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关键词:建筑物、防雷工程、施工常见问题、质量控制措施
在建筑物施工过程中,防雷工程项目包括桩基础的焊接、柱筋引下线通长焊接及均压环、避雷网、避雷针、避雷器安装等,一直伴随着建设施工全过程。保证防雷工程项目施工质量的因素很多,如设计、材料、机械、地形、地质、水文、气象、施工工艺、操作方法、技术措施、管理制度等,环节很多,要对这些环节严格控制,才能保证最后的工程质量。
建筑物防雷包括防直击雷和防感应雷。防直击雷就是引导雷云与避雷装置之间放电,使雷电流迅速流散到大地中去,从而保护建筑物免受雷击。防雷电感应则通过建筑物内部的设备、管道、构架、钢窗等金属物的接地装置与大地作可靠的连接,将雷云放电后在建筑上残留的电荷迅速引入大地。目前建筑工程常用的防雷措施有接闪器、引下线、接地装置、避雷器、均压环及金属导体等电位连接等的施工和安装。
1防雷工程施工常见问题
通过实际检测测验和经验,施工过程防直击雷和防感应雷措施中常出现以下问题:一是避雷带、引下线、接地体、均压环搭接的连接长度不够,焊接不饱满,焊接处有夹渣、焊瘤、虚焊、咬肉和气孔,没有敲掉焊渣等缺陷。二是地钢筋网的连接点的错焊、漏焊作为外引接地联结点或检测点预埋件的漏设。尤其是建筑结构转换层,因构造柱(墙)内主钢筋调整、防雷引下线钢筋错接错焊的情况发生。三是用结构钢材代替避雷针(网)及其引下线时,焊接破坏镀锌层不刷防锈漆或螺栓连接的连接片未经处理,片与片接触不严密等。四是引下点间距偏大,引下线跨越变形缝处未加设补偿器,穿墙体时未加保护管。接地体安装埋设深度不够或引出线未作防腐处理。五是屋面金属物,如管道、梯子、旗杆和设备外壳等,未与屋顶防雷系统相连,或等电位联结跨接地线线径不足。六是电气设备接地(接零)的分支线未与接地干线连接,实行串联连接。多层住宅采用TN-S系统时,进线在总电表箱处没有重复接地,没有按要求在配电间作MEB。七是低压配电接地形式、电涌保护器(SPD)的设置及安装工艺状况、管线布设和屏蔽措施等与防雷设计要求不符。
2防雷工程项目施工质量控制的主要措施
加强对防雷工程关键部位和工序的质量控制,针对施工中易出现质量通病的几个环节,制定现场检测预控措施,做到预防为主,动态跟踪,保证防雷工程的施工质量。
2.1严格审查设计图纸
一是不仅要熟悉电气图,对建筑设计中的结构、设备的布置也要有初步认识,领会设计中有关说明,对有些特殊的建筑工程项目系统,如弱电系统中的智能化工程、信息通讯、计算机、监控等,因为这些地点和设置在设计平面图纸中一般都没有明确标注,是以规范要求为施工标准进行预留预埋的,要注意对照强制性标准、施工验收规范进行施工。如发现不符合现行施工规范要求或做法不妥,选用的防雷接地材料不当时,应及时与设计单位洽商确定,形成设计文件,以便依照执行及备案。二是一个建设项目,相关专业设计图纸较多,审核防雷图纸时,要对照建筑图、结构图、基础图。各项目衔接复杂,极易导致施工错误。若施工单位经验不足,易因工种(序)配合不当而造成施工错漏。对于施工中容易忽视和特别重要的问题应起草书面意见,以提醒施工单位执行。
2.2严格材料质量控制关,保证焊接质量
一是验材料三证二是看材料规格三是查在施工中是否使用设计和规范规定的镀锌材料。在施工监检过程中,作业人员往往随手拿普通结构用钢筋作帮条焊接,或用普通钢材代替镀锌材料,或以冷镀锌材质代替热镀锌材质,应及时纠正。防雷工程施工主要是焊接,焊接质量决定着工程质量。由焊接技术不过关的人员进行防雷接地,造成防雷工程不合格的情况时有发生,应严格审核专业防雷施工队伍的资质等级和施工人员资格证。
2.3查验地基接地焊接
地基接地焊接是接地施工中的第一环节。对于基础圈梁焊接或桩基钢筋与基础钢筋的焊接、基础钢筋与柱筋的焊接,都要严格按基础图和接地点逐一进行检查,尤其要对伸缩缝处基础钢筋是否跨接连通进行确认。当整个接地网焊接完成后,马上进行接地电阻值测试,确认是否符合设计要求。当电阻值不满足设计要求时,再次检验焊接质量或按设计要求补做人工接地装置。
2.4检查引上点和跨钢筋焊接质量
对以柱筋为引上线的接地网,要求施工人员采用每层按轴线标清每根柱子的位置及钢筋焊接根数进行施工,防止漏焊或错焊位置和焊接长度及质量不满足设计及规范要求等[1-2]。要对引上点和跨钢筋焊接质量仔细检查,并要求对焊接引上线进行定位标识,以防向上层焊错主筋造成接地中断错误。特别是对于结构的转换层,由于柱筋的调整,防雷引下线利用柱内主筋焊接引下容易错焊、漏焊,要进行反复核实。
2.5核实等电位焊接及其他接地部位
对于要进行等电位焊接、重复接地的部位,如设备间、变配电室、消防机房、空调机房、电梯机房、给水管、冷却塔、风机等部位的接地焊接要在施工日记上注明备查、核实。高层建筑45m高度以上,每向上3层在结构圈梁内敷设1条25mm×4mm的扁钢与引下线焊成一环形水平避雷带或用不少于2根圈梁主筋焊成均压环。楼内水平敷设的金属管道及金属物应与防雷接地焊接,垂直敷设的竖向金属管道,在其底部和顶部均应与防雷接地焊接。玻璃幕墙防雷等电位接地的施工,在对采用预埋铁做法时,注意在柱主筋上作可靠的焊接,如果是后增加的玻璃幕墙,要根据建筑面积、建筑物的各种特点,出具详细的防雷施工方案。屋顶上装设的防雷网和建筑物顶部的避雷针及金属物体应焊接成一个整体。
【关键词】建筑大楼;防雷接地装置;接地电阻值;预防措施;
1 工程概况
某建筑大楼面积4.38 万m2,建筑高度65.3m,楼层19 层,其中地下2 层,地面17 层。楼宇建于开挖近15m 深下的中风化岩石层上,基础采用箱形结构,无桩基,防雷接地装置利用箱形基础底板主筋,通长焊做为接地体,防雷接地电阻设计值为≤1Ω。这种设计与福州某建筑大楼防雷接地装置相类似,鉴于后者基础完工后,测试接地电阻大于设计值,预估本工程也有可能出现这种不合格情况。分析原因,主要有以下两个方面的弱点。
(1)与其他(一般的)建筑基础相比,本建筑物没有桩基和承台,防雷系统中的接地装置减少了和大地的接触面、埋地深度,接地电阻必然较大,雷电的泄流效果会被严重削弱。
(2)一般土层电阻率在50- 100Ω・m,本建筑物倚山而建,基坑开挖达15m,箱形基础设在中风化岩石层(电阻率均在4000Ω・m 以上)上,处于岩石和土壤交界处,介质电阻率不连续,与大多数建筑物,建于普通地理环境(土壤电阻率较低)中不同,其防雷系统接地电阻值必然趋大。
2 防雷接地施工预防措施的落实
为避免接地电阻达不到设计要求的状况,施工开始就做好相应的准备。第一阶段,一方面积极与设计方取得联系,将所担心事项及以往的经验与之沟通;另一方面做好充分的准备工作,从施工技术、人为操作以及新工艺三个方面,制订详实的施工方案。第二阶段,将施工组制定的施工方案,申报公司技术部门审批,并征得设计方、业主、监理认可。第三阶段,依据施工方案,指导施工;严格管理,精心操作;以弥补利用箱形基础钢筋做防雷接地装置的先天不足。
(1)箱形基础底板混凝土中,增埋人工接地极。根据本工程所处的地质特点,结合土建做法,决定:南北向参照相关规范,均沿箱基外侧(距3m 远),将- 50×50×5×3000 的镀锌角钢接地极(共11 根),深埋在箱基底- 14.3~9m 厚达5m 的混凝土层里。采用- 50×5 镀锌扁钢做母线连接,通长焊接形成接地体,并延长接地体的有效长度,首尾引出待用。
(2)回填土中,增埋人工接地极。因东侧相邻岩壁,混凝土结构空间小,施工方法无法同上,所以将人工地极(5 根)埋设在- 9~±0.00m 回填土层里(总体做法详见图1 和图2)。考虑到回填土内连接地极扁钢,因水土腐蚀,影响使用寿命,除焊接处做防腐处理外,水平段母线均刷两道热沥青保护。
(3)利用护坡锚杆做人工接地极。本建筑物西侧不到10m 有旧楼相邻,地下室土方开挖落差达15m 高,防止西侧护坡垮塌,影响附近居民楼,土建采用钻孔装锚杆加固护坡。为不影响工期,与土建专业协商,利用锚杆作为水平接地体,锚杆头焊接起来,按人工地极要求进行保护处理,合理利用现场有利条件,一举两得,形成可靠持久的自然接地体,既经济且有效。
上述做法,虽然施工工序繁琐,难度大,但依实际情况分析,有以下四点好处:①箱基基本处于电阻率高的风化岩层包围中,环境接地电阻已相当大,而基础又做了防水处理,使得接地电阻继续增大。图1、图2 的做法,增设人工接地体,延长防雷接地体的埋地深度,有效地缓解了这一缺陷。②一般地极埋在土壤里,受湿度影响大,寿命不如上述的做法长。③基础埋设地极,具有均衡电位效果,提高建筑物设备、人员安全。④人工接地极深埋,可以降低跨步电压;遭遇雷击时,可以更好地保护人身安全。
(4)化学药剂降阻法。接地电阻降阻剂,是由各种化学物质配置而成的,在接地极周围敷设了降阻剂后,可以起到增大接地极外形尺寸、增加与其周围大地介质之间的接触面。同时,东侧再辅以WJ- III 型长效降阻剂,因而,在很大程度降低了接地电阻值。
(5)换土法。考虑整个基础与岩层相界,特别建筑物东侧为中风化岩石壁,电阻率更大,且人工地极,没有空间埋在-9m 下的混凝土层里,只可埋在±0.00~- 9.00m 回填土内。因此,选用电阻率较低的粘土、黑土(电阻率在60Ω・m 以下)进行回填,尽量改善箱基四周土壤环境,让人工接地极尽可能发挥大作用。
(6)控制施工环节的人为因素影响接地电阻值。防雷系统安装过程,时常由于操作人员责任心不强,焊接技术不熟练,立焊的操作技术差(常有夹渣、咬肉、虚焊、焊缝不饱满等瑕疵),引下线错焊等缺陷。此外,现场管理人员,对有关规定的交底不力等因素,直接利用对头焊接的主筋作接地网、引下线等等,这些施工通病的量变,到一定程度就会产生质变。多个薄弱环节叠加,使整个系统产生隐患,降低安全可靠性,一旦某个环节承受不了一定强度的雷击,后果不堪设想。针对这些担心,将全体施工人员的素质教育,贯穿于整个施工过程。
①从管理技术人员到生产班组成员,经常进行职业道德教育,增强管理人员和焊工的责任心。加强对焊工的技能培训,特别是对立焊、仰焊等难度较高的焊接进行培训。
②建立内部三道自检程序。首先,生产小组交叉互检,及时补焊不合格的焊缝,清除焊渣,焊缝进行防腐处理,引下线焊接好刷标记交下道工序,以免错焊;其次,每道工序完成班组长自检;再则,由管理人员进行综合检查。道道防止疏漏;最终向监理、业主申报进行隐蔽验收。
③建立合理的奖惩制。将“谁施工谁负责,谁操作谁保证”的原则,烙印在现场每个人员心中,这种责任分明、消除推诿现象,促进道道工序规范化。
[关键词]煤矿 安全生产 危害 预防措施
中图分类号:D321 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)28-0081-02
雷电是年复一年重复出现的自然灾害,是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。全球每年因雷电原因造成的人员伤亡和财产损失不计其数。遭受雷击后,煤矿电网不能够实现安全稳定运行,矿井供电的可靠性大大降低,不仅造成重要设备损毁,影响煤矿企业的正常生产秩序,而且还会诱发煤矿安全生产事故,严重威胁煤矿职工的生命安全。因此,对雷电现象进行研究,探索预防雷击电网产生严重危害的有限措施,就成为当前煤矿机电技术人员一项重大而紧迫的任务。
