浅谈电力设备防雷保护技术

【摘要】一、直接雷击的过电压 雷电直接对电气设备、建筑物或大地直接放电，将产生强大电流，所产生的直接雷击过电压可高达上亿伏。强大电流将产生极具破坏性的热效应和机械效应。 雷电流流...

摘要：文章对雷电现象和直接雷击的过电压进行了分析和数值计算，介绍了典型防雷设备的组成，给出了“折线法”对单支避雷针的保护半径进行计算的方法，并以35kV变电所为例分析了电力设备的常用防雷保护方法。

关键词：电力设备；过电压；保护半径；避雷器；防雷保护技术

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）07-0112-02

雷电是产生于积雨云中伴有闪电和雷鸣的强烈放电现象。雷电分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪四种。其中直击雷和球形雷都会对人和建筑造成危害，而电磁脉冲主要影响电子设备。对雷电的防护一直是安全生产、生活的重要内容。

在电力生产、传输过程中，大量的架空传输线路、电塔、变电站等都有可能遭受雷击，雷电现象严重危害电力生产和传输，做好电力设备的防雷保护工作，对国民经济的命脉有着重要意义。

一、直接雷击的过电压

雷电直接对电气设备、建筑物或大地直接放电，将产生强大电流，所产生的直接雷击过电压可高达上亿伏。强大电流将产生极具破坏性的热效应和机械效应。

雷电流流经防雷接地装置时，防雷装置的顶端上产生的瞬态过电压为：

式中，i为雷电流幅值（kA），R为接地装置的冲击接地电阻（Ω），L为防雷装置单位长度的电感（μH/m），h为防雷装置高度（m）。在雷电流增大的过程中，电流随时间的增幅很大，根据电流的磁效应，在防雷设施周围将产生很大的变化磁场，在寄生电感上也将产生很高的瞬时过电压。

直击雷瞬态过电压就是雷电流在被击中物体和接地装置电阻上的压降，这个过电压通常很高，产生较大的放电流和热量，足以引起被击物体的火灾。同时在空气中引起的雷电冲击波和次声波，危害人畜的安全。雷电波还会沿架空线路侵入建筑物内，损坏建筑物内的电气设备。

防止直击雷主要依靠避雷针等接闪器，将雷电流迅速接收并通过接地装置释放到大地，保障人、设备和建筑的安全。

二、典型防雷设备

防雷设备主要由接闪器、引下线、接地装置等组成。接闪器是专门用来接受直接雷击的金属物体，包括金属杆状的避雷针，金属线状的避雷线，金属带状或网状的避雷带、避雷网等。接地引下线是接闪器与接地体之间的连接线，它将接闪器上的雷电流安全地引入接地体，使电流尽快释放到大地。接地装置是避雷针的地下部分，是接地体和接地线的总合，用于将雷电流直接泄入大地。

根据DL/T 620-1997，用于变配电所和电力线路的防雷保护时，避雷针、线的保护范围按“折线法”确定。如图1所示：

单支避雷针在地面上的保护半径为：

r=1.5hP（m）

式中，h为避雷针高度（m），P为高度影响系数。

在被保护物高度hx水平面上的保护半径为：

三、电力设备的防雷保护

户外变配电所一般采用避雷针作为直击雷的防护装置，首先应计算避雷针的保护范围，所有被保护的电气设备和建筑物均要求处于避雷针的保护范围之内。

为了防护雷电侵入波对变压器的损害，变配电所中一般需要通过装设阀式避雷器或氧化锌避雷器，同时进行合理布线，做好保护接地。

避雷器应尽可能靠近变压器安装。避雷器接地线应与变压器低压侧接地中性线及金属外壳连在一起接地。

图2为35kV变电所常见防雷保护装置，上部为未沿全线架设避雷线的线路，在变电所的进线端靠近隔离开关或断路器处安装一组排气式避雷器或阀式避雷器。

下部为三芯电缆进入35kV变电所的进线端，电缆与架空线的连接处应安装阀式避雷器，电缆的金属外皮与接地端直接相连，末端的金属外皮应直接接地。

四、结语

通过介绍雷电放电现象，对雷电放电的电学参数进行了分析和计算，对防雷设备保护范围的计算方法进行了图例说明，可以有效选择防雷保护装置的类型，整定其主要部件的参数。在此基础上，参照国内外的电气装置过电压保护及防雷建议书和标准规范，科学安装防雷设备，可以有效的做好电力设备的防雷保护工作，保障电力生产的工作安全。

参考文献

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[2] 赵德申．供配电技术应用[M]．高等教育出版社，2004．

[3] 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（DL/T620-1997）[S]．1997．

[4] 任元会．工业与民用配电设计手册[M]．中国电力出版社，2005．

作者简介：刘均乐（1972-），广东中山人，中山供电局电力通信工程师，研究方向：电力通信及计量。