時間：2023-07-04 16:27:11
導(dǎo)語：在防雷預(yù)防措施的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：雷電；危害；防護(hù)措施
前言
雷電是一種大氣中的放電現(xiàn)象。大氣中的雷云在過程形成中，由于積累了大量的正負(fù)電子，當(dāng)這些正負(fù)電子積累到了一定的程度并且發(fā)生碰撞后就會發(fā)生激烈放電現(xiàn)象。同時，伴有強(qiáng)烈的閃光和轟鳴聲。這就是雷電形成的原因。因此，根據(jù)雷電的產(chǎn)生和造成危害的特點，可采取必要的預(yù)防措施，防止雷電給電力設(shè)施設(shè)備及人身安全造成危害。
1 雷電的種類及其危害
自然界中雷電按照其危害的方式分有；直擊雷、感應(yīng)雷及雷電侵入波。按其形狀分有線型、片型及球型三種。雷電的危害就是雷電的破壞效應(yīng)；主要有電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。當(dāng)雷電發(fā)生時會產(chǎn)生數(shù)十萬甚至數(shù)百萬的沖擊電壓，而沖擊能迅速擊穿電力設(shè)施設(shè)備的絕緣保護(hù)造成電力線路短路而毀壞電力設(shè)備。甚至還會引起火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。巨大的雷電電流通過導(dǎo)體，在極短的時間內(nèi)能轉(zhuǎn)換成熱能使金屬物體迅速熔化，產(chǎn)生火花，火花飛濺引起火災(zāi)和爆炸。遭到雷擊的物體通過巨大的雷電流，能瞬間產(chǎn)生大量的熱量，使物體內(nèi)部的水分或其他液體迅速氣化，以至物體劇烈膨脹而遭到破壞或爆炸。以上雷電發(fā)生的破壞是綜合出現(xiàn)的，其中以伴有的爆炸和火災(zāi)的出現(xiàn)是最為嚴(yán)重的。
2 防雷裝置
防雷電傷害的裝置主要有；避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶及避雷器等。完整的避雷置應(yīng)由接閃器、引下線和接地裝置組成。避雷針主要用來保護(hù)露天的變配電設(shè)備、建筑物和構(gòu)筑物。避雷線主要用來保護(hù)電力線路。避雷網(wǎng)和避雷帶主要用來保護(hù)建筑物。避雷器主要用來保護(hù)電力設(shè)施設(shè)備。避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)及避雷帶實際上就是接閃器，是用來接受雷擊的金屬導(dǎo)體。當(dāng)發(fā)生雷電時，吸引雷電接受雷擊放電。接閃器一般是采用圓鋼或扁鋼制成，所用材料尺寸應(yīng)符合技術(shù)規(guī)定的要求。避雷線應(yīng)采用截面積不小于35平方厘米的鍍鋅鋼絞線。并且接閃器的保護(hù)范圍可根據(jù)模擬試驗及運行經(jīng)驗來確定。防雷裝置的引下線是連接接閃器與接地裝置的金屬導(dǎo)體。也是采用圓鋼或扁鋼制成。接地裝置主要是將雷電流通過接閃器及引下線泄入大地。接地裝置制作時采用圓鋼的最小直徑為10mm、扁鋼的最小厚度為4mm，最小面積為100平方毫米；角鋼的最小厚度為4mm，鋼管的最小壁厚為3.5mm。
3 防雷的安全技術(shù)措施
3.1 架空線路的防雷措施對于預(yù)防雷電的破壞，根據(jù)不同對象采取不同的防護(hù)措施
架空線路的防雷措施：采用裝設(shè)避雷線，在架空線路上采用絕緣橫擔(dān)，絕緣子等來提高線路的絕緣能力。在三角形排列的頂線絕緣子上裝設(shè)保護(hù)間隙，當(dāng)頂線遭到雷擊時，間隙被擊穿同時對大地泄放雷電流。因為雷擊放電，用電線路產(chǎn)生電電弧引發(fā)線路短路，使斷路器保護(hù)跳閘，熄滅電弧。裝設(shè)自動重合閘裝置能在斷路器跳閘后，當(dāng)用電線路正常后自動恢復(fù)供電。同時裝設(shè)避雷器和保護(hù)間隙用來保護(hù)用電線路的絕緣不被擊穿。
3.2 變配電裝置的防雷措施
安裝避雷針可以用來保護(hù)變配電房，使其免遭雷擊。避雷針位置應(yīng)離變配電設(shè)施不小于5米的距離，避免雷擊的過電流對變壓器放電引起短路事故。在變配電裝置的高壓側(cè)安裝閥型避雷器和保護(hù)間隙能避免雷擊放電時，產(chǎn)生的過電壓和過電流沿線路侵入，而損壞變壓器及配電設(shè)備。同樣，在變配電裝置的低壓側(cè)裝設(shè)閥型避雷器和保護(hù)間隙能防止雷電波的侵入而擊穿變配電設(shè)備的絕緣。高壓閥型避雷器和低壓閥型避雷器都是由火花間隙和閥電阻片組成，安裝在密封的磁套管內(nèi)。在正常情況下，火花間隙阻止線路工頻電流通過。但雷電過電壓的作用下，火花間隙被擊穿，而向大地泄放過電流和過電壓。氧化鋅避雷器是由氧化鋅電阻片組裝而成的，在正常工作電壓下呈絕緣狀態(tài)，而在雷電的過電壓下呈導(dǎo)通狀態(tài)，同時向大地泄放雷電流。從而有效保護(hù)變配電設(shè)備的絕緣性能，避免雷電產(chǎn)生的過電壓和過電流的破壞。氧化鋅避雷器較多地并聯(lián)在真空開關(guān)上，以及還用在輸變電設(shè)備、變壓器、電纜、開關(guān)、互感器等的雷擊產(chǎn)生的過電壓保護(hù)，限制載流過電壓。保護(hù)間隙是最簡單實用的防雷設(shè)備，常見的有兩種角型間隙。保護(hù)間隙一般安裝在高壓熔斷器的內(nèi)側(cè)。這樣，在間隙放電時熔斷器能迅速熔斷，以減少斷路器的跳閘，避免大規(guī)模停電事故的發(fā)生。
