三 電力系統(tǒng)弱電裝置防雷技術(shù)
　　1　雷擊的形成及入侵途徑
　　1.1　雷擊形成主要有兩種形式：直接雷擊和感應(yīng)雷擊
　　直接雷擊是指雷電直接作用在物體上，產(chǎn)生電能效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械力等對物體造成危害。
　　感應(yīng)雷擊是指雷電放電時，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電效應(yīng)和電磁感應(yīng)，由此產(chǎn)生的放電效應(yīng)使使金屬部件之間產(chǎn)生火花，稱之為感應(yīng)雷擊。 1.2　感應(yīng)雷擊的入侵途徑有以下幾種
　　變電站的避雷針的二次感應(yīng)產(chǎn)生的雷擊效應(yīng),產(chǎn)生的雷電電流經(jīng)過避雷針導(dǎo)地時感應(yīng)到市內(nèi)的傳輸線上。對于老式的通訊設(shè)備來講,它們的構(gòu)造大都是由電子管、晶體管向集成電路過渡的。由于電子管、晶體管等相對對立,因而耐沖擊能力較強，因此二次雷擊效應(yīng)對電子管、晶體管通訊設(shè)備不會造成太大損害。對于集成化程度較高的微電子設(shè)備，其耐沖擊能力差，受雷擊更易使微電子設(shè)備受到損壞。
　　通過電源線、信號線或天線饋線引入的感應(yīng)雷擊通過電磁感應(yīng)耦合到各類傳輸線而破壞設(shè)備。電源線引入感應(yīng)雷擊。變電站內(nèi)設(shè)置的微波通信基站的供電線路大多采用架空明線。試驗表明，雷電頻譜在幾十MHz以下頻域，主要能量集中分布在工頻附近。因此，雷電與市電相耦合的概率很高，容易造成通信線路及通信串口燒壞。為了擴大信號覆蓋范圍，就要盡可能地增加天線架設(shè)高度（65m以上的鐵塔約占50%）。但是，在提高信號覆蓋范圍的同時，也增加了鐵塔引雷的概率。
　　2　外部防護：
　　外部防護是指對安裝弱電設(shè)備的建筑物本體的安全防護，可采用避雷針、分流、屏蔽網(wǎng)、均衡電位、接地等措施，這種防護措施比較常見，相對來說比較完善弱電設(shè)備的外部防護首先是使用建筑物的避雷針將主要的雷電流引人大地；其次是在將雷電流引人大地的時候盡量將雷電流分流，避免造成過電壓危害設(shè)備；第三是利用建筑物中的金屬部件以及鋼筋可以作為不規(guī)則的法拉第籠，起到一定的屏蔽作用，如果建筑物中的設(shè)備是低壓電子邏輯系統(tǒng)、遙控、小功率信號電路的電器，則需要加裝專門的屏蔽網(wǎng)，在整個屋面組成不大于5m－5m，6m－4m的網(wǎng)格，所有均壓環(huán)采用避雷帶等電位連接；第四是建筑物各點的電位均衡，避免由于電位差危害設(shè)備；第五是保障建筑物有良好的接地，降低雷擊建筑物時接點電位損壞設(shè)備。
　　2.1　電力系統(tǒng)綜合自動化變電站的局域網(wǎng)的安全防雷保護從機房到各保護裝置的通信線
　　如果采用架空線路，則易受到雷擊，應(yīng)在進機房前改為埋地電纜，電纜長度應(yīng)大于50m，其金屬外護層應(yīng)在兩端分別與機房地網(wǎng)連接，采用非金屬護套電纜時，應(yīng)穿金屬管埋地，至少金屬管兩端同樣應(yīng)接地，金屬管全長應(yīng)保持電氣連接。
　　2.2 電力系統(tǒng)綜合自動化變電站監(jiān)控機房及通信機房的安全屏蔽措施
