雷击危害范文（精选7篇）

雷击危害 第1篇

1 影响供电系统中断供电的原因

影响供电系统中断供电的原因较多, 其中雷击引起牵引变电所馈线断路器跳闸, 中断供电是最主要的原因。2013年1月1日-12月31日该段管内共发生107次牵引变电所馈线断路器跳闸, 其中因雷击引起的有58次, 占比为54.21%, 充分说明雷击对牵引供电设备的危害已经占到了所有危害的最主要方面。统计图见图1。

该段管内接触网设备约1 300条公里, 发生雷击跳闸58次, 100条公里接触网在1年的时间内平均遭受4.4次雷电冲击。

2 雷击对牵引供电设备的危害

雷击对牵引供电设备的危害主要有两种, 一是雷击引起牵引变电所馈线断路器跳闸, 中断供电, 影响正常运输秩序。二是雷击牵引供电设备, 引起牵引供电设备损坏。

2013年6月17日22时27分, 该段管内甲牵引变电所Ⅰ供电臂因雷击造成甲牵引变电所215断路器电流速断保护跳闸, 23时00分送电成功, 停电时间33min。2013年8月10日0时06分, 该段管内甲牵引变电所Ⅰ供电臂因雷击造成甲牵引变电所215断路器电流速断保护跳闸, 1时58分送电成功, 停电时间112min。此供电臂因为牵引变电所馈线重合闸未投入, 在出现跳闸后, 需巡视接触网设备确定不影响送电后, 由电调进行送电, 从而增加了停电时间。

2013年8月10日02时11分, 该段管内乙牵引变电所13#馈线避雷器因雷击烧毁, 同时引起乙牵引变电所213断器路电流速断保护跳闸。

雷击接触网承力索将产生几百到几千k V过电压。接触网用绝缘子雷电冲击耐受电压≥290KV, 雷击接触网后, 仍会有绝缘子发生闪络。雷击接触网设备时接触网上产生过电压, 过电压值达到接触网支持绝缘子的冲击放电电压时形成绝缘子闪络, 雷电流经支柱、接地线、钢轨等入地, 过电压随之降低。

2013年8月8日22时00分, 该段管内丙牵引变电所Ⅱ上行供电臂因雷击造成丙牵引变电所214断路器电流速断保护跳闸, 经巡视发现A至B区间上行126#支柱平腕臂绝缘子发生闪络有放电。2013年8月10日0时26分, 该段管内甲牵引变电所Ⅲ下行供电臂因雷击造成甲牵引变电所213断路器电流速断保护跳闸, 经巡视发现C至D区间下行005#支柱斜腕臂绝缘子发生闪络有放电。

3 牵引供电系统防雷对策

目前防止雷击烧坏牵引供电设备主要采用避雷器, 避雷器不能避免牵引供电系统遭受雷击后牵引变电所断器路发生跳闸。设置避雷器可以减少其保护范围内的接触网绝缘子发生闪络, 对提高接触网设备的防雷击有一定作用。但是接触网安装避雷器存在不足之处, 在整个牵引供电系统中避雷器防雷保护是有局限性的。目前接触网常用的避雷器为带脱离器的氧化锌避雷器, 系统标称电压有效值为27.5k V, 额定电压有效值为42k V, 持续运行电压有效值为34k V, 陡波冲击电流残压≤138k V, 雷电冲击电流残压≤120k V, 操作冲击电流残压≤98k V。

一次雷击有多次放电, 持续时间约为100~200ms, 目前牵引变电所馈线电流速断保护时间整定为40ms, 重合闸时间为2 000ms。发生雷击时, 在雷电流放电时间100~200ms, 其电流值超过了牵引变电所馈线电流速断的保护定值, 放电时间超过了40ms的整定值, 牵引变电所馈线断路器会发生跳闸。跳闸发生后2 000ms, 牵引变电所馈线断路器自动重合闸, 此时雷电流已放电结束, 线路上无故障时, 重合闸成功, 牵引变电所正常供电。

牵引供电系统防雷对策, 牵引供电系统防雷包括牵引变电所防雷及接触网防雷。牵引变电的防雷主要采用避雷针, 牵引变电所设置4个避雷针, 因牵引变电所的防雷系数高, 发生雷击烧坏牵引变电所设备的概率小。雷击接触网设备后, 由接触网设备将雷电流传导至牵引变电所, 存在烧坏牵引变电所设备的可能。接触网接触网线路长, 遭受雷电袭击的机率大, 容易受雷击导致电气设备损坏。同时只在电分相、隔离开关、隧道口等关键设备处设备避雷器, 保护附近设备, 其他处所的接触网设备处于无保护的状态。提高接触网设备的防雷水平, 一是加强对绝缘子进行清扫, 保证绝缘子的清洁, 实现绝缘子本身抗闪络能力。二是对雷击集中区段, 增加避雷器或避雷线。三是将回流线、加强线等附加导线抬升, 令其高度超过承力索, 起到保护承力索、接触线及接触网其他设备的目的。

4 结语

随着电气化铁路营运里程的不断增加, 电气化铁路向高速、重载方向的发展, 对牵引供电系统安全、可靠、不间断供电提出了更高要求。在保持接触网结构一定的条件下, 架设避雷线、抬高回流线及增加避雷器数量, 是目前可行的防雷方法。

参考文献

[1]吉鹏霄.接触网[M].北京:化学工业出版社, 2009.

[2]何新贵.接触网防雷技术[M].北京:国防工业出版社, 1999.

雷击危害 第2篇

雷击对变电所电子设备的危害及其防护

变电所电子设备受雷击影响概率大,应当引起重视.采取分区、分级,重点防护,可起到事半功倍的效果.

