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    雷電是一種壯觀的自然現(xiàn)象。但是目前人類尚未掌握它和利用它，處于防范它所造成危害的階段。變電所（tansformer  substation）擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后配電的任務(wù)。發(fā)電廠是把其他形式的能量（例如，風(fēng)能、水能、火力、煤炭等）轉(zhuǎn)換為電能，然后，通過變配電所變壓，輸送到各用戶。

1. 雷電的形成和特點(diǎn)

    雷電是帶有電荷的雷云之間或雷云對大地（或物體）之間產(chǎn)生急劇放電的一種自然現(xiàn)象。當(dāng)雷電發(fā)生時，放電電流使空氣燃燒出一道強(qiáng)烈的火花，并使空氣迅速猛烈膨脹，發(fā)出巨大響聲。
雷電的特點(diǎn)是：時間短，電流強(qiáng)，頻率高，感應(yīng)或沖擊電壓大。雷電出現(xiàn)的地方，可能對電氣設(shè)備、建筑物、構(gòu)筑物造成破壞，對人畜造成傷害，甚至可能造成爆炸、火災(zāi)等事故。

2. 雷電的主要危害
    
    2.1雷電放電時產(chǎn)生高溫?fù)p壞設(shè)備

    帶電云對地面物體發(fā)生放電時，雷電流可達(dá)幾十千安，甚至幾百千安。這樣大的電流，即使持續(xù)時間非常短，也能在通道上產(chǎn)生大量的熱，溫度最高可達(dá)幾萬度。顯然，這樣強(qiáng)烈的弧光若與易燃易爆物質(zhì)相接觸，必然會引起燃燒、爆炸或造成火災(zāi)。如果廠房的屋頂是可燃的，雷擊時就可能引起火災(zāi)。

    2.2 雷電放電時產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械效應(yīng)造成廠房或設(shè)備損壞

    當(dāng)雷電流通過木材內(nèi)部的纖維縫隙或磚結(jié)構(gòu)的縫隙時，由于產(chǎn)生很高的溫度，將使附近空氣激烈膨脹，使水分及其他物質(zhì)迅速分解為氣體，因而呈現(xiàn)極大的機(jī)械力。再加上靜電排斥力的作用，將對地面結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的劈裂，甚至使木柱變?yōu)樗樾肌．?dāng)雷擊在沒有避雷針的磚制煙囪上時，破壞力尤為嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，有些鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的煙囪在遭受雷擊時也曾被打壞過。

    2.3 雷電放電時靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)的作用對廠房和設(shè)備造成破壞

    在雷云放電的先導(dǎo)階段，雖然它不一定落在建筑物上，但由于在先導(dǎo)通路徑中布滿與雷云同性電荷，因此當(dāng)其距離建筑物比較近時，就會在建筑物的某一部分，如鐵屋頂上感應(yīng)出異性電荷，并使其電位發(fā)生變化。這樣就造成了向其他金屬物放電的可能性。由于靜電感應(yīng)產(chǎn)生的電壓可以擊穿數(shù)十厘米的空氣間隙。這對于裝有易燃易爆物質(zhì)的倉庫來說，無疑是很危險的。此外，由于靜電感應(yīng)的作用，建筑物的金屬物體之間也可能產(chǎn)生火花放電。

    當(dāng)室外發(fā)生直擊雷時，在雷擊地點(diǎn)附近的送、配電線路，由于雷電放電使其周圍區(qū)域電場發(fā)生急劇變化，對其附近的線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，從而在線路上引起過壓。在雷云放電時，也會造成感應(yīng)過電壓。這種感應(yīng)過電壓的幅值可達(dá)300KV∽400KV。因此對設(shè)備的絕緣，尤其是對低壓線路非常危險。在引入室內(nèi)的電力線或電燈配線上可能因此產(chǎn)生很高的電位，造成絕緣擊穿，損壞設(shè)備或造成工作人員觸電傷亡。

    2.4 雷電放電時會造成人員傷亡

    當(dāng)雷擊大樹時，人在樹下避雨，有可能遭到雷擊。當(dāng)雷擊避雷器時，由于雷電流向四周發(fā)散，若有人在附近地面走動，也可能由于跨步電壓的作用而造成傷亡。

