水电站的雷击危害及保护措施分析

摘要：在我国农业大国与工业大国并举的国情下，水电站的作用是重要的；一方面工业生产和生活中对电能的需求量十分巨大，另一方面水电站的水资源管理对农业生产活动的影响深远。我国水电站的数目庞大，规模各异，雷击危害常有发生，导致水电站的运转出现各种问题。本文就结合四川省茂县的一些情况进行雷击危害及防雷措施的分析。

关键词：水电站；雷击危害；保护措施

四川省茂县茂县位于青藏高原往川西平原进行过渡的地带，县内山高林密，河流纵横，高山峡谷是主要的地形。今年7月初，茂县就因为连日暴雨发生了泥石流，同时中国地震台也证实了汶川和茂县交界的地方发生了3.9级地震。作为农业活动活跃的一个县，水利工程的重要性可见一斑。同时，水电站又对附近居民用电以及各种工业用电提供着重要的来源，是茂县进行生产活动的重要基础性设施。但是，水利工程的正常运转离不开有效的防雷措施。雷击事件是导致水电站不能正常运转的一个重要原因。在发生雷击时，高压的雷电还可能对茂县人民的人身安全带来严重的威胁。据统计，光是7月21日在四川省暴雨天气中全省雷击次数就超过了一万次，如此之大的雷击概率也给茂县气象局提出新的工作，其中一项就是做好茂县水电站的雷击防护。

一、水电站的雷击危害

在水电站中，各种电线电路以及发电供电的相关设施非常之多，同时水电站中的工作对象“水”本身又是容易导电的物质，在发电过程中所产生的电又增加了水电站遭电击的风险。水电站工作室的外部电缆又可能由于电击而将高伏的电流沿着电缆传回到水电站中，造成水电站的间接雷击事件。所以，水电站的电击防护工作已经远远不能限于水电站本身而是一个非常庞大的范围了。如果水电站遭到电击，那么水电站的相关设备就有可能遭到毁灭性的打击，甚至水电站本身的工程都会遭到破坏，同时水电站的工作人员同样也面临着生命危险。如果水电站的防雷击措施做得不到位或者不规范，不仅不能产生避雷的效果，反而会带来“引雷自焚”的悲剧。水电站的避雷针或则避雷带在被雷电击中后，这些设备下面直击雷系统的引下线附近很可能会形成一个非常强的瞬变磁场，这一磁场使得其周围的电线电缆产生感应效应而带来感应电流，这些电流沿着电线逆流会直接对水电站的相关设备带来损害。由于水电站的相关设备成本一般很高，同时设备的抗浪涌能力不是很强，其中的很多部件由于耐压低和体积小而导致了电击对其影响非常大的情况出现，即使是很小的电冲击都会对其造成干扰，导致设备工作出现问题。

二、水电站的雷击防护问题

1、相关人员的防雷意识很低，相关措施做得不够。在我国，防雷保护工作是由气象局负责的，由于气象局的防雷保护工作者不可能在任何时候都对水电站的雷击状况进行分析及预防，也不可能对水电站的防雷措施有非常全面的了解，同时如果水电站的工作人员不跟进防雷保护工作，在防雷措施出现问题的时候及时联系相关部门进行防雷措施的修复工作的话，就使水电站的雷击可能性增大了。

2、避雷针的接地线布局太过简单，这样就好比说虽然避雷针成功对雷电进行了地面导入，但是雷电却把整个接地网给破坏了。同是，由于雷电本身具有巨大的能量，所以雷电的破坏范围就不仅仅是接地网了。这里一般出现的问题是：把接地网等同于简单地把几根钢条埋在土壤中；接地网的边缘没有闭合；接地网建设时没有考虑均压问题。

三、预防雷电危害的措施

1、避雷针的安装

就目前的技术来说，进行避雷针的安装依然是防雷击的最奏效并且施工简单、成本低的一种方法，但是由于人们的操作方法存在一定问题，所以导致了即使安装避雷针也照样出现问题的情况发生。在水电站特别是一些小型的、偏远地区的水电站的避雷针的安装中，往往存在很多的问题，比如说避雷针的接地网的填埋的深度没有经过计算而是胡乱进行，接地线太过于密集，没有考虑安全的间距，避雷针的接头太过，甚至连接头都是通过手工进行焊接的，这些焊接的接头根本没有任何科学依据，同时往往达不到所要求的标准。进行避雷针安装的方法有两种：一种是在水电站的场地之外安装相对独立的避雷针进行防护，这样就能够在对雷电进行拦截，减少雷电进入水电站的可能性。在这种情况下避雷针的高度可以利用滚球法来进行计算，在实施的过程中要严格按照国家的有关标准来安排两个避雷系统的相对距离；另外一种方法是在相关设备周围及工程本身直接进行避雷针的安装，这种方法一般是在第一种情况不能很好保障水电站防雷安全的条件下进行的。

2、低压设备的防雷保护

在水电站的发展过程中，水电站本身工作的自动化成对不断提高，同时水电站设备的耐压性却一直提不上去。对这些自动化的设备进行防雷措施，首先要做的就是对一些低压的配电设备进行防雷保护。在低压输电网的入口端可以安装一些低压的避雷器，避雷器要分别接在地线回路和母线上，在雷击发生的时候，雷电在经过事先设备的低压避雷器的时候电压就会被大大削弱。在进行低压设备的防护时，综合布线和等电位对于水电站设备的工作来说比较重要，所以对这些地方进行相应的防雷措施也是十分有必要的。由于综合布线和等电位等一般安装在比较开阔的地方，并且水电站的相关设备的耐压能力相对比较差，所以综合布线和等电位等很容易受到雷击破坏；要对综合布线和等电位进行防雷措施，需要做到：1)设备的金属可导电外壳必须与距离自身比较近的地网电气进行连接。2)对于性质不同的接地线和信号线缆，应该分开铺设。检查清楚每一条线路的电流方向，按照相关标准以及场地的实际情况来进行防雷底线的合理布局。

3、SPD系统防护

水电站受到雷击的主要方式有雷电电磁感应以及雷电波的侵入，雷电通过与设备的电源线路或者信号线路之间产生了耦合是造成雷击的主要原因。在进行电源线路的防雷措施时，在低压的配电系统中配备多级的SPD防护系统，就能够有效的防止瞬态的雷电所带来的损坏。一般来说，在水电站的电流输入端口处配备一级电源的SPD系统，在办公楼层再进行第二级的SPD系统的安装，然后在UPS的端口处配备第三级的SPD系统，这样，就能够对电源线路的防雷击工作提供有效保障。在对信号线路进行防雷击保护时，同样可以在水电站的防雷区中安装SPD系统来进行防雷保护。

参考文献：

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