作 者：冯俊霞  作者单位：邯郸供电公司,河北,邯郸,056000 刊 名：黑龙江科技信息 英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(20) 分类号： 关键词：雷击   防雷   电子设备   变电所  

弱电设备雷击过电压危害分析 第3篇

近年来，通信、监控、调度、信息、计算机网络等系统大量应用了集成电路、CPU单元等电子弱电设备，它们承受瞬间过电压的能力非常低，极易受到过电压和雷电电磁脉冲等外界干扰，从而产生误动或损坏，影响系统的正常运行，甚至造成重大损失。

弱电设备一般都放置在室内，遭受到雷电直接袭击的可能性不大，但雷击避雷针、建筑物、大地、架空线或空中雷云放电时直接形成的，或由静电感应、电磁感应形成的冲击过电压过电流，都有可能与相连的电源线、信号线、接地线等通过各种接口，以传导、辐射、耦合等形式侵入弱电系统和弱电设备造成弱电设备毁坏、系统瘫痪或酿成严重事故。

1 雷击分类

雷电是一种自然现象，实测表明：对地放电的雷云绝大多数带有负电荷，在雷云电场的作用下，大地被感应出与雷云极性相反的电荷，就象一个巨大的电容器，其间的电场强度平均小于1k V/m，但雷云个别的电荷密度可能很大，当雷云附近一部分的电场强度超过大气的绝缘强度时，就使空气游离，放电由此开始。

现代雷电理论将雷击分为三类：直击雷、感应雷、球形雷。其中球形雷发生的几率很小，且理论界对它也没有统一的认识，因此，人们重点讨论常见的直击雷和感应雷。

2 雷击过电压入侵弱电设备途径分析

2.1 配电线路引入雷电

室外的配电线路感应到雷电时，雷击过电压通过配电线路一直传到室内的用电设备上，该过电压轻则使设备加速老化，重则直接将设备损坏。10k V线路感应到的雷击过电压将通过变压器传到低压线路，由低压线路传到室内用电设备上。

2.2 通信线路引入雷电

导体型通信线路在室外感应到雷电后，雷击过电压通过通信线路直接传到设备，该过电压轻则使设备加速老化，重则直接将设备损坏。对于通信系统的网线、RS232、RS485等数据线和GPS等馈线都是引入雷电的信号线路。

2.3 雷电电磁场

雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应可能使金属部件之间产生火花。

电磁场是以空间传播的人们看不见的途径，雷击产生的静电感应和电磁感应，使室内的线路感应到过电压，该过电压直接传到设备，也可使设备内模块中的集成电路、CPU单元或器件感应到过电压，使设备损坏。根据相关试验，设备及其近距离连接线，处在2.4GS的电磁场中时设备会永久性损坏;设备及其近距离连接线，处在0.07GS的电磁场中时设备会产生误动作。因此，雷电电磁场的危害最终使设备及其线路感应到过电压。对于建筑物的钢筋(作为引下线)、进出建筑物的各种线路、电缆沟内的各种线路都是雷电电磁场的产生源。

2.4 地反击

从安全和运行的需要，电气设备必须接地。所谓接地，就是把设备与电位参照点地球作电气上的连接，使其对地保持一个低的电位差。其办法是在大地表面土层中埋设金属电极，这种埋入地中并直接与大地接触起流散电流作用的金属导体叫接地体，也称接地装置。

按其目的接地分为四种：工作接地、保护接地、静电接地、防雷接地。

我们知道，避雷针或避雷器因雷击而动作时，幅值极高的雷电流将经过避雷针或避雷器及其接地装置而流入大地，如果接地装置不符合要求，接地电阻R过大时，被击物避雷针或避雷器仍将会有很高的电位，以至被保护的设备有可能遭到反击。

由于电气设备必需接地，如果雷击时，设备的接地线为高电位，而设备的某处因某种原因为低电位，则地线对设备上该点的电位差即电压全部由设备承受，这实际上是地线对设备某点的过电压，该过电压是使设备加速老化或直接将设备损坏。因此，地反击是设备接地线对设备某点的电位差，如果设备不存在低电位点则不存在电位差，没有电位差就没有过电压，当然设备就不会损坏。单独的一台设备如果与外部没有任何导体连接时为高阻状态，此时，设备接地线为高电位也不存在电位差。一般情况设备接地线高电位对设备外接的配电线、通信线等有电位差。所以，地反击是地线与电源等线路之间产生的过电压。由于建筑物等因采用共用接地方式，不存在地与地之间的反击，而地线与电源线、通信线之间存在反击，这就相当于电源与通信线引入雷电。

3 雷击过电压的有关数据估算

以下计算的有关数据均按照GB50057-94(2000年版)《建筑物防雷设计规范》中的第二类防雷建筑物雷击参量进行计算。

3.1 雷击造成埋地电缆上的过电压大小估算

当雷击大地时，强大的雷电流沿土壤和各种金属设施泄放，假设埋地电缆流过的雷电流为I，由于电缆的耦合电抗RK作用，电缆中将产生纵向电压(芯线与金属屏蔽层之间)和横向电压(电缆中芯线之间)。这些过电压施加在所连接设备上，可能引起设备的损坏。

当埋地电缆长L=100m时，对于直径35mm的铅外皮电缆查表得RK=0.95mm，按照GB50057-94中对埋地电缆设施雷电流的分配，当电力线有屏蔽层时(雷电流峰值为150k A时)I=2.5k A。

