吴家雷 全敏

摘要：水电厂的二次系统在运行时会带有微弱的电流，此时如果出现雷击，它们容易受到雷电的冲击，雷电能让二次设备受到极大的损伤。水电厂通常会针对雷击现象做出防护措施，然而要避免二次设备受到损伤，则需要进一步做好防雷措施，使二次系统得到有效的保护。

关键词：水电厂；二次系统；防雷保护

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0133-02

1 概述

雷电是一种自然现象，它容易在出现积雨云的时候产生。积雨云是指天上的空气湿度很大，它凝成一种接近水滴的气体。积雨云的特色是上层和下层出现电位差，一旦电位差不断地扩大，它就会以释放能量的方式平衡电位差，从而形成雷电现象。雷电现象形成的冲击力极强，如果雷电直接击中事物，而该事物没有做好绝缘措施，将会被强烈的电流形成的能量烧毁；即使雷电不直接击中事物，它所引导的余电电流仍会对周围产生影响。通常水电厂建立时，会防止雷电给水电厂带来的冲击而做好各种防雷、避雷措施，然而水电厂的二次系统即使停止运行时，它们四周也会形成微小的电流。如果二次系统微小的电流与雷电的余电流形成相互感应，雷电产生的电流将会入侵二次系统，让二次系统受到强烈的电磁影响，它的功能可能从此受到影响，或者设备因无法承受电流的冲击而损毁。

2 雷击的类型

2.1 直击雷

直击雷是指雷电直接击中某样物品上，此时雷电会产生几万V到几百万V的高击电，能直接击毁人或物品。为了避免直击雷造成的损毁。雷电虽然被防雷设备引入地下，然而雷电被导入地下形成一种电流，它与二次设备的弱电形成一种电位差，这种电位差会形成电流与电流之间的交流，它所形成的新的电流，会损伤二次设备。此时的直击雷虽然无法直接击中二次设备，却会形成感应雷给二次设备带来威胁。

2.2 感应雷

所谓的感应雷是指雷电击中水电厂某一处，雷电产生的余电与水电厂的电磁产生二次反应。水电厂的二次设备虽然已经都经过特殊处理，外壳都设有绝缘装置，然而二次设备运行时，本身依然会有弱电反应。如果感应雷的余电与二次设备的弱电相互感应，它将会变成新的电磁场，强大的电磁场形成的过电压会给二次设备带来极大的冲击。感应雷波及的面极广，且水电厂二次设备运行时很难不带有弱电，因此感应雷是水电厂二次设备防雷的重点防护对象。

感应雷对水电厂二次设备造成的损伤，总体来说有三个途径：

2.2.1 配电线路与雷电的感应：水电厂的配电线路如果与雷电产生感应，它将雷电传入室内，此时水电厂的变压器会对雷电做出反应，然而变压器不能完成消除雷电造成的电压高压，此时雷电死党会残余有20kV左右的电压，对水电厂的二次设备来说，这样的高压让它们产生额外的负担，因此二次设备会引导老化现象。

2.2.2 通信线路与雷电的感应：水电厂的二次设备已经全面实现集成化，它们通常接有通信线路，如果雷电与通信线路相感应，它将与线路的耦合阻抗做出反应，从耦合反应的公式可以看到U1=RK·I，假设此时通信设备有300m，即使通信设备有2.5kV的屏蔽层，然而出现雷击的感应电流时，它会造成675V的电压。该电压已经超过水电厂二次设备接口的耐受强度，因此感应雷通过通讯设备能烧毁设备的接口。

2.2.3 电磁脉冲与雷电的反应：在水电厂的二次设备中，它们运行时产生的微弱电流会产生一个电磁场，如果感应雷与电磁场相互感应，会形成一种新的电磁场，它形成一种脉冲电流，如果二次设备无法抗抵外冲电流，将会造成永久性的损伤；如果二次设备的部分功能被磁电脉冲影响，它们的功能有可能受到强烈脉冲的影响产生数值偏移现象。雷电脉冲造成的电磁反应是造成水电厂二次设备损伤的重要途径。

