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关键词:住宅建筑;电气设备;防雷措施
中图分类号:F407.6文献标识码: A
随着城市建设的快速发展,我国先进技术的应用以及国民经济的不断发展,为有效利用城市土地资源,高层住宅建筑越来越多,这就对高层建筑的安全需求提出了更高的要求,尤其是住宅的电气安全、使用功能以及避雷措施等方面的要求。因此,住宅电气的设计建设必须要跟上时代步伐,在配电系统的设计上,要充分考虑各方面的安全问题并给予合理安排。
一 雷电防护措施
1 直击雷的防护
在直击雷的预防措施上要依据国际电工委员会IEC1312_1-3《雷电电磁脉冲的防护》、《电子设备雷击导则》、《电子计算机机房设计规范》、《建筑物防雷设计规范》等。选择接闪器多为避雷针、避雷网、避雷线、避雷带或者建筑物自身金属物等,在打雷时将雷电接收下来,通过接地线将其引至大地中散流装置中进行散流后再泄散入地。
2 感应雷的防护
2.1 电源的防雷措施
根据楼房建设的要求,采用配电系统电源防雷一体化的防护,由于生产避雷器的厂家不同规格,其设计思想也不相同,故各厂家的避雷器性能及特点也不相同,在选择时要根据住宅建筑的实际情况谨慎选择。
2.2 信号系统的防雷措施
信号系统的防雷措施与电源的防雷措施基本一致,主要采用的也是通讯避雷器设备进行防雷。依据我国的通信技术发展情况,目前计算机远程联网较为常用的方式主要有电话线、X.25专线、DDN以及帧中继等,主要的通讯网络设备有DTU、MODEM、路由器以及远程中断控制器等。
2.3 等电位联接
为对雷电的反击进行预防,可以将放置在机房内的UPS、主机金属外壳、电池箱金属外壳、金属门框架、金属地板框架、铝合金窗、设施管路、电缆桥架等电位进行连接,并将其以最短的线路与最近的等电位连接带、已做为等电位连接的金属物联接,尽量在各导电物之间进行多次相互连接操作。
2.4 金属的屏蔽以及重复接地
采用金属有效屏蔽并重复接地的措施,尽可能的在地中埋电缆,并应用金属导管进行屏蔽,要注意在屏蔽金属导管进入建筑物以及机房前要进行多次重复接地操作,使各种导线上引入的雷电高电压等得以最大限度的减弱,真正的避免架空的导线直接进入到建筑物中以及机房设备中。重复接地的作用有:增大流过线路保护装置的电流的加速动作,从而避免或者减轻事故的发生;设置重复接地后能将漏电设备的对地电压有效降低,将触电的危险程度降到最低。为确保接中性线保护的安全可靠,按规定在装置的安装过程中要做到以下几点:复接地的接地电阻必须
3 雷电侵入波的预防
为了对雷电侵入波沿低电压线路而进入到室内起到有效预防效果,最好采用地下电缆供电的方式连接低压线路,将电缆的金属外皮以及金属线槽等在入户端接地。在采用架空电线供电时,要在其进户外设置一组低压阀型的避雷器或者留存有2-3mm的保护间隙,要保证其与绝缘子的铁脚一起接地,接地的装置可以与电气设备一起应用。接地电阻要保证小于等于5-30Ω,而阀型的避雷器可以安装在被保护的物体的引入端,上端要接在线路上,下端与地相连,在正常情况下,避雷器的间隙会保持一种绝缘的状态,不会对系统的正常运行产生影响,而当发生雷击沿着线路有冲击波侵袭时,避雷器会被击穿而与地相接,达到强行将冲击波切断的目的,此时进入被保护物体的电压就仅仅是雷电雷电流经过避雷器被处理后的残压,而雷电流通后,避雷器的间隙又恢复正常绝缘状态。
4 球形雷的预防