∴纵向过电压为：U1=RKI=0.951002.5=237.5V

对于通讯屏蔽电缆RK=0.90mm,

∴横向过电压为：U2=RKI=0.901002.5=225V

上述计算得到的电缆纵向过电压和横向过电压都已超过了接口芯片的耐受电压(接口芯片的耐受电压一般小于100V)，往往对接口造成损坏。

3.2 雷电引起室内电磁场的大小估算

当雷电流强度I=150k A时的雷闪袭击建筑物时，假设建筑物的钢筋混凝土柱子中的钢筋为防雷引下线，现计算中央柱子周围的电磁场强度和正方形环上的感应电压。

3.2.1 中央柱子周围的磁场强

根据电磁学原理，当导体柱子流过电流为I时，其周围的磁场强度分布为：

式中r为场点柱子的中心距离，由BS6651-1992标准可知I=2.3%Imax=2.3%150=3.45k A，设r=1m则

∵B=μ0H(μ0为空气磁介常数4π10-7)

如果室内计算机放在中央柱子周围(外入雷电磁场强度此处最小)，按照美国R.D.Hi LL的试验结果，此计算机有可能遭到损坏。

3.2.2 中央柱子附近金属环开口处的感应电压

由电磁学原理，开口处的感应电压U如下式：

式中M为环与柱子之间的互感(μH),di/dt为雷电流的变化率(k A/μs),M的大小取决于环的边长a、导体柱子的截面s等，假设a=3m、s=50mm2、r=1m，根据互感系数的定义M=μ0N1N2/L计算得M=6μH。

对于中央柱子：di/dt=0.345kA/μs

此电压已超过敏感设备的绝缘耐压1.5k V，因此将引起设备的损坏。

故雷击时，处在引下线(明设引下线或建筑物立柱内的钢筋)附近的设备是不安全的。

3.3 雷电造成地电位上升的大小估算

雷击大地或建筑物时，强大的雷电流I将在接地系统上产生高电压U，这是由于当接地装置流过雷电流时，电流从接地体向周围土壤流散，由于大地并不是理想的导体，它具有一定的电阻率，接地电流沿大地产生电压降。靠近接地体处，电流密度和电位梯度最大，距接地体越远，电流密度和电位梯度也越小，一般接地装置约20～40m处电位便趋于零。

接地点电位U与接地电流I的关系服从欧姆定律，则

当I为一定时，接地电阻越小，电位U越低，反之就越高，这时地面上的接地物也具有了电位U。由于接地点电位U的升高，有可能引起与其它带电部分间绝缘的闪络和击穿，也有可能引起大的接触电压和跨步电压，从而不利于电气设备的绝缘以及人身的安全。这也是为什么要力求降低接地电阻的原因。

式中Re为接地电阻，对于一般建筑物来说Re=10Ω，对于含有电子设备的建筑物来说Re=1Ω，雷电流I=150k A,

如此高的地电位，将会使与其相邻的建筑物或设备受到损坏(或称地电位反击)。

4 小结

损坏的弱电设备的雷击过电压，配电线、通信线直接从远处传导雷击过电压到弱电设备，而雷电电磁场使弱电设备及其附近线路感应过电压，该过电压也通过弱电设备的配电线与通信线传到弱电设备。地反击是地线与电源线等之间产生的过电压，从电磁学角度来讲，该过电压也可理解为是由弱电设备的电源线等传到弱电设备的。因此，雷击对于弱电设备的危害集中体现在雷击过电压方面。

5 防范措施

5.1 国内现有措施

对于较早的建筑物，弱电设备不断更新，但还没有系统地进行弱电设备的防雷改造。目前的主要措施：

1)接地基本良好。电源室、办公室内等接地基本良好。良好的接地对分流、屏蔽有很好的效果。

2)弱电设备自带过电压防护措施。目前电气设备都具备一定的浪涌防护能力，对与较小的雷击过电压可以防护，但不能称系统的、专业的雷击过电压防护。

目前，国内优秀的SPD(浪涌保护器)可以应用于最高端的自动化系统。

5.2 国际雷击过电压防护措施

1)完善系统的设计。先对建筑物等的弱电设备进行全面系统的雷电风险评估，之后设计全面的解决方案。

2)选用恰当的产品。要求产品性能稳定，安全运行是头等大事，选用有多年成功应用经验的优质产品。

参考文献

[1]张一尘主编.高电压技术[M].北京:中国电力出版社,2000.

[2]解广润主编.电力系统过电压[M].北京:水利电力出版社,1985.

[3]胡炎等.电力信息系统安全体系设计方法综述[J].电网技术,2005.

铁路通信设备的雷击危害及防护措施 第4篇

一、雷电的形成及及其对铁路通信设备的危害

1.1雷电的形成及其放电过程

雷电是一种自然天气现象, 主要指一种带电的云层与另一种带异种电荷的云层发生碰撞产生放电, 或者一种带电的云层对大地之间的迅猛放电。这通常是在高湿闷热的气候中, 地面气温不均而造成带有大量水蒸气的空气强烈上升, 其水珠分裂成水滴, 而带上了电荷, 进而云层中带有电荷的水滴与其发生摩擦, 集聚了电荷而产生了急速的放电现象。

雷电放电是从云开始而向下发展的过程, 当云层中积存的电荷密度足够大, 其电场强度能达到将空气击穿的强度 (2500~3000k V/m) 时, 此刻就会产生强烈的碰撞游离, 而形成导电的通路。然而, 空气又属于不良导体, 因为雷电的向下发展是断断续续的, 每经过50μs就会停歇一次, 平均速度约在100~200km/s之间。当主放电完毕后, 余辉放电就会将余电荷沿着导电通道流向大地, 慢慢结束整个脉冲放电过程。

1.2雷击对铁路通信设备的危害

(1) 雷电放电过程中, 其直击配有信号设备的建筑物、构筑物及地面突出物时, 雷电产生的电磁脉冲会在通信系统内产生过电压与过电流的问题, 进而对通信设备造成危害, 影响设备正常运行。

(2) 当发生雷击时, 在户外传输信号电缆线、埋地电缆线以及通信设备间连接线上会产生电磁感应, 而使得感应雷侵入信号设备, 导致连接在线路或终端的电子设备遭到损害。