3.3 建筑物及人身的防雷措施
在對建筑物安裝的防雷裝置，設(shè)計時應(yīng)對建筑物的屋頂?shù)膶嶋H情況加以分析。以確定最容易遭受雷擊的部位，然后在這些地方安裝避雷帶、避雷網(wǎng)以及避雷針等防雷裝置，進(jìn)行安全防護(hù)。雷電發(fā)生時對地產(chǎn)生的雷電流和雷電壓，都可對人體造成電擊。因此，在雷雨天不要在戶外工作或停留，以及在野外時不要在空曠的地方、河邊、大樹、等沒有防雷裝置的地方停留。避免遭到雷擊而發(fā)生人身傷害事故。在室內(nèi)應(yīng)注意防止雷電侵入波的危害，應(yīng)關(guān)掉電源開關(guān)，離開照明線路.電話線路以及電器電源線路等容易被雷擊的地方，避免遭到雷電波侵入造成的人身傷害事故。
關(guān)鍵詞：雷電；防雷；措施
Abstract: The lightning damage accidents accounted for almost 1/3 or more lines had been tripping accidents. Therefore, the search for more effective line of lightning protection measures around the corner, overhead transmission line lightning protection measures, this paper analyzes the transmission line lightning protection measures and rural lines for lightning protection of some additional protective measures.Key words: lightning; lightning; measures
中圖分類號：TM621.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2012）04-0020-0
一、架空輸電線路防雷措施
架空輸電線路是電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)的重要組成部分。由于它暴露在自然之中，故極易受到外界的影響和損害，其中最主要的一個方面是雷擊。架空輸電線路所經(jīng)之處大都為曠野或丘陵、高山，輸電線路長，遭遇雷擊的機(jī)率較大。
架空輸電線路雷害事故的形成通常要經(jīng)歷這樣四個階段：輸電線路受到雷電過電壓的作用：輸電線路發(fā)生閃絡(luò)；輸電線路從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓；線路跳閘，供電中斷。針對雷害事故形成的四個階段，現(xiàn)代輸電線路在采取防雷保護(hù)措施時，要做到“四道防線”，即；1）防直擊，就是使輸電線路不受直擊雷。2）防閃絡(luò)，就是使輸電線路受雷后絕緣不發(fā)生閃絡(luò)。3）防建弧，就是使輸電線路發(fā)生閃絡(luò)后不建立穩(wěn)定的工頻電弧。4）防停電，就是使輸電線路建立工頻電弧后不中斷電力供應(yīng)。
1、藕合地埋線。藕合地埋線可起兩個作用，一是降低接地電阻，《電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊》指出:連續(xù)伸長接地線是沿線路在地中埋設(shè)1—2根接地線，并可與下一基塔的桿塔接地裝置相連，此時對工頻接地電阻值不作要隸_國內(nèi)外的運行經(jīng)驗證明，它是降低高土壤電阻率地區(qū)桿塔接地電阻的有效措施之一。二是起一部分架空地線的作用，既有避雷線的分流作用，又有避雷線的藕合作用。據(jù)有的單位的運行經(jīng)驗，在一個20基桿塔的易擊段埋設(shè)藕合地埋線后，10年中只發(fā)生一次雷擊故障，有文獻(xiàn)介紹可降低跳閘率40%，顯著提高線路耐雷水平。
2、裝設(shè)消雷器。消雷器是一種新型的直擊雷防護(hù)裝置，在國內(nèi)已有十余年的應(yīng)用歷史，目前架空輸電線路上裝設(shè)的消雷器已有上千套，運行情況良好。雖然對消雷器的機(jī)理和理論還存在懷疑和爭論，但它確實能消除或減少雷擊的事實已被越來越多的人承認(rèn)與接受。消雷器對接地電阻的要求不嚴(yán)，其保護(hù)范圍也遠(yuǎn)比避雷針大。在實際裝設(shè)時，應(yīng)認(rèn)真解決好有關(guān)的各個環(huán)節(jié)中的問題。
3、架設(shè)避雷線。架設(shè)避雷線是輸電線路防雷保護(hù)的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導(dǎo)線，同時還具有以下作用：1）分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；2）通過對導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；3）對導(dǎo)線的屏蔽作用還可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。
通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈低。因此，110kV及以上電壓等級的輸電線路都應(yīng)全線架設(shè)避雷線。
