電力系統(tǒng)弱電裝置防雷技術(shù)

電力系統(tǒng)弱電裝置防雷技術(shù)

1雷擊的形成及入侵途徑

1.1雷擊形成主要有兩種形式：直接雷擊和感應(yīng)雷擊

直接雷擊是指雷電直接作用在物體上，產(chǎn)生電能效應(yīng)、熱效應(yīng)

和機(jī)械力等對(duì)物體造成危害。

感應(yīng)雷擊是指雷電放電時(shí)，在四周導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電效應(yīng)和電磁感

應(yīng)，由此產(chǎn)生的放電效應(yīng)使使金屬部件之間產(chǎn)生火花，稱之為感應(yīng)雷

擊。

變電站的避雷針的二次感應(yīng)產(chǎn)生的雷擊效應(yīng)，產(chǎn)生的雷電電流

經(jīng)過避雷針導(dǎo)地時(shí)感應(yīng)到市內(nèi)的傳輸線上。關(guān)于老式的通訊設(shè)備來講,

它們的構(gòu)造大都是日電子管、晶體管向集成電經(jīng)過渡的。由于電子管、

晶體管等相對(duì)對(duì)立，因而耐沖擊能力較強(qiáng)，因此二次雷擊效應(yīng)對(duì)電子

管、晶體管通訊設(shè)備不會(huì)造成太大損害。關(guān)于集成化程度較高的微電

子設(shè)備，其耐沖擊能力差，受雷擊更易使微電子設(shè)備受到損壞。

通過電源線、信號(hào)線或天線饋線引入的感應(yīng)雷擊通過電磁感應(yīng)

耦合到各類傳輸線而破壞設(shè)備。電源線引入感應(yīng)雷擊。變電站內(nèi)設(shè)置

的微波通信基站的供電線路大多采納架空明線。試驗(yàn)說明，雷電頻譜

在幾十MHz以下頻域，主要能量集中分布在工頻四周。因此，雷電與

市電相耦合的概率很高，容易造成通信線路及通信串口燒壞。為了擴(kuò)

展信號(hào)覆蓋范圍，就要盡可能地增加天線架設(shè)高度（65m以上的鐵塔

約占50%）。但是，在提升信號(hào)覆蓋范圍的同時(shí)，也增加了鐵塔引雷

的概率。

2外部防護(hù)：外部防護(hù)是指對(duì)安裝弱電設(shè)備的建筑物本體的安

全防護(hù)，可采納避雷針、分流、屏蔽網(wǎng)、均衡電位、接地等措施，這

種防護(hù)措施比較常見，相對(duì)來說比較完善弱電設(shè)備的外部防護(hù)首先是

使用建筑物的避雷針將主要的雷電流引人大地；其次是在將雷電流引

人大地的時(shí)候盡量將雷電流分流，避免造成過電壓危害設(shè)備；第三是

利用建筑物中的金屬部件以及鋼筋可以作為不規(guī)則的法拉第籠，起到

一定的屏蔽作用，如果建筑物中的設(shè)備是低壓電子邏輯系統(tǒng)、遙控、

小功率信號(hào)電路的電器，則需要加裝專門的屏蔽網(wǎng)，在整個(gè)屋面組成

不大于5m—5m,6m—4m的網(wǎng)格，所有均E環(huán)采納避雷帶等電位連接;

第四是建筑物各點(diǎn)的電位均衡，避免由于電位差危害設(shè)備；第五是保

證建筑物有優(yōu)良的接地，降低雷擊建筑物時(shí)接點(diǎn)電位損壞設(shè)備。

2.1電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站的局域網(wǎng)的安全防雷保護(hù)從機(jī)

房到各保護(hù)裝置的通信線，如果采納架空線路，則易受到雷擊，應(yīng)在

進(jìn)機(jī)房前改為埋地電纜，電纜長(zhǎng)度應(yīng)大于50%其金屬外護(hù)層應(yīng)在兩

端分別與機(jī)房地網(wǎng)連接，采納非金屬護(hù)套電纜時(shí)，應(yīng)穿金屬管埋地，

至少金屬管兩端同樣應(yīng)接地，金屬管全長(zhǎng)應(yīng)堅(jiān)持電氣連接。

2.2電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站監(jiān)控機(jī)房及通信機(jī)房的安

全屏蔽措施

屏蔽是利用各種金屬屏蔽體來阻擋和衰減施加在計(jì)算機(jī)等設(shè)

備上的電磁干擾或過電壓所產(chǎn)生的龐大能量。對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來說具體

可分為建筑物屏蔽、設(shè)備屏蔽和各種線纜包含管道的屏蔽。建筑物的

屏蔽可利用建筑物鋼筋、金屬構(gòu)架、金屬門窗、地板等均互相焊接或

可靠連接在一起，形成一個(gè)法拉第籠保護(hù)，并通過接地網(wǎng)可靠的電氣

連結(jié)，形成初級(jí)屏蔽網(wǎng)。設(shè)備的屏蔽應(yīng)該對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備耐電壓能力進(jìn)