最好的预防球形雷的方法就是在雨天不要开窗,在通风管道、烟囱等有空气流通的地方安装上粗2.5mm左右、网眼小于等于4cm2的金属保护网,做好良好的接地处理。对于球形雷的防护较其他类型的雷防护要简单,避雷网最好选择笼式的,如果没有达到安装笼式避雷网的条件,就在建筑物的门窗上安装金属纱网并将之接地处理;将住宅建筑物上不必要的孔洞添堵上;加装铁丝网在建筑物门窗上并给予接地处理;在存放易燃易爆的仓库内、厂房的烟囱上一号机放气管上加装阻火器并给予接地处理。对于位于高大树木下的住宅建筑物尤其要注重防护球形雷装置的使用。
二 建筑物的防雷装置
住宅电气的设计建设中,在对建筑物实行防雷装置安装时,要对建筑物的整体情况进行了解,对于住宅建筑内部的防雷装置以及外部防雷装置的安装要做好整体的统一的考虑。
建筑物外的整体观念指的是对于住宅建筑的一个院落、一个小区以及住宅周围环境要做好全面的防雷措施设计规划,同时还不能违反小区的整体规划要求,如在安装避雷针时要考虑到,该避雷针是否影响到了小区的整体美观性;即将安装的避雷针、避雷网或者避雷带等能否与建筑物的立体面相搭配,相对较为低矮的建筑物是否能够被高大的建筑物或者建筑物上烟囱上安装的避雷装置有效保护等。对于接地装置的安装也要如此全方位的考虑。
住宅建筑物的电气防雷装置一般包括三方面内容:(1)接闪器 接闪器也被称作受雷装置,指的是一种接受雷电流的金属导体,即通常所说的避雷针、避雷网、避雷带等避雷器。当避雷针不符合建筑物的美观要求而被禁止使用时,可考虑给予避雷带或者避雷网装置,可以利用直接敷设在房屋突出部分或者屋顶的金属条上作为接闪器。(2)引下线 引下线又被称作引流器,是一种引流的导线,主要作用是将被接闪器收集的雷电流引到接地装置上去。一般敷设在混凝土柱子内或者外墙面上。(3)接地装置 所谓的接地装置就是指埋在地下的接地导线以及垂直打入地内的接地体的统称,接地装置的主要作用就是将雷电流疏散到大地中去。
三 小结
综上所述,住宅建筑内的电气设计以及防雷装置的安装与人们的正常生活水平以及生命安全密切相关。因住宅建筑相关从业人员要对该项目工程秉承认知负责的态度,充分掌握各种雷击的特点及规律,根据住宅建筑周围环境以及其本身的具体情况统筹安排,设计防雷装置的安装方案。在安装时要严格遵循防雷措施的相关操作规范,不影响建筑美观的情况下真正实现住宅建筑的防雷目的。
参考文献
[1]岳凯.论述建筑电气防雷接地系统施工注意事项[D].黑龙江科技信息.2013,8(25):74-76.
关键词:雷管库;炸药库;直击雷防护;接地
中图分类号:TU856文献标识码:A
引 言
栾川地处,伏牛、熊耳两大山脉平亘县境东西,中部有熊耳山分支遏遇岭,三条山脉纵贯全境,地势西南高而而东北低,海拔2200米,受三大山系影响,全县山多地少,属暖温带大陆性季风气候,年均气温12.1℃,雷暴日29天,为多雷区。
栾川采矿业发达,雷管、炸药库通常建立在矿山附近较无人并可满足外部安全距离的地带,内部储存着大量的雷管、炸药等易燃易爆物品,且山区土壤电阻率较大,极易引发雷击,雷管、炸药库处在这种雷电防护的“高风险”运行环境下,雷击风险“暴露程度”高,因此做好雷管炸药库雷电安全防御工作至关重要。2009--2012年在省局的培训学习中,通过与讲师、同行的交流,一部分认为雷管、炸药库,有接闪杆做为防直击雷保护措施,不需要在雷管、炸药库房顶做接闪带,若做接闪带,势比起到坏的引雷作用,而一部分人认为雷管、炸药库,有接闪杆做防直击雷保护措施,房顶做接闪带,防电磁脉冲(起屏蔽作用);2011--2012年南气院长沙培训学习中,通过与老师、同学的交流,湘、鄂等省同学认为雷管、炸药库,有接闪杆做为防直击雷保护措施,不需要在雷管、炸药库房顶做接闪带,而鲁、云、贵等省同学认为,有接闪杆做防直击雷保护措施,房顶必须做接闪带,防电磁脉冲(起屏蔽作用)。笔者根据上述经验总结和多年工作实际,从雷管、炸药库房顶防雷分析入手,提出相应防护措施。