同時，為了提高避雷線對導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率，避雷線對邊導(dǎo)線的保護(hù)角應(yīng)做得小一些，一般采用20°～30°。220kV及330kV雙避雷線線路應(yīng)做到20°左右，500kV及以上的超高壓、特高壓線路都架設(shè)雙避雷線，保護(hù)角在15°左右。
二、送電線路防雷措施
1．加強(qiáng)高壓送電線路的絕緣水平。高壓送電線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，加強(qiáng)零值絕緣子的檢測，保證高壓送電線路有足夠的絕緣強(qiáng)度是提高線路耐雷水平的重要因素。 2．降低桿塔的接地電阻。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據(jù)各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這是提高高壓送電線路耐雷水平的基礎(chǔ)，是最經(jīng)濟(jì)、有效的手段。 3．根據(jù)規(guī)程規(guī)定：在雷電活動強(qiáng)烈的地區(qū)和經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿塔和地段，可以增設(shè)耦合地線。由于耦合地線可以使避雷線和導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)增大，并使流經(jīng)桿塔的雷電流向兩側(cè)分流，從而提高高壓送電線路的耐雷水平。 4．適當(dāng)運用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導(dǎo)線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)。根據(jù)實際運行經(jīng)驗，在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器可達(dá)到很好的避雷效果。目前在全國范圍已使用一定數(shù)量的高壓送電線路避雷器，運行反映較好，但由于裝設(shè)避雷器投資較大，設(shè)計中我們只能根據(jù)特殊情況少量使用。
5、安裝線路避雷器。運用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導(dǎo)線電位差超過避雷器的動作電壓時，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)。我們在雷擊跳閘較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器。 線路避雷器一般有兩種：一種是無間隙型；避雷器與導(dǎo)線直接連接，它是電站型避雷器的延續(xù)，具有吸收沖擊能量可靠，無放電時延、串聯(lián)間隙在正常運行電壓和操作電壓下不動作，避雷器本體完全處于不帶電狀態(tài)，排除電氣老化問題；串聯(lián)間隙的下電極與上電極（線路導(dǎo)線）呈垂直布置，放電特性穩(wěn)定且分散性小等優(yōu)點；另一種是帶串聯(lián)間隙型，避雷器與導(dǎo)線通過空氣間隙來連接，只有在雷電流作用時才承受工頻電壓的作用，具有可靠性高、運行壽命長等優(yōu)點。一般常用的是帶串聯(lián)間隙型，由于其間隙的隔離作用，避雷器本體部分(裝有電阻片的部分)基本上不承擔(dān)系統(tǒng)運行電壓，不必考慮長期運行電壓下的老化問題，且本體部分的故障不會對線路的正常運行造成隱患。
三、農(nóng)村線路防雷的一些額外保護(hù)措施 1、架設(shè)避雷線。因為農(nóng)村電壓等級一般都是35kv及以下的，線路絕緣相對很弱，裝避雷線的效果不大，一般不在全線架設(shè)避雷線。但當(dāng)雷直擊于變電站附近的導(dǎo)線時，沿導(dǎo)線傳入變電站的侵入波可能會危及到變電站內(nèi)設(shè)備的絕緣。所以農(nóng)村輸電線，必須在靠近變電站的一段進(jìn)線（1～2m）上加裝避雷線，以減少繞擊和反擊的概率。為了提高避雷線對導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率，避雷線對外側(cè)導(dǎo)線的保護(hù)角應(yīng)小一些，一般采用20～30度。 2、安裝自動重合閘。由于線路絕緣具有自恢復(fù)性能，大多數(shù)雷擊造成的絕緣閃絡(luò)在線路跳閘后能夠自行消除，因此安裝自動重合閘裝置對降低農(nóng)村輸電線路的雷擊事故率具有較好的效果，這樣就盡量減少了雷擊跳閘后線路停電的機(jī)率。據(jù)統(tǒng)計，35kv及以下線路重合閘成功率約為50%—80%。
3、中性點非有效接地方式。我國35kv及以下電網(wǎng)一般采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。這樣雷擊引起的大多數(shù)單相接地故障可以自動消除，使線路絕緣不發(fā)生閃絡(luò)，防止建弧，從而也就不會跳閘，提高了耐雷水平。為了更好地發(fā)揮這種作用，農(nóng)村輸電的鐵塔和鋼筋混凝土桿宜接地，接地電阻不受限制，但多雷區(qū)不宜超過30歐姆。
