重點防護，建議在室內(nèi)的電能計量裝置接地線和建筑物底層的接地總線進行匯流，這樣可以有效防止接地線上的反擊電壓危害電能計量裝置，最好把靜電地、絕緣地、防雷地和安全保護地在同一個線路上相接，這樣可以通過大地泄放雷電與雷電電磁脈沖產(chǎn)生的能量，對電能計量裝置的安全性起到最大限度的保障。

3.3 設(shè)置可靠有效的接地系統(tǒng)

為了避免電能計量裝置遭受電雷擊的危險，接地系統(tǒng)的設(shè)置上必須可靠，要從實際情況出發(fā)，因地制宜地設(shè)計接地網(wǎng)，為了使電子設(shè)備接地時產(chǎn)生的反擊電壓和沖擊阻抗減到最小，建議在設(shè)計地網(wǎng)時面積一定要足夠大，同時延伸量要盡量減小，在安裝接地體時，要參照接地系統(tǒng)之間的電壓危險限值。依據(jù)相關(guān)的規(guī)范，建議采用20m的距離作為電子設(shè)備單獨設(shè)置的接地與電源及防雷接地之間的距離。但在我們實際的接地工作中，很難做到不同接地系統(tǒng)之間保持20m的距離，對于此種情況，可以通過連接地電位均衡器的方法在不同的接地系統(tǒng)之間，這樣不但可以減小不同接地系統(tǒng)之間的電位差，同時還可以起到減小電能計量裝置干擾的作用。

3.4 完善線路上的過壓保護

當發(fā)生雷電時，由于電磁場的作用常常會使處于雷擊范圍內(nèi)的導體生產(chǎn)過電壓現(xiàn)象，而過電壓在線路本身的傳遞過程中也會出現(xiàn)，幅值大、速度快是過電壓表現(xiàn)出來的主要瞬間現(xiàn)象，一旦這個數(shù)值超出了電能計量設(shè)備所能承載的最大沖擊量時，就會損壞電能計量裝置。當雷電發(fā)生時，要最大限度地對過電壓進行分散，以防損壞電能計量裝置。由于電能計量裝置時刻相連于電源線路，一旦發(fā)生意外情況，電能計量裝置必然會受到雷擊的巨大危害，因此要想保護電能計量設(shè)備，我們必須完善過電壓保護裝置，對過電壓進行有效的分散以及減小接地線之間的電位差。

4 結(jié)語

總之，雷擊會嚴重危害到電能計量裝置的穩(wěn)定性和準確性，對企業(yè)造成的損失也是不可估量的，因此研究電能計量裝置遭受雷電的機理，并采取綜合性的應(yīng)對策略提高電能計量裝置的安全運行，對提高電能計量裝置設(shè)備的防護水平具有十分重要的意義。

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作者簡介：陳敬娟（1981-），女，山東萊蕪人，國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司工程師。

（責任編輯：蔣建華）