行嚴(yán)格且嚴(yán)密的調(diào)查，按IEC劃分的防雷區(qū)（LPZ）施行多級(jí)屏蔽。

屏蔽的效果首先取決于初級(jí)屏蔽網(wǎng)的衰減程度，其次取決于屏蔽層厚

度，厚度最科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)為接近電磁波的波長(zhǎng)，使電磁波在到達(dá)機(jī)房?jī)?nèi)

部時(shí)消減到最小程度，材料為密度大而且可靠程度高的網(wǎng)孔密度屏蔽

材料，但以上必須按信號(hào)頻率而定，低頻時(shí)采納高導(dǎo)磁材料，高頻時(shí)

采納銅材，鉛材為宜。特別注意的是在雷雨天氣里，屏蔽中要注意對(duì)

各種“洞〃的密封，除門窗外，重點(diǎn)對(duì)入戶的金屬管道、通信線路，

電力線纜入口作好屏蔽，各種線纜均要采用屏蔽措施，金屬絲紡織

網(wǎng)、金屬軟導(dǎo)管、硬導(dǎo)管、棧橋均可用于屏蔽線纜。在此強(qiáng)調(diào)二點(diǎn)注

意事項(xiàng)。其一是屏蔽管線的接地，一般要求入戶線采納地下電纜入戶，

其電纜金屬護(hù)層，在前后兩端做優(yōu)良接地。測(cè)量結(jié)果說明，電線電纜

屏蔽層一端接地時(shí)可將高頻干擾電壓降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，兩端接地時(shí)可

降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。其二是使用金屬絲編制網(wǎng)屏蔽電纜，因其重量輕，

使用方便而被廣泛應(yīng)用，但是在電磁波頻率較高時(shí)，其波長(zhǎng)接近編織

層網(wǎng)孔尺寸時(shí)，波的透入增力口，因此，最好再穿一層金屬管。

3電力系統(tǒng)二次保護(hù)系統(tǒng)的等電位連接是安全防雷的重要措施

等電位連接是IEC標(biāo)準(zhǔn)中指出內(nèi)部防雷措施的一部份，其目的

在于減少雷電流所引起的電位差對(duì)設(shè)備的危害。所謂等電位連接就是

用連接導(dǎo)線或過電壓電涌保護(hù)器，將處在需要防雷的空間內(nèi)的防雷裝

置和建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來導(dǎo)線、電氣裝置、電信裝置

等連接起來，形成一個(gè)等電位連接網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)均壓等電位。

4變電站實(shí)施等電位連接的浪涌保護(hù)器，IEC標(biāo)準(zhǔn)將需要保護(hù)

的空間劃分為不同的防雷區(qū)，以規(guī)定各部份空間不同的LEMP的嚴(yán)重

程度和指明各區(qū)交界處等電位連接點(diǎn)的位置。以往的規(guī)程要求電子設(shè)

備單獨(dú)接地，這種接地稱為直流工作地或信號(hào)地、邏輯地，它實(shí)質(zhì)上

是高頻信號(hào)的接地。單獨(dú)信號(hào)地的目的是為了防止地網(wǎng)中雜散電流或

暫態(tài)電流干擾設(shè)備的正常工作，有時(shí)也過分強(qiáng)調(diào)要求接地電阻的低

值。

5儀器儀表雷擊的防護(hù)：防范電子設(shè)備不受雷擊，首先應(yīng)保證

設(shè)備所處的建筑物有完善的避雷設(shè)施，以及保證電力供電系統(tǒng)避雷措

施完備（在發(fā)電廠、變電站中要保證凹凸壓配電系統(tǒng)避雷優(yōu)良）。其

次由于電子設(shè)備工作電壓低，抵抗過壓能力弱，所以必須重點(diǎn)合計(jì)防

范感應(yīng)雷擊。目前感應(yīng)雷擊的防護(hù)主要采納感應(yīng)雷擊防護(hù)器，或?qū)?/p>

能感應(yīng)到雷擊的導(dǎo)線加以屏蔽，一般雷擊侵入途徑是由電源線或信號(hào)

線入侵，因此雷擊防護(hù)就是要在雷電的進(jìn)入端將其瀉放到大地，從而

保護(hù)設(shè)備。同時(shí)還有一種狀況感應(yīng)到雷擊，就是避雷裝置引下線與儀

器設(shè)備的電源線或信號(hào)線相距太近且平行而通過電磁感應(yīng)引發(fā)雷擊，

此種雷擊的避免則應(yīng)通過合理布線來解決，即在有關(guān)儀器儀表布線時(shí)

按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的綜合布線。在此方面，依據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，關(guān)于儀器儀

表的感應(yīng)雷擊防護(hù)，假設(shè)設(shè)備所處環(huán)