4、增強(qiáng)線路絕緣。輸電線路中個別的跨越大區(qū)域輸電線路，落雷機(jī)會會增多。可采用瓷橫擔(dān)等沖擊閃絡(luò)電壓較高的絕緣子或增加絕緣子的片數(shù)來抑制工頻電弧的建立，從而來降低雷擊跳閘率。
關(guān)鍵詞：雷電 現(xiàn)狀防御措施
引言：自《中華人民共和國氣象法》頒布實施,氣象部門依法履行防雷減災(zāi)行政管理職能以來,防雷管理工作進(jìn)一步加強(qiáng),防雷政策環(huán)境進(jìn)一步優(yōu)化,防雷法規(guī)規(guī)章進(jìn)一步健全,防雷規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步完善,雷電監(jiān)測預(yù)警及防雷減災(zāi)技術(shù)不斷走向成熟,防雷減災(zāi)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益逐步顯現(xiàn),為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展和保障人民生命財產(chǎn)做出了巨大貢獻(xiàn)。然而,我國防雷減災(zāi)工作還處于發(fā)展的初級階段,仍存在許多問題,如全社會防雷減災(zāi)管理意識不強(qiáng)、管理工作經(jīng)驗相對不足、組織管理機(jī)構(gòu)尚不夠健全、管理隊伍整體素質(zhì)有待進(jìn)一步提高、防雷減災(zāi)管理的法律法規(guī)有待進(jìn)一步強(qiáng)化等,特別是廣大農(nóng)村地區(qū)目前仍存在防雷減災(zāi)管理的盲區(qū)。
一、農(nóng)村防雷現(xiàn)狀
1、房屋缺少防雷設(shè)施
以前農(nóng)民的住宅大多是瓦房、平房或混合結(jié)構(gòu)的低層樓房,現(xiàn)在越來越多的農(nóng)村住宅采用水泥預(yù)制板做屋頂或樓板,但這些預(yù)制板鋼筋幾乎不做接地處理。由于沒有經(jīng)過正規(guī)設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)化施工,更沒有技術(shù)評價和質(zhì)量檢測,農(nóng)民自行修建住宅時沒有安裝雷電防護(hù)裝置;或者在屋頂上安裝普通的避雷針,然后隨便打樁入地,不測接地電阻的阻值,缺乏合理性和有效性
1.1、農(nóng)村選擇房址時,往往要看“風(fēng)水”。為了得到一塊好的宅基地,往往忽略了雷電災(zāi)害,存在僥幸心理,認(rèn)為自己不會遇上,錯誤的選在“易擊雷區(qū)”,增加了遭遇雷擊的風(fēng)險。
1.2、農(nóng)村房舍多是較低矮的建筑、平房或二層樓房,少有三層以上的樓房。對于低矮房舍,通常不需要安裝避雷針。近年來由于農(nóng)民生活水平提高,建蓋了很多新房舍,在這些新房舍中,廣泛采用水泥預(yù)制板做屋頂或樓板。
2、線路架線不當(dāng)
農(nóng)村的電力線路、通訊廣播、有線網(wǎng)絡(luò)線路等幾乎都為架空敷設(shè),這些設(shè)施毫無防雷裝置保護(hù),甚至連最基本的接地(PE)措施都沒有。雷電波在空曠的田野閃擊后很容易通過這些輸電線路、信號線路進(jìn)入農(nóng)房室內(nèi),給電器設(shè)備、人員安全帶來嚴(yán)重的隱患。如變壓器、家用電表、電話、電腦、有線電視系統(tǒng)被雷擊壞現(xiàn)象時有發(fā)生,嚴(yán)重的甚至在配電箱內(nèi)就引起火災(zāi)。農(nóng)村的電視接收天線普遍架設(shè)在屋頂上方,高于屋頂5～10 m的位置,村民習(xí)慣在屋頂上安裝金屬蓄水箱、太陽能熱水器、空調(diào)室外機(jī),由于沒有采取有效的防雷措施,一旦發(fā)生雷電,極易與金屬接閃引感應(yīng)雷進(jìn)入住宅室內(nèi)造成其他設(shè)施受損和人員傷亡。
3、農(nóng)民缺乏防雷意識和必要的防雷常識
農(nóng)民的防雷減災(zāi)意識淡薄,自我防范意識差,許多人連最基本的防雷常識都不了解。遇到雷雨時往往不及時躲避,或直接躲在大樹、亭子下避雨。封建迷信在農(nóng)村較為普遍,一旦遭了雷災(zāi),村民認(rèn)為是老天報應(yīng),經(jīng)常隱瞞雷擊事實,不愿主動報告尋求有效防御措施。有關(guān)部門對農(nóng)村自建房屋缺乏技術(shù)支持和現(xiàn)場指導(dǎo),村民對雷電防護(hù)的科學(xué)認(rèn)識有限,因此普遍思想麻痹大意,主動防御雷災(zāi)自我保護(hù)意識不強(qiáng)。
二、農(nóng)村雷電防御的幾個主要措施
1、加強(qiáng)農(nóng)村防雷科普宣傳力度
據(jù)雷電災(zāi)害資料統(tǒng)計,由雷電災(zāi)害傷亡的大多數(shù)是農(nóng)民,在農(nóng)村發(fā)生的很多雷擊事件均因缺乏防雷知識釀成的。目前,對于防雷措施薄弱的農(nóng)村和缺乏雷電防范知識的農(nóng)民來說,防雷宣傳工作做得還不到位,還有很多需要去完善的方面。氣象部門要加強(qiáng)農(nóng)村雷電防御知識和防雷減災(zāi)管理工作的宣傳,需要各級地方政府和社會各界的支持和參與,除了利用電視、電子顯示屏、農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)外,還要因地制宜的開展農(nóng)村集會宣傳、墻體平面宣傳、免費發(fā)放防雷科普文章、防雷知識講座等多種形式,讓防雷減災(zāi)常識深入民心,這樣才能減少和避免雷擊事故的發(fā)生,保障農(nóng)民群眾生命財產(chǎn)安全。
