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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(duì)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(shí)，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(shí)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(duì)電氣設(shè)備、建筑物、構(gòu)筑物造成破壞，對(duì)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(shí)產(chǎn)生高溫?fù)p壞設(shè)備

    帶電云對(duì)地面物體發(fā)生放電時(shí)，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(shí)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(huì)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(shí)就可能引起火災(zāi)。

    2.2 雷電放電時(shí)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(shí)，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(duì)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(shí)，破壞力尤為嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有些鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的煙囪在遭受雷擊時(shí)也曾被打壞過。

    2.3 雷電放電時(shí)靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)的作用對(duì)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(shí)，就會(huì)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(duì)于裝有易燃易爆物質(zhì)的倉庫來說，無疑是很危險(xiǎn)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(shí)，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(chǎng)發(fā)生急劇變化，對(duì)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(shí)，也會(huì)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(duì)設(shè)備的絕緣，尤其是對(duì)低壓線路非常危險(xiǎn)。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(shí)會(huì)造成人員傷亡

    當(dāng)雷擊大樹時(shí)，人在樹下避雨，有可能遭到雷擊。當(dāng)雷擊避雷器時(shí)，由于雷電流向四周發(fā)散，若有人在附近地面走動(dòng)，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(duì)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(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到該空間的擊穿強(qiáng)度時(shí)所產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，就是通常所說的雷擊。此時(shí)，雷電直接對(duì)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(duì)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(huì)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(shí)還會(huì)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(shí)，在建筑物、構(gòu)筑物或架空線路上便會(huì)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(chǎng)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(dòng)，此時(shí)建筑物、構(gòu)筑物的頂部上或線路對(duì)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(duì)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(gè)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(duì)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(shí)，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(shí)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(xiàng)保護(hù)段以外的線路受雷擊時(shí)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(duì)于電壓35KV、容量3200KVA以下的一般負(fù)荷變電所，可采用簡(jiǎn)化的進(jìn)出線段保護(hù)接線方式。

    對(duì)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(duì)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(huì)逐漸衰減，但沿線路傳入變電所內(nèi)的部分，其過電壓對(duì)內(nèi)設(shè)備仍有一定危害。特別是對(duì)價(jià)值最高、絕緣相對(duì)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(shí)，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(shí)（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(zhǎng)度不小于6倍直徑，扁鋼搭接長(zhǎng)度不小于2倍寬度。
在裝設(shè)避雷針時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)。
為防止雷擊避雷針時(shí)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(shí)，雷電進(jìn)行波就會(huì)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(zhǎng)度較長(zhǎng)，遭受雷擊的機(jī)會(huì)也較多，所以對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(huì)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(zhǎng)度不超過50m或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)算法裝設(shè)一組避雷器即能滿足保護(hù)要求時(shí)，可只裝設(shè)一組閥型避雷器；當(dāng)電纜長(zhǎng)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(jiǎn)化保護(hù) 

    對(duì)于35KV負(fù)荷不很重要且容量較小的變電所，采取簡(jiǎn)化的防雷保護(hù)方式，對(duì)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(jiǎn)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(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)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(xiǎn)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(gè)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(duì)于有爆炸危險(xiǎn)，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(chǔ)罐、氫氣罐儲(chǔ)存室、易燃油泵房、裝卸油臺(tái)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(dòng)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(chǎng)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(duì)于建筑物內(nèi)有長(zhǎng)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(zhǎng)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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