1 前言
雷电作为一种自然灾害,是全球性的严重灾害之一,其危害之大有目共睹。一旦发生雷电灾害,轻则造成用电设备损坏,通讯中断,重则造成人员伤亡,设备大面积瘫痪。然而,近几年,随着城乡电网的逐步改造,特别是城网改造后,变电所自动化系统的建设,人们可能对这些设备的防雷接地保护还是认识不足,以致造成了多起雷害事故,造成自动化系统的瘫痪和一些电网供配电设备事故,损失是比较严重的。因此,有必要探讨一下建筑物及其供、配电系统的防雷设施的配置及接地方案等问题,为切实做好设计和施工奠定扎实的基础。
2 电力线路的防雷系统
电力线路是引雷到用电设备强电系统的第一道关,如何把好这个防雷第一关口,设置好第一道安全防线,对做好建筑物的防雷工作,确保用电户的电器设备及人身安全至关重要。
2.1 输电线路防雷
输电线路的防雷应根据线路的电压等级、负荷性质和系统运行方式,并结合所在地区雷电活动的规律、雷击强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况,通过技术经济比较,采用合理的防雷方式。
(1)35kV线路不宜全线架设避雷线。一般在变电所的进线段架设1~2km的避雷线,同时在雷电活动强烈的地段架设避雷线,或者视地形地貌等情况安装线路金属氧化物避雷器。
(2)110kV线路应全线架设避雷线,山区应采用双避雷线;但在年平均雷暴日数不超过15日或长期运行经验证明雷电活动轻微的地区,可不架设避雷线。
(3)220kV线路应全线架设避雷线,同时应采用双避雷线。对于架设避雷线的线路,应注意杆塔上避雷线对边导线的保护角,一般采用20°~30°保护角,同时做好杆塔的接地。根据土壤电阻率的不同,杆塔的工频接地电阻应符合相关的标准。
对于35kV线路装设的金属氧化物避雷器的技术参数,一般应满足以下条件:
①持续运行电压(有效值)大于等于40.8kV;
②额定电压(有效值)大于等于51kV;
③直流1mA参考电压大于等于73kV(范围在73~74kV之间);
④标准放电电流5kA等级下残压(峰值)大于等于:
雷电冲击134kV、操作冲击114kV、陡波冲击154kV;
⑤2000μs方波电流(峰值)200A;
⑥对绝缘配置,根据线路污秽等级要求来确定。
2.2 配电线路防雷
与输电线路一样,配电线路的防雷也可采用避雷线或者避雷器,并且对于不同电压等级和不同线路采取的措施也不一样。
(1)10kV裸导线线路。对于10kV裸导线线路,原则上可以采用避雷线进行防雷保护,但由于成本高,施工不方便,目前基本上都不采用避雷线,而是在一些雷电活动频繁的线段安装避雷器,同时按照要求做好杆塔的接地。
(2)10kV绝缘线线路。近几年城网改造,大部分城镇线路基本上都换成了交联聚乙烯架空绝缘线。这样,与裸导线相比,虽然防雷性能有所不同,但其防雷措施与原来的裸导线线路并没有变化。如果忽视这一问题,雷击引起绝缘线断线事故仍将发生。对于架空绝缘线目前可采取以下防雷措施:①安装避雷线,此种方法避雷效果最好,但可行性和难度大,成本高;②提高线路绝缘子耐压水平,将10kV绝缘子改换为防雷绝缘子,或采用耐压高一个级别的绝缘子,将大大提高防雷水平;③在多雷区或者按照一定档距安装线路避雷器,减少雷击断线事故;④延长闪烁路径,导致电弧容易熄灭,局部增加绝缘强度,如在导线与绝缘子相连处加强绝缘,以及采用长闪烁路径避雷器等;⑤局部剥离
绝缘导线,使之局部成为裸导线,从而电弧能在剥离部分滑动,而不是固定在某一点烧蚀,同时也可为以后施工提供一个挂地线点。
(3)低压配电线路。低压线路应从变压器出口处安装低压避雷器或击穿保险器,同时做好接地,接地装置的接地电阻不应大于4Ω.中性点直接接地的低压电力网中的中性线应在电源点接地。低压配电线路,在干线和分支线终端处应重复接地,其重复接地装置的接地电阻应不大于10Ω,对于较长的线路,重复接地应不少于三处。特别是为防止雷电波沿低压配电线路侵入用户,对于接户线上的绝缘子角铁应接地,接地电阻应小于30Ω,最好是在进户前,安装一组防雷效果较好的低压浪涌
保护器(SPD),这一点对于做好家庭电气防雷十分重要。
2.3
电力电缆线路防雷
