不斗字发展 浅谈避雷针接闪反击电压 王志平 摘（丹棱县气象局，四川丹棱６２０２００） 要：运用暂态过程和稳态过程分析，对建筑物分析其防雷系统在遭受雷击时的雷电暂态和稳态过程，确定了在各自情况下防雷系统中的反击电 压。 关键词：避雷针：接闪；反击电压 １雷击建筑物的电路模型 １．１保护系统的结构模型 无论是独立的雷电保护系统，还是以建筑物本身钢筋结构构成的雷电 保护系统，在考虑电流分布时，可不考虑混凝土墙壁的作用。 因此，在计算 雷电流分布时，可将两种类型保护系统结构等效为由导电结构组成的框 架。 １．２雷电流模型 为计算方便，采用雷电流幅值为１００ＫＡ，波形为１０／３５０￣ｓ的电源流直 接加在建筑物上。 １ ３接地电阻 实验表明，只有当土壤电阻率很高且接地体长度很小时才会发生比较 剧烈的土壤电离。因此，当雷击建筑物时，由于雷电保护系统中雷电流将通 过多根导体及电极入地，接地体表面的电场强度将远小于土壤ｌ临界击穿 值。 １．４电路模型简化 在建筑物内还有水管，煤气管道及电话线的浪涌保护设备等都可些放 掉部分雷电流，在本文中，不考虑这部分雷电流泄放通道的影响。 ２计算方法及过程 选取某建筑物外形尺寸为５ｍＸ５ｍＸ３．５ｍ，设置均压环，钢筋柱为４根， 设置在四个墙角，每根钢筋柱由４根直径为２０ｍｍ的钢筋绑扎而成，每根 钢筋的截面积为３１４ｎｕｎ＂，土壤电阻率ｐ＝２００￣・ｍ，响应时间ｔ＝８￣ｓ，钢筋 电阻率Ｐ为１Ｘ１Ｏ－＜．Ｑ・ｍ，电导率取１×１０ Ｓ／ｍ，接地电阻取４Ｄ．计算。 ２．１暂态过程［２ １１．把所有钢筋等效为一根钢筋，其截面积为３１４ｘ４ｘ４＝５０２４ｍｍ２，等效 直径ｄ＝２ｘ（５０２４／￣） ＝７９．９８ｍｍ 其电阻为ｒ＝ｐＬ／Ｓ ６．９７ｘ１Ｏ－－ｎ，分流系数取５，则冲击暂态阻抗ｚ计 算步骤为： 冲击暂态分布电感量： Ｌ ＝［０２Ｌｏｇ（２Ｌ／ｄ）］ｘｌＯ。。一７．７７ｘ１０ （Ｈ） 式中：Ｐ为导体电阻率； 为导体长度；ｄ为导体半径。 冲击暂态冲击电阻量： Ｒ＝（Ｄ／２￣Ｌ）ＸＬｏｇ（２Ｌ／ｄ）一１７．６７（ｎ） 冲击暂态阻抗Ｚ： ＿ｌ（ Ｒ／４ｔ＋Ｒｒ） 一６．５５（ｎ） 式中：ｔ为响应时间 根据１ＥＣ６１３１２—１：１９９５雷电流分配有关条款假定：雷电流ｉ的５０％进 入的各种设施，变压器低压侧三相五线供电线路ｎ＝５，所以雷击建筑物时 产生的瞬间脉冲幅度为： ｕ：Ｚ×（ｉ／５）＝６５．５ ｆｋＶ３ 由接地电阻产生的电压为５０ｘ４＝２００ＫＶ 所以在建筑物上产生的最大可能电压为２６５．５（ｋｖ） ２．计算每根钢筋阻抗 其电阻为ｒ Ｌ／Ｓ＝１．１１×１０ ，分流系数取５，则冲击暂态阻抗ｚ计 算步骤为： 冲击暂态分布电感量： ＝［ Ｌｏｇ（２Ｌ／ｄ）］Ｘ１０ ；１．０２×１０ （Ｈ） 冲击暂态冲击电阻量： Ｒ：（ｐ／２￣ｒＬ）ＸＬｏｇ（２Ｌ／ｄ）一２３ １４（Ｑ） 冲击暂态阻抗Ｚ１： Ｚ１：（ＪＬ日Ｒ／４ｔ＋Ｒ ｒ） ８ ５９（ｎ） 房内钢筋总数为４ｘ４＝１６根，１６根钢筋的并联电阻值Ｚ＝８，５９／１６一 — ９４ ０ ５３７“＂ 根据ＩＥＣ６１３１２—１：Ｉ９９５雷电流分配有关条款假定：雷电流ｉ的５０％进 入的各种设施，变压器低压侧三相五线供电线路ｎ＝５，所以雷击建筑物时 产生的瞬间脉冲幅度为： Ｈ＝Ｚ×（ｉ／５）＝０．５３７×（５０／５）＝５．３７（ｋＶ） 由接地电阻产生的电压为５０ｘ４＝２００ＫＶ 所以在建筑物上产生的最大可能电压为２０５．３７（ｋｖ） ２．２．稳态过程［３１ １．把建筑物等效看做一圆柱体，计算建筑物的阻抗。 ％ ＝ １＝ ： × 。 （ｎ） （ｚ． ） 归一化电阻：Ｒ 竺 （２ ２） ２ 归‘化电感：Ｌ： Ｒ￣＝ｃ—ｘａ （２ ３） 其中 ：（Ⅱ ）一 （２．４） 式中： ａ为所求物体截面积： ｆ为雷电流波形频率； ｎ为物体磁寻率； ８ 为物体电导率。 计算ｆ时，将雷电流看做等值余弦波，其数学表达式可表示为： ， ｉ＝＝ （１一ｃ０ｓ ｃｏｔ）， 式中，』 为给定雷电流幅值，∞＝Ⅱ／ ， 所以，厂：∞／２Ｈ＝÷＝５０ＫＨＺ （２．