一、雷管、炸药库环境及其防雷等级划分
栾川县境内的雷管、炸药库,95%选址都在山沟,三面环山,雷管、炸药库的建筑基础都建在连山石上,一般均为砖混结构、预制板屋面,库房一面墙离坡根的距离3米左右,两库房之间的安全距离约取12m,值班房距离库房为50m左右,与生活区应保证150m距离,且库区不应有电源引入。
矿山企业所用炸药通常有含水炸药、铵油炸药、硝化甘油炸药、铵梯炸药等,这些炸药的主要成分均为相对稳定的硝酸盐,但成品炸药经氧化剂、敏化剂、可燃剂及吸收剂等混合后,其敏感性极强,为易燃易爆物品雷管库中所储存的雷管主要为导爆雷管、火雷管和电雷管等,目前该地区矿山主要采用电雷管进行爆破。根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》2000版建筑物防雷分类第2.0.2条规定,“凡制造、使用或储存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者”的应划为I级防雷,因此,应将炸药库作为I类防雷建筑进行科学合理防雷,而不能仅以单纯的硝酸
盐储存库进行II类防雷建设,同时雷管库也应划为I类防雷建筑;对于未安装防雷设施的雷管、炸药库房必须安装相应的防雷装置,并强制性采用标准技术内容,已安装防雷装置但不合格的应按照国家相关防雷规范标准整改到位,按规定达到全县高危行业“标准化建设、规范化管理”目标要求,所有矿业雷管、炸药库都应定期接受防雷检测机构开展的年度安全检测,力争消除各矿山企业防雷装置方面存在的安全隐患,保障企业财产和工人及附近人民群众生命财产安全。
二、雷管、炸药库房顶防雷设计
由于雷管、炸药库内不设电气设施及电气照明等,仅有值班房内采用埋地引入的普通照明设施等,避免了架空或埋地金属管道进出,库房作为一个独立体遭受雷电波入侵危害的机率较小,主要应作好库房直击雷、雷电感应、静电等防护措施。本文主要探讨雷管、炸药库房顶雷电防护,由于两库房相距一定距离,因此应分别采取接闪器保护。
在炸药库屋长的两端以及屋宽中线上分别装设一根高10m的独立的避雷针,每根避雷针距离库房应超过3m,避雷针底座应采用钢筋混凝土制作,既保证经济耐用,又可达到防腐蚀作用。在进行设计和施工时,避雷针引线先不应少于两根,当炸药库房跨度较长时,应沿库房四周均匀或对称布置引下线,引线线之间距离应不超过12m,可利用独立避雷针自身的杆塔作引下线,还可将库房四角柱筋作为引下线。每根独立的避雷针都要进行独立接地,在避雷针底座处设置闭合接地装置,接地电阻≤10Ω,而且每根避雷针与接地装置连接都不能少于两处;其中水平接地体为40mm×4mm的镀锌扁钢,垂直接地体采用50mm×5mm×5mm规格、长度为2.5m的热镀锌角钢,两垂直接地体应相隔5.0m左右;三基独立避雷针接地装置可采用多根角钢打入地下,角钢距地面0.8m,这些角钢通过扁钢可靠连接,焊接处须做好防腐蚀处理。雷管库相对炸药库偏小,通常可在雷管库房屋长中线位置、距离库房后墙4m处布设一支高为12m的独立避雷针即可起到全面保护作用。以雷管、炸药库房顶天面板筋作为网格,沿房顶四周敷设直径>12mm的镀锌圆钢环形避雷带,并在房顶增设避雷针,避雷针高度可由滚球法计算出,然后将避雷针与环状避雷带焊接为一体,从而形成一个针、带相结合的直接雷全面防护设施,避免或降低雷电对雷管、炸药库房危害。