(3) 当铁路通信设备中未安装避雷器或比避雷器失效时, 雷电冲击波会乘机击穿变压器初级与次级绕组间的绝缘体, 导致雷电压直接侵入信号回路, 造成信号电源设备过电压与过电流问题的产生, 严重危害了低压侧的信号设备的运行。

(4) 随着计算机连锁设备等微电子设备的广泛应用, 雷电浪涌作为一种极为严重的雷击危害形式不断发生。最普遍的危害现象是当雷击发生时, 电源与通信线路中感应的电流浪涌而引起电子设备故障, 造成通信传输受阻。

二、铁路通信设备的雷电防护特点分析

从以上关于雷电形成及及其对铁路通信设备危害的论述中, 可以大致了解到铁路站场通信设备遭受到的过电压及过电流的攻击主要是通过直击雷、感应雷、传导雷及操作过电压等途径而达到的, 因此, 对于铁路痛苦更新设备的雷电防护需针对雷电的攻击途径特点而实施切合实际的防护, 具体来讲, 其防护特点如下:

1、在铁路站场中, 主要包含数字微波通信系统、无线列调通信系统、信号微机连锁设备等, 因而整个铁路站场的占地面积较大。在通信楼安装避雷针时, 应保证其满足对整个通信楼区域的直击雷防护。

2、对于通信机房等重要区域的户外电缆, 其在遭受到直击雷危害后, 线路中的大电流会对机房内的通信设备造成损坏, 因此, 在建立下引线和统一接地网时, 要充分考虑雷电高频电磁场的对设备产生过电压损害, 科学的实施防护措施。

3、由于铁路通信机房内包含多类接地系统, 冲击接地电阻不均衡。当发生雷击时, 雷电流导致地电位差, 进而造成了“地电位反击”现象, 极大的危害通信设备和工作人员安全, 因此, 在其雷电防护措施实施的过程中, 一定要遵循”等电位“的防护原则。

三、铁路通信设备的雷击防护具体措施

3.1充分利用各种雷击预防设备

一方面, 积极利用避雷针与避雷线。作为一种常见的避雷工具, 避雷针应该广泛的应用于面积较小的建筑物, 其利用镀锌圆钢制成, 且圆钢直径根据针长的不同而加以设计, 顶端呈现圆锥形, 具有很大的优势, 能有效预防直击雷的危害发生。而避雷线作为一种架空地线, 悬挂在被保护物体上方, 并与地线相接, 达到与避雷针相同股的防电效果。其主要是通过将雷电引向自身, 并通过接地系统将其导入大地, 达到防雷的效果。

另一方面, 科学利用避雷器。避雷器是主要分为管型避雷器、氧化锌避雷器及阀型避雷器等, 其中以氧化锌避雷器为应用最广泛且效果最佳的避雷器。此避雷器的非线性福安特性比较好, 且波动感及变化特性较为平稳, 很少出现间隙击穿和灭弧的问题。此避雷器还具有电阻片容量大的特点, 能与其他设备并联使用。

3.2科学实施感应雷击的防护措施

在实施对铁路通信设备的外部防护过程中, 除了以上安装避雷针或避雷器等装置的方式外, 还应该针对感应雷击实施科学的防护措施。一般而言, 通过在天馈系统中安装电涌保护器 (SPD) , 能很好的消除感应雷击伤害, 当然, 在安装SPD时, 应该重点考虑如下方面的问题:首先, SPD在进行接地安装过程中, 其接地端应与地可靠连接, 通常需要将接地引线从天馈线入口外外侧的接电线、避雷带等引接, 并且接地电阻不得大于4Ω;其次, 由于天馈系统在安装的过程中存在一定的插入损耗, 对天线辐射信号强度会造成一定影响。因此, 要求天馈系统驻波比不大于1.5;最后, 在安装天馈系统的通信天线时, 应保证天线的支撑杆与铁塔的连接电阻为零。在重要的通信工程中, 安装SPD的同时, 还应重视对供电系统防雷装置的安装, 如在变压器、配电房中安装避雷装置等。总之, 通过合理的安装SPD装置, 能确保感应雷击的防护效果。

3.3室内电子设备的防护

对于铁路通信设备的雷击防护工作, 在做好其外部雷击防护的同时也应对室内电子设备加以防护, 进而在内外结合的雷击防护措施中, 达到有效预防雷击外危害、促进通信传输通常的目的。为此, 铁路通信要从如下方面加强室内电子设备防护:第一, 电源设备防护。雷电通常是经过电源线路通道对电源设备造成侵害, 因而在电源设备电源线入口安置电压保护装置是极为必要的, 能防治电源浪涌的流入, 造成对微电子设备的损坏, 同时还应该对低压线路进行过压保护;第二, 信号设备及计算机设备防护。一般要在信号楼内连接一层电压屏蔽网, 确保室内连接均衡, 在信号方面, 应该在计算机房、电源屏室、控制室内做好均压防护工作, 通常需要以铜条在墙角环绕相接的方式进行。值得重视是, 以上环节必须保证信号设备的等电位连接;第三, 法拉第笼防护。在机械室内安装法拉第笼, 其产生的屏蔽干扰能有效缓解室内雷击对电子设备的危害程度, 使室内通信设备得到最大程度的保护, 确保铁路通信信号的可靠传输。

四、结语

总之, 铁路通信设备的雷击防护是当前铁路通信事业的重要工作, 其对于保证铁路信号设备的安全运行具有重要的意义。因此, 新时期铁路通信部门应该从内外加强雷击防护措施的实施, 科学有效地应用避雷工具与手段, 提高铁路信息系统的运行质量, 促进铁路事业发展。

