避雷針（線）保護(hù)范圍的計(jì)算

高衛(wèi)

摘 要：火力發(fā)電廠是電力系統(tǒng)重要的組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì).發(fā)電廠中的電力設(shè)施，如果發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，嚴(yán)重影響社會(huì)生產(chǎn)和人民生活，必須采取有效的過(guò)電壓防護(hù)器具，實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)。本文介紹了發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)的具體措施及保護(hù)范圍的計(jì)算方法，且提供了多支避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算實(shí)例，以便在實(shí)際工程中更好的進(jìn)行防雷保護(hù)，避免雷擊事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；電氣設(shè)備；防雷保護(hù)范圍

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.215

1 避雷針（線）保護(hù)原理

發(fā)電廠是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)施，如果發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，嚴(yán)重影響社會(huì)生產(chǎn)和人民生活，必須采取有效的過(guò)電壓防護(hù)器具，實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)。發(fā)電廠遭受雷擊主要有兩種情況：一是雷直擊發(fā)電廠的設(shè)備上；二是架空線路的雷電感應(yīng)過(guò)電壓和直擊雷過(guò)電壓形成的雷電波沿線路侵入發(fā)電廠。避雷針、避雷線是保護(hù)電氣設(shè)備免遭直接雷擊的有效措施。避雷針一般用于保護(hù)發(fā)電廠和變電所；避雷線主要用于保護(hù)輸電線路，也可以用于保護(hù)發(fā)電廠和變電所。

當(dāng)云雷放電接近地面時(shí)它使地面電場(chǎng)發(fā)生畸變，在避雷針（線）的頂端，形成局部電場(chǎng)強(qiáng)度集中地空間，以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電的避雷針（線）放電，再通過(guò)接地引下線和接地裝置將雷電引入大地，從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。

2 避雷針的保護(hù)范圍

避雷針（線）的保護(hù)范圍是指被保護(hù)物在此空間范圍內(nèi)不致遭受雷擊。避雷針（線）保護(hù)范圍的計(jì)算方法可由模擬實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。保護(hù)范圍是按保護(hù)概率99.9%確定的，實(shí)踐證明，此雷擊概率是可以接受的。

3 避雷針的保護(hù)范圍的計(jì)算方法

3.1 單只避雷針的保護(hù)范圍的計(jì)算方法

可按下式確定

（1）當(dāng)時(shí)

（1）

式中為避雷針在水平面上的保護(hù)半徑（m）

為避雷針的高度（m）

為被保護(hù)物的高度（m）

為避雷針保護(hù)的有效高度（m）

P為避雷針高度影響系數(shù)，當(dāng)時(shí)，p=1

當(dāng)m時(shí)，；若m，暫按h=120m計(jì)算。

（2）當(dāng)時(shí)

（2）

3.2 兩支等高避雷針的保護(hù)范圍的計(jì)算方法

兩支高度相等的避雷針，其外側(cè)保護(hù)范圍的確定方法與單針的相同。兩針內(nèi)側(cè)的保護(hù)范圍應(yīng)按通過(guò)兩針頂點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)的圓弧來(lái)確定。

h0=h- （3）

式中 h0為兩針間的保護(hù)最低點(diǎn)高度（m），D為兩針間的距離（m）

兩針間水平面上保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度bx按下式計(jì)算：

當(dāng)時(shí)， （4）

當(dāng)時(shí)， （5）

3.3 兩支不等高避雷針的保護(hù)范圍的計(jì)算方法

（1）兩支不等高避雷針，其外側(cè)的保護(hù)范圍仍按單針的方法確定。（2）兩針內(nèi)側(cè)的保護(hù)范圍，可按單針?lè)椒ㄗ鞒鲚^高2針1保護(hù)范圍的邊界，然后經(jīng)過(guò)較低針2的頂點(diǎn)作一水平線與之交于點(diǎn)3，再有3點(diǎn)對(duì)地面作一垂線。將此垂線看作一假想避雷針3，則可作出兩等高避雷針2和3的聯(lián)合保護(hù)范圍。

3.4 多支等高避雷針的保護(hù)范圍的計(jì)算方法

三支等高避雷針?biāo)纬傻娜切蔚耐鈧?cè)保護(hù)范圍應(yīng)分別按兩等高針的方法確定；如在三角形內(nèi)被保護(hù)物最大高度的水平面上，各相鄰針間保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度，則全部面積即受到保護(hù)。

四支及以上等高避雷針時(shí)，由避雷針?biāo)纬傻亩嘟切危上葘⑵浞殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)三角形，然后按三支等高針的方法確定其保護(hù)范圍，如個(gè)邊保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度，則全部面積即受到保護(hù)。

3.5 避雷針的保護(hù)范圍的計(jì)算

以一個(gè)發(fā)電廠為例，由于發(fā)電廠面積較大，應(yīng)采用多支避雷針保護(hù)。假設(shè)被保護(hù)高度為17米。選用30m的避雷針，避雷針間的布置距離通過(guò)計(jì)算求得。四只等高避雷針的保護(hù)范圍如圖2所示。

以上計(jì)算中個(gè)邊保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度，則全部面積即受到保護(hù)。

3.6 架空輸電線路的防雷保護(hù)

輸電線路是電力系統(tǒng)的大動(dòng)脈，擔(dān)負(fù)著將發(fā)電廠產(chǎn)生和經(jīng)過(guò)變壓所變壓后的電力輸送到各地區(qū)用電中心的重任。架空輸電線路往往穿越山嶺曠野、縱橫延伸，遭受雷擊的機(jī)會(huì)很多，線路的雷擊事故在電力系統(tǒng)總的雷害事故中占有很大的比重。沿全線裝設(shè)避雷線是目前為止110kV及以上架空輸電線路最重要和最有效的防雷措施。在工程上可以用相對(duì)簡(jiǎn)單的方式—保護(hù)角來(lái)表示避雷線對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)程度。保護(hù)角是指避雷線和外側(cè)導(dǎo)線的連接與避雷線的垂線之間的夾角。保護(hù)角一般不大于25?，保護(hù)角越小，保護(hù)越可靠。220kV雙避雷線線路，一般采用保護(hù)角20度左右，即可認(rèn)為導(dǎo)線已處于避雷線的保護(hù)范圍之內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

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