【关键词】:防雷雷电概念雷击原因 农村防雷现状应对措施
前言:
雷电是自然界中一种特殊的声、光、电现象,具有不规律性,其造成的伤害和破坏难以进行精确计算和预测,给人类生活带来巨大的影响。人类通过生活中的观察与研究逐步总结出一些防雷规律与防雷措施,但农村农民的经济条件不能与城市里的工厂、企事业单位相比,不可能购买并安装价格昂贵的防雷设备。笔者对农村房舍防雷存在的问题及对策进行探讨,试图通过少投资获得大收益。
自《中华人民共和国气象法》颁布实施,气象部门依法履行防雷减灾行政管理职能以来,防雷管理工作进一步加强,防雷政策环境进一步优化,防雷法规规章进一步健全,防雷规范标准进一步完善,雷电监测预警及防雷减灾技术不断走向成熟,防雷减灾的社会效益和经济效益逐步显现,为国民经济建设、社会发展和保障人民生命财产做出了巨大贡献。然而,我国防雷减灾工作还处于发展的初级阶段,仍存在许多问题,如全社会防雷减灾管理意识不强、管理工作经验相对不足、组织管理机构尚不够健全、管理队伍整体素质有待进一步提高、防雷减灾管理的法律法规有待进一步强化等,特别是广大县乡农村地区目前仍存在防雷减灾管理的盲区。
一、农村雷击严重的原因 当前,我国农村发生雷击伤亡事故多且严重,其原因主要包括以下3个方面:一是农村的居住环境而致,农村房屋建筑在规划建设上基本都是坐北朝南。二是雷电高发期,我国正是西南季风暴发时期,房屋建筑由于坐北朝南,正处于迎风向,是雷云运动的主方向。三是村镇建设中架空线的引入,普遍存在着“架空”现象,在雷暴高发区,雷击的时候即使没有打到线路上,只要是在线路1 km的范围内,都会引起线路产生感应电压,进而沿整个线路传到千家万户,造成雷击。我县属雷电灾害重灾区,尤其是大部分乡村学校教育经费不足,存在没有防雷设施、防雷设施不完善、防雷设施老化等问题。近年来,随着全球气候的持续变暖,雷击灾害发生的频率越来越高、强度越来越大,造成的人员伤亡和财产损失也越来越严重。山西省天镇县属于重点雷击区,年平均雷暴达60天,属于雷电重灾区,所以防雷工作十分迫切。
二、农村防雷现状
根据中国气象局近10年不完全统计数据显示,中国因雷击造成的经济损失高达数十亿元,且平均每年约有1 000多人遭受雷击伤亡,其中10%以下发生在城市,90%以上发生在农村,表明了城市防雷措施相对完善,而农村防雷措施很不健全,农民防雷意识相对薄弱,基础设施防雷装置有待完善。因此,我国防雷工作的薄弱环节主要在农村,从源头上做好新农村建设的防雷工作非常关键。
三、农村防雷的应对措施
3.1普及农村人身防雷常识
预计有雷雨天气时,尽量不到野外活动;在野外突遇电闪雷鸣,无处躲避时应停止行走,两脚并拢并立即下蹲,双手抱膝,不要光脚立于雨水中,不要多人聚在一起,不要高举金属农具、金属杆雨伞等,切忌奔跑、快速骑车。 雷电天气发生时,一般应迅速躲入有防雷装置保护的建筑物内,应远离树木、电线杆等高耸、孤立物体,不宜进入空旷孤立而无防雷装置的凉亭、鱼(瓜)棚等建筑物内,不要靠近避雷引下线,不要在架空电线下或变压器附近停留;尽可能不要在水面和水边停留,如洗衣服、钓鱼、游泳、玩耍等,不要站立在没有防雷装置的船甲板上,特别是手摇小木船、汽艇、高桅杆的木帆船,可坐下或下蹲,尽量降低身体高度;要关闭门窗,以防球雷进入室内;不要靠近、接触金属门窗、管线等;尽量不要使用电器设备,尤其不要使用太阳能热水器,宜拔去电器设备所有的外接电缆插头。
