【摘要】：文章從變電所電子設(shè)備受雷擊影響談起,呼吁從事變電工作者應(yīng)當(dāng)對(duì)其引起重視。作者針對(duì)遼寧地區(qū)的實(shí)際情況,分別采取分區(qū)、分級(jí)以及重點(diǎn)防護(hù),對(duì)不同雷擊現(xiàn)象進(jìn)行了分析和研究,最后總結(jié)出一套防雷的可防范措施。
【關(guān)鍵詞】： 雷擊 防雷 電子設(shè)備 變電所

　一、前言
　　
　　人類(lèi)社會(huì)步入信息時(shí)代，各類(lèi)先進(jìn)的電子設(shè)備由于大量和廣泛的運(yùn)用，其遭受雷擊危害機(jī)率大大增加。尤其是變電所內(nèi)電子設(shè)備，依附于處在受避雷針保護(hù)范圍內(nèi)的一次設(shè)備，受雷擊影響概率更大。且采用傳統(tǒng)防雷措施，其防護(hù)多有不當(dāng)，應(yīng)當(dāng)引起重視。
　　
　　二、雷擊危害的幾種方式
　　
　　2.1雷的直擊和繞擊
　　
　　雷云單體浮在大地上空，其所帶電荷拖著地表相反電荷猶如一個(gè)影子隨風(fēng)移動(dòng)。如果途經(jīng)變電所的避雷針或地表其它突出物，地電荷會(huì)導(dǎo)致突出物頂端電場(chǎng)畸變集中。閃電開(kāi)始之前先是雷云底部的始發(fā)先導(dǎo)按間歇分級(jí)躍進(jìn)方式向地表發(fā)展，當(dāng)距地面50～100m時(shí)，由避雷針等地表突出物電場(chǎng)畸變集中的地方產(chǎn)生垂直向上的迎面先導(dǎo)。兩者相接，進(jìn)入直擊或繞擊的主放電階段。
　　
　　通常當(dāng)?shù)孛嫔贤怀鑫锏母叨葹閔，雷云正下方的平均電場(chǎng)強(qiáng)度大于和等于580h-0.7kV/m時(shí)，則該突出物將容易受到直擊雷。原因是高為h的避雷針可影響雷云單體向下的始發(fā)先導(dǎo)發(fā)展方向的半徑，用公式表述為:R=16.3h0.61m。該式還表明，地表安裝獨(dú)立避雷針后，將會(huì)在其附近出現(xiàn)大量的散擊，甚至對(duì)避雷針進(jìn)行直擊，對(duì)受避雷針保護(hù)范圍內(nèi)的物體進(jìn)行繞擊。[1]
　　
　　一次雷擊主放電一般為幾萬(wàn)安培到十幾萬(wàn)安培。瞬間高熱和電動(dòng)力，會(huì)造成混凝土桿炸裂，小截面金屬熔化，引起火災(zāi)和大爆炸，金屬導(dǎo)體連接部分?jǐn)嗔哑茡p，建筑物倒坍，電氣設(shè)備損壞。
　　
　　2.2雷電反擊
　　
　　直擊雷電流通過(guò)地表突出物的電阻入地散流。假如地電阻為10Ω，一個(gè)30kA的雷電流將會(huì)使地網(wǎng)電位上升至300kV。如果受雷擊變電所輸電線路來(lái)自另一個(gè)不同地網(wǎng)的變電所，那么上升的地電位與輸電線上的電位將形成巨大反差，導(dǎo)致與輸電線路相連的電氣設(shè)備的損壞。不僅僅是輸電線路、動(dòng)力電纜，凡是引進(jìn)變電所的金屬管線都會(huì)引起雷電反擊。
　　
　　另一種雷電反擊，對(duì)變電所的電子設(shè)備危害也不容忽視。雷電流沿變電所的接地網(wǎng)散流，支線上的雷電流和各點(diǎn)電位差異很大。連接在不同等電位地網(wǎng)上的電子設(shè)備。如果其間有電信號(hào)聯(lián)系，那么超過(guò)其容許承受能力的地電位差將導(dǎo)致設(shè)備損壞。
　　
　　2.3感應(yīng)雷
　　
　　直擊雷放電的能量通過(guò)電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)方式向四周輻射，導(dǎo)致設(shè)備過(guò)電壓放電，則為感應(yīng)雷。顯然，感應(yīng)雷危害是大面積的，是電子設(shè)備的克星。
　　
　　有資料計(jì)算表明，當(dāng)雷擊電流為30kA斜角波，雷云高度為3公里，導(dǎo)線高度為10m，擊中距末端匹配的500m長(zhǎng)架空線路中點(diǎn)100m處地面時(shí)，線路上感應(yīng)電壓為150kV幅值的振蕩波。此波為電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)共同作用的結(jié)果。[2]
　　
　　還有計(jì)算顯示，一棟由工字鋼架構(gòu)且金屬部分連接成法拉第籠的10層（60m×30m×100m，每層高10m）的建筑物，被-2.6/40us，100kA的雷擊中樓頂，其各層樓面1m高處的感應(yīng)電場(chǎng)垂直分量達(dá)數(shù)kV/m，隨樓層降低感應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度趨向于均勻，但強(qiáng)度整體上無(wú)大的衰減。[3]
　　
　　事實(shí)上，在生產(chǎn)實(shí)踐中，雷擊的靜電感應(yīng)破壞力數(shù)倍于電磁感應(yīng)。靜電感應(yīng)還可用雷擊的二次效應(yīng)理論來(lái)解釋。帶電雷云飄浮在地表上空，地表帶上與雷云相反的等量電荷。當(dāng)雷擊過(guò)后，雷擊點(diǎn)地表變?yōu)殡姾傻南鄬?duì)空穴，周?chē)唠姾蓞^(qū)域內(nèi)與地電位相對(duì)絕緣的導(dǎo)體上的電荷，將像受突然擊發(fā)的水波一樣沖向雷擊點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)備打火，絕緣受損和電子設(shè)備失效。特別注意的是電子設(shè)備的高阻抗輸入回路，信號(hào)回路等引線較長(zhǎng)，且直接連接的金屬體積較大處，雖然已作電磁屏蔽（采用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地）仍會(huì)遭受厄運(yùn)。
　　
　　2.4雷電侵入波
　　
　　遠(yuǎn)方落雷，通過(guò)直擊或電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)方式從高壓輸電線路、配電線路、低壓電源線路、通信線、電纜線、金屬管道等途徑侵入變電所，由于管線相對(duì)較長(zhǎng)，且存在著分布電感和電容，使雷電傳播速度減慢，這樣一種現(xiàn)象用波傳輸理論來(lái)說(shuō)明的概念稱(chēng)作雷電波。雷電波在傳輸過(guò)程中通過(guò)不同參數(shù)的連接線段或線路端點(diǎn)時(shí)，波阻抗發(fā)生變化會(huì)產(chǎn)生反射、折射，可導(dǎo)致波阻抗突變處的電壓升高許多，加大了對(duì)設(shè)備的危害。