　　屏蔽是利用各種金屬屏蔽體來阻擋和衰減施加在計算機等設(shè)備上的電磁干擾或過電壓所產(chǎn)生的巨大能量。對計算機系統(tǒng)來說具體可分為建筑物屏蔽、設(shè)備屏蔽和各種線纜包含管道的屏蔽。建筑物的屏蔽可利用建筑物鋼筋、金屬構(gòu)架、金屬門窗、地板等均相互焊接或可靠連接在一起，形成一個法拉第籠保護，并通過接地網(wǎng)可靠的電氣連結(jié)，形成初級屏蔽網(wǎng)。設(shè)備的屏蔽應(yīng)該對計算機設(shè)備耐電壓能力進行嚴格且嚴密的調(diào)查，按IEC劃分的防雷區(qū)（LPZ）施行多級屏蔽。屏蔽的效果首先取決于初級屏蔽網(wǎng)的衰減程度，其次取決于屏蔽層厚度，厚度最科學的標準為接近電磁波的波長，使電磁波在到達機房內(nèi)部時消減到最小程度，材料為密度大而且可靠程度高的網(wǎng)孔密度屏蔽材料，但以上必須按信號頻率而定，低頻時采用高導(dǎo)磁材料，高頻時采用銅材，鉛材為宜。特別注意的是在雷雨天氣里，屏蔽中要注意對各種“洞”的密封，除門窗外，重點對入戶的金屬管道、通信線路，電力線纜入口作好屏蔽，各種線纜均要 采取屏蔽措施，金屬絲紡織網(wǎng)、金屬軟導(dǎo)管、硬導(dǎo)管、棧橋均可用于屏蔽線纜。在此強調(diào)二點注意事項。其一是屏蔽管線的接地，一般要求入戶線采用地下電纜入戶，其電纜金屬護層，在前后兩端做良好接地。測量結(jié)果表明，電線電纜屏蔽層一端接地時可將高頻干擾電壓降低一個數(shù)量級，兩端接地時可降低兩個數(shù)量級。其二是使用金屬絲編制網(wǎng)屏蔽電纜，因其重量輕，使用方便而被廣泛應(yīng)用，但是在電磁波頻率較高時，其波長接近編織層網(wǎng)孔尺寸時，波的透入增 加，因此，最好再穿一層金屬管。
　　2.3、電力系統(tǒng)二次保護系統(tǒng)的等電位連接是安全防雷的重要措施
　　等電位連接是IEC標準中指出內(nèi)部防雷措施的一部份，其目的在于減少雷電流所引起的電位差對設(shè)備的危害。所謂等電位連接就是用連接導(dǎo)線或過電壓電涌保護器，將處在需要防雷的空間內(nèi)的防雷裝置和建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來導(dǎo)線、電氣裝置、電信裝置等連接起來，形成一個等電位連接網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)均壓等電位。
　　2.4、變電站實施等電位連接的浪涌保護器
　　IEC標準將需要保護的空間劃分為不同的防雷區(qū)，以規(guī)定各部份空間不同的LEMP的嚴重程度和指明各區(qū)交界處等電位連接點的位置。以往的規(guī)程要求電子設(shè)備單獨接地，這種接地稱為直流工作地或信號地、邏輯地，它實質(zhì)上是高頻信號的接地。單獨信號地的目的是為了防止地網(wǎng)中雜散電流或暫態(tài)電流干擾設(shè)備的正常工作，有時也過分強調(diào)要求接地電阻的低值。
　　2.5、儀器儀表雷擊的防護：防范電子設(shè)備不受雷擊，首先應(yīng)保證設(shè)備所處的建筑物有完善的避雷設(shè)施，以及確保電力供電系統(tǒng)避雷措施完備（在發(fā)電廠、變電站中要保證高低壓配電系統(tǒng)避雷良好）。其次由于電子設(shè)備工作電壓低，抵抗過壓能力弱，所以必須重點考慮防范感應(yīng)雷擊。目前感應(yīng)雷擊的防護主要采用感應(yīng)雷擊防護器，或?qū)赡芨袘?yīng)到雷擊的導(dǎo)線加以屏蔽，一般雷擊侵入途徑是由電源線或信號線入侵，因此雷擊防護就是要在雷電的進入端將其瀉放到大地，從而保護設(shè)備。同時還有一種情況感應(yīng)到雷擊，就是避雷裝置引下線與儀器設(shè)備的電源線或信號線相距太近且平行而通過電磁感應(yīng)引發(fā)雷擊，此種雷擊的避免則應(yīng)通過合理布線來解決，即在有關(guān)儀器儀表布線時按標準進行合理的綜合布線。