５） ‘ｆ 联立（４．１）～（４．５）式求解，得 （ａ＝２．８，８＝３．２６ｘ１０＝８，∞＝３．１４￣１０ ） Ｒ＝０ １７２（ｎ），Ｌ＝３．２６ｘ１０ （Ｈ） 雷电流等值波形按等值斜角波计算。 波头陡度口 ＝百２００＝２。ＫＡ／ｔ￣ｓ＝２０ｘ１０ＯＡ／ｓ ．从而电流波形函数为：ｌ＝２０ｔ Ｕ： ＋ｉＲ：３，５１ＫＡ ｆ 由接地电阻产生的电压为５０ｘ４＝２００ＫＶ 所以在建筑物 产生的最大可能电压为２０３．５１（ｋＶ） ３．结论 通过上述计算，可以从中发现如下结论： １．在波头持续时间内，相比于电感产生的电位降，欧姆电位降是微不 足道的。 ２．在建筑物防雷中，在截面积相同的前提下。多根引下线接地与单根 引下线接地相比，前者能更好的泄放雷电流，这与ＩＥＣ规范要求的基本相 符。 ３．由计算结果可以看出，雷击建筑物时，在建筑物上产生的电位降是 巨大的，而这种电位降主要是由于接地电阻产生的。避雷接地装置在雷击 瞬间使其周围的地电位上升，这样，即使该避雷接地装置与建筑物内其他 设备的工作接地装置分开，也免不了因两个接地装置之间的距离不够安全 要求而造成地中放电，致使仍处于零电位的其他设备的工作接地引入反击 科学发展 中低压配网常见故障和优化改良措施 闫婷 （陕西省地方电力监理有限公司） 摘要：在当前的中低压配电网中，各个环节都可能出现故障。一旦在配电网中出现问题，就会影响整个配电系统的整体工作情况，造成难以避免的 经济损失。因此，今天笔者就与各位工作在中低压配电岗位的同仁们来讨论一下，关于中低压配网的常见故障以及其优化改良的措施。 关键词：中低压配电；常见故障；优化改良 前言： 随着时代的发展。科学的进步，目前中低压配电网的技术已经普遍应 用于各个电力企业之中，而对于中低压配电网络系统中的各个环节都有可 低压配电网络中出现故障，导致电流极速上升，电荷负载量与电网容量不 匹配的时候，尤其是电荷负载量过大时就可以及时启动智能切电装置，对 相应线路进行切断处理，如此就可以让配电系统处于安全状态，不至于引 起火灾等问题，使整个中低压配电网络遭受损失，并且有了足够的时间进 行排查故障。 能出现故障，有些故障是由于系统内部的技术优化问题而产生的，有些故 障是由于设备老化而造成的，这些问题都是中低压配电系统中常见的问 题，而这些故障都可以总结为系统内部问题。而对于有些中低压配电网络 中出现的故障，则是人为性质的问题。下面我们来详细述说这些故障的发 生以及对配电网的优化改良措施。 中低压配电网络常见故障 众所周知，电力系统工作过程是这样的一个流程，由于我国采用的是 一第二，在中低压配电网络系统中，由于系统设备老化出现的问题比比 皆是，例如由于降压设备老化导致降低电压幅度不够，那么在配电过程中 可能引发高压破坏配电线路的情况发生。如此的情况，就应当按时组织人 手对配电网络中的设备进行查看，如果出现设备老化情况，那么就要对设 备进行相应的更换和优化措施，保持工作的设备能够正常运转即可。 第三，对于中低压配电网络设备落后而引起的故障，应当对设备进行 、高压输电方式，通常从发电厂输出的电力电压是属于高压电，通过高压输 送之后，到达配电厂，经过分压，变压等方式将电压变成我们需要的电压， 之后进行配电输送。而这个配电输送的过程中，很容易出现的问题就是安 全问题。 定期更新，尤其是相应的电力产品出现新的技术之后，要及时对设备进行 替换制度。对日常的设备更新，以及网络优化工作要定期进行查看和维护。 作为中低压配电网络设备管理人员，一定要定期对设备进行查看，对自身 的知识结构进行升级，充电。优化自身技术，对配电网络系统中的新型设备 具有敏锐的洞察力，了解设备是否适用于本配电厂的配置，判断是否需要 更新设备，并对整个配电网络系统的优化实时进行监控。 第四，对于中低压配电系统，智能配电网络系统是比较适用的，但是在 计算机控制的年代里，网络安全已经成为全球关注的重点问题，对于国家 的配电系统来说，更是重中之重。