电力供电系统如向防御雷电灾害的发生

电力供电系统如向防御雷电灾害的发生

徐青松 1 卢玉辉 2 邓博辉 3

1.大港油田公司第四采油厂（滩海开发公司） 天津 300280 2.大港油田公司电力公司 天津 300280 3.大港油田公司第三采油厂 河北沧州 061000

摘要：在全球气候变暖大背景下，使得极端气象灾害频繁出现，雷电等强对流天气出现的频率逐年增加。我国因雷电灾害造成的危害已经成为仅次于暴雨洪涝、气象地质灾害等的第三大气象灾害。我国绝大部分地区都属于多雷区或强雷区，雷电灾害造成的经济损失巨大，对社会产生了不利的影响。根据相关部门的统计结果表明，我国每年有超过上千人因雷击伤亡，雷击造成的经济损失高达数十亿，甚至是百亿元。本文结合多年来从事防雷工作经验，总结了电力供电系统、要点和注意事项在防雷工作的电力供电系统防雷工作具有一定的指导意义。

关键词：电力供电系统；雷电灾害；防护

前言：雷电灾害是一种极其严重的自然灾害，随着社会经济快速发展及现代化水平提高，城市规模扩展，高层化、智能化建筑大量涌现，各类电子信息系统也广泛运用于公众生产生活中，这些电子系统均属微电子设备，对外界因素敏感，极易受到雷电侵袭，一旦遭受雷电危害，会出现人员伤亡、火灾及信息系统瘫痪等不良事件。

1、雷电灾害防御工作的现状分析 雷电是强对流行天气引发的一种灾害，主要的特点包括：发展迅速、影响范围广、灾害形式多样等，这就给灾害的提前预警增加了难度。首先，《气象灾害防御条例》中明确的提出，县级雷电防御工作主要是县级以上的地方气象主管部门负责。其次，安监部门建立了防雷安全管理机制，联合执法和监督，对易燃品、危险化学品需要定期监测，及时的做好隐患排查工作，一旦发现防雷设备不符合规定要及时整改；最后，为了能够有效提升雷电防灾防御工作的科学性，可以利用历史观测数据，对不同区域的雷电灾害情况进行分析，并形成雷电灾害风险区划图。

2、电源防护的整体要求 电源避雷器的保护模型有两种方法的共模和差模。模保护指的是相位线地线(L-PE)和零线，地线(N-PE)之间的保护;差模保护是指——相线零线(L-N)，相线，相线(L-L)的保护。低压侧的第二，三，四个级别的保护，除了选择共模的保护，也应选择尽可能包括微分的保护方式。 残压特性是最重要的特性电源避雷器、残压越低，保护好。但鉴于中国电网电压不稳定，大范围的实际情况，选择尽可能的剩余压力低功率避雷器在同一时间。还必须考虑避雷器的最大连续工作电压足够高。如果最大持续工作电压偏低，很容易导致避雷器自我毁灭。 电力系统的低压侧有一个，两个，三个不同级别的保护，应根据不同的保护级别，选择适当的标称放电电流(额定通信流量)和电压电源避雷器保护水平，并确保抵抗避雷器有足够的能力。原则上，每一层之间的连接交流电源线超过25米，应该做相应的保护水平。 低电压与电源避雷器保护，应该选择故障警告指示，并能提供提供遥测端口功能的电源避雷器，便于监控、管理和维护。电源避雷器必须具有阻燃功能，在失效或自我毁灭时，不能起火。分离设备，电源避雷器必须有一个失败的，可以自动断开电源系统，在不影响正常通信电源系统的力量。 终端的电源避雷器，根据不同级别的保护，与铜线导体材料，其不同的横截面积，第Ⅰ级测试产品6mm2，第Ⅱ级测试产品与2.5mm2，第Ⅲ级测试产品与1.5mm2，并尽可能短(引线长度不宜超过0.5m)。当导线长度超过1.0m，应增加大引线的横截面积;并排线应紧凑或绑定布。 根据IEC的防雷规范的要求防雷分区，供电系统分为三个级别的保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。第一级电源防雷装置安装在总配电的进线端;对直击雷、传导雷、感应雷实施进线端初级保护。第二级防雷保护装置是安装在电力和防雷装置的分布的第一级需要距离直线距离超过10米，主保护和雷的闪电残余能量波反射和感应雷电防护。第三级防雷装置安装在保护设备、线路距离第二个闪电保护装置是超过10米，和保护设备之间的直线距离不超过10米(超过10米需要额外的防雷装置，防止雷电波反射)。主要是前级残余雷击、感应雷击和各种操作过电压进行保护。

3、电源防护系统的选型 3.1第一级电源防雷系统的选型 安装在建筑供电的主要防雷装置水平，三相进线的路线应该流量100 - 150 KA，数万甚至几十万伏过电压可以有限几千伏，防雷装置内的设备安装在并行分布线，建筑作为一个整体已经结束的第一级电力系统保护，通过输电线路防雷和高强度感应雷实施卸放保护。构建二级电源额定载荷和智能系统的重要性，以及电源的一部分的感应雷电流强度高、总配电的进线端，设计具有按照10/350us波形的一级电源防雷器一套；电源防雷模块根据GB50057 - 2010版本的标准设计，因为有一个屏蔽线，根据上述确定30%的雷电流，由于10/350us的模拟雷电流激波能量大于8/20us模拟雷电流激波能量，所以一般SPD(如放电间隙、放电管)才能承受10/350us模拟雷电电流冲击波，限制电压2000 v以下，防止直接雷击防护的标准水平。 3.2第二级电源防雷系统的选型 作为分级配电柜的二次防雷装置，几千伏过电压可以进一步限制在2kv，流量需求已经超过40ka，根据8/20us波形，限制电压低于1800v电压的二次电源防雷。防雷装置安装在平行分层配电柜，需要二次布线距离的第一级防雷防雷设备超过10m，为了使防雷装置的动作分级起效果。

4、对中心机房及各信息点从电源和信号两方面着手做内部防雷保护 4.1电源系统防雷保护 根据防雷和过电压IEC1312和GB50057-2010规范防雷的分区，针对重要的防雷系统应该分为三个区域，分别考虑。针对机房内的低压配电系统做以下电源两个级别的保护。 4.2电源第二级防雷 低防雷按照国家有关法规、外部金属线进入大楼前必须埋管槽超过15米的距离进入大楼，和想要的行结束的建筑与低压避雷器。需要在电力安装防雷装置，输入将由外部电路可能雷击大地的高压放电，以确保随后的安全设备。作为机房供电系统电源进线电源二次防雷，闪电地区流量至少20KA，数万甚至几十万伏的雷电过电压可局限于几千伏。根据现场条件的房间，第二个闪电保护装置安装在并行计算机机房电源控制开关电源，二级发动机供电系统的保护。 4.3电源第三级防雷 第二级防雷系统也是防雷系统的最重要方面，现代电子设备使用大量的集成电路和精密组件，后二次防雷设备的雷电过电压仍有千伏，之后将会去接低压设备的价值产生重大影响，并导致设备的损坏。进一步限制雷电过电压的安全，保证设备的正常工作，需要添加第三级防雷装置的装置，即在房间设备前端串联电源防雷插座安装在第三高的引擎电力系统保护。

结语：供电系统防雷的闪电通道和闪电放电通道和防雷的整个三维空间，保护的核心内容是放电和平衡。综合电子系统防雷应遵循整体设计，综合治理的原则，系统实现有效的拦截，良好的屏蔽，平衡，合理的接地，阻塞通道，综合国防工程方法，整体考虑，预防和减少电力供电系统雷电的破坏。

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