参考文献

浅谈水电站的雷击危害及保护 第5篇

随着电站自动化改造力度的深入, 水电站已成为各大电网的主要电源。水电站发挥着发电、防洪、航运、供水等综合利用效益, 在国民经济建设中起着越来越重要的作用。水电站大多位于山区, 其遭遇雷击的情况普遍存在, 造成的损失和影响不容忽视。

雷击分直击雷和感应雷两种。直击雷直接在回路中产生强大的电效应, 电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏, 电流峰值可达几十千安乃至几百千安, 所以其破坏性往往相当强大。感应雷分为静电感应雷和电磁感应雷。感应雷通过静电感应聚集起大量与雷云极性相反的束缚电荷, 瞬间放电后, 产生的静电电压 (感应电压) 可达到几万到几十万伏。另外, 如此高的静电电压由于雷云放电, 束缚力消失, 速度快速变化的电流将产生强烈变化的感应磁场, 导致附近电力设备产生过大电流遭受破坏。

1. 雷电对水电站的危害

电站出线回路较多, 进出室内的电缆可能在远处遭遇直击雷, 强大的雷电流将以光速沿着该电缆传回电源。经过变电站的衰减等, 到达电源控制设备仍然有可能达到上千伏电压。如此高的电压对于控制设备很可能是毁灭性的。

电站附近的避雷针和避雷带等接闪装置吸收雷电时, 布设在其下的直击雷防护系统引下线的周围形成强大的瞬变磁场, 使附近线缆最大限度地感应而产生感应电流, 沿着线缆传输到设备。

水电站配套有水坝监测信号系统, 受感应雷影响, 系统中也将产生较高的浪涌, 直接对监测设备造成干扰或破坏。监测系统的线路在室外存在遭受直击雷及感应雷的可能, 相对巨大的电流往往对这些线路终端的低压设备造成毁灭性的破坏。

现代微电子设备的内部结构集成度很高, 设备本身抗浪涌能力下降。大部分微电子器件因体积小、耐压低, 通流量只有微安级, 能耗极小, 其允许的能量限值也非常小, 是它在应用上的巨大优势, 同时又成为它经不起雷电的重大劣势雷电不仅直接损坏微电子器件本身, 还由于其耗能少, 灵敏度极高, 很小的电场或磁场脉冲就可以使它的正常工作受到干扰, 只要几十伏的电压就足以毁坏整个器件。因此, 感应雷的防护对高、精、尖的设备就显得尤为重要。

2. 存在的问题

2.1 防雷意识差, 措施不到位

如设备构架没有可靠接地, 在避雷针上架设通信线和低压线等, 个别电站甚至没有建接地网、避雷针, 有的35KV线路进出线1~2km段不带避雷线运行。

2.2 防雷设施保护效果差

一些电站避雷针保护范围不满足要求, 有的避雷针与设备构架间距离不足;一些电站对避雷器是否起作用不明确, 个别电站曾出现过避雷器未接引流线的情况;部分线路避雷线保护角过大及绝缘子污秽等原因, 常发生雷击线路引起绝缘子闪络的现象。

2.3 接地网设计简单

一些电站的接地网就是在土壤中埋设一、二条钢筋;有的接地网没有形成边缘闭合的接地网, 没有考虑均压, 这样的接地形式只能降低工频接地电阻, 而不能降低冲击接地电阻。

2.4 接地施工不符合要求

一些电站接地焊接工艺不达要求, 接地线着色不正确;有的接地圆 (扁) 钢没有采用热镀锌;盘柜接地应使用铜排联接的却使用普通钢筋;还有的电站接地网埋深不达0.6~0.8m, 接地带外露。

2.5 接地网电阻偏高

一些电站和输电线程路由于运行时间长, 接地网锈蚀, 电阻值升高;有的微机监控的电站因地形等条件限制, 接地网电阻值达不到规范要求;许多线路带地线杆塔没有做到尽可能接地并有效降低接地电阻, 杆塔接地电阻都在30Ω以上。

3. 预防雷电危害的措施

3.1 避雷措施

避雷针引雷是传统有效的避雷方法, 其安装方法应严格按照规范的要求。避雷针的安装容易忽视引雷线接头及其埋置深度的问题。小水电站特别是部分农村小水电仍普遍存在避雷接地引线过细, 接头过多, 接头形式用螺栓连接或手工绞接, 部分焊接接头也达不到规范要求。由于雷电的放电不是连续的稳恒电流, 是放电时间极短的脉冲电流, 计算和实测都表明, 如果放电时间小于1毫秒, 引下线的“瞬间”载流量取连续载流量的100~200倍是安全的, 导线不会过热及熔断。导雷线与避雷针及地线的连接一定要“牢靠”, 要把接触电阻认真减至“最小”, 否则、后果将是极其严重的。

3.2 接地系统

防雷系统的接地工程主要由接地体、连接线组成接地网络。由于水电站站址所处的地质条件不同, 接地网铺设面积应根据总接地电阻值的要求铺设, 且应布置一定量的垂直接地极, 提高散雷速度, 从而增强一次设备防直接雷的效果。事实上, 受施工难度的影响, 某些水电站往往难以在施工过程当中实现设计要求。比如垂直按地接存在少打或不打的情况, 其快速有效释放过电压的能力就得不到充分发挥。有些电站设计采用一点接地的方式, 然后实际效果却发现存在多点接地的问题, 这样不但没有起到一点接地的作用, 反而因为事实上的电位差使得电站弱点设备更容易受到过电压的侵入。

接地连接线之间的连接应严格按照规范要求设计施工。在对某些电站的防雷系统检查中, 确实存在一些容易忽视的问题。如接地铜排界面达不到规范要求, 甚至转动部分与柜体之间缺少铜辩软连接等, 这些看似简单且容易忽视的问题, 往往留下了严重的安全隐患。

