曾芸

摘要：要想保证电力系统的正常运转，就要排除一切外在的干扰，其中就包括雷电对电力系统的影响。雷电是不可避免的自然灾害，所以对电力系统的防雷保护至关重要。本文就雷电对电力系统的危害、避雷器的应用、避雷针及避雷线与内部防雷作用进行阐述。

关键词：电力系统；雷电；危害；防雷措施；接地装置

中图分类号：TU856文献标识码：A 文章编号：

Abstract: to ensure the normal operation of the power system, be about to get rid of all external disturbance, including lightning the influence of the power system. Lightning is inevitable natural disasters, so for the power system of lightning protection is very important. This paper lightning arrester harm, the power system and the application of the lightning rod and BiLeiXian and internal lightning protection function in this paper.

Key words: electric power system; Lightning; Harm; The lightning protection; Grounding device

雷电对电力系统的

1.1雷电的危害方式：可分为直击雷、感应雷、地形雷三种，最常见的：是直击雷和感应雷。直击雷就是雷电直接击到物体上；感应雷即是急剧变化的雷电电场，因静电感应或电磁感应在附近不闭合的导体上发生高电压，闭合的导体上发生大电流而引发的雷灾。直击雷的防护

方法有：采用避雷针、避雷线、避雷带、避雷网作为接闪器，然后通过良好的接地装置迅速而安全把雷电流引入大地；感应雷的防护方法有：电源防雷、信号系统防雷、等电位连接、金属屏蔽及重复接地。

1.2当雷电击到人和各种生物的身体上时，强大的电流不但能使人和生物的神经麻痹、心脏停止跳动而死亡，同时还能将皮肤烧焦。雷电直接击中树木或电柱时，强大的电流能使电柱发生高热而燃烧，或将它们劈裂、劈倒。强大的雷电击中了高大的烟囱或房屋时，就造成倒塌或破坏。雷电击中电气设备和电力系统时，由于强大的电流通过了电气设备和电力系统，就能产生热力和电磁的影响。热力通过的时间虽然较短，仅达40多微秒，但能使各种导线熔化。雷电流的电磁作用，对电气设备和电力系统的绝缘物质影响更大。由于雷电压直击在电气线路上，还将产生一种直接雷击过电压。这种过电压很高，电流也很大，将引起闪络，毁坏和击穿电气设备和电气线路上的绝缘，从而中断供电和损坏电气设备。

2. 加强电力系统中的防雷措施

2.1避雷器

避雷器是防止设备受到雷电波及雷电的电磁作用而产生感应过电压的保护装置。在运行的电力系统中，出现大气过电压时，避雷器必须迅速对大地放电，将过电压限制在一定数值内，以保护系统中电气设备；当过电压消失后，避雷器迅速可靠的灭弧，使电网恢复正常运行。对感应雷击，通常使用保护间隙、阀型避雷器、管型避雷器。

2.1.1阀型避雷器

1）阀型避雷器是专为保护变压器和发电厂、变电所的电气设备用的，它的主要组成部分是由若干放电间隙串联而成的放电间隙部分，通常叫火花间隙；以及用特种碳化硅做成的阀电阻元件，外部用瓷质外壳加以保护。

2）阀型避雷器在没有雷电和过电压时，放电间隙本身具有足够的绝缘强度，这些部件在正常情况下，不能使电流通过。当电力系统中有危险的过电压时，避雷器放电间隙就很快地被击穿，使过电压经过避雷器中的阀电阻泄入大地。避雷器中的阀电阻和一般的电阻特性不同，它具有通过的电流越大，电阻越小；电流越小，电阻越大的动作特性。当避雷器承受电源额定电压时，由于内部阀电阻大，便不能把正常的电流漏入大地，只有在承受到过电压时，才能使阀型避雷器内部的阀电阻降低，将过大的电流泄入到大地中去，起到良好的保护作用。

3）常用的阀型避雷器有FS型与FZ型两种：FS型阀型避雷器，结构简单，适价低廉，但保护性能较差，一般用在10千伏以下，分别用FS-2，FS-3，FS-6，FS-10来表示。FZ型阀型避雷器，保护性能较好，用来保护3-220千伏的交流电气设备，按额定电压分為FZ-3，FZ-6，FZ-10，FZ-35，FZ-110，FZ-220等类型。

4）管型避雷器是非常有力的防雷武器。它的外面是一个电木管，里面有一个棒型的电极。电极与另一端电极中有间隙，即内部间隙，能起到消弧作用。在外部也设一间隙，外部间隙是供安装时校正用的。它的工作原理是：正常时，外部间隙把管型避雷器同电力系统的电压隔开。在雷电冲击而过电压时，外部间隙和内部间隙同时被击穿，于是将雷电流泄漏到大地中去。管型避雷器在被击穿时，由于管内部产生弧柱的高温，产生强烈的气体，这种气体

向管的开口端喷射，强迫切断电流，吹熄电弧，这时外部间隙的空气绝缘，把避雷器同电力系统隔开，一切又恢复正常。这种避雷器可以用来保护线路的绝缘弱点，同时也可作为变电所进出线的第一道保护。

