【摘要】：文章從變電所電子設備受雷擊影響談起,呼吁從事變電工作者應當對其引起重視。作者針對遼寧地區(qū)的實際情況,分別采取分區(qū)、分級以及重點防護,對不同雷擊現(xiàn)象進行了分析和研究,最后總結出一套防雷的可防范措施。
【關鍵詞】： 雷擊 防雷 電子設備 變電所

　一、前言
　　
　　人類社會步入信息時代，各類先進的電子設備由于大量和廣泛的運用，其遭受雷擊危害機率大大增加。尤其是變電所內(nèi)電子設備，依附于處在受避雷針保護范圍內(nèi)的一次設備，受雷擊影響概率更大。且采用傳統(tǒng)防雷措施，其防護多有不當，應當引起重視。
　　
　　二、雷擊危害的幾種方式
　　
　　2.1雷的直擊和繞擊
　　
　　雷云單體浮在大地上空，其所帶電荷拖著地表相反電荷猶如一個影子隨風移動。如果途經(jīng)變電所的避雷針或地表其它突出物，地電荷會導致突出物頂端電場畸變集中。閃電開始之前先是雷云底部的始發(fā)先導按間歇分級躍進方式向地表發(fā)展，當距地面50～100m時，由避雷針等地表突出物電場畸變集中的地方產(chǎn)生垂直向上的迎面先導。兩者相接，進入直擊或繞擊的主放電階段。
　　
　　通常當?shù)孛嫔贤怀鑫锏母叨葹閔，雷云正下方的平均電場強度大于和等于580h-0.7kV/m時，則該突出物將容易受到直擊雷。原因是高為h的避雷針可影響雷云單體向下的始發(fā)先導發(fā)展方向的半徑，用公式表述為:R=16.3h0.61m。該式還表明，地表安裝獨立避雷針后，將會在其附近出現(xiàn)大量的散擊，甚至對避雷針進行直擊，對受避雷針保護范圍內(nèi)的物體進行繞擊。[1]
　　
　　一次雷擊主放電一般為幾萬安培到十幾萬安培。瞬間高熱和電動力，會造成混凝土桿炸裂，小截面金屬熔化，引起火災和大爆炸，金屬導體連接部分斷裂破損，建筑物倒坍，電氣設備損壞。
　　
　　2.2雷電反擊
　　
　　直擊雷電流通過地表突出物的電阻入地散流。假如地電阻為10Ω，一個30kA的雷電流將會使地網(wǎng)電位上升至300kV。如果受雷擊變電所輸電線路來自另一個不同地網(wǎng)的變電所，那么上升的地電位與輸電線上的電位將形成巨大反差，導致與輸電線路相連的電氣設備的損壞。不僅僅是輸電線路、動力電纜，凡是引進變電所的金屬管線都會引起雷電反擊。
　　
　　另一種雷電反擊，對變電所的電子設備危害也不容忽視。雷電流沿變電所的接地網(wǎng)散流，支線上的雷電流和各點電位差異很大。連接在不同等電位地網(wǎng)上的電子設備。如果其間有電信號聯(lián)系，那么超過其容許承受能力的地電位差將導致設備損壞。
　　
　　2.3感應雷
　　
　　直擊雷放電的能量通過電磁感應和靜電感應方式向四周輻射，導致設備過電壓放電，則為感應雷。顯然，感應雷危害是大面積的，是電子設備的克星。
　　
　　有資料計算表明，當雷擊電流為30kA斜角波，雷云高度為3公里，導線高度為10m，擊中距末端匹配的500m長架空線路中點100m處地面時，線路上感應電壓為150kV幅值的振蕩波。此波為電磁感應和靜電感應共同作用的結果。[2]
　　
　　還有計算顯示，一棟由工字鋼架構且金屬部分連接成法拉第籠的10層（60m×30m×100m，每層高10m）的建筑物，被-2.6/40us，100kA的雷擊中樓頂，其各層樓面1m高處的感應電場垂直分量達數(shù)kV/m，隨樓層降低感應電場強度趨向于均勻，但強度整體上無大的衰減。[3]
　　
　　事實上，在生產(chǎn)實踐中，雷擊的靜電感應破壞力數(shù)倍于電磁感應。靜電感應還可用雷擊的二次效應理論來解釋。帶電雷云飄浮在地表上空，地表帶上與雷云相反的等量電荷。當雷擊過后，雷擊點地表變?yōu)殡姾傻南鄬昭?，周圍高電荷區(qū)域內(nèi)與地電位相對絕緣的導體上的電荷，將像受突然擊發(fā)的水波一樣沖向雷擊點，導致設備打火，絕緣受損和電子設備失效。特別注意的是電子設備的高阻抗輸入回路，信號回路等引線較長，且直接連接的金屬體積較大處，雖然已作電磁屏蔽（采用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地）仍會遭受厄運。
　　
　　2.4雷電侵入波
　　
　　遠方落雷，通過直擊或電磁感應和靜電感應方式從高壓輸電線路、配電線路、低壓電源線路、通信線、電纜線、金屬管道等途徑侵入變電所，由于管線相對較長，且存在著分布電感和電容，使雷電傳播速度減慢，這樣一種現(xiàn)象用波傳輸理論來說明的概念稱作雷電波。雷電波在傳輸過程中通過不同參數(shù)的連接線段或線路端點時，波阻抗發(fā)生變化會產(chǎn)生反射、折射，可導致波阻抗突變處的電壓升高許多，加大了對設備的危害。