配电系统的雷电保护措施

庞春生

兰州西固热电有限责任公司宏大公司，甘肃兰州 730060

在电力系统中，雷击是一个主要的灾害，其导致的后果也十分严重。雷击会产生电、热、机械三种性质的破坏力，不但会损坏电器设备，还会造成电力系统停电，建筑物和电力设备着火、爆炸等事故。严重的话还会导致生产设备事故以及人员伤亡。所以，研究配电系统的防雷保护措施具有很强的现实意义。本文主要针对雷击问题来探讨配电系统保护问题，希望为配电系统的防雷保护提供有益建议。

1 雷电的种类

通常雷电被氛围直击雷、球形雷、感应雷三种。所谓直击雷就是雷云带电且能够对电器设备与建筑物直接放电。因为带电雷云接近地面时会把架空线路导线、导电凸出物的上端感应到极多电荷，雷云放电以后电荷不再被束缚，变形成大电流、高压电冲击波，随着导体飞速传播，这种冲击波来源于雷云的静电感应，有雷电性质，所以被叫做静电感应雷。雷云放电过程中，冲击雷电流威力十分巨大，会在地面形成电磁场，并不断和周围的导体发生反应形成高电动势，该电动势有着雷电特征，所以交电磁感应雷。这两种雷都叫做感应雷。而球形雷就是雷云放电时发出各种颜色光芒的火球，属于特殊情况下的带电体。

2 配电系统雷电保护措施

2.1 预防雷电波入侵

1）如果低压线路的全长所使用的电缆是属于架空金属线或者埋地这两种情况，那就需要将电缆金属或入户端金属线槽接在地上；防雷接地装置要和这些金属物连接在一起。

2）不用低压架空线，而是用护套电缆穿钢管直接引入并埋地，而它的长度应该符合规范要求，一般来说埋地电缆长度应在15m内。防雷接地装置连接好入户端电缆的钢管与金属外皮。避雷器应该装于架空线和电缆连接的地方。将一些设备器件并接于地上，比如避雷器、电缆金属外皮等等，而且冲击接地电阻一定不能超过10Ω[1]。如果是直接引入架空线，那么避雷器应该加装在入户端，然后在电气设备接地装置上连接架空线与绝缘子铁脚、金具。在靠近建筑物的两根电杆上，将绝缘子铁脚接地，它的冲击接地电阻不能超过30Ω。

3）进出建筑物的架空或者直接埋地的金属管道需要和防雷接地装置连接在一起。如果不连接，那么就接地的就是架空管道，它的冲击接地电阻不能超过10Ω。建筑物的引入（引出）金属管道和防雷接地装置应该在进出口连接。架空金属管道和建筑应该在相距25m的地方进行一次接地，它的冲击接地电阻必须在10Ω以内。

4）要想预防雷击电磁脉冲，如果建筑物内有信息系统存在，而且必须要预防雷击电磁脉冲，那么如果建筑物的防直击雷装置较少，或者在其它建筑物上没有，或者超出了别的物体保护范围，那么对于直击雷的防护则要按照第三类防雷建筑物的要求来做好相关防范措施。如果将屏蔽问题考虑在内，那么最好将避雷网用在防直击雷接闪器上。

5）如果是在设计工程的阶段，对于信息系统规模以及具体位置不明确，那么如果设想以后将会有信息系统，那么设计过程中就要考虑到共用接地系统的设计，即把钢筋混凝土的钢筋与金属框架、金属支撑物之类的自然构件、配电保护接地系统、金属管道和防雷装置连接起来，然后科学地选择地方将等电位连接板进行预埋。

6）为了对防雷装置有更深入的了解，我们应该把雷电电流看成是电流发生器，然后对存在等电位连接装置的电流进行分析。如果电流发生器利用等电位和防雷装置与导体而连接在一起，那么这里面的雷电流或许就会较多。

2.2 减少电磁干扰感应效应

把屏蔽设在建筑物与房间外，通过合理的路径来敷设线路，对线路屏蔽。要想改善电磁环境，关系到建筑物的大尺寸金属件需要以等电位的方式连接起来，然后和防雷装置相接[2]。有的空间需要保护，如果要屏蔽电缆，那么屏蔽层要设在两边，同时等电位连接防雷器交界的地方，要是等电位连接只存在于系统一边，则允许使用双层屏蔽，外层的屏蔽也按照上述方法进行。如果建筑物是分开的，那么应该在金属管道中铺设非屏蔽电缆。要是在金属管、钢筋成格栅形、金属管的混凝土管道中敷设，金属物的两端需导电贯通，然后依次连在分开建筑的等电位连接带。这些连接带应该都要有电缆屏蔽层。如果建筑物、房间的大空间屏蔽来自于钢筋混凝土、金属框架、金属支撑物的钢筋等自然构件，格栅形的大空间屏蔽由这些构件组成，如果导电金属物穿过哲学屏蔽，那么其等电位连接应该就近进行。

如果在未经过屏蔽效率试验的情况下计算磁场强度衰减，那么要是闪电在格栅形屏蔽空间以外的周围，未屏蔽时以H0表示无衰减磁场强度，那么在LPZ0区域中的磁场强度是H0=i0l（a2Sπ）①，其中i0是雷电流（A）；Sa是雷击点和屏蔽空间的平均距离（m）。如果存在屏蔽，而且在格栅形大空间屏蔽中，就是说在LPZ1中磁场强度由H0减成H1，那么它的计算公式就是H1= H0/ ②，其中H1是磁场强度（A/m），SF是屏蔽系数（dB）。那么①的计算值只对LPZ1中的和屏蔽层有一些安全距离dS/1的安全空间Vs中才有效②，则dS/1=wSF/10。

2.3 选择合适的SPD浪涌保护器

对于低压供电系统，浪涌引起的瞬态过电压保护，应该采用分级保护的方式。首先，要了解被保护对象的耐压特性，即SPD主要是限制电网中的大气过电压不超过各种设备及配电装置能够承受的冲击耐压[3]。SPD作为浪涌保护器的安装应该是和被保护设备进行负载并联，其抗阻会根据电涌电流及电压增加而降低，电流电压的非线性特征很明显。SPD对电涌电压的限制是按照电流电涌的迅速释放来进行。其次，要了解SPD自身的最大持续工作电压Uc（表1）。

其中MC共模保护：相线对地和中性线对地的保护；MD差模保护：相线对中性线问的保护，对TT和TN-S系统是必须的；U0是指低压系统相线对中性线的标称电压(在220/380V系统中，U0=220V)；U0与各种接地系统和保护模式有较大的关系。如在TT系统，采用MD共模保护，Uc=1.15U0=1.15×220=253V。

表1 最大持续工作电压U0

3 结论

总的来说，配电系统的防雷工作重要性是不言而喻的，而且也是一个复杂的工程。当前，人们对它的重视空前提高。深入探讨防雷技术，可以有效地帮助人们更好地做好配电防雷设计。不过，防雷工作还有很多问题存在，例如单一防雷技术落后。在科技的飞速发展过程中，人们越来越重视防雷技术的改进，未来或许会有更好的防雷技术来确保配电系统的安全运行。

[1]吴舸.配电设备的防雷分析[J].现代商贸工业，2010（6）：45.

[2]胡保有，康红军.配电系统的防雷与接地探析[J].企业技术开发，2014（8）：63.

[3]耿效东.浅谈配电系统防雷设计[J].电子世界，2014（1）：31.