一、目前对雷电的认识:
雷电是一种自然灾害天气现象。空气中饱含水汽的云层在强烈气流的作用下,或上下、或左右剧烈运动,产生电离现象,带正电荷的水珠上升到云层顶部,负电荷沉淀在云层的底部,静电感应导致地面正电荷集聚。这样就在云层和大地之间形成一个大电容,当云层的电荷积聚到一定程度(一般高达几亿伏)时,击穿云层和大地之间的空气,就会发生激烈的放电,并出现闪电和雷鸣现象,称为雷电。
雷电按照危害方式主要可分为直击雷和感应雷
直击雷是指带电雷云直接通过人体、建筑物或设备等等直接对地放电现象。直击雷的破坏力主要表现为放电产生的强大电流,大约为20―200KA,甚至更高;雷击点的发热量大约为500-2000J,可溶化50-200MM3的钢材。在雷电流过的通道上,物体水分受热汽化而急∨蛘停产生强大的冲击性机械力,可以达到5000-6000N,破坏力十分大。
感应雷是指当带有负电荷的雷云集聚在架空线路、建筑物附近,其先导路径上的电荷对导体产生静电感应电荷,当主放电开始时,该电荷被迅速中和而产生的脉冲电压。由感应雷形成的感应过电压通常为100―200KV,最大可达600KV;因静电感应在地面集聚的电荷不能得到全部中和,在释放的过程中也会产生30-40KA的电流,甚至更大。如果接地放电效果较差造成侵入,可使室内电气设备遭到损害 。
直击雷只在雷云对地闪击点的周围造成灾害,损害的范围较小。感应雷没有直击雷猛烈,但是无论雷云对地闪击还是雷云对雷云之间闪击,都可能发生并造成灾害,发生的几率远远高于直击雷,而且可以在较大范围内的多个局部同时产生感应雷过电压现象,还可以通过线路等导体的传输致使雷害范围扩大。
雷电按照形状分为线形、片形和球形三种。线形雷较常见,片形雷较少见,球状雷极其罕见。
根据雷击架空线路部位的不同,直击雷又分为反击雷和绕击雷。绕击雷是指雷电绕过避雷线等防雷设施直接击中输电导线而产生过电压。反击雷是指雷电击中杆塔或避雷设施,雷电流使受击点的电位大大提高,等该电位的电压升高到与导线之间的电压超过电气绝缘的承受能力时,就发生雷击闪络。
二、雷电对煤矿安全生产的影响:
(1)雷电原因引起的雷击过电压造成供电系统开关误跳闸或线路故障,导致煤矿主扇风机、局扇风机和瓦斯抽放泵等一级负荷供电突然中断或设备损坏,不仅影响矿井正常的生产秩序,而且埋下了矿井发生重大机电或瓦斯事故的隐患。
(2)架空线路被雷电击中线后,雷电波沿着线路侵入变电站,由于站内设备绝缘强度低于线路,引起变电站内配电设备绝缘降低和损坏,导致发生全矿无计划停电事故或者备用电源异常现象,严重违反《煤矿安全规程》规定。 实践经验表明,雷电对户内设备绝缘的伤害有时并非一击而穿,而是局部降低电气绝缘,在系统稳定的情况下仍可继续运行,一旦电网因操作或其他原因过电压时彻底破坏绝缘引起弧光短路烧坏电气设备造成停电事故。
(3)雷电原因引起的煤矿瓦斯监控系统,电力监控系统信息通信系统设备和部分弱电设备损坏或信号失真,加大了供电线路和变电站巡查抢修的次数和排除故障的难度,降低了煤矿调度指挥生产和安全工作的及时性和有效性,给煤矿安全生产带来隐患。
三、沁城煤矿电网屡受雷击危害的原因
(1)沁水地区为多雷区。根据相关规定,年雷曝日数大于等于40日的地区为多雷区。据统计,沁水地区每年最早出现雷电在4月初, 6月至9月份出现雷电较常见,次数较多,尤其以每年的7月份最为严重,雷曝日数远远大于40日,属于典型的多雷区。
(2)沁城煤矿电网内的架空线路累计长度达22公里;架空线路分布范围较广,西至沁水五柳庄,东至阳城武甲村,东西相距约16公里;大部分线路架设于易形成和集聚雷云的突出的山顶、顺风的河床、迎风的山坡。架空线路走廊地形地势复杂,架空线路翻山越岭,过河跨沟,海拔变化较大,最高达1100米,最低为790米。
(3)35KV沁城Ⅱ回线路和6回10KV线路的耐雷水平设计富余系数较小,没有充分考虑多雷区的雷害对架空线路的影响。35KV沁城Ⅱ回架空线路仅仅采用了常规的防雷措施;10KV线路的防雷设计仅是在每回线路上安装三组普通避雷器。
四、电网雷电灾害的预防措施
(1)提前做好煤矿电网的设计规划工作。
设计和施工时考虑架空线路全线架设避雷线,在变电站进线和出线处加装避雷器。
防止直击雷的措施有安装避雷器、架设避雷线和改用电缆供电。架设避雷线是世界上公认的架空输电线路最基本的防雷保护措施之一。经验表明,安装避雷器和架设避雷线,置两侧变电站于避雷针可靠保护的范围内,可以大大提高供电的可靠性。2006年,35KV沁城1回设计时采用全线架设避雷线,(线路设计规范和规程规定,35KV等级的架空线路只在进出站两侧架设1-1.5公里的避雷线 )2010年,为了进一步提高防雷水平,我们又在变电站两回架空线路入户的穿墙套管处加装设了2组HY20W5-51-145型氧化锌避雷器。35KV沁城Ⅰ回线路运行以来未因雷电原因出现无计划停电现象。
(2)千方百计采用接闪、分流、接地等雷电基本防护措施,提高煤矿电架空线路的防雷等级。
为确保煤矿电网安全可靠运行,要提升供电线路及设备的雷电防护等级,在设计考虑全线架设避雷线的基础上,逐杆塔安装泄流能力大的氧化锌避雷器,在容易遭受雷击的杆塔附近设置主动式提前放电避雷针,同时要采用先进的降阻技术使接地电阻达到最佳并趋于稳定,避免由于土壤、季节和气候变化而变化,要把避雷设施的接地电阻值稳定在4欧姆以下,越小越好。
(3)用电缆替代架空线路供电或用绝缘导线替代钢芯铝绞线对线路进行局部改造。
改用电缆替代架空线路供电防雷击效果十分明显,但是受地理和投资条件限制,且电缆的维护和故障排除比架空线困难,故首选架空线供电,采用绝缘导线效果更好,可以大大提高供电系统安全运行的可靠性。实际运行情况表明:绝缘导线对于防止线路振动风摆、异物坠落线路,预防由于线路走廊下的树木而引起接地等故障具有十分明显的预防效果,但是对于雷电,尤其是预防感应雷电,效果十分有限。
(4)积极推广高新技术,调整电网运行方式,加强检修维护工作,提高煤矿一级负荷供电可靠性。
采用备自投装置、快速切换装置,采用分列\行和环网供电等措施提高矿井重要负荷的供电可靠性。煤矿安全规程明确规定:正常情况下,矿井电源应采用分列运行方式。结合煤矿的实际情况,得到供电部门的支持和许可,实现电网分列运行,在电网中给主扇风机、瓦斯抽放泵等重要负荷供电的系统中加装备自投或快速切换装置,定期对架空线路和配电设施检修检查维护并及时消除隐患,避免停电事故发生。煤矿重要负荷供电可靠性得到提高,从某种意义上讲,也提高了电网的防雷抗灾能力。
结语
雷电灾害作为自然灾害之一,目前仍然是影响电网运行和煤矿安全生产的主要因素,预防雷电一直是供电研究的主要课题。现在,谁也不会认为完全消除雷击危害是可能的,包括美国等发达国家在内,仍然不能完全绝对避免雷害,但是已经积累了丰富的实践经验。如果能够很好的进行超前设计和高标准建设,不断研究和采用新技术,再加上及时地进行检修维护工作,提高供电可靠性,雷电对煤矿电网的危害程度将大大降低,煤矿的安全生产将会得到有力保障。
参考文献
1、《送电线路运行和检修》 王清葵 中国电力出版社
2、《变电运行现场技术问答》张全元 中国电力出版社
【关键词】输配电线路雷击故障防雷措施
中图分类号:TM726 文献标识码: A 文章编号:
雷击就是雷云里电荷相互碰撞后发出的磁波,通过磁场作用于大地,也可以说是大地在平静中受到的突然传输。输配电线路一定是置于空气的,在有雷电时,输配电线路上就会有冲击过电压产生。
一、输配电线路遭受雷击的形式及危害
1、输配电线路容易发生雷击的原因分析
输配电线路易受到雷击灾害的影响,导致这种现象的原因是多方面的,只有认真的分析了雷击灾害的产生原因,才能有针对性的做好预防措施。笔者在认真的分析了输配电线路的运行特点和雷击的影响后,认为导致的雷击故障的原因主要有以下几种:首先,输电线路的绝缘水平不足;其次,输配电线路的避雷线的布置不够合理;再次,输配电线路的雷击重点部位未进行特殊防护,最后,线路的位置处于雷电的多发区。
2、输配电线路遭受雷击的形式
(1)直击雷
所谓直击雷,就是在雷电发生后直接引入地表,这种形式的雷击的特点是影响的范围广,容易引发附件多条线路的触电事故。并且,由于直击雷是直接侵入地表的,所以它的电流的释放能量也非常大,这种情况下,形成的雷击危害也就更大。
(2)球形雷
所谓球形雷,就是指雷击的出现形式是球状的,由于这种形式的雷电的发生几率比较小,因而人们对其的研究也非常有限,但是所掌握的是这种形式的雷电一般的侵入途径是门、窗以及烟囱等部位。
3、输配电线路遭受雷击的危害
雷击对于输配电线路的运行有着非常大的危害,遭遇雷击后,不仅会导致线路的绝缘子串发生闪络,还容易引发系统的电源的跳闸故障,所以应该引起有关部门的重视。雷击事故发生后,如果不及时的进行系统维护,还会引起系统的短路现象,并且对地线造成严重的损耗,有可能引发灼伤、断股等现象,甚至会导致地线的烧断。
二、输配电线路防雷保护措施
由于线路的数量大,分布广,在旷野、山区等地极易遭受雷击,因此线路的防雷工作已经成为电力系统防雷工作的重中之重。所以,必须加强输配电线路的防雷保护,才能提高供电的安全性。
1、地线的应用
地线是输配电线路最基本的防雷措施之一,它的主要功能有:防止雷电直击导线;雷击杆塔时对雷电流有分流作用,能有效减小流入杆塔的雷电流,使杆塔顶电位降低;对导线起到屏蔽作用,降低导线上的感应过电压;对导线有耦合作用,降低雷击杆塔时塔头绝缘上的电压。雷击主要通过直击雷(包括绕击)、感应雷和地电位反击三种方式对线路造成危害,如果不安装避雷线,则雷电直击杆塔的过电压或直击导线与直击避雷线所产生的过电压相差可达6倍以上。
2、防感应雷
针对配电线路的绝缘弱点,如个别铁横担、金属杆塔、特别高的杆塔、带拉线的杆塔和终端杆,都应装设避雷器进行保护。对配电线路上的电气设备,如配电变压器、隔离开关和断路器等,都应根据其重要性分别采用不同的保护设备。
3、合理采用和改善屏蔽方面的技术措施
在导线下方架设耦合地线;在横担与避雷线间架设辅助地线;在塔顶安装单根避雷针或多针系统;在横担上设置预放电棒和负角保护针,在易击塔和易击段使用耦合地线,用击距法进行防雷分析,不仅可以增大耦合系数的作用,还可以增大耦合地线对下导线的屏蔽作用,相当于降低了导线对地高度或杆塔对地高度运行。
4、加强线路绝缘
由于输配电线路部分地段采用的是大跨越高杆塔,如跨河杆塔等等,增加了杆塔落雷的机会。塔顶电位高,塔高等值电感大,感应过电压也高;受到绕击的机率较大。这些都增大了线路的雷击跳闸率。为了降线路低跳闸率,可将高杆塔上的绝缘子串片数增多,加大大跨越档导地线与底线间的距离,以加强线路绝缘来达到提高线路耐雷击水平的目的。
三、输配电线路防雷保护装置
目前的防雷设备有避雷针(避雷线)和避雷器。
1、避雷针