2.1.2保护间隙

1）保护间隙是一种简易的防雷设备，它是由带有上、下两部的间隙组成。间隙上部设有主间隙，下部设有辅助间隙。安装时，间隙的可动部分装在电力线路的瓷瓶上，并与导线连接，固定部分装在木横担上，通过连接线进行接地。当通入正常电压时，由于间隙上有一定的距离，它不会动作。只有当强大的雷电袭击时，间隙上的空间距离被击穿了，便把雷电流泄漏到大地中去，达到防雷的目的。采用保护间隙时，必须和电力系统中电力线路上重合闸继电气配合，否则将因两相间隙同时动作而造成事故。

2）保护间隙距离的确定，是以它的冲击电弧电压比被保护物的冲击强度低25％来确定。

保护间隙的主间隙最小距离如表 1

保护间隙是最简单的防雷保护装置，造价也低，保护性能较差。仅在一些其它保护装置不能安装，不值得安装的地点条件下，又要求加以保护的场合才能使用。

2.2避雷针与避雷线

避雷针与避雷线都具有引雷作用，使天空上的雷云的电流，通过避雷针(线)按预定的通路泄入大地，对它周围的物体起到保护作用，可保护电力系统免受雷电的直接雷击。

2.2.1避雷针

1）避雷针它由接闪器、引下线、接地装置三个主要部分组成。接闪器是专门用来接受雷击的金属体，引下线是将接闪器上的雷击电流安全引导到接地装置的金属线，接地装置是接地设备中接地线和接地体的总称。接地体的接地电阻不应大于10欧姆。避雷针保护免除直接雷击的空间范围，称为保护范围。 避雷针在地面上的保护半径r按下式决定：r=1.5h（h为避雷针总高度，单位：m）。

2）在高度为hx的被保护物顶部，水平方向上的保护半径可由下式决定：当hx≥h/2时，rx=(h-hx)k（k为高度影响系数），h≤30m时，k=1，30m＜h≤120m时，k=5.5/ ；当hX＜h/2时，rx=（1.5h-2hx）h（m）。若使用多只避雷针联用时，保护范围可以扩大些。

2.2.2避雷线

1）避雷线又称架空地线，它一般用截面不小于35mm的镀锌钢绞线，架设在架空线路上，以保护架空线路免受直接雷击。它可以单支架设，也可以双支架设。避雷线也是要求与接地体有良好的连接。避雷线的作用原理与避雷针相同，只是保护范围小些。其保护范围与避雷线的数目、高度、相互位置等因素有关。架设避雷线也可以保护变配电所。

2）单根避雷线保护区计算：h为避雷线高度，hx为被保护物高度，k为高度影响系数，与避雷针讨论相同。当hx≥h/2时，rx=0.47（h-hx）k（m）；当hx＜h/2时，rx=（h-1.53hx）k（m）。

3）35千伏以下的配电所，一般要设立独立避雷针，独立避雷针应离道路3m以上，其接地电阻应小于10欧姆，避雷针与变电所结构之间的空中距离不宜小于5m。

2.3内部防雷措施

2.3.1避雷针或避雷带、避雷网引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。

2.3.2电力电缆由于其本身结构特点和其他电气设施连接的要求，根据不同电压等级采取不同的防雷的方法。

1）对于110kV 及以上的高压电缆，当电缆线路遭受雷电冲击电压作用时，在金属护套的不接地端或交叉互连处会出现电压，可能会使护层绝缘发生击穿，应采取以下保护方案之一： ①电缆金属护套一互联接地，另一端接保护器；②电缆金属护套交叉互联，护器YO接线； ③电缆金属护套一端互联接地加均压线；④电缆金属护套一端互联接地加回流线。

2）变（配）电所等电力系统装置应做好接地装置：①变（配）电所的接地装置的接地体应水平敷设。其接地体采用长度为2.5m，直径不小于12mm的圆钢或厚度不小于4mm的角钢，或厚度不小于4mm的钢管，并用截面不小于25mm×4mm的扁钢相连为闭合环形，外缘各角要做成弧形。②适当增加垂直接地体。垂直接地体长度宜为1.5～2.5m，间距为其自身长度为1.5～2倍。若遇到土壤电阻率不均匀的地方，下层的土壤电阻率低，可以适当加长。当垂直接地体埋设有困难时，可设多根环形水平接地体，彼此间隔为1～1.5m，且应每隔 3～5m相互焊接连通一次。③接地体应埋设在变（配）所墙外，距离不小于 3m，接地网的埋设深度应超过当地冻土层厚度，最小埋设深度不得小于0.6m。④接地体之间所有焊接点，除浇注在混凝土中的以外，均应进行防腐处理。接地装置的焊接长度：对扁钢为宽度的2倍，对圆钢为其直径为10倍。⑤接地体的上端距地面不应小于0.7m，在寒冷地区，接地体应埋设在冻土层以下。⑥变（配）电所的主变压器，其工作接地和保护接地，要分别与人工接地网连接。

3.结 语

雷电活动是一个复杂的自然现象，需要电力系统内各个部门的通力合作，才能尽量减少雷害的发生，将雷害带来的损失降低到最低限度。只有正确的使用避雷设施，才能免除雷击的危险，从而减少不必要的损失，保障电力设备及人们的安全。

注：文章内所有公式及圖表请以PDF形式查看。