电力电缆由于其本身结构特点和与其它电气设施连接的要求,根据不同电压等级采取不同的防雷方法。对于35kV及以下电压等级的电力电缆,基本上应采取在电缆终端头附近安装避雷器,同时终端头金属屏蔽、铠装必须接地良好。对于110kV及以上的电缆,当电缆线路遭受雷电冲击电压作用时,在金属护套的不接地端或交互连处会出现过电压,可能会使护层绝缘发生击穿,应采取以下保护方案之一:①电缆金属护套一端互连接地,另一端接保护器;②电缆金属护套交互连,保护器Y0接线;③电缆金属护套交互连,保护器Y接线或Δ接线;④电缆金属护套一端互连接地加均压线;⑤电缆金属护套一端互连接地加回流线。
3 电气与电子设备防雷
3.1 变电所设备防雷
变电所设备的防雷与其房屋建筑物的防雷应一并考虑。按照最新的国家强制性标准GB50054-95,对建筑物与设备的防雷接地应采用等电位联结,而不是传统上分别做独立的接地网。所谓等电位联结,就是把建筑物本身和其内外各种导电物用导体(电气上)焊接起来,以保证等电位。由于雷电流峰值非常大,流经之处都立即升至很高的电位(相对于大地而言),因此对于附近尚处在大地电位的电气、电子设备和人体将产生旁侧闪烁,容易引起设备和人身事故。所以等电位联结是防雷的关键措施之一。
(1)建筑物防雷
建筑物本身的防雷装置是建筑物内
电气设备及系统防雷的第一道屏障,建筑物本身的防雷性能直接影响到内部的电气设备防雷,因此首先必须重视建筑物本体的防雷。
现代建筑物防雷主要由顶部避雷带、网状接闪器、建筑物的梁、柱、楼板和四周墙体内的主钢筋作引下线,利用地下钢筋混凝土基础作为接地体。在建筑物设计和施工时就要考虑到作为网状接闪器、引下线和接地体的钢筋网络之间的电气连接,使之成为较理想的“法拉第笼”式避雷器。防雷网与建筑物钢筋混凝土相结合,已成为国内外公认的经济可靠的防雷方式。因此,在设计、施工时都应预留从各层楼板、梁、柱内钢筋焊出接头,以便与室内外接地线相连。
(2)室外设备防雷
为了防止直击雷,室外可根据需要安装一支或多支避雷针,计算其保护范围,方法以达到保护室外所有设备要求为原则。同时对于室外架构母线和变压器中性点应加装避雷器保护,室外做一接地网,所有设备的接地引下线都与该接地体焊接,以保证等电位。
为了防止雷击产生过电压,各种设备的绝缘水平应能满足电压对该设备的绝缘要求,我们在设备订货和出厂试验时应严格把关,按照规程要求确保设备绝缘耐压水平,以防雷害击穿。这种防雷结构有很多优点:①可避免“绕击”;②能起到“法拉第笼”的屏蔽作用,可大大削弱雷电电磁脉冲的侵入;③因建筑物各层的梁、柱、楼板、墙体的钢筋和金属管线等导电体在电气上已连成一体,做到几乎处处电位相等,从而保证了设备的安全;④“笼”式避雷装置的引下线是由为数众多的钢筋组成,大大分散了雷电流,并削弱了建筑物内信息设备所受到的脉冲电磁场冲击幅值;⑤接地体是分布在地下四周的钢筋混凝土基础,可形成均匀分布的均压网,与大地接触面广,接地电阻低且又稳定。
(3)室内设备的防雷
室内各种金属屏、柜外皮均应与底座槽钢可靠焊接或用螺栓连接,保证接触良好,同时槽钢应与电缆沟道内的电缆
支架用镀锌扁钢焊接起来,形成一个整体,并与室外接地网形成一个完整的大接地网。
3.2 计算机通讯等设备的防雷
大楼内计算机等电子设备是第一道弱电保护屏障,由于通讯电台必须通过
信号电缆与通讯塔上天线相连,因此对于
通讯电缆外皮必须做好接地(多点重复接地),并与大楼的接地网连接起来形成等电位,同时可以加装避雷器。对于通讯电台应加串口保护器如SD25-V24/24,其它电子设备的通讯接口都应加装相应的串口保护器,其实就是各种小防雷器(OBO、PHOENIX都有相应接口的保护器),这里就不再一一列举。对于大楼内的电子设备,最重要的就是将各个独立的接地网连接成一个共用接地系统,其它如分开、独立、专用等接地方案都是不妥的,在工程中也没有实际意义。对于所有大楼内的电气、电子设备,应该逐级采取防雷保护措施,首先做好大楼和电源的防雷接地,然后在机房和各设备端口安装相应的避雷器,才能真正防止雷电波的侵入和反击。
4 结束语
工业与民用建筑配电系统的防雷装置十分重要,应从工程设计阶段就认真加以考虑,根据各地的实际情况,采取切实可行的防雷方案,选用质量可靠的电气设备及防雷设施。同时,还要加强对施工的管理及监视,严把质量管控关,真正按照相关的标准选择好防雷设施,并按等电位的原则,做好符合要求的共用接地网,综合考虑防雷与接地,只有这样,建筑物及其配套线路和设备才能有效避免和减少遭受雷击的危害,确保建筑物及其配电系统的安全、可靠、稳定运行。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