为了保护电气设备和输电线路免受直接雷击,常采用避雷针和避雷线避雷的方法,通常认为避雷针的作用就是利用尖端放电,使之与雷云中的电荷中和,来阻止雷电的形成,其实这种想法是错误的。事实上,避雷针高出被保护物体,其作用是将雷电吸引到自己身上,通过接地装置,安全的将雷电流泄入大地,避免其保护范围内的其它物体遭到雷击,起到了较好的保护作用。一定高度的避雷针下面,其保护区域的物体基本上不会遭到直接雷击,把这种安全区域叫做避雷针的保护范围。其保护范围的大小与避雷针的高度有直接关系。一支一定高度的避雷针,只能保护一定范围内的物体不受雷击,其保护范围近似于圆锥体形状的空间。由于单支避雷针的保护范围有限,所以我们往往采用多支避雷针联合保护的方法,以扩大其保护范围。
2、避雷器
避雷器是用于防止雷电波沿线路侵入变电站或其它建筑物,危害电气设备绝缘的一种防雷装置,它必须与被保护的设备并联。避雷器间隙的击穿电压比被保护设备的绝缘击穿电压低,电压作用正常工作时,避雷器间隙不会被击穿,对地放电,使大量电荷都泄入大地。从而减少了被保护设备绝缘上的过电压数值,起到了保护电气设备绝缘的作用。
四、特殊条件下线路的防雷措施
1、架设耦合地线
在高土壤电阻率地区,当线路跳闸事故频繁,而又难以降低杆塔接地电阻时,除可改架或补架避雷线外,还可以采用架设耦合地线的措施。即在导线下面回设一根或几根接地线。耦合地线的作用是增大耦合系数;增大向杆塔两侧的分流(据华东地区实测,分流效果约为12%~22%),从而可提高线路的耐雷水平,降低雷击跳闸率。运行经验证明。耦合地线可使线路的雷击跳闸率降低50%左右。
2、雷电易击区的防雷措施
在某些山区风口处,顺风的河谷峡地带,易形成热雷云的湖湿盒地等,往往形成所谓“雷暴走廊”,某些地质断层地带,岩石与土壤或山坡与稻田的交界地区,岩石山下有小河山谷等处,土壤电阻率发生突变,雷电往往易击于低土壤电阻率处;某些突出的山顶、山坡的向阳面,以及地下有导电性矿藏或地下水位较高的地在,局部雷电活动往往非常频繁。对于这些雷电易击区,在进行线路设计时,应当尽可能避开;当无法避开时,应特别加强防雷保护,除尽量采用降低接地电阻,加装耦合地线等措施处,有时可补架成双避雷线。例如:广东某220kV线路加V形避雷线支架,补架成双避雷线。多年来,雷击跳闸率大为降低。
3、大跨越档及交叉线路的防雷防护
对大跨越档应采用特殊措施进行保护主要措施有:降低杆塔接地电阻:当有避雷线时,杆塔的接地电阻值不应超过规定数值的50%,当土壤电阻率大于2000Ω时,电阻值也不宜超过20Ω;减小保护角:考虑到杆塔绕击率增大,因此,避雷线对边导线的保护角不应大于20Ω;加强绝缘:由上述,高杆塔的等值电感增大,感应过电压增主,绕击率也随之增大,导致线路耐雷性能下降。为提高线路的耐雷性能,可宜适当增国绝缘子片数。我国《规程》规定,全高超过40m的有避雷线的杆塔,每增加10m,应增加一片绝缘子;全高超过100m的杆塔,绝缘子片量应结合运行经验,通过雷电过电压的计算确定;装设管型避雷器;对新建或现有无避雷线的大跨越档,应装设管型避雷器或保护间隙,同时新建线路的绝缘子片数应比相同电压等级的一般线路的绝缘片数增加一片。
结束语
以上所述的防雷措施中,架设避雷线、避雷器、避雷针等防雷措施,在实际工作中,应用较为普遍,而且都是行之有效的,并且可以根据具体情况分别选用,同时也可以根据具体情况在输配电线路应用设施系统中形成一个可靠的雷电防护系统。
参考文献
[1] 钱洲.输电线路综合防雷措施研究[J].机电信息.2011(24)
摘 要:文章针对特定的电网与线路结构,研究分析防止绝缘导线雷击断线、配变雷击损坏的综合防雷方案,降低线路雷击跳闸率,保障线路安全运行。
关键词:10 kV;配网;雷害;措施
1 前言
10kV 配电网线路,由于绝缘水平较低,受雷电感应过电压的影响较大。雷击事故严重影响了供电可靠性,而由感应雷引起的跳闸事故的已经成为危害10kV 配电线路的主要原因。如何落实 10kV配网线路防雷措施,提高路防御雷击伤害的能力,保证线路在雷雨情况下能够正常运行显得尤为迫切。
2 原因分析
某供电所 2015 年6月至8月,发生雷击导致线路障碍的统计数据。
从表1可见,共12起线路障碍发生的位置主要有3处:绝缘导线、架空线路和电缆连接处、台架。引起故障的位置除一起外,其余都发生在架空线路上,这与架空线路本身的分布广、设备多、绝缘水平低的特点有密切关系。据统计,配电网架空线路感应雷过电压一般不超过 500kV,但已对配电网线路绝缘足以造成威胁。架设避雷线是架空线路防止感应雷过电压的有效措施,但根据 10kV配电网络自身的特点,一般不沿全线架设避雷线。为此,本文探讨除装设避雷线外的具体防雷措施,下面对故障原因进行分析。
2.1 绝缘导线断线
绝缘导线遭遇雷击时会发生断线故障,这是由于其结构造成的,当雷电过电压作用于绝缘导线上,导线绝缘相对薄弱的绝缘子会发生闪络并使导线绝缘层击穿,接续的工频短路电流将对地产生电弧,由于电弧受到周围绝缘层的阻隔,被钳制在击穿点固定燃烧,在雷电压作用过去之前使导线烧断。此外,线路绝缘水平与电气设备绝缘水平配合存在的问题,也会造成线路雷害故障。由于线路绝缘子的闪络电压较高,而避雷器泄流能力有限,如果在线路上因雷击产生较高的雷电过电压时,保护配电设备或电缆线路的单组避雷器可能无法将雷电流充分泄入大地,从而使得一部分雷电过电压仍能侵入配电设备以及电缆线路侧,继而很可能造成配电设备因雷电损坏事故以及导致线路跳闸事故的频繁发生。因此,这样在变压器和线路的绝缘配合上并不合理,使得线路遭受雷击时,雷电过电压得不到有效的衰减和泄放。当侵入波入侵时,作用在变压器上的冲击电压最大值往往会超过变压器的雷电冲击耐受值而把变压器打坏。同时过高的雷电流也会将高压熔断器烧坏,造成线路跳闸。
2.2 架空与电缆连接处避雷器烧毁
架空线路与电缆连接处会发生电压突变,图 1 为架空线和电缆线路连接时雷电波示意图。
如图 1 所示,架空线路和电缆相连的线路,此时点 1、2 处的波阻抗不同,当雷电波从 1 向 2 方向入侵时,雷电波在两点之间发生多次折反射。设在点 1、2 的折射系数为α1、α2,即点 2 处的电压经过多次的折反射后,存在波峰叠加的情况,在组合参数最不利的情况下,点 2 的电压 U2q会远远大于入侵电压,从而出现连接处避雷器烧毁的现象。
2.3 台架避雷器烧毁
表1中,共发生4次台架避雷器遭受雷击烧毁的情况,这是由于台架避雷器处于相对较高的位置,遭受雷击的几率增加,同时还有线路传递过电压以及变压器低压侧逆变换过电压的影响,导致台架避雷器动作的频率增大,整体工作性能相应会下降。在线路故障中,被保护变压器及其它设备均正常,更换损坏避雷器后,均够恢复正常送电。
2.4 感应过电压的影响
由于10kV配电线路部分线路段位于城郊,线路杆塔周围多为水塘和水田,当雷云对线路附近地面放电时,在大地中被雷电感应的异号电荷迅速向雷击点两侧移动,而水的电导率
要远远大于周围土壤的电导率,从而导致线路容量在遭受雷击时产生的感应雷过电压而跳闸。另外,该10kV配电线路所在地区工厂企业较为集中,是重点的供电地区,所以这里的配电线路较为密集,线路的交叉跨越也较为复杂,因而,线路不仅受到来自雷电引起的感应过电压的影响,而且受到来自线路与线路之间耦合效应引起的感应过电压的影响。
2.5 接地引下线存在的问题
接地引下线作为设备与接地体之间的连接体,对配电设备的接地起到了重要的作用。根据现场调研情况,接地引下线的问题主要集中在以下两个方面。
2.5.1 接地引下线规格不统一,在调研的过程中发现,存在多种样式的接地引下线,有扁铁和铜线等,且接地引下线连接不规范,部分接地引下线存在冗长及未正确连接等问题。
2.5.2 居民用电护电意识不强,接地引下线甚至线路高压侧电线偷盗现象较为严重,该10kV配电线路大部分路段存在杆塔接地引下线断裂、破坏的情况,初步调查应为附近居民所为。
3 防范措施
3.1 绝缘导线的防雷
3.1.1 杆塔上安装避雷器或保护间隙,以吸收雷击闪络后的放电能量,限制工频续流,缩短电弧燃弧时间。
3.1.2 将绝缘导线与绝缘子相连部位的绝缘层剥掉,让电弧在电磁力的作用下在导线表面移动,有效减轻电弧对绝缘导线的破坏,降低断线的几率。
3.2 合理配置避雷器
3.2.1 根据雷电定位系统和运行材料数据统计,合理考虑避雷器安装密度,在雷击密集的局部地区,可每基杆塔装设一组避雷器;在雷击发生较多的配电线路上,可间隔 2~3基杆塔装设一组;在雷击较少的地区,可隔 5~6基杆塔安装。
3.2.2 对于架空与电缆混合的线路会发生折反射,导致线路末端电压突变,我们必须在各连接处安装避雷器来限制过电压,并采用定期试验和轮换的手段来保证避雷器始终处于良好的工作状态。
3.2.3 选用过电压保护器
过电压保护器采用了氧化锌非线性电阻片和放电间隙相结合的结构,在正常电压下,氧化锌电阻片内不通电流,从而延缓其老化过程,使用寿命得到延长,特别适用于台架避雷器的现场使用。另外,即使氧化锌电发生爆炸烧毁的情况,由于放电间隙的隔离,线路不会发生接地故障。
3.2.4 安装过电压保护间隙
过电压保护间隙制作成两个球头间隙,这样可以避免配电线路使用其他形状的间隙而出现的电晕损耗,角型间隙放电时,电弧会沿羊角迅速向上移动而被拉长,因而容易自行灭
弧,g隙不会严重烧伤。
3.3 提高线路绝缘耐压水平
适当增加绝缘子的片数,将针式瓷瓶更换成合成绝缘子等措施,将会减小绝缘子串的工频电场强度,从而降低雷击闪络后转变为稳定电弧的几率,线路跳闸的次数也会相应降低,再配合线路自动重合闸的作用,可以保证电网安全运行。
3.4 避雷器引线改进
避雷器受雷击烧毁后,避雷器上引线由于失去支持,在重力的作用下搭接在构架上,引线相间短路和单相接地故障。从表1统计表中显示,发生因为避雷器烧毁引起短路和接地的故障共 4 起,为此,要求在安装避雷器时,尽量缩短引线,并使引线从上自下安装,保证避雷器爆炸后,引线对地保持足够的距离,不会搭接到金属构架上,从而减小引起线路短路和单相接地故障。
3.5 保护好接地引下线
为保护好接地引下线,线路运行维护单位应加强用电安全宣传,在群众中做好有关电力设施重要性的宣传工作。另外,供电单位应加强线路的巡视工作,配合保安部门打击对电力基础设施的偷盗行为。最后可根据实际情况,选择性的用扁铁代替接地引下线的地上部分,并使其紧固,从而降低电力基础设施被破坏、偷盗的几率,提高配电线路的运行可靠性。
4 结语
10kV配电线路的安全运行水平会直接影响到供电企业的社会效益和经济效益,提高线路防雷水平,对提高配电线路供电可靠性,确保电网安全有着重要影响。防止架空配电线路遭受雷击的措施是多种多样的,各有优缺点,架设避雷线、装设避雷器、架空线路过电压保护器等措施对于提高线路防雷能力有一定的影响,但需因地制宜,从实际出发,才能做好线路防雷工作,从而保证电网的安全、经济和稳定运行。
参考文献
[1] DL/T 620- 1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].
[2] 马福,汤李佳,彭厉.配电变压器防雷问题分析[J].电瓷避雷器,2008(5):35- 37.