2、建筑物自身防雷措施
2.1農(nóng)村房屋目前防雷狀況
目前，農(nóng)村建房把部分使用立柱、預(yù)制屋頂相結(jié)合，立柱使用Φ14-20mm的圓鋼，屋頂則使用Φ6.6-10mm的圓鋼,只是元鋼和元鋼沒有很好的連接，房角和屋檐更沒有防雷設(shè)施，接地基本沒有,有接地的房屋，也只是象征性的把金屬夯如地下，至于接地電阻是多少，就成了未知數(shù)。
2.2農(nóng)村房屋防雷措施
農(nóng)村房屋的防雷，應(yīng)從直擊雷、雷電感應(yīng)，雷電波侵入，以及綜合接地來全盤考慮，也要根據(jù)農(nóng)民蓋房的現(xiàn)狀經(jīng)濟(jì)條件來決定，按照經(jīng)濟(jì)、使用的辦法。在房屋的屋脊、房檐房屋的凸出部分安裝避雷帶與房屋的立柱相連，最后通過立柱引出-40×4的扁鋼與接地極引上的扁鋼焊接在一起,或用螺絲聯(lián)接在一起,即完成了農(nóng)舍的簡單防雷保護(hù)措施。房舍長度小于25 m時,只要1根引下扁鋼即可,如果房舍長度超過30 m,最好采用2根引下扁鋼,分別在房舍后墻兩端引下,接地。有些大牲畜飼養(yǎng)棚、蔬菜大棚、倉庫或農(nóng)村的特殊房舍,常采用有金屬板屋頂,或金屬構(gòu)架,或其他金屬結(jié)構(gòu)件,對這些金屬材料也要做好接地。接好地的金屬構(gòu)件就是防雷保護(hù)的屏障,沒有接地的金屬構(gòu)件,就是雷電的幫兇和殺手。
3、農(nóng)村輸電線路的防雷保護(hù)
3.1輸電線路的雷電過電壓
雷電過電壓的破壞性最大, 通常會造成設(shè)備介電強(qiáng)度下降, 敏感設(shè)備中的電子器件損壞,保護(hù)裝置、監(jiān)控系統(tǒng)誤動作, 甚至停機(jī)停產(chǎn)。雷電過電壓又分為感應(yīng)雷過電壓和直擊雷過電壓。
3.1.1感應(yīng)雷過電壓
雷擊線路附近地面或線路桿塔時由于電磁感應(yīng)在導(dǎo)線上引起的過電壓，稱之為感應(yīng)雷過電壓。下面以負(fù)雷云為例來簡單說明感應(yīng)雷過電壓的形成：在雷電放電的先導(dǎo)階段，先導(dǎo)通道中充滿了負(fù)電荷，在先導(dǎo)產(chǎn)生的空間電場E的水平分量作用下導(dǎo)線上感應(yīng)出異號的電荷（正電荷），即束縛電荷。由于先導(dǎo)發(fā)展的速度比較緩慢，導(dǎo)線上束縛電荷聚積也就慢，電流不大。當(dāng)雷擊大地后，主放電開始，先導(dǎo)路徑中的電荷被迅速中和，它們所造成的電場迅速消失，束縛電荷變?yōu)樽杂呻姾上驅(qū)Ь€的兩側(cè)流動。由于主放電的速度很快，所以導(dǎo)線中電流很大，即形成向?qū)Ь€兩側(cè)運動感應(yīng)過電壓波。感應(yīng)過電壓瞬間將線路變成“高壓線”，嚴(yán)重威脅人身財產(chǎn)安全。為預(yù)防感應(yīng)雷，應(yīng)盡量將電纜埋入地下而不是“架空”，同時，添加室內(nèi)線路防雷設(shè)施，安裝專門的弱電保護(hù)設(shè)備等。
3.1.2直擊雷過電壓
雷直接擊于輸電線路上，大量雷電流通過輸電導(dǎo)線，經(jīng)輸電線路的阻抗接地，在阻抗上產(chǎn)生電壓降，使被擊點出現(xiàn)很高的電位，被擊點對地的電壓叫做直擊雷過電壓。因其電效應(yīng)，熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等很容易造成線路毀壞和人員傷亡。一般防直擊雷是通過避雷針，將雷電吸引到自己身上來，并將其安全導(dǎo)入地中去，從而起到屏蔽作用。
3.2應(yīng)該采取的措施
沿線路裝設(shè)避雷線。避雷線防雷電是通過防護(hù)對象的制高點向另外制高點或地面接引金屬線的防雷電。根據(jù)防護(hù)對象的不同避雷線分為單根避雷線、雙根避雷線或多根避雷線。可根據(jù)防護(hù)對象的形狀和。避雷線一般采用截面積不小于35平方毫米的鍍鋅鋼絞線。它的防護(hù)作用等同于在弧垂上每一點者黽一根等高的避雷針。
架設(shè)避雷線是輸電線路防雷保護(hù)的最基本訊最橄的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導(dǎo)線，同時還具有以下作用：分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；通過對導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；對導(dǎo)線的屏蔽作用還可以降低導(dǎo)線匕的感應(yīng)過電壓。通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好。而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈低。因此，110kV及以上電壓等級的輸電線路都應(yīng)全線架設(shè)避雷線。
三、結(jié)束語