3.2室外电视天线及太阳能热水器的防护 许多农户都喜欢在房顶架设室外电视天线,这是很不安全的。若确需架设天线,一定要在其旁边架设金属避雷针,用避雷针来保护天线。否则,当天线遭雷击时,不仅电视机会遭雷击损坏,而且还有可能伤及室内人员。太阳能热水器作为节能环保产品,近年来逐渐在农村应用和推广,但在雷雨天气环境下,却隐藏着严重的安全隐患。因为太阳能热水器通常安装在屋顶高处,一方面使得太阳能热水器在雷雨天气里更容易遭受雷电袭击,造成太阳能集热板的毁坏;另一方面还会使大的雷电沿着电源线路、输水导管等直接通入室内,使室内人员或家用电器遭到雷击。保证太阳能热水器防雷安全,最重要的是打雷闪电的时候不要使用太阳能热水器;另外要将太阳能热水器安装在低处,并增加防雷装置(包括避雷针或避雷带、引下线、接地装置),使热水器处于避雷针(带)的有效保护范围内。针对具有自动上水、加热等功能的太阳能,为防止雷电波侵入,对电源线路要采取接地、屏蔽等相应的防护措施。
3.3建造防雷安全区,规范线路的防雷措施 地方政府应在财力允许的情况下,在雷击多发区域和田间地头建造一些避雷场所,为群众提供一个雷雨天气安全的防护避险场所。由于农村旧房大多都是架空线路,易引发雷电灾害。线路在门户前套在15 m长的钢管埋地引入或改15 m长的屏蔽线入户,并使屏蔽线两头接地,就可以把线路感应的大部分雷电流通过屏蔽层和钢管引入地。电话线路入户时应将其绝缘子(如通信蝶式绝缘子)的铁脚接地。在架设电视天线时,一定要在天线的旁边架设金属避雷针并保持≥3 m的安全距离,用避雷针来保护天线。
3.4高大树木的防雷 按照《GB50057-94建筑物防雷设计规范》的规定,房屋及周围的大树与房屋的安全距离应不小于5 m。同时,在雷雨天气时要远离高大树木,更不要在树下避雨,以避免因雷击树木后的旁侧闪络、接触电压或跨步电压而造成人员伤亡事故。如果是珍奇树木或国家保护的古树,应采取相应的防雷措施进行防雷保护。3.5制订和完善农村建筑物防雷标准及防雷设施安全检测标准 针对实际情况,防雷中心应研究制定雷电区划区域,制定和完善符合农村建筑物的防雷标准,以服务新农村建设。建立雷电灾情收集调查和评估、农村防雷工作人员定期培训制度;建立农村防雷设施的检测制度;建立防雷装置设计审核、施工监督和竣工验收制度等。
3.6加大公共服务产品的供给
政府有关部门应给农民自然村的选址、农民建房的设计和审批、农村野外公共设施的建设等提供有效服务和科学引导。江苏省姜堰市气象局防雷中心设计了农村建房可以统一使用的防雷施工图纸,在图纸上用色笔标出了防雷装置安装的位置,并注明材料的选择和安装方法,免费向农村建房户发放。这一方法值得各县市气象局借鉴。
关键词:乡村 雷电防御 措施
引言:近年来,由于全球气候逐渐的变暖,由此导致的极端气候变化,气象灾害、次衍生灾害不断地频繁发生,年雷暴日数也同时伴随之增多。我国的雷电灾害已成为危害程度仅次于暴雨洪涝、气象地质灾害的三大气象灾害之一。华东地区大部分区域属于多雷区或强雷区,雷暴日的频繁增加,致使雷击事故多有发生。据不完全统计,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,其中90%以上的雷击死亡事件都发生在乡村。雷击给人们的生命和财产造成巨大的损失,因此要高度重视和防御乡村雷击事故的发生,减少人员伤亡。
1、雷电的形成过程