    3. 雷電的特性
    
    3.1直擊雷

    大氣中帶有電荷的雷云對地電壓可高達(dá)幾十萬KV。當(dāng)雷云同地面凸起物之間的電場強(qiáng)度達(dá)到該空間的擊穿強(qiáng)度時所產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，就是通常所說的雷擊。此時，雷電直接對建筑物或其他物體放電，產(chǎn)生具有很大破壞性的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，相伴的還有電磁效應(yīng)和閃絡(luò)放電。線路或設(shè)備直接受到雷擊，對電氣設(shè)備危害極大。架空線路遭雷擊，不僅危害線路本身，而且雷電還會沿導(dǎo)線傳播到發(fā)、變、配電所，從而危害發(fā)、變、配電所的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時還會引起火災(zāi)、房屋倒塌或損壞電氣設(shè)備。

    3.2感應(yīng)雷

    落雷處鄰近物體因靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)產(chǎn)生高電位所引起的放電稱為感應(yīng)雷。當(dāng)建筑物、構(gòu)筑物或架空線路上空有雷云時，在建筑物、構(gòu)筑物或架空線路上便會感應(yīng)出與雷云所帶電荷性質(zhì)相反的電荷。雷云向其他地方放電之后，云與大地之間的電場消失了，但聚集在建筑物、構(gòu)筑物頂部上或線路上的電荷并不能立刻散去，而是向地面流散或向線路兩端流動，此時建筑物、構(gòu)筑物的頂部上或線路對地面便有很高的電位，形成感應(yīng)過電壓。它往往造成屋內(nèi)電線、金屬管道和大型金屬設(shè)備放電，引起火災(zāi)、爆炸，危及人身安全或?qū)╇娤到y(tǒng)造成危害。

4．變電所的防雷保護(hù)措施    

    4.1防雷保護(hù)的必要性

    變電所是電力系統(tǒng)的樞紐，擔(dān)負(fù)著電網(wǎng)供電的重要任務(wù)。由于變電所和架空線直接相連接，而線路的絕緣水平又比變電所內(nèi)的電氣設(shè)備高，因此沿著線路侵入到變電所的雷電波的幅值很高。如果沒有相應(yīng)的保護(hù)措施，就有可能使變電所內(nèi)的主變壓器或其它電氣設(shè)備的絕緣損壞。而變電所一旦發(fā)生雷擊事故，將使設(shè)備損壞，造成大面積停電，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活帶來重大損失和嚴(yán)重影響。

    所以，對于變電所而言，必須采取有效的措施，防止雷電的危害。
       
    4.2 防雷保護(hù)措施

    4.2.1 裝設(shè)避雷針保護(hù)整個變電所建（構(gòu)）筑物以免直接雷擊
    
    避雷針可以防護(hù)直擊雷。避雷針可以單獨(dú)立桿，也可以利用戶外配電裝置的構(gòu)架或投光燈的桿塔；但變壓器的門型構(gòu)架不能用來裝設(shè)避雷針，以防止雷擊產(chǎn)生的過電壓對變壓器發(fā)生閃絡(luò)放電。

    選擇獨(dú)立避雷針的安裝地點(diǎn)時，避雷針及其接地裝置與配電裝置之間應(yīng)保持以下距離。在地上，由獨(dú)立避雷針到配電裝置的導(dǎo)電部分之間，以及到變電所電氣設(shè)備與構(gòu)架接地部分之間的空氣隙一般不小于5m。在地下，由獨(dú)立避雷針本身的接地裝置與變電所接地網(wǎng)間最近的地中距離一般不小于3m。

    4.2.2 裝設(shè)架空避雷線及其他避雷裝置作為變電所進(jìn)出線段的防雷保護(hù)

    這主要是用來保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所損壞了主變電所的這一關(guān)鍵設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝。

    35KV電力線路， 一般不采用全線裝設(shè)架空避雷線的方法來防直擊雷，但為防止變電所附近線路上受到雷擊時雷電沿線路侵入變電所破壞設(shè)備，需在變電所進(jìn)出線1km~2km段內(nèi)裝設(shè)架空避雷線作為保護(hù)，使該段線路免遭直接雷擊。
為使上項保護(hù)段以外的線路受雷擊時侵入變電所內(nèi)的過電壓有所限制，一般可在架空避雷線的兩端裝設(shè)管型避雷器，其接地電阻不得大于10Ω。

    對于電壓35KV、容量3200KVA以下的一般負(fù)荷變電所，可采用簡化的進(jìn)出線段保護(hù)接線方式。

    對于10KV以下的高壓配電線路進(jìn)出線段的防雷保護(hù)，可以只裝設(shè)FZ型或FS型閥型避雷器，以保護(hù)線路斷路器及隔離開關(guān)。

    4.2.3 裝設(shè)閥型避雷器對沿線路侵入變電所的雷電波進(jìn)行防護(hù)