3.3 电源及线路保护

保护电源应防止雷电产生的脉冲电流从输入端侵入设备, 在装置电源的进线端安装压敏电阻, 压敏电阻在正常情况下处于关断状态, 其漏电电流小于50微安, 对电路的正常工作无影响。一旦压敏电阻两端出现瞬间高压时, 其阻值会急剧下降, 达到释放浪涌电流的目的, 使设备免受过电压的冲击而损坏。当瞬间高压消除时, 压敏电阻又恢复到高阻状态, 电路恢复正常。值得注意的是, 压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电流, 但却不能承受毫安级以上的持续电流, 所以在压敏电阻的进线端应串接熔丝, 从而保护压敏电阻。

对电源的保护应根据具体情况, 对于一般设备采用二级至三级防护, 重要设备采用三级至四级防护。

对线路进行屏蔽按地设计时, 首先要求各类线路为屏蔽电缆, 无屏蔽层的线路应从金属管内穿过, 并在线路两端必须将屏蔽层或者金属管与地线连接, 接地装置的接地电阻不应大干4欧姆, 以起到屏蔽效果。在现场施工时, 由于施工条件限制或者施工人员的疏忽, 将自身屏蔽效果不达标电缆直接用水泥封在地面以下, 未使用金属管套接接地, 这往往造成感应雷击, 并且这种情况的排查难度也较高。所以, 在施工验收的时候, 对线路的接地屏蔽层应重点检查, 切不可存在侥幸心理。

3.4 低压设备保护

水电站自动化程度越来越高, 设备耐压性能却下降。自动化设备要防雷, 首先要对低压配电设备进行防雷设计, 在低压配电网的进线端安装低压避雷器, 同时三相对地并接大容量吸收电容器。避雷器的一端接母线, 另一端与接地回路相接, 雷击造成的过电压经过低压避雷器, 吸收电容器放电后电压强度已大大减弱。避雷器具有优异的非线性伏安特性, 当过电压一出现时就开始吸收能量, 使电压受到控制。在实际系统中, 影响电力自动化设备的干扰即有共模干扰又有差模干扰, 且往往同时发生, 浪涌能量最终通过保护器泄放入大地。

结束语。总之, 防雷是保证电站设备安全, 减少雷击跳闸率的主要措施, 也是保证电网安全稳定运行的重要手段。虽然采取了各种有效的防雷措施, 但是日常维护工作必不可少。

参考文献

[1]王青.英川水电站雷击造成设备事故的原因分析及解决措施[J].湖北水力发电, 2008.2.

雷击灾害的危害及致灾原因分析 第6篇

1 雷击的危害

雷击形成击中物体可导致严重的危害, 研究证实, 雷电放电过程中, 仅几厘米的闪电通道内电流小时可达1万安培, 高时可达10万安培。如此高的电压可引起通道内温度激增, 高时可达上万摄氏度。如此高的温度一旦击中物体, 可造成严重的自然。据统计, 全世界每年雷击灾害造成的损失可达到10亿美元, 造成的人员损伤可达数千人。

就国内情况而言, 有统计山东临沂雷击灾害情况, 自2000年以来有大约1000多人受到不同程度的雷击伤亡;广东近几年来, 雷击造成的人员伤亡高达900多人, 造成的经济损失超过了10个亿。从雷击对象来看, 电子、电器、通信系统等损失甚为严重。

从形式上来看, 主要有如下几种:

第一种, 直接击中目标造成灾害, 酿成事故。早些年, 在安徽地区农民田间作业, 突然雷雨交加, 暴雨倾盆, 农民迅速躲入瓜棚, 不料一个闪电击中瓜棚, 导致6死3伤;美国20世纪初期, 火箭发射场中的火箭被雷电, 引导点火装置, 致使火箭自行升空, 酿成了美国史上最惨烈的航空事故。

第二种, 雷击引发火灾, 烧伤民众、破坏财产。有资料显示, 国内森林火灾有30%与雷击有着很大的关系。大兴安林区森林火灾38%是由雷击引起。而在内蒙地区, 1998年的森林大火就源自于雷击, 数千名勇士经过九个昼夜的拼搏才被平息。

第三, 损坏高端设备。随着高科技的发展, 计算机网络、电讯等等高科技电器几乎家家配置, 由此带来的雷击频率也是越来越高, 损失更是与日俱增。如2012年江西医科大遭到感应雷击, 学校内160门电话有120多部被毁;2009年, 上海某电子工程有限公司遭到感应雷击, 大楼内的监控报警、对讲系统、13部电梯的电脑程度等等统统遭毁, 损失甚为惨烈。

2 雷击灾害的致灾原因分析

第一, 高温致灾。研究证实, 雷击通道有着极高的温度, 高达六千至两万摄氏度, 甚至有的更好。这种高温虽然仅仅能持续几微秒, 但是一旦碰触可燃物, 即可迅速引起火灾。有进一步的报道显示, 雷击可导致的高温能够迅速穿透3mm的铁板。由此, 引起灾害的严重性是窥豹一斑。

第二, 跨步电压致灾。有雷击灾害时, 当雷电经过雷击点或者是通过雷电流接触接地装置波及到周围土壤时, 可在落地点土壤及周边区域形成电阻, 进而在其周边形成电位差。形象来说, 就像是在湖中投入一块石头, 以投入点为中心迅速形成向四周扩散的水波。就雷击而言, 可就雷击点迅速形成以此为中心向四周逐渐降低的电场。当人或者是牲畜两脚之间接触不同的电位时, 一脚高电位、一脚低点位, 电流就可从高压点脚上流向低电压脚上, 由此可在人体内形成跨步电压触电, 严重的可导致损伤, 甚至是死亡。但是如果两脚站立在同一电压上, 接触相同电位时, 就不会形成跨步电压, 不至于危害人体。