雷电是自然界中的一种放电现象,具有极大的破坏力,可以在瞬间击伤击毙人畜,微电子产品瞬间瘫痪火烧毁;破坏发电机、电力变压器等电气设备绝缘,引起短路导致火灾或爆炸事故;可以在极短的时间内转换成大量的热能,造成易燃物品的燃烧或者金属熔化飞溅而引起火灾。雷电放电现象多形成在积雨云中,积雨云随着温度和气流的变化会不停的运动,运动中摩擦起电,就形成了带电荷的云层。某些云层带有正电荷,另外一些带有负电荷。另外,由于静电感应常使云层下面的建筑树木等有异性电荷。随着电荷的积累,雷电的电压逐渐升高,当带有不同电荷的雷云与大地凹出部分相互接近到一定距离时,期间的电场会超过25到200KV/cm,将产生激烈的放电,同时出现强烈的闪光。由于放电时温度高达2000℃,空气受热急剧膨胀,随之发生爆炸的雷鸣声,就是所谓的闪电和雷鸣。
2、乡村防雷的一些现状问题
2.1、在农民群体中大部分缺乏防雷意识和必要的防雷常识。防雷减灾意识淡薄,自我防范意识差,许多人连最基本的防雷常识都不什么了解。遇到雷雨时往往不及时躲避,或直接躲在大树、亭子下、屋檐下等避雨。
2.2、现有的经济发展及生存居住状况比较复杂,制约了乡村雷电灾害防御工作的开展。目前乡镇、村高层建筑少,低矮的民居区经常成为空旷地区的制高点。在经济条件好点的乡镇,民房建设过程中,缺少政府相关部门的监督、审核,导致房屋建设不够科学,没有防雷设施。还有很多村民在房顶安装水箱、太阳能热水器等,这些设施往往没有接地,存在雷电防护安全隐患。
2.3、现行雷电灾害防御在法律、法规等方面有不太适用于乡村的防雷电,政府及有关部门对乡村防雷减灾的组织管理还不够完善,公共服务产品供给缺乏,技术服务支撑欠缺,这些因素都直接影响防雷减灾工作在乡村的开展。
3、加强乡村防雷减灾各个方面的一些防御措施
3.1、直击雷及过电压保护
从图1中可以看出,防雷工程是一个复杂的综合工程,它需要直击雷、雷电感应和过电压保护等组成。
直击顾名思义,就是雷电直接接触到某个位置,直接放电形成的破坏,
如图2所示。
雷电感应和过电压保护,是由雷击在某处,经过某种介质、导体传感而来,破坏弱电设备,如图3所示。
电磁感应度破坏,是指雷电形成时的电磁波对某些设备的干扰,使一些高精度设备的图像失真,从而失去应有的参考价值。
3.2、制订和完善乡村建筑物雷电防护设施,防雷中心按时节指导乡村雷电防护措施。建立雷电灾情收集调查和评估,定期对乡村雷电防护进行宣传,建立乡村防雷设施的检测制度等。
3.3、乡村建筑物直击雷防护
建筑物的典型结构一般有2种:一种为1层人字形房屋或平顶房;另一种为2层或3层砖混结构的楼房。对于第1种房屋,由于其高度较低,遭受雷击的概率较小,通常在屋脊和屋檐上安装防雷装置或不安装防雷装置;对于第2种类型的农村建筑物,采用水泥预制板结构的应做好接地处理,即用扁钢或圆钢将预制板中的所有钢筋全部焊接在一起,沿房屋墙角做引下线,(引下线间距不大于25 m)与防雷装置做可靠连接,接地极可采用简易做法,但接地电阻应不大于20 Ω为宜。如果此类建筑物处于雷电多发区,应严格按照《GB50057-2010建筑物防雷设计规范》的要求设计施工,以提高雷电安全防护系数,确保人身及财产的安全。
3.4、弱电系统的雷电防护措施
电话线、有线电视、因特网、农用电力等防雷最好由电力、电信、有线电视等部门在线路敷设时统一安装较为完善的防雷措施,这既经济、实用、安全的防护措施。不建议在乡村采用SPD(浪涌保护器)来保护弱电系统,因为SPD价格较高,一般村民难于承受。但需要向村民宣传,在雷雨来临之前,一般不要打电话,并要将有线电视及网线拔掉。
3.5、室外电视天线及太阳能热水器的防护