3 防雷保护的措施及改造

3.1 直击雷的保护措施

通过以上雷电对水电厂二次设雷造成的损伤，可以看到如果要避免雷电对二次设备造成的直击雷冲击，可以从以下三个方面保护：

3.1.1 安装均压环：从以上雷电的反应能看到，水电厂的二次设备在出现雷击时，有可能会产生低位的电位差，雷电产生的原因是由于高电位与低电位的对流，如果出现低电位差，将会形成雷电直击。要预防雷电直击，则要消除电位的差异。因此对于弱电设备，要给它们安装均压环，它将弱电设位连接起来，与水电厂的地网连接，形成均压的效果。由于均压的效果，雷电将不能开成直击。

3.1.2 安装屏蔽套：直击雷会产生一种强大的电流，它会对通信线路产生强大的冲击。如果直击雷直接冲击到通信线路的屏蔽套上，而通信线路的绝缘效果不够良好，它可能会造成通信设备的绝缘设备线路的毁损。如果通信设备的绝缘状态良好能抵抗雷电的直接冲击，那么它所形成的感应电流能引起通信线路的耦合反应。要想减少雷电对通信线路的最直接的干扰，就要安装功能强大的屏蔽套，让屏蔽器减少直击雷的直接冲击。水电厂要将所有的通信线路与电缆都装上屏蔽套，通过有效的屏蔽避免直击雷的冲击且减轻让通信线路引起的耦合反应减轻，使通信设备的接口尽可能减少冲击。

3.1.3 安装防雷导体：水电厂的二次设备运行时带有微弱电流或者它们本身就由于金属导体制成，易导电的特质也使它们可能会形成电位差引起直击雷，要避免直击雷的损伤，需要将设备连上金属导线，将它与防雷系统连接起来。由于金属导体将流导引到防雷系统中，水电厂设备形成的电流与防雷系统的电流形成一种交流的状态，水电厂的二次设备不会形成电位差，因此也能使二次设备避免雷击的直接毁伤。

3.2 预防落雷的保护措施

3.2.1 安装保护器：落雷容易对配电线路造成冲击，它是引起设备老化、设备损伤的重要原因，要对二次设备进行保护就要对落雷冲击配电线路的问题进行优化。只有减少雷电对配电线路的影响才能有效地保护二次设备。对二次设备安装保护器是有效的保护方法之一。比如在水电厂的二次设备机房中安装直流48V的保护器，它就能抵抗一定程度的雷电冲击，通过保护器对配电线路的保护，二次设备就不容易受到损伤。

3.2.2 安装信号避雷器：感应雷能使通信设备产生耦合反应，它能对设备的接口产生强大的冲击。然而如果给设备接上信号避雷器，那么通信设备引导的耦合反应冲击设备接口时，它能形成一个有效的缓冲，使电流明显减弱。通过安装信号避雷器，水电厂的二次设备能抵抗一定程度的耦合反应冲击，二次设备受到有效保护，就不会遭受雷击冲击的损伤。

3.2.3 加强二次回路的防雷设计：为了减轻感应雷产生的电磁脉冲，水电厂的二次设备必须使用有二次回路防雷设计的设备，以免造成感应雷损伤，比如使用电抗器防雷隔离措施、光耦防雷隔离措施等，水电厂的二次设备要使用本身做好对防雷的优化设计的施备，让它们具有在一定程度上防止脉冲冲击的功能或者对旧有设备进行改造，让设备具有防雷电脉冲的功能。

4 结语

水电厂里的电器二次设备多且设备设计非常繁复，二次设备的设计本身是它们极易受到雷电的影响。如果出现雷击现象，将对水电厂的二次设备造成严重的冲击。要对水电厂的二次设备进行改造就需要了解雷电对二次设备造成损伤的途径，针对造成损伤的原因进行有效改造，使二次设备能避免雷电冲击。

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作者简介：吴家雷，男，湖南东江水力发电厂沙田电站技术员，助理工程师；全敏，男，湖南东江水力发电厂沙田电站技术员，助理工程师。