第三, 雷击认识误区。日常生活中, 大家对直击雷危害的认识较为深刻, 熟知高大建筑物上必须要安装避雷针用于预防雷击灾害。但是, 我们不能片面地认为安装了避雷针就可完全预防雷击, 因为200多年前富兰克林发明避雷针的根本目的在于预防直击雷, 而对于感应雷击可谓一点作用没有。鉴于这种认识上的误区, 很多单位对于单位内电子、计算机等等高科技设备不采取任何预防感应雷击的措施, 导致虽然有避雷针但是雷击灾害仍然频频发生。

第四, 雷电流造成机械破坏。雷电放电通道中的电流高达数万安培, 温度很高, 当它击中并通过树木和墙壁时, 其内部水分受热急剧汽化, 产生强大的机械力, 使树木和建筑物、构筑物遭受破坏。

第五, 雷电电磁脉冲的危害。雷电电磁脉冲以感应的方式破坏电气电子设备, 它有4种破坏形式:一是雷电的静电感应。闪电时, 强大的脉冲电流使放电通值周围的各种金属体、输电线和天线等导体表面上感应出与雷雨云下部符号相反的电荷, 闪电结束, 放电通值中的电荷迅速中和, 而导体上的感应电荷还不能立即消失, 会产生很高的静电感应电压, 损坏设备。二是雷电的电磁感应。闪电时, 雷电流迅速变化, 闪电通值周围空间产生瞬变的强电磁场, 使附近导体上感应出很高的电动势, 产生强大的电磁感应。此时, 如果导体有裂口, 便会在断开处产生火花放电, 烧坏设备。三是雷电过电压波侵入。近处打雷时, 雷电过电压波沿电源线、信号线、天线馈线、电话线和金属管路等穿入室内, 发生闪击, 损坏电子设备。四是电磁辐射。雷雨云放电时, 所辐射的电磁波会影响方圆几公里范围内的电子设备。

摘要：雷击灾害是多发于夏季、属于风雹类的一种气象灾害。雷击能造成人员伤亡、建筑物损坏、森林起火, 破坏电力、通讯、电脑设施, 酿成空难事件等等, 给人民生命财产造成损失。自古以千, 雷电就是一种令人畏惧的自然现象, 因此, 了解和掌握雷电知识, 有利于保护自己免受伤害和避免财物损失, 对减灾具有重要的现实意义。本文由此展开论述。

关键词：雷击灾害,原因,分析

参考文献

[1]陈立宏.雷电灾害调查的重要性及方法[J].内江科技, 2010, (7) :102.

雷击危害 第7篇

关键词：雷击电磁脉冲,线路过电压,防护措施

引言

雷击电磁脉冲 (LEMP) 已被国际电工委员会 (IEC) 公认为21世纪电子设备的一大公害。由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场, 这种电磁脉冲辐射使建筑物附近的架空电源或信息线路及机房内的环路感应出很高的电动势, 若回路中导体接触不良, 其产生的感应电势使附近不均压介质间放电, 由于信息机房设备中大规模集成电路的广泛应用, 使计算机设备抗干扰性能不断降低, 造成机房内信息系统设备的损害尤为严重。因此要同时考虑对进入机房的架空线路采取埋地屏蔽敷设, 对机房空间设置格栅形屏蔽网, 并对机房内的线路采取合理布线与屏蔽, 同时结合其它防雷措施, 使线路感应电压处于安全范围内。

1、入户建筑物线路因雷击电磁脉冲产生的过电压分析

雷击电磁脉冲是一种干扰源, 主要是指闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰, 如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰。雷击电磁脉冲对线路产生过电压主要是:当雷电在电源或信息线路附近发生闪电, 强大的雷电流有时高达几十千安以上, 电流随时间而非均匀变化, 其脉冲电流向外辐射脉冲电磁波, 并通过空间以电磁波的形式耦合到线路, 线路环路因脉冲磁场的变化而产生环路过电压, 该电压造成设备故障或设备损坏。现举例说明:架空线路附近遭受雷击时, 线路产生的过电压分析如下:

某信息观测站, 建在山坡上, 机房空间长18m, 宽9m, 高4.4m, 建筑位置相对四周处于旷野孤立地带, 架空电源线路直接入站。当线路附近发生雷电现象时, 会对周围几百米线路造成危害, 现在取架空线路长为300米, 架空线路平均宽度为0.5m, 当雷击点距离架空线路120m处发生闪电时, 由于该区域雷电活动比较频繁, 为确保信息系统的防雷安全, 现按第二类防雷建筑物对雷电流幅值及其波头取值。线路产生的过电压计算如下:

H0—无衰减时的磁场强度 (A/m) , i0—雷电流 (A) , Sa—雷击点与架空线路之间的平均距离 (m) , μ0—真空的磁导系数, 其值等于4π·10-7[V*S/ (A·m) ], b—架空线路的环路宽 (m) , L—架空线路的环路长 (m) , T1—雷电流的波头时间 (s) , Uoc/max—环路开路最大感应电压。

脉冲闪电出现的两种形式主要以短时首次雷击及首次以后的雷击 (后续雷击) 两种形式为主。

首次雷击:

首次以后雷击 (后续雷击) :

经过计算得出:该架空线路首次雷击所产生磁场强度H0为199.04 (A/m) , 产生的最大雷电感应电压为3.75 (KV) ;该架空线路后续雷击所产生磁场强度H0为49.76 (A/m) , 产生的最大雷电感应电压为37.5 (KV) 。该电压通过线路使设备故障或损坏。所以要对以上线路采取金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入, 并通过增加埋设长度来加强其线路屏蔽效果。在电缆与架空线连接处, 尚应合理安装避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管等应连在一起接地。