綜上所述，若要更有效地保護(hù)廣大農(nóng)村不受雷電危害,需要氣象防雷機(jī)構(gòu)及有關(guān)政府部門積極探索農(nóng)村防雷減災(zāi)的長效機(jī)制,建立健全農(nóng)村防雷的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),并切實加強(qiáng)農(nóng)村防雷減災(zāi)的組織管理。制定新農(nóng)村防雷技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),積極配合各相關(guān)部門從源頭上做好新農(nóng)村建設(shè)中防雷設(shè)計、施工、檢測、驗收等工作,加快實施新農(nóng)村防雷示范工程建設(shè),完善農(nóng)村防雷工作體系,為社會主義新農(nóng)村建設(shè)保駕護(hù)航。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：配電變壓器；雷擊；防雷措施；電力系統(tǒng)；電力設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
中圖分類號：TM403 文章編號：1009-2374（2015）35-0117-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.35.058
雷電是在強(qiáng)烈的對流天氣下，發(fā)生于云層間、云層與大地間的短時間的放電現(xiàn)象。云層與大地間的放電容易襲擊有一定高度的建筑物、帶電設(shè)施、人或動物。而在整個供電網(wǎng)絡(luò)中，容易受到雷電襲擊的電力設(shè)備中就有配電變壓器，并且雷擊還會造成大面積的停電事故，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活造成影響。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，供電網(wǎng)絡(luò)面積越來越大，從而配電變壓器受到雷擊的可能性也相應(yīng)增加。減少配電變壓器遭受雷擊的幾率，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，首先就需要甄別雷擊的類型以及形成的過程等，并結(jié)合配電變壓器的結(jié)構(gòu)與連接方式，綜合考慮來篩選具體的防雷措施。
1 雷擊給供電網(wǎng)絡(luò)帶來的危害
1.1 雷擊的形成
雷雨天云層與大地間的放電，一定概率會選擇一定高度的建筑物、電力設(shè)備等形成通道，從而產(chǎn)生雷擊。一般情況下，一次雷擊并不能完全釋放雷云中的云電負(fù)荷，一般情況下會有3～4次云層放電，甚至更多。雷擊主要是有預(yù)放電、主放電以及余輝放電三個發(fā)展過程。在主放電階段，放電的時間不到1秒，產(chǎn)生的雷電流強(qiáng)度大，是配電變壓器雷擊事故的主要原因。三個過程的雷電流變化如圖1所示：
1.2 雷擊的特征與類型
雷電所產(chǎn)生的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過日常生活中的電壓，其特征表現(xiàn)在以下三個方面：（1）放電速度極快，通常不超過60μs；（2）電流沖擊會達(dá)到幾萬甚至是幾十萬安培，變化的幅度較大；（3）具有高峰值，通常可達(dá)到幾億伏特。雷擊的這些特點可對供電網(wǎng)絡(luò)中的配電變壓器造成極大的損害。
雷擊在產(chǎn)生過程中會帶來電效應(yīng)、熱效應(yīng)以及機(jī)械效應(yīng)，并且這些效應(yīng)可衍生出變化的電磁場與電磁輻射效應(yīng)。從化供電局的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，近年來發(fā)生的配電變壓器雷擊故障一般有兩種類型：直接雷擊、感應(yīng)雷擊。直接雷擊是帶電雷云直接對配電變壓器進(jìn)行放電；感應(yīng)雷擊是發(fā)生在直接雷擊之后，由靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)造成的。后者是損壞配電變壓器的主要雷擊類型。
1.3 雷擊對供電網(wǎng)絡(luò)的危害
供電網(wǎng)絡(luò)中配電系統(tǒng)的絕緣水平較低，通常沒有直接的防雷設(shè)備。當(dāng)雷擊中配電系統(tǒng)中的導(dǎo)線時在電磁感應(yīng)的影響下會出現(xiàn)更高的故障電壓對系統(tǒng)造成損害。另外，雷擊還會因為電網(wǎng)線路的耦合以及雷電壓轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)其他電力設(shè)施上，從而造成更大的損害。
2 造成配電變壓器遭受雷擊故障的原因
配電變壓器雷擊故障一般是因為配電系統(tǒng)在遭受雷擊情況下產(chǎn)生的正、逆變換過電壓造成的，并且逆變電壓帶來的事故更多。
2.1 正變換過電壓
配電變壓器低電壓線路遭受雷擊時，雷電波從低壓線入侵，產(chǎn)生沖擊電流，過程如圖2所示：
2.2 逆變換過電壓
配電變壓器高電壓線路遭受雷擊時，入侵雷電流經(jīng)過高壓線路中避雷器流入大地，雷電流通過接地電阻而產(chǎn)生壓降，壓降在變壓器低壓繞組中性點上產(chǎn)生作用，同時還會使三相繞組上的電壓上升。并且雷擊在低壓繞組中產(chǎn)生的磁通，會使高壓繞組按線圈匝數(shù)比感應(yīng)出較大的脈電勢。這些三相脈沖電勢的方向、大小相同。具體的運行過程可如圖3所示：