关键词:城市防雷 雷电隐患 防雷对策
中图分类号:F291.1 文献标识码:A 文章编号:
随着社会经济的发展和现代化水平的提高,特别是城市高层建筑的大量增加,各种现代化通讯网络、计算机信息网络、办公自动化系统的建立,雷电灾害的危害程度和造成的经济损失及社会影响也越来越大,人口密集场地和设施,正在成为雷电袭击的主要对象。要建设一个安全的城市,面对雷电灾害,必须防患于未然。因此大城市防雷显得尤为重要。
1城市防雷的必要性
城市越来越多的林立高楼,一方面体现了城市文明的高速发展,另一方面也为雷击灾害埋下了隐患。众所周知,当雷雨天气来临时,高大的物体总是更容易引雷。尽管这些建筑物顶面的避雷针、避雷带以及建筑本身的柱内主筋能够将绝大部分的雷电流泄放入地,但对于“神秘”的雷击电磁脉冲却防不胜防。这不仅是对雷电灾害缺乏科学的认识,也是对人民生命财产安全的漠视和伤害。一个完整的防雷系统应由直击雷防护措施和感应雷防护措施两部分紧密地结合起来,缺一不可。更主要是高层建筑物受雷电的危害较大,比一般建筑物遭雷击的概率要大得多,高层建筑物一旦遭受雷灾,损失往往非常严重,建筑物遭破坏、设备损坏、人员伤亡等大几率存在,因此必须增强防雷意识,加强防雷设计,科学防御,确保建筑物、设备和生命财产的安全。只有通过对其进行综合防雷设计,才可能将雷电灾害降低到最低程度。
2城市防雷的关注点
2.1 城市建筑。高层建筑在城市建设中越来越普遍,也对安全造成了负面影响,许多高大的在建工程、构筑物和机械设备都容易受到雷电的袭击。发生这些事件时,雷电流对流过地表的被袭击物具有极大的破坏性,有可能造成现场人员伤亡、建筑物损坏、配电线路停电及用电设备被击毁甚至燃烧等事故。
2.2 城市轨道交通。随着现代化新技术不断地涌现,更多的自动化控制系统被应用到轨道交通系统中,为轨道交通运营效率、运行速度的提高提供了有力的技术保障。轨道交通全线应用电力驱动、牵引的方式提供车辆动力,多种因素综合起来增加了线路、车辆及车站遭受雷击的概率,更有可能受到直击雷的袭击。
2.3 学校。大多数城市学校建筑物中在防雷装置合格方面存在或多或少的问题。长期以来,甚至对现有的防雷装置很少或从未进行过维护保养工作,很多建筑防直击雷的避雷针或避雷带存在腐蚀、断裂现象,造成部分防雷装置起不到应有的防雷效果。防雷装置不按规定要求进行布设,很容易产生雷电波侵入及雷电感应,学校计算机室、电教室、电子阅览室、广播室的设备及程控系统、监控系统等都是雷电波侵入和雷电感应损坏的对象。
2.4 城市加油站。许多加油站在防雷设计上极不规范,特别是部分隐蔽工程中存在着安全隐患,加油站内供电、通信等线路多为架空或捆绑在防雷装置上引入,防感应雷设备或联合接地装置的接地电阻不符合规范要求,存在极大的安全隐患。
2.5 城市电网。雷电已成为城市电网的主要“杀手”之一,由雷击引起的线路故障、人员伤亡、设备损坏逐年上升。据有关资料统计,大部分的雷电感应和雷电入侵来自于电力传输线,是电力系统安全的不确定因素。
2.6 通信基站。随着国家对3G产业的不断推进,3G建设正在不断展开。3G基站存在射频远端设备上塔的问题,雷击环境相对恶劣,所以电源的防雷在解决3G基站防雷中占有重要的地位。
2.7楼顶太阳能。目前世界上都在提倡节约能源,随之大量的太阳能热水器也被人民群众安装使用,随着太阳能热水器普遍被居民所使用,雷击太阳能热水器导致人员伤亡和设备损坏的事故时有发生。
2.8防盗防护网。随着城市高层建筑的增加,防盗防护网的大量使用,雷击防盗防护网造成人员伤害和财产损失的事故也时有发生。
3城市防雷工作的方向
3.1政府主导,完善雷电灾害防御方面的法律法规,保障防雷击灾害工作的有效开展,严格依照相关法律法规开展工作,做到有法必依。
3.2加强雷电防护的宣传,雷电灾害防御的相关部门应当加强雷电防护的宣传,提高广大市民的防雷安全意识。
3.3做好新建、扩建、改建的建(构)筑物的防雷行政审批工作,确保新建建、扩建、改建的建(构)筑物防雷安全性,特别是房地产开发商应该积极主动开展相关工作,为业主提供安全优质的住宅产品。
3.4做好防雷装置的日常维护和安全检测,防雷装置在使用过程中应按相关规范要求做定期检测,并设专人维护;同时扩大防雷装置安全检测覆盖面,确保防雷装置的有效性。
3.5针对现代高层、超高层建筑及复杂的电子信息系统、楼顶太阳能、防盗防护网的特点,应该从防直击雷和感应雷两方面做好全面的防雷措施。
3.6对大型重点项目开展防雷预警工作。并通过各种渠道技术把关,帮助各单位企业完善建筑物防雷装置,建立健全综合防雷系统。
4高层建筑内部防雷装置的检测
4.1 电源系统。检查总配电及消防控制系统、各楼层配电箱、精密设备是否按照防雷技术要求安装 SPD;安装的SPD的技术参数、安装位置、数量是否符合防雷技术规范要求。
4.2 信号系统。计算机网络系统、监控系统、火灾报警控制系统是否按照规范安装 SPD,其规格型号等是否符合要求。根据线路的工作频率、传输介质、特性阻抗等参数,选用电压驻波比和插入损耗小适配的电涌保护器。
4.3 弱电机房接地装置。配电系统安装的避雷器、总配线架、设备的金属外壳是否接在总接地母排上;建筑物内各金属管道是否做等电位连接、防静电接地等是否共用接地系统。
4.4 配电系统。电源线上的各级电涌保护器应安装在被保护设备电源线路的前端,电涌保护器连接导线应平直,其长度不宜大于0.5m。当电压开关型电涌保护器至限压型电涌保护器之间的线路长度小于10米、电压限压型电涌保护器之间的线路长度小于5米时,应在电涌保护器之间加装退耦装置。
3.7太阳能热水器。安装时,是否根据太阳能热水器的高度和现在屋顶结构,选择采用避雷针作为接闪器,并依据空间相对比的大小设置避雷针位置,同时将太阳能热水器与避雷针做等电位连接。
3.8防盗防护网。高层建筑在使用防盗防护网时,应注意是否就近和屋顶引下线、避雷带相连免遭雷电波侵袭。
5城市防雷的避险对策
5.1必须大力加强城市雷电研究、防雷避险措施和防雷技术的完善。并且通过城市闪电监测资料和雷电灾害统计数据,对城市雷电灾害风险进行系统研究,提出对各行政区雷电灾害易损性进行综合评估的方法,对城市雷电灾害易损性进行风险区划。
5.2要加强防雷安全网的建设,特别是雷电高发区域,需要全面查补防雷设施的安装漏洞。城市内各相关部门要通力配合,特别是要重点做好易遭雷击部位的防雷设施建设,以消除长期存在的雷击隐患。
5.3要加快建设防雷预警服务体系,重点要完善闪电定位仪、大气电场仪、新一代雷达、气象卫星的雷电监测网,并加强开发研究及应用,提高雷电预警预报能力。
5.4要把防雷设施的检查维护作为重要内容,建立防雷安全管理制度,设立防雷安全责任人,制定防雷设施检查维护制度,并进行必要的防雷安全知识教育,发现防雷设施存在隐患时,应及时采取措施进行处理。
5.5对防雷装置的管理,实行定期检测制度。在防雷检测前,必须对所有检测仪器进行检查,查看仪器是否处于正常状态;测量有关数据时,应注意一定要进行复测,经常性的对防雷装置进行巡查与维护。
6 结束语
目前,很多城市对防雷的重视还不够,公众对雷电知识的掌握也十分有限,这些都需要政府相关的管理规划部门抓住城市防雷的源头,从预报、防范、宣传多方面入手,才能将雷电灾害挡在城市之外,使城市更加安全。
参考文献
[1]吴卫东.高层建筑雷电防护装置检测要点[J].青海气象,2007年防雷专刊:53-56.
[2]小型石油库及汽车加油站设计规范[S].中国建筑工业出版社.
关键词 基站;雷害分类;防雷措施;浪涌保护器
中图分类号TN91 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)121-0241-02
0引言
随着通信行业的迅速发展,通信基站几乎遍及全球每一个角落,因为移动通信基站地处位置属于制高点,而且分布的范围非常广泛,经常就会遭受雷击的灾害。雷电的破坏性是非常强大的,通信的信号就经常因为雷电破坏的原因二造成中断,这样就给社会带来很大的经济影响。因此,要保证通信设备的安全,就需要做好基站的综合防雷工作,这也是非常重要的事情。
1 基站雷害引入途径的防御
本文从基站雷害的引入途径入手,说明其具体的防雷措施。主要归纳为基站铁塔、馈线、架空管线、机房的接地引入线、雷电电磁场的。下面介绍上述五种雷害途径的具体防雷措施:
1.1 基站铁塔的防雷
铁塔一般都比较高,因此就需要在相邻的两个接地点距离超过60m的时候增加一个接地点。为了更好的分散雷电流,接地点的数量和分散性就需要一定的保证。铁塔是落地铁塔的时候,每间隔3m~5m的机房地网和铁塔地网之间就需要相互焊接连通1次,而且还必须有两处以上相互连通。铁塔的四脚也是就近焊接连通着地网。避雷针必须具有良好的接地线,才能保证雷电及时的流入大地,因此,避雷针和铁塔是焊接在一起的。
1.2 馈线的雷电防护
为防止基站铁塔或天线受雷击在馈线上感应出很高的雷电过电压沿馈线窜入机房,馈线屏蔽层在馈线和塔顶厉害塔身到机房转弯上方0.5m~1.0m处、进入机房入口后的内侧3点妥善接地。
1.3 架空管线的防雷
光缆和电力线等架空管线没有分类穿入金属管地是不可以进入机房的,只有穿入金属管埋地后能连至机房。电力线和光缆的两端因为路程的长短决定是否加装保护装置。机房内直流电源接地线与保护地各自独立,不共用引线,从室内地线排上引入,再接入接地汇流排上。
1.3.1电力线的雷电防护
在移动通信基站雷害中所占比例最大的就是电力线引入的雷电过电压。直击雷和感应雷这两种都是雷害的原因。
移动基站的电力电缆都是埋地敷设,压电力电缆的埋设长度超过200m就需要使用专用变压器。基站机房的低压电缆进入时,埋地长度需要大于15m。引入机房的埋地的低压埋地电缆一般都是采用的电力电缆都是有金属铠装层的或者传真管,变压器地网和机房电网就是通过电缆金属铠装层和钢管的两端进行连通的。
站内和站外的电源配电箱都不能安装漏电开头,必须安装短路开头。
山区的架空电源线经常遭受直击雷的侵入,可将使用Φ8mm以上的钢铰线的避雷针同杆架设在架空电源线上方1m处,与地网每隔3~5杆做简易连接,电源线的垂度和避雷针的垂度都是一样的。
如果基站频繁受到雷击,高压避雷器及变压器就会经常的损坏,这样可以要求电力部门用强雷电负载避雷器代替原来的5KA配电避雷器。
1.3.2光缆的雷电防护
光纤加强芯避雷最好做法是在进入机房时采取地埋的方式,距离机房的最好埋地长度不小于30m-50m,但是现在一般都是采用比较长加强芯的线路直接架空到基站,这样就很容易传导雷电过电压。
但目前基本是架空到基站,且线路较长,其加强芯很容易传导雷电过电压。目前采取的主要做法是将于光纤的加强芯加设经过绝缘处理的独立地排和连接线,将采用35mm2BVR多股铜缆的接地线引到馈线地排上。有环形等电位排时的机房,可以直接将采用35mm2BVR多股铜缆的地线接到铜排上。
1.4 机房接地引入线的雷电防护
接地引入线是接地汇集线与接地体之间的连接线。机房接地引入线引起基站雷害其实质是地电位反击,对地电位反击的雷电防护可采取以下措施:
1)增设接地体
要想使机房设备受到电位反击减少的话,就需要增加以雷电流引下处为中心的接地数的数量,这样电容电流对设备的影响就会减少。
在土壤中的人工接地体适宜埋设在冻土层以下其深度不小于0.7m。需要的时候需要挖沟埋设水平接地体;直接打入地沟内的一般是铜质垂直接地体,均匀布置且间距不应小于长度的两倍;挖坑埋设的一般都是石墨材料和铜质接地体。接地装置的水平接地体距建筑物外墙不小于1m。
2)控制机房接地引入线与雷电流引下线在地网上引接点的距离
如果从降压角度考虑的话,要想使机房设备受到电位反击减少,地网上的机房接地引入线与雷电流引下线的引接点的距离要加大,接地体上的两者间的感抗也就增大了,流向设备的电容电流也就减弱了。
1.5 雷电电磁场的防护
雷电电磁波进入机房主要是通过承载在架空线缆上的雷电脉冲电流和穿透墙体进入的。机房内的雷电电磁场防护的措施如下:1)在进机房前进入机房的电缆外导体就地和地网连接;2)机房内的走架线、设备的外壳、屏蔽电缆的金属外护层等都相互连接后与接地汇集线相连,而这些直接就近与地网连接,并与机房的金属门窗相隔;3)信号线路有可能受到电磁场的影响,因此就需要使用屏蔽电缆或外套金属管道的信号传输电缆,而且屏蔽层或外套金属管的电缆两端就应该就近接地。
3 浪涌保护器的使用方法
3.1 电源线路浪涌保护器(SPD)
1)电源线路的SPD应安装在被保护设备电源线路的前端;SPD各接线端应分别与配电柜(箱)线路和同名端相线连接,SPD的接地端与配电柜(箱)的保护接地线(PE)接地端子板连接,配电柜(箱)接地端子板应与所处防雷区的等电位接地端子板连接。
2)SPD连接导线应平直,与所要保护的设备间的导线距离应尽量短,不宜超过0.5m。
3)SPD连接导线的规格、型号应符合设计要求。
4)带有接线端子的电源线路SPD应采用压接;带有接线柱的SPD宜采用线鼻子与接线柱连接。压接线鼻子应搪锡后用绝缘胶布缠好,然后再与接线端子连接;固定导线用的螺栓应使用平垫片及弹性垫片,连接处应使线芯全部接在接线端口内并压接牢固,防止出现线间短路和导线脱落。
3.2 信号线路浪涌保护器(SPD)
1)信号线路SPD应连接在被保护设备的信号端口上;SPD输出端与被保护设备的端口相连;SPD也可以安装在机柜内,固定在设备机架上或附近支撑物上。
2)信号线路SPD接地端宜采用截面积不小于1.5mm2铜芯导线,与设备机房内的局部的局部等电位接地端子板连接;接地线应平直。
3)安装信号线SPD要核实信号线的类型、端口、工作电压、带宽及速率等参数,特别注意防止虚接及使用轴电缆的截面形状改变等。
4)安装完成后,检查设备信号的传输情况是否良好,并及时调整。
4 结论
随着IT业的不断发展,移动通信站点的设备和防雷技术也在不断革新,我们应充分认识雷电可能的入侵途径,采取经济有效、因地制宜的方法进行全方位、多层次综合防护,相信一定能取得有效的防雷效果。
参考文献
[1]YD 5098-2005通信局(站)防雷与接地工程设计规范.北京:北京邮电大学出版社,2006.