根据以上分析, 按第二类防雷建筑物的雷电流估算, 在相同距离发生闪电时, 雷电流对架空线路所产生的过电压, 其后续雷击产生的过电压是首次雷击的10倍, 大大超过首次雷击所产生的电压值。雷击电磁脉冲对线路产生的过电压应同时满足机房设备内部集成线路板过电压的安全值, 通常应控制在100V以内, 当其值满足后续雷击电磁脉冲时, 电磁环境也同时满足首次雷击的电磁脉冲要求。下面主要考虑后续雷击产生的电磁脉冲危害情况。

2、当发生后续雷击时机房内环路过电压分析

当建筑物或房间的大空间屏蔽是由诸如金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件组成时, 这些构件构成一个格栅形大空间屏蔽网, 该屏蔽网能对外面的雷击电磁脉冲产生的磁场强度起到衰减作用。

2.1 后续雷击发生在机房建筑物附近

空间屏蔽通常可以用铜、铝、铁等材料。由于铁造价比较便宜, 现在采用钢筋做屏蔽网设计。

SF为格栅形大空间屏蔽系数, 经过屏蔽网后的磁场强度衰减为H1, 大规模集成电路的耐电压水平比原来的晶体管电路脆弱了许多, 晶体管设备的耐压水平可达到500~1000V, 而大规模集成电路的耐压平均水平基本上都在100V以内。现在取线路感应电压为50V, 做安全边界值, 根据以上分析, 对机房空间采取屏蔽措施, 使进入机房的电磁脉冲强度得到衰减, 现假定采用￠8mm的圆钢在机房四周均匀布置并形成0.5m的网格作机房的空间屏蔽网, 按式子1.2线路产生感应过电压计算公式得出, 线路电压大小与环路面积有关, 现在假定机房内环路的等效长度为3.2m, 后续雷击电流为37.5KA, 距离机房建筑物60m处发生雷击, 下图1.1是对机房空间采取屏蔽的效果图, 当线路环路电压达到50V时, (当距离小于60m时, 发生雷击点与建筑物机房距离比较近, 我们可把这种雷击现象当做直接雷击处理) , 对其线路等效宽度b1计算如下:

首次以后雷击 (后续雷击) :

把相关数据代入以上式子:

通过计算得出计算机信息机房等效环路的宽度为0.365m, 等效面积为1.168m2。即计算机网络的线路等效面积小于该值时, 才能使线路过电压控制在安全范围内。

2.2 后续雷击直接击中建筑物

当该机房格栅形屏蔽建筑物直接遭受后续雷击时, 机房内部线路布线见图1.2, 这时机房内的线路感应电压按照以下公式确定:

μ0—真空的磁导系数, 其值等于4π*10-7[V*S (A*m) ], b—线路的环路宽 (m) , L—线路的环路长 (m) , T1—雷电流的波头时间 (s) , d1/w—环路至屏蔽墙的距离 (m) , d1/r—环路至屏蔽顶的平均距离 (m) , i0/max—LPZOA电流的最大值 (A) , kH—形状系数取值, W—机房空间屏蔽网格宽度 (m) 。

现在假定机房内环路的等效长度为3.2m, 环路至屏蔽墙的距离为2m, 环路至屏蔽顶的距离为4.3m, 网格宽度取W=0.5m, 后续雷击电流为37.5KA, 当环路电压达到50V时, 环路宽度b2计算如下:

计算得b2=0.116m。

通过计算得出计算机信息机房等效环路的宽度为0.116m, 等效面积为0.371m2。即计算机网络的线路等效面积小于该值时, 才能使线路过电压控制在安全范围内。

结合2.1与2.2分析结果, 当环路宽度分别为b1=0.365m, b2=0.116m时, 由于以上两种闪电都有可能对计算机信息系统线路产生脉冲辐射, 所以现在把2.2中线路等效宽度0.116m代入式子2.1.2中进行验证, 计算如下:

通过计算结果可以得出:该线路感应电压为15.91 (V) ≦50.0 (V) , 该线路等效宽度也同时满足2.1中后续雷击在机房附近发生闪击的情况。所以取b2=0.116m为环路等效宽度值, 因b1=0.365m, 不能符合式子2.2要求, 舍掉。如果机房设备多, 密度大, 线路多而复杂, 可以对机房采取线路屏蔽与等电位联接等相关防雷措施。

通常情况下参数一样的雷电流, 当后续雷击直接击中建筑物时要比发生在机房所在建筑物附近的雷击破坏大。现在对影响环路开路电压的各种因素进行综合考虑, 通过逐步减小网格屏蔽尺寸, 机房内的感应环路宽度和长度, 逐步增大环路至屏蔽墙的距离等参数, 同时保留雷电流幅值、波头时间、环路至屏蔽顶的距离不变, 对机房内环路电压进行计算, 计算结果见表1.1:

从表1.1的数据可以得出:环路电压随以上条件变化时, 环路开路的最大感应电压也逐步减小, 所以对机房内环路感应过电压应同时结合以上因素, 进行综合考虑, 不能顾此失彼, 只考虑其中一个条件。雷电流参数的选取, 有条件的地方可以结合闪电定位资料做更准确的分析。

3、结论

电子信息系统和人们的生活越来越密切, 针对信息系统设备元件容易遭受雷击电磁脉冲电压击穿而损害的弱点, 在线路防护上应考虑以屏蔽为主的雷击电磁脉冲防护措施。信息系统防雷是系统工程, 由于雷电活动的不规律性造成雷击电磁脉冲对信息系统侵害途径和作用的差异性, 所以我们对线路采取防护的同时, 还应结合均压、等电位、防雷电波侵入等综合防护措施, 使信息系统免遭雷击电磁脉冲而损坏。

参考文献

[1]建筑物电子电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004, 北京:中国建筑工业出版社, 2004

[2]建筑物防雷设计规范GB50057-94, 北京:中国计划出版社, 2001

[3]苏邦礼等编著, 雷电与避雷工程, 广州:中山大学出版社, 1996