高压线路杆塔附近设备频遭雷击原因及处理方法

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高压线路杆塔附近设备频遭雷击原因及处理方法
吴运策1，，胡铁军2，，王建波1
（⒈ 湖南省防雷中心，长沙  410007；⒉  湖南义盟克防雷技术有限公司，长沙 410000 )

摘要：随着我国电力需求的不断增长，电力建设也随之高速发展，电力线路杆塔遍布于城乡各处，杆塔附近工厂、厂房内用电设备遭雷击风险成倍增加，为更好保护和处理用电设备免遭雷击损坏，保护国家和人民生命、财产安全。就此系统出现的地电位反击、浪涌、等电位处理、雷击等损坏的原因本文将根据实例之一做详细阐述。
关键词：地电位反击  浪涌  等电位处理   方法

一、厂区分布示意图



























二、厂区分面及设备损坏情况
1、厂区建筑为金属框架结构，坐南朝北位于山坳中（尺寸：L*W*H 60*85*11M），西北面有高约12米小山丘，东、南两面均是山区。土壤土质为风化土加叠层岩，土壤电阻率：3350欧•米。
2、厂区西北面、东南面山丘上各有高约30M高220KV高压输电杆塔一座。
3、在阴雨天气附近没有雷击发生时，时常有部分厂内电机设备、监控设备、网络设备、通讯设备等损坏。
4、在雷雨天气时偶尔能看到高压杆塔顶部有火发产生，且只要有雷击发生必有部分设备损坏。
5、雷雨天气当人经过西北面杆塔附近时，全身有微弱的被触电的感觉。
6、为保证厂区内人员和财产安全，甲方迫切提出增加厂区防雷保护。

三、问题分析
1、地电位反击
   就此类现场分析，输电线路在运行过程承载着高电压、大电流、强电场和复杂的电磁环境。既有高电压造成的电场干扰，又有大电流流经接地装置时电位差引起的地电位干扰。
   当远处发生雷击或有雷雨天气时，雷电流流入大地产生较大的压降，使地电位抬升，反向击穿厂区内用电设备。
   厂区西北面、东南面山丘上高压输电杆塔的接地引下线都沿直线形式布设，与厂房距离较近，雷雨天气时所产生的暂态高电位是造成设备损坏的主要原因。
2、雷电产生的浪涌
浪涌电压：指在瞬间内（毫秒级）输出电压有效值高于额定值110%，持续时间达一个或数个周期，是破坏电子设备的主要元凶。
瞬态过电压和暂态过电压，指峰值电压高达20000V，但持续时间10～6s－10～4s的脉冲电压。其产生的主要原因及可能造成的破坏类似于高压尖脉冲，主要由雷电所致。
　   它的主要危害是：以大规模集成电路为核心组件的控制、监控、保护、通信、计算机网络等先进电子设备、以大型CMOS集成元件组成的等电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，或者造成电子设备受到干扰，数据丢失，或暂时瘫痪；严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。
  3、等电位处理
     等电位联结作为IEC标准对电气装置最本的保护要求，我国相关防雷规范亦同样重视等电位联结，等电位联结中由于把所有导电部分均做电气连接，在发生电气故障时可有效防止联结范围内电位差的出现，对人身安全及电气设备安全都有保护效果。
经现场勘查，区房内各用电设备外露导电部分、各金属架构都没有进行等电位联结。
四、解决措施
    1、地电位反击
对厂房附近两座电力杆塔进行接地整改，将其原一字型布置的接地网改成环型接地网。受土壤土质环境影响采用具有吸水保水功能的接地模块制作接地网，且每一杆塔开挖两至三个环形地沟。
围绕厂房四周制作不少于2圈的环形接地网，把延伸至各建筑附近的地网连成一个整体。
将两座电力杆塔接地网与厂区内地网通过扁钢连接在一起。以降低雷电流流经大地时的压降。
2、雷电产生的浪涌
依据国家相关校准规范，增加电力、控制、网络、监控等各系统与设备各项技术参数相匹配的防雷设备。
3、等电位联接
     将金属架构建筑各主钢梁通过扁钢与环形地网焊接连通。
     将厂房内各金属外露导电部分及金属支架通过PE线与总等电位联结端子相连。
     将厂房内各金属门窗、机柜就近接至总等电位联结端子。
五、结束语
经过对厂区外电力杆塔进行接地整改、增加厂区内接地地网降低接地阻值，增加各设备间相
匹配的防雷器，增加厂区内等电位处理措施等这些有针对性的处理后，对厂区内各系统都起到均压和很好的雷电防护效果，彻底保护人员、设备的安全、正常工作，同时为保障国家和人民生命财产安全起到更加重要的作用。经两年多时间的考验，各系统均未出现任何故障。

参考文献:
[1]GB50057-94(2010年版)《建筑物防雷设计规范》
[2]JGJ/T 16-92 《民用建筑电气设计规范》
[3]GB 50169-92 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
[4]GBJ 233-90  《110-500kv架空电力线路施工及验收规范》
[5]资料网址：http://www.leidian51.com

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电位联结作为IEC标准对电气装置最基本的保护要求