“正、逆變換”過電壓主要是因為：（1）沒有將配電變壓器裝設(shè)在適當(dāng)?shù)奈恢茫黾恿似湓馐芾讚舻娘L(fēng)險；（2）避雷器組在使用之前沒有進(jìn)行試驗，而且沒有對損壞后的避雷器進(jìn)行檢查替換；（3）避雷器的地線安裝沒有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致雷電電流沒有徹底泄入大地，加大了損害程度；（4）接地電阻的阻值過大等方面的原因。
3 配電變壓器接線方式與雷害間的關(guān)系
3.1 在高壓側(cè)安裝避雷器的接地方式
只在配電變壓器高壓側(cè)安裝避雷器的防雷保護(hù)接線有兩種形式：第一種是使用避雷器單獨接地的形式，如圖4所示，在這種接地方式中過電壓=避雷器殘壓Uc+雷電經(jīng)過接地電阻產(chǎn)生的壓降IR，過電壓在高壓繞組上發(fā)生作用。可見這種接地方式可能會損壞配電變壓器的絕緣，因此該方式存在明顯的不合理性。另一種形式就是三點共同接地，如圖5所示。高壓側(cè)安裝的避雷器接地線、低壓側(cè)中性點和變壓器金屬外殼三點連接共同接地。這種形式較第一種形式雖然降低了高壓側(cè)繞組壓降的危害，但上述“正、逆變換”過程中產(chǎn)生的過電壓依舊存在。
3.2 在雙側(cè)安裝避雷器的三點一地方式
經(jīng)過眾多的實踐經(jīng)驗表明，在配電變壓器遇到雷擊損壞的同時，低壓設(shè)備（低壓監(jiān)測儀表、配變監(jiān)測計量終端等）也會發(fā)生損害。所以在配電變壓器低壓側(cè)也應(yīng)安裝氧化鋅避雷器，以對低壓繞組上可能出現(xiàn)的過電壓進(jìn)行限制，從而盡可能地降低“正、逆變換過電壓”帶來的影響，對低壓設(shè)備和高壓繞組進(jìn)行保護(hù)。這種方式能夠完善配電變壓器的防雷保護(hù)，同時操作簡易、經(jīng)濟(jì)投入不大，適合推廣使用。
3.3 變壓器高壓側(cè)串聯(lián)電抗器
串聯(lián)電抗器不但能夠降低入侵到變壓器繞組的雷電波陡度，從而改善繞組電位分布，而且能夠在線路雷電波上產(chǎn)生正反射波，提升電抗器前的雷電壓幅度，加快避雷器動作，降低其反應(yīng)時間，能夠有效減少雷電波對變壓器產(chǎn)生的直接傷害。因此，可以在配電變壓器的低壓側(cè)安裝氧化鋅無間隙避雷器、高壓側(cè)串聯(lián)一組電抗器以及并聯(lián)一組高壓氧化鋅避雷器。這種方式能夠在大體上限制正、反變換過程中產(chǎn)生的暫態(tài)過電壓，最大限度地降低雷電帶來的傷害，但建設(shè)成本相應(yīng)增加，對實際的配電變壓器的防雷工作有一定的參考性。
4 配電變壓器的防雷措施
配電變壓器的防雷保護(hù)措施主要是在變壓器的高低壓側(cè)安裝避雷器以及有效的接地，減少雷電波侵入的風(fēng)險并降低雷電波入侵帶來的危害。因此配電變壓器的防雷保護(hù)措施可從以下六點入手：
4.1 定期對避雷器進(jìn)行預(yù)防性試驗和維護(hù)
配電線路運維過程中，加強(qiáng)對避雷器的預(yù)防性試驗和維修護(hù)理，建立相關(guān)的數(shù)據(jù)檔案，仔細(xì)觀察和分析避雷器的工作狀態(tài)，及時排除隱患，對發(fā)生損壞的避雷器要及時地進(jìn)行更換，并且隨時保持避雷器的清潔，注意檢查避雷器地線能否正常投入使用，接地電阻符合要求。
4.2 科學(xué)地選擇避雷器
配電變壓器的防雷保護(hù)與避雷器的保護(hù)性能關(guān)系密切。考慮選擇良好的非線性、低殘壓的MOA避雷器，這種避雷器的保護(hù)性能明顯優(yōu)于FS型閥式避雷器。現(xiàn)在市面上的避雷器類型多、各自之間的功能差異大，因此對設(shè)計、施工安裝人員必須要對市面上的一些避雷器的性能有所了解，采購與該線路的額定電壓相匹配的避雷器。這是由于線路中的額定電壓低于所要安裝的避雷器的額定電壓時，會使得線路中的電力設(shè)備在遭受雷擊時無法得到相應(yīng)的保護(hù)。而當(dāng)線路中的額定電壓大于避雷器的額定電壓時，即使在正常的電壓范圍內(nèi)，避雷器也會因為頻繁的動作而造成線路的接地設(shè)備跳閘。
4.3 在配電變壓器的進(jìn)線位置安裝電抗器
雷電災(zāi)害多發(fā)的地區(qū)，可在配電變壓器的進(jìn)線位置安裝電抗器對變壓器進(jìn)行保護(hù)。電抗器能夠通過進(jìn)線制作將進(jìn)線繞成直徑為10mm的19～21圈的電感線圈，來降低雷電流的入侵危害。
4.4 減少避雷器和變壓器外部間的接地線的長度
接地線的電感電壓降UL的計算公式為：
由上述公式可知，若避雷器與變壓器之間的接地線過長，那么該接地線的電感電壓將相對較大，和避雷器殘壓共同作用于繞組，從而威脅到主絕緣。所以避雷器與變壓器外殼之間的接地線的長度要盡可能縮短，并且盡可能使用直、粗、短的接地線。
4.5 保證避雷器接地線聯(lián)接的可靠性
導(dǎo)致避雷器不能發(fā)揮保護(hù)功能，造成變壓器損壞的其中一個主要原因是避雷器接地線與接地裝置間的接點接觸不良。在實際的工作中，對避雷器本身、接地引下線、接地裝置聯(lián)接情況的判斷，必須要以避雷器接地電阻的測量為基礎(chǔ)。同時還要定期將各個接點拆開，來對接地體進(jìn)行測試，確保接地電阻滿足相關(guān)的要求后，再對接點進(jìn)行除銹處理后重新接好，來保證各接點的接觸電阻值保持在最小值。
4.6 采用全面的高壓瞬態(tài)等電位連接