    變電所的進(jìn)出線段雖已采取防雷措施，且雷電波在傳播過程中也會逐漸衰減，但沿線路傳入變電所內(nèi)的部分，其過電壓對內(nèi)設(shè)備仍有一定危害。特別是對價值最高、絕緣相對薄弱的主變壓器更是這樣。故在變壓器母線上，還應(yīng)裝設(shè)一組閥型避雷器進(jìn)行保護(hù)。

    6~10KV變電所中，閥型避雷器與被保護(hù)的變壓器間的電氣距離，一般不應(yīng)大于5m。為使任何運(yùn)行條件下，變電所內(nèi)的變壓器都能夠得到保護(hù)，當(dāng)采用分段母線時，其每段母線上都應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器。

    4.2.4低壓側(cè)裝設(shè)避雷器

    這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器的低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時（如IT系統(tǒng)），其中性點(diǎn)可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護(hù)間隙。
需要注意的是，防雷系統(tǒng)的各種鋼材必須采用鍍鋅防銹鋼材，聯(lián)接方法要用焊接。圓鋼搭接長度不小于6倍直徑，扁鋼搭接長度不小于2倍寬度。
在裝設(shè)避雷針時，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)。
為防止雷擊避雷針時雷電波沿導(dǎo)線傳入室內(nèi)，危及人身安全，所以照明線或電話線不要架設(shè)在獨(dú)立的避雷針上。
獨(dú)立避雷針及其接地裝置，不應(yīng)裝設(shè)在行人經(jīng)常通行的地方。避雷針及其接地裝置與道路或出入口的距離不應(yīng)小于3m，否則應(yīng)采取均壓措施，或鋪設(shè)厚度為50mm~80mm的瀝青加碎石層。

5. 變電所的進(jìn)線保護(hù)

    5.1一般變電所的進(jìn)線保護(hù)

    除了直擊雷和感應(yīng)雷外，當(dāng)線路上受雷擊時，雷電進(jìn)行波就會沿著線路向變電所襲來，由于線路的絕緣水平較高，侵入變電所的雷電進(jìn)行波的幅值往往很高，就有可能使主變壓器和其他電氣設(shè)備發(fā)生絕緣損壞事故。此外，由于變電所和線路直接相連，線路分布廣，長度較長，遭受雷擊的機(jī)會也較多，所以對變電所的進(jìn)線線段必須有完善的保護(hù)措施，這是能否保證設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵。 

    對于未沿全線裝設(shè)避雷線的35KV到110KV的線路，為了保證變電所的安全，應(yīng)在變電所的進(jìn)線段1km~2km長度內(nèi)應(yīng)采用避雷線保護(hù)。

    當(dāng)變電所上有了避雷線保護(hù)以后，就可以防止在變電所附近的線路導(dǎo)線上落雷。如果雷落在了保護(hù)線的首段，雷電波就會沿著線路侵入變電所。如果進(jìn)線端采用鋼筋混凝土桿木橫擔(dān)或磁橫擔(dān)等電路，為了限制從進(jìn)線端以外沿導(dǎo)線侵入的雷電波的幅值，應(yīng)在進(jìn)線端的首端裝設(shè)一組管型避雷器，保護(hù)段內(nèi)的桿塔工頻接地電阻不應(yīng)大于10Ω。鋼塔和鋼筋混凝土桿鐵橫擔(dān)線路以及全線有避雷線的線路，其進(jìn)線段的首端可不裝設(shè)管型避雷器。

    5.2  35KV及以上電纜段的變電所的進(jìn)線保護(hù)

    變電所的進(jìn)出線以35KV到100KV都有采用電纜的，有三芯電纜，也有單芯電纜，其保護(hù)線也應(yīng)不同。在電纜和架空線的連接處應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器保護(hù)，其接地必須與電纜的金屬外皮線連接。

    當(dāng)電纜長度不超過50m或根據(jù)經(jīng)驗算法裝設(shè)一組避雷器即能滿足保護(hù)要求時，可只裝設(shè)一組閥型避雷器；當(dāng)電纜長度超過50m，而且，斷路器在雨季可能經(jīng)常短路運(yùn)行，應(yīng)在電纜末端裝設(shè)管型避雷器或閥型避雷器。

    此外，靠近電纜段的1km架空線路上還應(yīng)架設(shè)避雷線保護(hù)。

    5.3  小容量變電所的簡化保護(hù) 