关键词 雷电;种类;灾害;防御;优势
中图分类号 P427.3 文献标识码 B 文章编号 1007-5739(2016)09-0219-01
雷电是发生在自然界大气层中的一种放电现象,同时也是伴有强对流天气过程发生的一种灾害性天气现象。同时,虽然雷电作为一种自然的天气现象,其发生具有不可避免性,但通过采取有效的防护措施,仍可以避免或减轻其所造成的损失。因此,普及防雷知识,提高人们的防雷意识,同时规范性安装避雷设施并进行定期检测,这对避免或减轻雷电造成灾害损失具有十分重要的意义。
1 雷电种类及危害
1.1 雷电种类
根据影响范围及危害程度不同,雷电可分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪4种。其中,直击雷会在云体上聚集大量电荷,是威力最大的雷电,球形雷较直击雷威力偏小[1];电磁脉冲主要能够形成电磁感应,对电子设备影响较大;云闪对人类造成的危害最小。
1.2 雷电危害
根据气象知识可知,雷电一般发生在积雨云中,因为积雨云中通常产生发展旺盛的强对流,因此当雷电发生时常会伴有强烈的阵风或暴雨,甚至冰雹或龙卷风等恶劣天气。一个中等强度雷暴的功率可达1万kW。在放电过程中,空气温度会骤增、体积急剧膨胀,从而产生强烈的雷鸣、猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应,导致雷云与地面的突起物接近时,瞬间产生巨大的破坏作用,造成人员伤亡、房屋击毁、供电系统崩溃、通讯系统中断等[2]。雷电对人体的伤害,有电流的直接作用、超压作用以及高温作用。当人体被雷电击中时,电流迅速通过人体,受电流直接作用及超压作用,可造成心跳、呼吸停止,导致脑组织缺氧而休克甚至死亡。另外,雷电产生的高温也会造成不同程度的皮肤烧伤。
2 雷电灾害防御措施
2.1 容易遭受雷击的地方
一般来说,土壤的电阻率较小或者电阻率变化非常明显的地方容易发生雷击事件。例如,山坡与稻田接壤处、地下水位高的地方、低洼地区等。另外,铁塔、烟囱等高大建筑物,也容易遭受雷击。户外,由于树木比较高大,容易受雷击。室内,水管、暖气、家用电器等金属体导电性强,所以容易造成雷击。没有连接避雷设备的室外太阳能热水器也很容易造成雷击事件。
2.2 防御措施
根据气象防雷技术理念,对雷电灾害的防护应视为一个系统工程,强调全方位防护,综合治理,具体采取以下5种防护措施。一是等电位连接。就是把各种金属物用粗的铜导线连接在一起,使各种金属连成一个整体,使得金属表面电位相等。由于各金属体处于同一电位,所以不存在电位差,就像站在高压线上的小鸟,不论这些金属物电位升得多高,附近行走的人都不会有危险。二是安装避雷针。避雷针是一个接地的金属装置,低端与接入大地的地网相连,最高点要高过所在建筑物顶端,且最好是针状,这样可以在雷雨天气中吸引雷电,而雷电通过避雷针将电流传到大地,从而实现对建筑物的防雷电作用。三是避雷器分流。把室外多条导线并联一种避雷器后再接至地线,其作用是把传入的雷电波在避雷器处经避雷器处理分流入地,从而达到防雷效果。四是接地。接地是防雷工程的重点和难点,合理的接地设置是上述3个措施成功防御雷电的基础,因此接地成为历来防雷技术别受重视的项目。五是用金属导体把需要保护的对象包围起来,即阻隔闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道。
除了以上对建筑物等固定地方的防护外,人类自身的防护意识也非常重要。雷电灾害天气来临前,人们应关好门窗,尽量减少外出,同时在家也尽量不用电器,特别是电子设备,避免接打电话,远离金属设备,远离各种天线、电线杆、高塔、烟囱、旗杆等[3]。
3 雷电的优势
雷电的发生虽然常给社会生产及人们生活带来灾害性后果,但是雷电并不是只有害处,也有其益于人类生产生活的优势。
3.1 农业方面
雷雨在农作物的生长季节会给其来充足雨水。同时,在雷电的作用下,空气中的氧和氮会产生电离,合成一氧化氮和二氧化氮,被雨水溶解,落入大地后与土壤中的矿物质化合成易被植物所吸收的氮肥,给农作物补充所需的营养。
3.2 环境方面
雷电影响空气质量,可以净化大气环境。雷电过程中,强烈的光化学作用可以是空气中部分氧气发生化学反应,生成臭氧,臭氧可以保护人们免受太阳强烈的紫外线,同时产生的降水可以减少空气中的灰尘,使得雨后的空气更加清新。
3.3 能源方面
雷电发生是由于不同带电云层的碰撞,在形成过程中伴随着产生巨大的能量,一次放电能量可达1亿~10亿J。土木工程和各种放电加工行业,借助放电时产生的强大的大气压的冲击力进行相应工程应用。
4 结语
雷电这种壮观而又令人畏惧的自然天气现象给人们的生产生活带来很多好处,同时也带来了众多的灾害,因此要利用科学知识防御雷击灾害,将雷击灾害的损失降到最低限度。加强雷电方面的知识与雷电防御,从而帮助人们更好地利用雷电的优势减少其危害,使之对社会起到应有的促进作用[4-6]。
5 参考文献
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[2] 刘佼,肖稳安,陈红兵.全国雷电灾害分析及雷灾经济损失预测[J].气象与环境科学,2010,33(4):21-26.
[3] 张宇翔.对城市雷电灾害的认识与防护[J].灾害学,2005,20(3):65-67.
[4] 孔宁宁,王建全.聊城市雷电活动规律及灾害防御措施[J].现代农业科技,2015(14):227-228.
【关键词】污闪;雷击
表面粘附污秽物质的绝缘子,在湿度较大的情况下,会大大降低绝缘子的绝缘水平,增加其表面的的泄露电流,这种由于污秽引起的烧损闪络事故统称污闪事故。每当在雷雨交加,大风雨时,线路工作者都特别警惕,深怕雷击线路,损害设备,造成停电。本文作者通过近十几年的线路运行经验,总结出防污防雷几条措施,希望能为电网的安全运行贡献一定的力量。
1 污秽的种类特点及预防措施
1.1 污秽的种类:
按形成条件分为自然污秽、工业污秽。自然污秽是指空气中漂浮微尘,海风带来的盐雾,盐碱严重地区的尘土及鸟粪造成的污秽。工业污秽是指火电厂、化工厂、玻璃厂、水泥厂、冶金厂、蒸汽机车等工业设备排除的烟尘和废气造成的污秽。
按污秽物性质分为颗粒性污秽、气体性污秽。颗粒性污秽是指呈颗粒的灰尘、烟尘等。气体性污秽是指工厂排气,海风盐雾等。
1.2 污秽事故的特点
污秽事故一般发生在潮湿天气,大雾、毛毛雨、雨加雪等,且从运行时间看都在清晨(此时气温低、密度大),又叫日出事故。绝缘污秽泄露电流增大,会产生局部放电,并转入火花或稳定电弧,对无线电台有干扰。局部放电,烧黑绝缘子。在中性点不接地系统,一相闪络后,其余两相电压升高,加剧了闪络的进程。污秽闪络是大面积的,往往在多条线路、多项设备、多处发生,因此受影响面很广。由于污秽闪络是固定的、重复的,因此生合闸不能保护,闪络往往造成永久性事故。
1.3 防止污秽事故的措施
(1)确定污秽季节:根据地区历年发生污秽闪络事故的时间和当时气象条件,找出污秽事故与季节天气的关系及防范措施。工作走在季节到来之前,这是防污的总点略思想
(2)查清污秽性质:查清污秽性质是正确确定防污措施的重要方面,而查清污秽性质,首先要查清绝缘子等值附盐密度。
(3)防污技术措施:在新建线路选径时,考虑化工、冶金、水泥和海盐等污秽源并设法远离;选择合理的绝缘水平,适当增大线路绝缘爬距;采用硅橡胶复合绝缘子。对已在污秽区的线路,科学进行盐密测量,根据盐密控制值适时进行停电清扫或带电水冲洗;根据规程规定,定期进行零值绝缘子检测,更换不良绝缘子;提高耐污绝缘水平,把在污秽区的绝缘子更换为硅橡胶复合绝缘子。
2 雷击线路的形成及保护措施
雷云放电分三个阶段:先导放电、主放电阶段、余辉放电阶段。线路遭受的形式分直击和感应雷两种。
2.1 直击雷的过程是:带电的雷云接近线路时,雷电流沿空中通道注入雷击点,如避雷线、杆(塔)顶或导线等,雷波的形式分左右两路前进,引起直击雷过电压。感应雷的过程是:当雷击于线路附近地面时,在雷电放电的选导阶段,先导路径中充满了电荷(例如负电荷),它对导线产生了静电感应,在先导路径附近的导线上积累了大量的异号束缚电荷(正电荷)。当雷击大地后,主放电开始,先导路径中的电荷自下而上被迅速中和,这时导线上的束缚电荷转变为自由电荷,向导线两侧流动。由于主放电的速度很快,因此导线中的电流也很大,感应电压波就会达到很大的数值。
2.2 雷电的危害
(1)雷电的静电效应危害:当雷云对地面放电时,在雷击点主放电过程中,雷击点附近的架空线路、电气设备或架空管道上,由于静电感应产生静电感应过电压,过电压幅值可达几十万伏,使电气设备绝缘击穿,引起火灾或爆炸,造成设备损坏、人身伤亡。
(2)雷电的电磁效应危害:当雷云对地放电时,在雷击点主放电过程中,在雷击点附近的架空线路、电气设备或架空管道上,由于电磁感应产生电磁感应过电压,过电压幅值可达到几十万伏,使电气设备绝缘击穿,引起火灾或爆炸,造成设备损坏、人身伤亡。
(3)雷电的热效应危害:雷电流通过导体时,由于雷电流很大,雷电流数值可达几十至几百千安,在极短的时间内使导体温度达几万度,可使金属熔化,周围易燃物品起火燃烧。烧毁电气设备、烧断导线、烧伤人员、引起火灾。
(4)雷电的机械效应危害:强大的雷电流通过被击物时,被击物缝隙中的水分急剧受热气化,体积膨胀,使被击物品遭受机械破坏、击毁杆塔、建筑物,劈裂电力线路的电杆和横担等。
(5)雷电的反击危害:当避雷针、避雷带、构架、建筑物等在遭受雷击时,雷电流通过以上物体及接地装置泄入大地,由于以上物体及接地装置具有电阻,在其上产生很高的冲击电位。当附近有人或其它物体时,可能对人或物体放电,这种放电称为反击。雷击架空线路或空中金属管道时,雷电波可能沿以上物体侵入室内,对人身及设备放电,造成反击。反击对设备和人身都构成危险。
(6)电位危害:当将雷电流引入大地时,在引入处地面上产生很高的冲击电位,人在其周围时,可能遭受冲击接触电压和冲击跨步电压而造成电击伤害。
2.3 防雷保护措施。
装设避雷线,改善地网形式,降低接地电阻;当降低接地电阻有困难时,加强线路绝缘,提高耐雷水平;线路采用双避雷线,减小避雷保护角;增加耦合地线,有些单避雷线,在接地电阻很难降低时,可在导线下面增加一条耦合地线,它起分流和耦合作用,跳闸率可降低一半;变电站进线进行保护;杆塔的设计就尽量减小地线对导线的保护角,大档距特殊塔保护角应达到0度以下,接地电阻不大于15欧,档距中央导线与避雷线的距离应符合S≥0.11;交叉档的保护,当送电线路跨电压较低线路时,为保证雷击交叉档不导致交叉点发生闪络,在交叉点的垂直距离应满足规程要求,且交叉档两端杆塔应接地,交叉档两端低压线路应在杆上装间隙;线路走廊的选择如有可能,应避免通过大地导电率较低的地段;在线路巡视时应做好避雷线是否存在锈蚀断股的检查,且应注意避雷线与引下线连接是否牢固,连接处是否存在严重锈蚀,接地极是否由于取土、冲刷,或机耕时挖出、挂断,定期组织接地电阻的测量,检查接地电阻是否符合要求。