在此方面，根據(jù)筆者經(jīng)驗，對于儀器儀表的感應(yīng)雷擊防護，若設(shè)備所處環(huán)境存在雷擊可能，則應(yīng)給予全面保護，否則往往就有漏保的可能。除了一般注重電源線的防護外，特別不能忽視信號線防雷，對于裝設(shè)于戶外的電子設(shè)備或線路，必須對有關(guān)線路采取兩端保護或多點保護方式。對于重要線路，如有可能盡量采用穿金屬管埋地方式敷設(shè)，以形成線路屏蔽，減少感應(yīng)雷擊。
　　四、電力系統(tǒng)雷擊防護器的工作原理
　　電力系統(tǒng)目前的防雷器多采用兩種工作方式：開路方式與短路方式。開路方式是指在防雷器遇到瞬間過電壓時開路從而隔離設(shè)備，如隔離變壓器、電感器、光隔離器類防雷器便是采用此種原理。短路方式是指在防雷器遇到瞬間過電壓時對地短路使雷電流導(dǎo)入大地，從而保護電子設(shè)備。由于短路方式防雷器本身承受反壓低，設(shè)備經(jīng)濟簡單，所以應(yīng)用比較廣泛。其保護原理（見圖一），短路方式防雷器多為一個或幾個功能模塊的組合，由于各個模塊對雷擊防護性能有一些區(qū)別，所以在選擇避雷器時最好有所了解。其中抑制二極管及限流電阻模塊可精密控壓，但泄流較??；壓敏電阻模塊啟動電壓低、啟動快，但同樣泄流小，過載能力低；氣體放電管模塊泄流大，但啟動電壓較高。此外為防止較大過電壓沖擊。
　　五、新形勢下的現(xiàn)代防雷技術(shù)及改革
　　現(xiàn)行過電壓保護規(guī)范GBJ64－83和電力行標準DL/T620－1997，對高壓電力裝置的防雷保護規(guī)定的特征是“在電力系統(tǒng)中各種防雷器件，不分優(yōu)劣兼容并用，實際使用以碳化硅避雷器為主”。其保護模式是系統(tǒng)中保護間隙或管型避雷器、閥型避雷器并用，其技術(shù)水平是只注重雷電幅值限壓保護，存在防雷保護功能不完全，保護性能不完善等缺點，防雷技術(shù)水平落后。我們必須認識：改革、發(fā)展、進步是新世紀時代科學技術(shù)發(fā)展趨向，現(xiàn)行防雷技術(shù)有必要技術(shù)改革，新的防雷技術(shù)應(yīng)體現(xiàn)“在防雷器件中，淘汰落后，推廣科學合理，技術(shù)先進，普遍推廣使用串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器”，防雷技術(shù)改革的核心問題是推廣先進技術(shù)，只有使用先進、科學合理的防雷電器，才能將電力系統(tǒng)的安全防雷作好，使系統(tǒng)的設(shè)備在更為安全可靠的環(huán)境下更加經(jīng)濟有效的工作。提高防雷技術(shù)水平的具體的技術(shù)要求一般應(yīng)同時具有以下要求或特征：
　?。?） 具有完全的防雷功能，即對雷電陡波和雷電幅值同樣有限壓保護作用；
　?。?） 防雷保護作用不會造成電力網(wǎng)接地故障或相間短路故障，是保證電力網(wǎng)正常、安全運行的重要要求；
　?。?） 防雷保護作用不應(yīng)有短路電流或工頻續(xù)流等工頻能源浪費；
　?。?） 動作特性應(yīng)具有長期運行穩(wěn)定性，免受暫態(tài)過電壓危害；
　　（5） 應(yīng)具有連續(xù)雷電沖擊保護能力；
　　（6） 應(yīng)有較小的外形尺寸，小型化輕量化更便于室內(nèi)手車柜使用。
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