    對于35KV負(fù)荷不很重要且容量較小的變電所，采取簡化的防雷保護(hù)方式，對絕緣正常的變壓器絕大部分還是可以保證安全運(yùn)行的，特別是在雷電不太強(qiáng)烈的地區(qū)采取簡化的防雷保護(hù)方式，是可行的。

    5.4  6KV到10KV變電所配電裝置的保護(hù)

    6KV到10KV變電所的每段母線上和每路架空進(jìn)出線上都應(yīng)裝設(shè)避雷器。

    架空進(jìn)線采用雙回路塔桿，有同時遭到雷擊的可能，在確定避雷器與主變壓器的最大電氣距離時，應(yīng)按一路考慮，而且，在雷雨季節(jié)中應(yīng)避免將其中的一路斷開。

6. 發(fā)電廠的防雷措施

    防止直擊雷的最有效辦法是裝設(shè)避雷針。避雷針是將雷電吸引到自己身上來，把天空中積云的雷電流安全地導(dǎo)入大地，從而大大的減小雷電向其附近物體放電的可能，以達(dá)到保護(hù)的作用。

    避雷針是利用尖端放電原理，避免設(shè)置處所遭受雷擊。同時變壓器、其他電氣設(shè)備或建筑物均在其保護(hù)范圍內(nèi)，以防止遭到直擊雷的破壞。避雷針適用于保護(hù)細(xì)高的建筑物或構(gòu)筑物。可以用圓鋼或鋼管制成，在頂端砸尖，以利于放電。

    在雷電時期，一般在避雷針接地裝置附近約10m的范圍內(nèi)是比較危險的。為了使避雷針接地裝置附近地面的電位降落緩和而且均勻一些，以利于工作人員的安全，接地裝置的安設(shè)可采取下面特殊的方法。埋在地下的接地體（角鋼或鋼管）用水平敷設(shè)與地下的扁鋼焊接起來，構(gòu)成一個接地網(wǎng)，這樣就可以使接地裝置附近的地面電位均勻分布，使跨步電壓降低。

    對于有爆炸危險，且爆炸后可能波及發(fā)電廠內(nèi)主要設(shè)備或嚴(yán)重影響發(fā)供電的建筑物，如制氫站、露天氫氣儲罐、氫氣罐儲存室、易燃油泵房、裝卸油臺和天然氣管道等，應(yīng)采用獨(dú)立避雷針保護(hù)，并應(yīng)采取防止感應(yīng)雷的措施。獨(dú)立避雷針應(yīng)設(shè)獨(dú)立的接地裝置。

    直擊雷保護(hù)裝置包括兼作接閃器的設(shè)備金屬外殼、電纜金屬外皮、建筑物金屬構(gòu)件等。將這些部分接地就能起到防雷的作用。其接地可以利用發(fā)電廠的主接地網(wǎng)，但應(yīng)在直擊雷保護(hù)裝置附近裝設(shè)集中接地裝置。

    避雷針可以裝在發(fā)電廠的主廠房或其他建筑物上，其接地裝置可以利用發(fā)電廠范圍內(nèi)原有的接地網(wǎng)。但需要裝設(shè)專用的接地引下線。在接地引下線與接地網(wǎng)連接處應(yīng)在地上另打入幾根鐵管作為加強(qiáng)的集中接地裝置。其接地電阻一般不應(yīng)大于10Ω。已在相鄰建筑物保護(hù)范圍內(nèi)的設(shè)備或建筑物，不需要再裝避雷針。

    發(fā)電廠煙囪附近的引風(fēng)機(jī)及其電動機(jī)的機(jī)殼，應(yīng)與主接地網(wǎng)連接，并裝設(shè)集中接地裝置。該接地裝置宜于煙囪的接地裝置分開。如不能分開，引風(fēng)機(jī)的電源線應(yīng)采用帶金屬外皮的電纜，電纜的金屬外皮與接地裝置連接。

    為了防止感應(yīng)雷的危害，應(yīng)使一切處于雷電流產(chǎn)生的電磁場內(nèi)延伸開的金屬物件都有良好的閉合回路。建筑物內(nèi)凡有管道接頭、彎頭等連接不可靠的地方，都要用金屬跨接。對于建筑物內(nèi)有長的并行敷設(shè)的導(dǎo)電物體如金屬管道的情況，若其間距較小也應(yīng)用金屬將其連接起來。

    綜上所述，只要我們了解了雷電產(chǎn)生的危害，正確合理的選擇發(fā)電廠、變電所的防雷保護(hù)措施和接地保護(hù)方式，保證電力系統(tǒng)的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，我們就能盡可能預(yù)防和減小雷電的危害。

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