摘要:防雷达侦察伪装技术,是通过运用各种防雷达伪装器材,消除、破坏和干扰目标回波在雷达荧光屏上的光标信号,使敌方雷达失效。
关键词:雷达侦察;伪装技术;方法;措施
一、设置防雷达伪装网,构成反雷达隔绝遮障
反雷达隔绝遮障采用防雷达伪装网,防雷达伪装网设置采用遮障面与支撑结构。利用金属网络,产生屏蔽效应,掩盖遮障面下的真实目标,使雷达显示中仅出现网面形成的遮障亮点。散射型反雷达遮障网通过网面的散射降低入射雷达波的后向散射,并使网面的后向散射系数与背景的平均后向散射系数相近,其差别在雷达的不可检测阈值之内,使雷达不易识别目标。吸收型防雷达网则采用雷达波吸收材料,通过材料内部的电导损耗、高频介质损耗和磁滞损耗,将入射电磁波转化、吸收,减少雷达电磁波的表面反射,使雷达无法探测到伪装网下的真实目标。
反雷达隔绝遮障除采用导电材料之外,也可采用就便材料购置。用就便材料设置隔绝遮障的方法一般有:将剪断的树枝直接放置在地面上;将遮障材料编插在遮障的骨架上;将成片的就便材料固定在骨架上。雷达伪装网的使用,减少了被隐蔽目标的雷达截面,使被伪装目标与周围背景融合起来。随着新型雷达的应用防雷达伪装网也在处于不断改进之中,向着宽频带,强吸收作用方向发展。
二、设置防雷达假目标
构成假目标的主要器材是角反射器、龙伯透镜反射器、偶极子反射器和烟幕等。
角反射器。由三个相互垂直的金属导体平面组成,入射的雷达波会在角反射器的各表面产生反射,逐次反射的结果,雷达波沿着入射方向反射回去,使雷达接收到强烈的回波信号。角反射器有三角形、方形和多方向形等,可以设置在地面、海面或无人小型飞行器上,也可用气球悬挂在空中,或被飞机作为诱饵施放。利用各种角反射器,可以模拟各种雷达假目标。模拟军队的配置和机动,是利用尺寸不大的折叠式或装配式的角反射器来实施的。通常用一个角反射器可以模拟一个技术兵器,如坦克、火炮或汽车。为了模拟行军纵队或单个技术兵器和车辆,以使对方的地面侦察雷达陷入迷误,可以把角反射器安装在机动车辆上,或者放置在拖曳的兵器器材模型内,这种模型的外壳,应该能透过无线电波而对无线电波没有什么吸收作用。可以采用各种织物,但不能采用镀金属丝的织物和其他无线电技术织物,还可利用薄三合板、厚纸板和类似的材料。用角反射器也可以模拟地面的静止目标。如为了迷惑雷达侦察而设置的假桥,是配置成一线的许多角反射器。其间距的设定一般这样考虑:在任何方向上观察假桥时,全部反射器在雷达荧光屏上的图像成为一个连续的光标。当角反射器的间距不超过敌人雷达的距离分辨率和主位分辨率时,荧光屏各个单独的光标就连续在一起。在设置假桥时,角反射器间的距离,一般为雷达距离分辨率的一半。
龙伯透镜反射器。它是一种可以将各种大角度的入射电磁波平行反射回去的反射器,其外观是一个球。球表面的一部分敷有金属反射层,整个球由很多层同心球组成,最外层材料的介电常数和空气的介电常数相等或相近,越向球心,介电常数越大:当入射的雷达波进入球体后。由于各层的介电常数不同而发生弯曲,遇到金属反射层产生反射,反射波在球内同样是弯曲的。这样,透镜就把所截获的电磁波聚集到一起,并强烈地反射回去,因而,具有很大的有效反射面积。一个直径为0.3米的龙伯透镜反射器,有效反射面积为65平方米,可以模拟一架重型轰炸机的雷达光标。龙伯透镜非常适合作为反雷达侦察探测的假目标,但制造工艺比较复杂,成本高,没有角反射器使用广泛。
偶极子反射器。通常为金属箔条,也可以是镀有金属的丝状物或金属丝,是结构最简单的电磁波反射体,在雷达屏上可产生假目标信号。雷达出现初期,箔条就被用来对付雷达侦察,现在箔条仍被认为是有效的反雷达措施。常用的箔条有各种镀铝玻璃丝材料,镀银尼龙丝材料、镀铝涤纶丝材料,铝箔条以及镀铝电容器纸。
Abstract: The thunder and lightning disaster is one of most serious ten kinds of matural disasters form the United Nations “reduce disaster for ten years” announcement. Through carrying on the overall statistical surver to the Wuhua country middle and elementary schools' anti-radar present situaton,this paper proposes defensive measures,from following aspects,building against long jab thunder,against induction thunder,anti-radar facility examination and so on.
关键词: 雷击;接地;防直击雷;防感应雷
Key words: thunder stroke;earth;against long jab thunder;against induction thunder
中图分类号:G474文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)07-0223-01
2009年10月26日至11月8日,五华县中小学校舍安全工程领导小组组织建设局、气象局等9个单位对我县中小学校进行安全工程排查,其中,五华县防雷设施检测所分成四个小组负责对我县516间中小学校舍场址和建筑物是否潜在雷电威胁等工作进行调查。根据我县中小学校的防雷现状,做好防雷减灾工作是一项急需解决的问题。
1五华县中小学校防雷现状
调查数据显示,县城区域中小学校、镇中心学校安装有防直击雷设施的达95%;偏远山区小学安装有防直击雷设施仅为20%。全县中小学校基本没安装任何防感应雷设施。主要表现在以下几个方面:
1.1 凡是建筑年代较久、低层的建筑物基本没任何防雷设施,比如:砖混结构的教学楼、厕所等低层建筑物。
1.2 有些偏远山区学校新建的教学楼或宿舍楼,虽然安装有防直击雷设施,但未经防雷检测部门对防雷装置进行测试,即投入使用。
1.3 全县中小学校的弱电设备防感应雷、防雷电波入侵措施几乎为零。比如:电源线、信号线都是架空进入且未安装SPD,有线电视线、电话线等金属线缠绕避害带、避雷针等现象。
1.4 学校的计算机房、电教室设置不合理。大多数学校把机房、电教室设在顶楼。电脑、交换机、UPS等属于弱电设备,抗干扰能力差。
2学校防雷的防御措施
2007年5月23日,重庆市开县兴业小学遭受雷击,造成7名学生死亡、39人受伤的重大雷击事故。鉴于五华县中小学校的防雷现状, 按照《国际防雷技术标准规范汇编》的规定,因地制宜地采取以下防御措施:
2.1 由于五华县地处贫困山区,财政经费困难,应根据各间学校的地质条件、地形和地物条件、建筑物结构及其所附属构件条件,对全县中小学校尤其是偏远地区的学校进行充分调研,然后再分批对容易造成安全隐患的建筑物安装防雷设施。
2.2 全县中小学校,特别是偏远山区的小学,新建、改建、扩建工程必须在依法取得防雷装置设计核准书后方可开工建设,在取得防雷装置竣工验收合格证书后方可投入使用。防雷装置必须由持有相应防雷工程专业资质的单位进行设计和施工。
2.3 均压也称等电位连接,就是把导体作良好的导电性连接,使它们达到电位相等,为雷电流提供低阻抗的连续通道,以便使它迅速导入大地泄流。所以,从科学、经济的角度来说,建筑物内的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地应采用共用接地装置,且其接地电阻不应大于4欧姆。同时,天面上的铁皮瓦、太阳能热水器、校训牌等金属构件应就近与接地装置相连接。
2.4 为了防止雷电侵入造成配电系统及相关弱电设备的损坏。首先,学校的电教室、计算机房应设在教学楼的中间楼层;其次,架空电源线、信息传输线等应敷设在金属管内埋地而入,入户端电缆线的金属外皮或金属管应在进入学校处就近与防雷接地装置相连,信号线严禁缠绕避雷带敷设;再次,学校电源线路至少要采取三级防感应雷措施,第一级在学校的总配电房处安装SPD;第二级在入计算机房处安装SPD;第三级在各种精密设备前端安装SPD。有线电视线、电话线前应安装信号SPD。
2.5 运动场防雷措施。运动场的防雷,应该在运动场周围适当的位置安装避雷针。为了降低跨步电压的危害,在建设足球场时尽量将金属的围栏每隔20米连接接地装置,全部连成一体;对于多篮球架的球场可以在每个球架下设置一个接地极,将所有的篮球架全部连接在一起,对于独立的照明电杆也应采用镀锌扁钢与篮球架、足球场金属围栏全部连接成一个大的等电位联结体,这样才能够有效地降低跨步电压造成的危害。另外,在运动场开阔场地增加避雷针,并尽量与球场金属物离开一段距离,增加接地装置的埋地深度,在引下线入地的靠近地面的一段距离内增加绝缘装置。
2.6 加快建设雷电轨道业务体系,提高雷电预警预报能力。雷电监测工作才刚刚起步,雷电诊断分析技术不够先进,缺乏成熟的可供实际使用的业务产品,造成雷电预警预报工作相对滞后,距离社会特别是偏远山区对雷电预警的需求还有很大一段距离。迫切需要尽快建立雷电预警预报业务系统,加强雷电灾害预警预报服务,增强整体防御能力。
3做好防雷应急措施
在未完善防雷设施的情况下,作为权宜之计,应通过黑板报、宣传画、录像等形式加强学校师生的防雷避险知识;当遇到雷雨天气的时候,应停止一切户外活动,组织学生到有防直击雷设施的建筑物内并关闭门窗。采取拔掉电源、信号线插头等临时性措施。
4结束语
学校的防雷工程是一项系统工程, 不仅要考虑防直击雷, 也要考虑防雷电感应和防雷电波侵入。尤其应在校园建设初期, 应结合校园规划对防雷地网布设进行专门设计, 同时采用截流、均压、屏蔽、接地、分流等现代防雷技术措施 , 进行全方位防护、综合治理、层层设防,科学合理地完善防雷措施, 节约成本, 保证学校师生生命和财产安全。
参考文献:
[1]建筑物防雷设计规范GB50057-94[S].北京:中国计划出版社,2001.