当前我国的中低压配电网络大部分都是 由计算机控制的智能配电，而对于配电控制终端的计算机就成了重要保护 第～，在中低压配电网络中，最容易出现故障的就是变压的部分，由于 电压从高压经过变压器处理后，变成中压或低压电进行配送时电压强度较 大，所以在变压的过程中一旦设备出现老化，或者设备出故障，电流过大， 就会引起一系列的安全问题，甚至可能引起大型火灾事故。因此，在配电网 络系统工作的过程中，应当及时巡查设备，将故障点缩小到最短为止。 第二，我国中低压配电过程中，由于电网容量与负荷不匹配，可能出现 的问题是会造成配电设备的损坏。由于我国的中低压配电过程中，需要多 次降压才能对相应的配电进行输送，而有些电网容量与负荷量不匹配，那 么在这个过程中很有可能对配电设备造成电流过大，超出配电线路的容量 范围，对整个配电系统造成损坏，从而被迫停止配电工作的进行。 第三，目前我国的配电系统尚未完全经过改造，有些配电设施相对落 后，电压配送过程中的变压设备不能准确到一步降压，如此出现多次降压 情况，期间的设备一旦出现问题，将对整个配电系统造成不可估量的经济 损失。 的对象。作为中低压配电系统的控制终端，要定时对系统内部进行计算机 优化处理，对于网络防火墙等安全措施，一定要进行安全查询。如此才能保 证在智能配电网络的安全运行。 第五，对于外界条件对中低压配电网络产生的问题，可以对线路进行 优化。在配电设施中安装相应的避雷设备，这样可以防止配电系统遭受雷 电的破坏，而对于配电输送线路，就需要外装绝缘层，隔绝一切自然界中可 能导电的物质。对于一些不法分子的偷盗行为，可以在分站安装智能防盗 报警措施。如有不法分子铤而走险，对配电系统的设施进行偷盗，那么他们 将承受的一定是法律的制裁。 结束语： 综上所述，本文通过对中低压配电网络常见故障的分析，列出了相应 的解决方案，说明了对于中低压配电网络的故障的解决，除了对其本身设 备的优化，升级，更要注意对外在条件的考量与优化。相信在不久的将来， 我国的中低压配电系统中常见故障的解决方案会越来越先进，越来越便 捷。一 参考文献 【１］李战友．中低压配网主要故障及其优化改进措施探究【Ｉｌｌ科技创新 与应用．２０１４（３０）：１５７－１５９ 第四，来自于智能控制的故障。在中低压配电网络中，目前比较大型的 配电厂采用的配电方式几乎都是由计算机处理系统来进行智能配电，在这 个过程中，可能出现的问题就是在软件控制的过程中，一旦出现网络方面 的故障。或者是控制系统中出现大量的ＢＵＧ，那么它会影响配电系统的控 制功能，从而出现配电故障。 第五，外在条件导致配电故障。例如自然界的风雨雷电，在相应解决措 施未出现之前对配电网络系统的损坏程度就是最为严重的，尤其是雷电， 对于配电网络的线路破坏可以说是非常重大的。还有一些不法分子对于配 电网络的线路进行偷盗行为，为了私人利益，不顾社会安定。也是对配电系 统的一种严重破坏。而这些问题都将直接导致中低压配电网络中断配电输 电的工作。 二、中低压配电网络系统的优化改良措施 【２】莫金龙．织里镇中低压配网无功优化方案设计与应用【Ｄ］．华北电力 大学２０１３ 根据以上论述的关于中低压配电网络的常见故障，笔者提出以下对于 中低压配电网络系统的优化改良措施。 第一，在中低压配电网络系统中装配一个智能切断电源的装置，当中 【３】刘洋．１０ｋＶ配网常见故障原因分析及解决对策Ｕ］．电子技术与软件 工程，２０１４（１８）：１７４—１７５ 电流而损坏设备。● 参考文献 【１］林福昌，姚宗干，蒋政龙．雷击建筑物时电流分布的计算．Ｕ］扁电压 技术．１９９８，２３卷第一期：５６－５８． ［２］马守山．多级电源ＳＰＤ之间能量配合的分析． ＮＯ ２：４９－５３． 中国防雷．２００６， 【３】Ｒｅｉｎｈｏｌｄ Ｌｕｄｗｉｇ，Ｐａｖｅｌ Ｂｒｅｔｃｈｋｏ【美］．射频电子线路【Ｍ】，王子宇，张 肇仪，徐承和等译．北京：电子工业出版社，２０００．０５ ９５ 一