许多村民都喜欢在房顶架设室外电视天线,这是很不安全的。若确需架设天线,一定要在其旁边架设金属避雷针,用避雷针来保护天线。否则,当天线遭雷击时,不仅电视机会遭雷击损坏,而且还有可能伤及室内人员。太阳能热水器作为节能环保产品,近年来逐渐在乡村应用和推广,但在雷雨天气环境下,却隐藏着严重的安全隐患。因为太阳能热水器通常安装在屋顶高处,一方面使得太阳能热水器在雷雨天气里更容易遭受雷电袭击,造成太阳能集热板的毁坏;另一方面还会使大的雷电流沿着电源线路、输水导管等直接通入室内,使室内人员或家用电器遭到雷击。保障太阳能热水器防雷安全的方法是:最重要的是雷电来临时候不要使用太阳能热水器;另外要将太阳能热水器安装在低处,并增加防雷装置(包括避雷针或避雷带、引下线、接地装置),使热水器处于避雷针(带)的有效保护范围内。针对具有自动上水、加热等功能的太阳能,为防止雷电波侵入,对电源线路要采取接地、屏蔽等相应的防护措施。
3.6、乡村线路防雷的保护措施
3.6.1架设避雷线。因为农电等级一般都是35kv及以下的,线路绝缘相对很弱,装避雷线的效果不大,一般不是全线架设避雷线。当雷击于变电器线附近的导线时,沿导线传入变电站的雷电磁波可能会危及到变电站内设备的绝缘。所以乡村输电线,必须在靠近变电站的一段进线(1~2m)上加装避雷线,以减少绕击和反击的概率。为了提高避雷线对导线的屏蔽效果,减小绕击率,避雷线对外侧导线的保护角应小一些,一般采用20~30度。
3.6.2安装自动重合闸。由于线路绝缘具有自恢复性能,大多数雷击造成的绝缘闪络在线路跳闸后能够自行消除,因此安装自动重合闸装置对降低输电线路的雷击事故率具有较好的效果,这样就尽量减少了雷击跳闸后线路停电的机率。据统计,35kv及以下线路重合闸成功率约为50%―80%。
3.6.3中性点非有效接地方式。我国35kv及以下电网一般采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。这样雷击引起的大多数单相接地故障可以自动消除,使线路绝缘不发生闪络,防止建弧,从而也就不会跳闸,提高了防雷效果。为了更好地发挥这种作用,输电的铁塔和钢筋混凝土杆宜接地,接地电阻不受限制,但多雷区不宜超过20欧姆。
3.6.4增强线路绝缘。输电线路中个别的跨越大区域输电线路,雷击机会增多,可采用瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘子或增加绝缘子的片数来抑制工频电弧的建立,从而降低雷击跳闸率。
3.6.5加强管理与检修。除了在防雷技术上多加研究外,在实际中输输电线路的管理和检修也要加强,如增加巡视力度,清理线路旁的树枝,检查防雷设备的接地等等,消除安全隐患,以防一些不必要的因素造成雷击跳闸停电。其次,加强输电线路防雷工作,要从防止雷击永久性故障和降低雷击跳闸率入手,对以前频繁遭受雷击的输电线路,通过加强线路自身绝在加强技术方面的改造的同时要注意实际线路的管理和检修,加装线路避雷器、加强杆塔接地电阻监测等措施,以降低雷电天气对输电线路造成的危害。
四、结束语
随着经济的发展,每年雷电灾害的不断发生,村民的防雷意识仍较低,防护措施没有进一步加强,增加了雷电灾害事故的发生概率。因而,应从建房开始就严格按照房屋的雷电防护标准进行设计,采取相应的防护措施,远离雷电的伤害。
参考文献:
【1】 于东海,翟玉泰,杜建德.农村雷电灾害防御工作现状及对策[J].广东气象,2007:29(B12):133-134.
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.