关键词:农村防雷;工作的现状;对策
中图分类号:S166 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2012)-12-0025-1
0 引言
雷电是大气中的高能量放电现象,能够在瞬间产生巨大的破坏作用。据气象部门的统计资料,雷电灾害已成为我国危害程度仅次于暴雨洪涝、气象地质灾害的第三大气象灾害。据不完全统计,我国每年有上千人因雷击伤亡,雷击造成的直接经济损失达数十亿,甚至数百亿元[1]。据中国气象局雷电防护管理办公室工作人员统计发现:90%以上雷电造成的伤害发生在农村,农民是雷灾受害者的主要部分。如2004年6月26日浙江省台州市临海市杜桥镇杜前村有30人在大树下避雨,遭雷击,造成17人死13人伤;2011年8月12日,曲靖市会泽县大桥乡李家湾村第一小组村民李兴章夫妇和一对女儿在雷雨天因共用一把伞避雨,遭遇雷击,4人当场丧命。现通过分析农村雷灾状况和农村防雷工作现状,找出农村地区雷灾事故发生的原因并提出做好农村防雷减灾工作的一些具体措施。
1 农村防雷减灾工作的现状
(1)农民防雷知识缺乏,防御雷电灾害思想认识不足、存在麻痹和侥幸心理——这是造成农村人员伤亡的主要原因。
(2)随着国家经济的快速发展,农民生活水平的提高,农民住房也由当初的平房变成了高楼,而为了节省投入,这些房屋都是农民自行建设施工安装避雷针的比例较低,甚至无任何防雷装置;甚至有些在房顶最高处还架设铁皮水箱、太阳能热水器、电视接收天线等,雷电流容易通过这些设施进入室内造成设施及人员伤亡。
(3)农村的一些公用线路(如电力线,通讯线)因各种原因大多数是从旷野外架空引入,几乎无防雷装置,且线路布置混乱,架设不规范;这些线路在进入农民家中时也没有采取有效的防雷措施,雷电流容易通过线路侵入农民家中,造成火灾、设备损坏和人员的伤亡。
(4)农村地广人稀,地形地势复杂,加之农民劳作的地方大多在空旷的田间地头,雷雨发生时找不到躲避雷击伤害的建筑物,加上没有采取正确的防范措施,如躲在大树下(浙江省台州市临海市杜桥镇杜前村30人在5棵大树下避雨)或孤立的棚屋内;有的农民为了抢时间在雷雨天甚至还赤着脚、扛着金属工具在田间地头劳作,这些都容易造成雷击伤害事故。
(5)由于各地经济发展不平衡,地方政府对农村投入财力有限,如2007年江西省80%以上的中小学校没有安装防雷设施或防雷设施极不完善,农村防雷减灾工作做得还不是很到位。
2 做好农村防雷减灾工作的对策、措施
针对目前农村防雷存在的种种现状,可以采取以下一些措施来做好农村的防雷减灾工作:
(1)加大雷电减灾科普宣传,提高广大农民防雷意识。针对近几年来农村、中小学发生雷击伤害事件逐年的增多,有必要加强对农民、中小学生等弱势群体的雷电防灾减灾宣传教育和气象科普宣传工作。可以通过一些典型的雷击事故案例利用各类媒体和农民赶集的时间,以农民通俗易懂、喜闻乐见的形式,对农民进行气象科普宣传和防雷减灾宣传,以提高农民的防雷安全知识;还可以将雷电预警通过气象大喇叭、气象手机短信等发送给农民。
(2)防雷主管部门要对农村自建房屋主动提供防雷技术支持与指导。指导农民严格按照房屋的雷电防护标准来采取防护措施,真正做到防患于未然。2011年浙江省气象局就组织有关部门编制完成的《农村房屋防雷设计施工实用图集》,引导农民按照防雷规范标准建房,推动防雷技术在农房建设中的应用,受到了广泛关注和农村基层的普遍欢迎。
(3)加强农村防雷安全网的建设,重点是做好易遭雷击部位的防雷设施建设。电力、电信部门在架设线路时应尽量统一安装专业的避雷设施,入户线路要在入户端穿金属管铺设,并且金属外皮要接地;有条件的农民还可在电源线路和电话线路的入户端安装防雷器;雷暴发生时尽量避免使用手机、家电,可在雷暴产生前拔掉家电插头和电话线插头。农民安装于房顶的太阳能热水器、卫星天线也要安装必要的防雷设施。
(4)在宜春近两年的雷击死亡案例中,大多数是因雷雨天在田间地头劳作,没有采取正确的防雷方法遭雷击身亡。要教育农民雷雨天防雷的正确防范措施——农民在田间劳作时,若遇雷雨天气,切忌将锄头等金属农具扛在肩上,也不要用带有金属尖端的雨伞,因尽快就近找一个安全场所,切忌在大树下避雨。
(5)各级地方政府应多渠道筹措资金,做好农村公共设施的防雷工程建设;中国气象局在2008年就为江西省特批300万元专项资金用于中小学校防雷减灾示范工程建设,重点解决地处雷电灾害频发地域、无雷电防护措施或雷电防护措施极不完善的贫困落后中小学校的防雷安全问题,这些措施为农村防雷安全工作打下坚实基础。气象部门要制定并落实完善的农村防雷整改计划,逐步改变农村地区雷电防御设施数量少、质量差的现状,将农村防雷工作与社会主义新农村的建设与规划有机地联系在一起,积极配合有关部门建立健全防雷减灾责任制[2]。
3 结语
只要各级政府和相关部门充分认识组织做好农村防雷减灾工作的重要性和紧迫性,增强责任感和使命感,高度重视并制定出相关政策,认真贯彻落实。只要全社会通力协作,农村防雷工作就一定能得到改善。
参考文献
[1] 杨东亮,高建文,李全景,等.农村防雷现状及建议[J].现代农业科技,2010(8):400.
1 五台山雷暴发生规律分析
五台山位于我国山西省东北部,是我国佛教及旅游胜地,并列入。五台山属太行山系的北端,由一系列大山和群峰组成,其中五座高峰,山势雄伟,连绵环抱,方圆达250 km,总面积
592.88 km2,该景区气候寒冷,其中夏季空中云层较低湿度大,降雨天气偏多,受山地地形影响,多雷暴天气,年平均雷暴日数40.5 d,最多可达60d,多出现4~10月,集中出现在6~8月,雷暴日数可占全年雷暴总日数的75%。随着全球气候变暖趋势影响,五台山景区各种灾害性天气频繁发生,并且逐年呈上升趋势发展,而五台山每年盛夏会有大批前来观旅游、烧香拜佛的海内外游人,因而做好景区雷雨季节防雷安全工作十分重要。
2 雷雨季节防雷措施
2.1 景区建筑设施防雷
五台山寺庙错落在地势较高的山脊或土壤电阻率变化较大的山脚处,建筑外观雄伟、挺拔,屋脊尖耸或有独立、突出结构,极易引雷,且大多设有金属宝顶,屋檐吊挂风铃、铜兽等金属饰物,如果这些金属制品未安装可靠的接地装置,将会增加建筑物接闪机率,庙内多烛台,并悬挂大量的经幡、幔帐等布料,这些都极易引发雷击灾害,一旦遭受雷击,势必引燃起火,而且火势蔓延快,灭火困难,很容易造成人员伤亡和财产损失。因此,要做好寺庙建筑防雷,按照防雷规范要求安装有效防雷装置,采用接闪器、引下线、接地装置等防雷技术措施做好寺庙建筑直击雷、侧击雷和雷电波入侵等防护工作,并定期接受防雷主管部门年检,对检查出的防雷安全隐患及时整改,确保雷雨季节寺庙防雷设施安全有效、游客人身安全不受伤害。同时,由于景区观光索道架空线路长,索道控制系统多为弱点设备,夏季游客多,人员及索道设备容易受雷击,应充分运用接闪、屏蔽、等电位连接、分流等防雷技术措施对五台山黛螺顶景区观光索道进行雷电综合防护,为形成一个良好的旅游环境提供有力保障。遇雷雨天气,应及时关闭建筑物门窗,以防侧击雷和球雷侵入室内,并切断室内电器、电脑电源,拔掉电话插头等,远离一切金属制品。
2.2 掌握预估雷电远近方法
了解和掌握预估雷电远近方法,可大致推算出雷电与地面的实际距离,通常可根据闪电与雷声之间的发生时间间隔长短来判断,如果闪电发生后5秒出现雷声,说明雷电与人体所在地面相距约1.5 km,如果看到闪电后仅1秒就听到雷声,表示雷电与人体约隔300 m距离,人体正处于近雷暴的危险环境;如果突然感觉头发直立起来,皮肤出现轻微刺痛感,或听到轻微的爆炸声,有“叽叽”的声响,这就是雷电即将击中人体的征兆,正在景区游玩人员应立即进入景区避雷亭,附近没有避雷设置的要就地双手抱头蹲下,人员较多时应分散蹲下,相互之间保持一定的距离,避免因一人遭受直接雷击后传给挤在一起的他人。
2.3 寻找安全的避雨地点
在各个景点以及游览途中突遇电闪雷鸣天气时,游客应立即终止游览,及时返回住地,不能及时返回住地的,应快速找到有避雷装置或装有金属门窗的建筑物内躲避,或进入金属车身的汽车内并关闭车门、车窗,即使这些建筑物或汽车被雷击中,它们的金属框架或具备的防雷设施就会将雷电流泄入大地。而不应在山顶、山脊、开阔的旷野、孤棚、大树、架空线缆等附近逗留,可暂时躲避在岩石下或山洞深处,切勿触及洞壁,如果实在无法找到可躲避之处,应选择低矮、茂密的树林或穿好雨衣就地在干燥、低洼处蹲下,双脚并拢,双手抱头埋于双膝之间,尽可能将整个身体缩成一个球形,降低人体高度,减少接闪面积。
2.4 个人防雷措施
①出游前要大概了解五台山寺庙地形地貌,以便在雷暴天气等危险情况出现时能及时选择合适的躲避地点,并随时了解当地实时天气预报信息,尤其注意当地气象部门的灾害行天气预警预报信息,避开雷雨天气出行。
②雷雨天气发生时,不能在雨中奔跑或赤脚奔跑,防止步子过大通过身体的跨步电压就越大。
③在空旷场地时不宜打伞,不要使用金属雨具,尽量使用塑料雨具和雨衣,不能把金属柄雨伞、拐杖、导游旗帜等工具或物品扛在肩上,切记不要手持金属物体高举过头顶。
④不能在大树、高塔、广告牌下避雨,手扶淋湿的大树树干就犹如用手去摸避雷针一样,如迫不得已只能躲在树下时,身体要与树干和树枝保持5 m以上距离;同时远离高大金属物体,远离建筑物外露金属水管、栏杆等,并将随身佩戴的金属饰品、发夹、钥匙等金属物件取下,暂时放在离人身有一定距离处。
⑤夏季进入五台山游玩祭拜的游客应尽量穿橡胶底的鞋子,遭遇雷雨时,野外游客不能在打雷时使用手机,最好关闭手机、MP3等电源,因受雷电干扰,手机无线频率跳跃性增强,极易诱发雷击事故发生。
⑥学会自救和互救。如果同行中有人不幸遭受雷击,若伤者衣服着火,应马上让伤者就地躺下,这样可防止火焰烧伤面部,往伤者身上泼水灭火,活用厚外衣、毯子等把伤者裹住,以扑灭火焰;对雷击后“假死”的人员,应采取临时救护措施,及早对呼吸困难、心脏暂停的伤者进行口对口人工呼吸和心脏按摩,并
迅速通知景区安全管理处和医院到场进行抢救处理。如果是多人被雷击,随行人员应先抢救那些不能发出声息的伤员,会的人员可能暂时无生命危险可随后抢救。
3 结束语
五台山为我国有名的佛教基地和旅游胜地,夏季是当地旅游旺季,游客络绎不断,同时夏季又是该地区雷电高发期,因此,当地旅游部门要通过建立健全景区信息通讯保障指挥系统,与气象部门防雷主管机构联合做好雷电灾害预警预报以及应急广播、疏散、防雷避灾安全系统,加强景区工作人员防雷安全知识宣传教育和防雷装置安全检查维护,完善防雷管理、监测预警、施工防护等,并提高游客防雷知识宣传普及及对防雷安全重要性的认识,进一步健全雷电应急机制等,从而有效降低景区雷击风险,切实保障游客、景区工作人员生命安全和国家风景名胜古迹、文化财产不受损害。
参考文献
[1]王新友.泗水县景区综合防雷对策探讨[J].山东气象,2009,29(1):40—42.
关键词:输电线路;雷击;防雷措施
中图分类号:U463.62 文献标识码:A 文章编号:
高压输电线路距离长、跨度大、地理分布广,气象条件十分复杂,所以遭受雷击的概率很高,雷击事件时有发生。据电网故障分类统计资料表明,雷击引起的高压输电线路跳闸次数占总跳闸次数的40%~70%。雷害事故在现代电力系统的跳闸停电事故中占有很大的比重。特别是伴随着科学技术的发展,开关和二次保护的产生,电力系统内部过电压的降低及其导致的事故的减少,雷击引起的线路跳闸事故占据日益主要的地位,不仅影响线路、设备的正常运行,而且极大地影响了日常的生产、生活。线路的雷击事故在电力系统总的雷电事故中占有很大的比重。据统计,因雷击线路造成的跳闸事故占电网总事故的60%以上。输电线路故障跳闸直接影响功率的输送,同时也对电网的安全、稳定运行构成了重大威胁,采取有针对性的防范措施,尽最大可能降低输电线路跳闸率,是线路运行单位追求的目标,也是构建“坚强智能电网”的前提和根本。
1雷击原因分析
输电线路雷击闪电是由雷云放电造成的过电压通过线路杆塔建立放电通道,导致线路绝缘击穿,这种过电压也称为大气过电压,可分为直击雷过电压和感应雷过电压。雷击主要是通过建立一个放电泄流通道,从而使大地感应电荷中和雷云中的异种电荷,因此雷击和接地装置的完好性有直接的关系。输电线路感应雷过电压最大可达到400KV左右,它对35KV及以下线路绝缘威胁很大,但对于110KV及以上线路绝缘威胁很小,110kV及以上输电线路雷击故障多由直击雷引起,并且同接地装置的完好性有直接的关系。
直击雷又分为反击和绕击,都严重危害线路安全运行。在采取各种防雷措施之前,应该对雷击性质进行有效分析,准确分析每次线路故障的闪络类型,采用针对性强的防雷措施,才能达到很好的防雷效果。
反击雷过电压是雷击杆顶和避雷线出现的雷过电压,主要与绝缘强度和杆塔接地电阻有关,一般发生在绝缘弱相,无固定闪络相别,所以对于反击雷过电压应采取降低杆塔接地电阻,加强绝缘,提高耐雷水平。绕击雷过电压是雷电绕过避雷线直接击中导线而出现的雷过电压,主要与雷电流幅值,线路防雷保护方式,杆塔高度,特殊地形有关,主要发生在两边相。目前对绕击雷过电压采取的主要措施是减少避雷线保护角,安装避雷器等。
实际运行经验表明:山区线路由于地形因素的影响和有效高度的增加,绕击率较高;平原,丘陵地区的线路则以反击为主。山区线路选择良好的防雷走廊,减小避雷线保护角,加强绝缘是最有效的防雷措施。对于平原,丘陵地区的线路降低接地电阻是最有效的防雷措施。影响雷害的因素有很多,通过对输电线路雷击故障分析,准确判断雷害故障的性质,必须掌握线路的运行状况,结合现场地理情况进行综合分析。
2防雷措施
对于线路防雷工作,采取各种有效措施,为线路设置一道道有力的屏障,防止雷电波的侵入,提高线路的耐雷水平,避免或减少线路绝缘发生闪络,从根本上降低雷击跳闸率。结合电网公司线路运行实际状况,提出以下防雷措施。
2.1开展雷电参数的分析工作
结合输电智能巡检系统科技项目的实施,对公司的110kV及以上输电线路杆塔均实GPS卫星定位,并将数据输入雷电定位系统中去。今后凡是地区内出现雷电日时,都可及时查询输电线路附近雷电活动情况,进行雷电活动参数的分析,以确定线路可能遭受雷击的几率,划分出输电线路遭受雷害的等级,并采取相应的防雷措施。
2.2降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻是最直接、最有效的防雷措施之一。接地电阻阻值的高低是影响杆(塔)顶电位高低的关键性因素。若杆塔接地电阻过大,则雷击时易使杆(塔)顶电位升高,对线路产生反击;若接地电阻满足要求,则雷击时绝大部分雷电流将沿杆塔入地,不会破坏线路绝缘,保证了线路的安全运行。因此,降低杆塔接地电阻或上壤电阻率是提高线路耐雷水平,防止反击的最基本最有效的措施。
2.3提高线路耐雷水平,加强线路绝缘
绝缘子性能的优劣将直接影响到线路的绝缘水平。线路运行单位应加强对绝缘子的全过程管理,加大对绝缘子的检测力度,严把质量检验关,防止劣质绝缘子挂网运行。对于已经挂网运行的绝缘子,应严格按照Ⅸ架空送电线路运行规程》的规定,定期对零、低值绝缘子进行检测,对不合格的应及时更换,并对绝缘子的劣化率进行统计和分析,确保线路绝缘始终满足运行要求。
2.4装设避雷线
避雷线又名架空地线,主要对导线起屏蔽作用,用来分流雷电流,避免雷电直击导线。避雷线敷设于导线上方,一般沿全线架设,保护范围成带状,最适合保护导线,因此常常在线路上作为防雷的主保护。一般来说,11OkV线路应沿全线架设单避雷线,雷电活动频繁地区应架设双避雷线,35kV线路一般不沿全线架设避雷线,但应在变电所进出线1~2km架设避雷线。通过将架设避雷线和降低杆塔接地电阻,将这两种方法有机地结合起来,能最大程度地泄导直击杆(塔)顶的雷电流,避免线路发生闪络。
2.5加装防绕击避雷针
对于一些雷电频繁活动区段,可在杆顶加装避雷针。避雷针不能避雷,只能引雷。雷云放电时,避雷针的针尖将成为感应电荷的焦点,雷电流沿着放电通道对避雷针进行主放电,并迅速泄导入大地,保护线路不发生闪络。在防止绕击雷方面,通常在绕击雷活动频繁区段加装负角保护针,该保护针为上翘30。长约2.4m的屏蔽针,安装在线路两边相,可有效防止雷电绕击,它与架设在导线上方的避雷线(避雷针)相互配合,截断直击雷和绕击雷效果显著,起到了很好的屏蔽效果。
2.6安装线路避雷器
对于一些雷电活动特别频繁且接地电阻经改造仍达不到要求的杆线,应广泛使用线路避雷器。线路避雷器实质上是一个非线性电阻,电压越高,电阻越小。它与绝缘子并联在杆塔上,当雷击杆塔或避雷线时,其串联间隙放电,因其雷电动作伏秒特性比绝缘子低,故能保证绝缘子不再闪络,避免了线路跳闸停电。线路避雷器在防止雷电直击杆(塔)顶、避雷线和绕击导线后对绝缘子的冲击闪络方面有很好的效果,但因其价格昂贵,故运行单位应结合本地区历年来的线路雷击跳闸情况、线路所经的地形及运行经验等进行综合考虑,合理选择安装位置,以充分利用有限资金达到最佳效益。
2.7装设自动重合闸装置
在高压输电网实际运行过程中,雷击电流大,超过线路防御范围,高压输电线路遭受雷击跳闸就不可避免,应对其进行控制。由于线路绝缘具有自恢复性能,大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。因此,安装自动重合闸装置,可提高线路的供电可靠性。
关键词:广西;雷害;防雷
中图分类号: U665.12文献标识码:A 文章编号:
0 前言
广西属典型的亚热带季风气候区,南部沿海,西北多山,全境雷电活动整体频繁而强烈,同时又具有相对其他省份更为复杂的时空分布特性。例如,据广西雷电定位系统监测显示,2012年8月8日8时~9日10时,广西共发生闪电3413次。闪电区域主要集中在:百色、崇左、南宁、钦州、北海、防城港、玉林、贵港、来宾、梧州、桂林等地。根据统计,雷击事故占广西电网输电事故的65%,有的年份甚至更高。广西电网雷害问题一直较为严峻,输电线路雷击跳闸率居高不下,雷击跳闸成为威胁电网安全稳定运行的最主要、最突出的矛盾。
广西雷电探测分析系统自1999年投入运行至今,积累了海量的雷电监测数据。深入分析这些数据资料,对掌握广西全境雷电活动规律、指导广西电网的规划设计和设备的运行维护具有重大意义。
1.雷击故障类型及判据
1.1雷击故障类型
对于110 kV及以上电压等级的输电线路,直击雷是线路的主要危害。直击雷有反击和绕击两种形式。雷击造成输电线路事故一般有3种情况:
接地电阻超标,造成输电线路耐雷水平降低,此时雷击避雷线或塔顶,杆塔电位升高引起反击使线路跳闸;
接地电阻合格,但是由于雷电流太大,超过了线路设计的耐雷水平,此时雷击避雷线或塔顶,反击使线路跳闸;
雷绕击到线路,使线路跳闸。
运行经验证明,雷击发生在避雷线的档距中间,且与导线发生闪络引起跳闸的情况是极罕见的,可不予考虑。
2.2雷击故障类型判据
大量的计算和运行情况表明,对于110~220 kV线路,绕击与反击均是危险的。若同杆三相或同杆两相同时发生雷击闪络,应分析为是反击闪络,因为绕击不可能造成多相同时闪络。若相邻杆塔非同一相同时雷击闪络,也应认为是反击闪络。
水平排列的导线,若中相发生雷击闪络,则一般认为是反击闪络,因为雷电直接击中导线的概率是很小的。反击和绕击的特点见表1。
表1反击和绕击的特点比较
比较项目 反击 绕击
雷电流
接地电阻
闪络基数与相数
地形特点
接地线夹 大
一般100 kA以上
大一基多相或多基多相
地形因素影响不大
有烧伤痕迹 小
一般20~30 kA
与接地电阻关系不大
基单相或相邻二基相同
山坡及山顶容易发生不一定有痕迹
2.防雷措施漏洞分析
(1)变压器高压侧安装的避雷器位置较远,且接地引下线较长,没有严格实施“三点共地”的接地方式。当从线路侵入的雷电过电压到达变压器高压侧,即使避雷器动作,作用到变压器上的过电压仍可能高于变压器冲击电压耐压值,使变压器发生击穿事故。
(2)变压器低压侧未装避雷器进行保护,不能有效防范“逆变换过电压”。当雷电波从10 kv 线路侵入,引起避雷器动作产生压降。该压降作用在低压绕组的中性点上,使中性点电位升高,低压线路相当于波阻抗接地。此时在中性点电位作用下,低压绕组流过较大的冲击电流,三相绕组中流过的冲击电流方向相同、大小相等,它们产生的磁通在高压绕组中按变压器匝数比感应出数值极高的脉冲电势,三相脉冲电势方向相同、大小相等。由于高压绕组接成星形,且中性点不接地,因此在高压绕组中,虽有脉冲电势,但无冲击电流。冲击电流只在低压组中流通,高压绕组中没有对应的冲击电流来平衡。因此,低压绕组中的冲击电流全部成为激磁电流,产生很大的零序磁通,使高压侧感应很高的电势。由于高压绕组出线端电位受避雷器残压固定,这个感应电势就沿着绕组分布,在中性点幅值最大。因此,中性点绝缘容易击穿。还有当线路两相或三相来波时也会在变压器的中性点产生较高的过电压,这就是造成该站变压器中性点击穿的主要原因。
(3)接地电阻过高且未采取措施改善冲击电位分布,雷电流不能顺畅的通过接地装置散流,严重影响了防雷设备的动作,或动作后残压高于被保护设备耐受值。
(4)弱电系统的防雷保护配置不达标。主要是防雷保护器件的选型与被保护设备的绝缘配合、保护范围设置上的不规范;以及等电位联接不规范。这是雷达站电气设备发生过电压击穿事故的主要原因。
3 整改措施及效果
2009 年8 月我们对防雷保护进行全面整改,包括升级配电变压器及其防雷保护措施;加强10kv 专用线路绝缘水平;完善接地系统和弱电系统的逐级防雷与屏蔽设施。联合统计附近气象观测预报室雷暴日记录和站点值班日志,通过三年多的运行考验,专线减少再因雷击跳闸或变压器受损,输变电设施耐雷水平得到有效提高。
首先,重点针对接地系统进行了两方面的改造:
(1)进行了以降低冲击接地电阻改善冲击电位分布为主的改造。有的站点所处位置基本无土,或仅5 cm 表层土,土壤电阻率高达5 000Ω/m。以此条件在半径100 m 范围,降低工频接地电阻至4Ω是不现实的。因此,我们重点降低冲击接地电阻,改善冲击电位分布。我们在站周边100 m 范围内布置了3 处放射型水平接地装置,每隔5 m 布置水平均压接地带,水平地网沿地形沟壑埋深尽量0.6m 以上,并采用GPF-94高效膨润土降阻防腐剂进行降阻防腐。该降阻剂具有低电阻率(ρ≤0.35Ω.m)、高防腐性(对钢接地体的腐蚀率小于0.00049 mm/a)、较强的吸水保水性特性,可以加强接地体与大地的可靠接触,降低接地电阻,改善雷电流的冲击电位分布,对降低站的工频和冲击接地电阻能起到了很好的作用。
(2)在站下方100 m 处的架空线与电缆的接头处又设置了另一片接地网,该接地网主要是考虑该处有一组避雷器的接地,还由于该处的土壤电阻率相对较低,使用GPF-94 高效膨润土降阻防腐剂后与山顶雷达站的接地并联在一起使整个地网的接地电阻降到了4Ω以下,对整体接地装置起到了有效的降阻作用,同时也满足了10 kv 配电装置对工频接地电阻的作用。
其次,结合本台站特点,与变压器厂家联合研制耐雷水平较高的“防雷特种变压器”。通过对绕组联接及绝缘结构上的优化,不但将其耐雷水平比普通的变压器提高30%,还可让雷电过电压通过电磁感应和电容传递得到大幅度的哀减,有效防止由线路侵入的雷电过电压对副边设备造成危害(图1)。
图1 特种变压器及高压侧避雷保护
这种变压器高压侧有中性点引出端,A、B、C三相和中性点引出端就近安装高压避雷器,并在低压侧也安装了相应的避雷器进行保护。这祥在避雷器动作压变压器只承受避雷器动作后的残压,而不承受引线和接地电阻上的压降;避雷器紧靠变压器安装,避免冲击电位升高,对防止“逆变换过电压”和“正变换过电压”具有很好的防雷效果。
第三,把原来绝缘水平较低的P10 和P15 绝缘子统一换成绝缘水平相对较高的P20 型绝缘子,提高线路的整体绝缘水平,降低雷击闪络概率。为了防止由此造成的沿线路侵入雷达站的雷电过电压过高,我们采用在绝缘子两端并联可调式球间隙和进线段保护对其进行限制。间隙的雷电冲击放电电压略低于绝缘子的击穿电压,在保护线路绝缘子的同时,还可限制由线路侵入的雷电过电压幅值和陡度,防止其危及雷达站内电气设备。
第四,完善弱电系统防雷保护配置和等电位联接。根据弱电系统各级防雷器件的动作残压和响应速度,结合被保护设备耐压水平,逐级布置防雷器。为易损信号端口定制特型SPD,并将其线路穿紫铜管单独屏蔽。同时完善机房内M 型等电位联接,杜绝漏接现象;缩短避雷器接地线长度;防止在雷电活动时由“地电位差”造成的危害。
4 结束语
通过对雷电的观察,主要是雷击地点较为集中时,雷击伤害程度大、时间长、雨量大,由于对线路做了大量的防洪、防雷的前期准备工作,特别是在专用架空线防雷、雷电侵入波防护、变压器防雷保护和接地装置上存在问题所至。特种“防雷变压器”针对性的结构优化,显示出较强的防雷适应性。在绝缘子两端并联可调式球间隙,是对线路氧化锌防雷器有益补充。防雷是一项长期的工作,需遵循“因地制宜、综合整治”的基本方针。同时线路防雷工作应综合使用经验成熟的技术,并适当考虑应用新技术和新设备。
参考文献:
[1]解广润.电力系统过电压[M].北京:水利水电出版社,1985.