在配電變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器，同時在低壓側(cè)配電柜內(nèi)安裝避雷器，這樣可以有效地防止正、逆變換過電壓，特別是在多雷區(qū)。在這樣的基礎(chǔ)上，對配電變壓器常態(tài)非等電位部位全部實現(xiàn)高壓瞬態(tài)等電位連接。變壓器在遭受雷擊時，其所有金屬部位電位瞬時同升同降，理論上來說其相互間就沒有雷電電流流動。即這種方式能夠?qū)⒄⒛孀儞Q過電壓控制在一定的范圍內(nèi)，保護(hù)變壓器不受雷擊損壞。
5 結(jié)語
配電變壓器受到雷擊的重要原因是“正、逆變換過電壓”，但是在實際的操作過程中，造成“正、逆變換過電壓”的原因是多方面的，不僅與避雷器的質(zhì)量、功能關(guān)系密切，同時還與該設(shè)施與避雷器之間的距離等因素有著很大的關(guān)系。因此這使配電變壓器的防雷工作變得復(fù)雜起來。由于篇幅和自身能力的限制，本文未能做出全面的闡述，對這一復(fù)雜的課題，還需要電力理論研究人員的進(jìn)一步研究以及電力單位的一線工作人員在實際工作中積累經(jīng)驗，共同完善配電變壓器的防雷保護(hù)工作，維護(hù)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
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【關(guān)鍵詞】建筑物；防雷接地系統(tǒng)；措施
0.引言
雷電會引起建筑物的損壞和人員傷亡，并且還會對電力設(shè)備造成危害。雷電的破壞作用有很多種綜合來將可以將其分為兩種：一種是直擊在建筑物上造成建筑上對建筑物造成損害。一種是雷電產(chǎn)生靜電感應(yīng)作用以及電波的侵入對建筑物造成損害。因為當(dāng)雷電擊到建筑上時候容易產(chǎn)生電效應(yīng)和熱效應(yīng)，從而把金屬熔化是物體在強(qiáng)大的機(jī)械力作用下產(chǎn)生爆炸。因而對建筑物的防雷接地措施進(jìn)行分析和探討是非常必要的。
1.防雷接地系統(tǒng)分析
一般說來，接地系統(tǒng)有很多種主要包括：機(jī)房防雷接地系統(tǒng)、建筑物防雷接地系統(tǒng)、設(shè)備保護(hù)接地系統(tǒng)。在實際中，人們出于不同的防雷目的，對接地系統(tǒng)的功能和要求也會有所不同。因此，接地防雷系統(tǒng)在實際應(yīng)用中會有不同的構(gòu)成部分。通常情況下防雷接地系統(tǒng)主要有三部分構(gòu)成：接閃器、引下線和接地裝置，以下對其進(jìn)行簡要分析。
1.1防雷接閃器
防雷接閃器是建筑物防雷體系中最為主要的一個環(huán)節(jié)，防雷接閃器主要防止雷電對建筑物的直擊。接閃器在具體工作中一旦遇到打雷現(xiàn)象，就會將雷電中的電流吸引到接閃器中，并且通過接閃器與地面的連接裝置將電流排泄到大地，使建筑物有效地避免了雷電的直擊，以此來保護(hù)建筑物和周圍居民的安全。
接閃器一般安裝在建筑物的頂部，接閃器的種類根據(jù)建筑物的規(guī)模和用途也有不同的種類，如避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)等。這些設(shè)備一般都是由金屬制作而成，所以在使用過程中應(yīng)該做好防止其腐朽的保護(hù)工作。如果建筑物的避雷設(shè)備采用的是避雷帶則應(yīng)該在機(jī)房的頂部安裝一根圓鋼，然后在這根鋼的周圍每個1.5米用焊條固定在建筑物上，避免避雷帶的松弛而給居民帶來傷害。
1.2引下線
引下線是防雷系統(tǒng)的導(dǎo)體部分，引下線的主要作用是用來連接接地裝置和接閃器，然后把接閃器上的電流引入接地裝置。在實際應(yīng)用中，引下線可以利用建筑物本身的金屬構(gòu)件或建筑物本身的鋼筋；也有可以人工單獨安裝接下線，最好采用明裝的方法，從而可以引起人們的注意。引下線一般都應(yīng)該安裝2根，通常情況下引下線可以與機(jī)房里的鋼筋柱子連接在一起。
1.3接地裝置
在防雷體系中接地裝置主要指的是埋在地下的起接地電流排泄作用的金屬體。接地裝置中的兩個重要組成部分是：接地線和接地體。接地體可以采用水平也可以采用垂直方向布置的方法，在一些建筑物種因為一些接地系統(tǒng)可以共用，因而各個建筑物的接地體也有不規(guī)則布置的現(xiàn)象發(fā)生。業(yè)內(nèi)人士經(jīng)常將防雷系統(tǒng)分開布置是因為單獨使用可以很好地將接地器與機(jī)房具體連接，從而起到很好的防雷效果。此外，接地系統(tǒng)還可以分為直接接地系統(tǒng)、不直接接地系統(tǒng)和不接地系統(tǒng)，具體采用哪一個系統(tǒng)要根據(jù)建筑物的周圍環(huán)境來定。
2.建筑物防雷接地措施的應(yīng)用分析
2.1過壓保護(hù)
建筑物的防雷接地系統(tǒng)中一般都會在變壓器上裝置避雷器，而且還會在側(cè)面配備相應(yīng)的過壓涌保護(hù)器，這樣可以對建筑物起到很好的保護(hù)作用。另外，防雷接地系統(tǒng)一定安裝好地線，所以在建筑物的施工階段應(yīng)該將地線的電阻控制在2歐以下，并且采用深埋的方法這樣才能起到很好的避雷效果，同時避免了排泄處出來的電流對地面上的人員造成傷害的可能性。
2.2消防控制
在建筑物的防雷接地系統(tǒng)中等位線的連接都是利用導(dǎo)線將不同的節(jié)點聯(lián)系起來，最終達(dá)到與消防設(shè)施連接的目的，這樣可以保證防雷設(shè)備發(fā)揮其防雷功能。因此在建筑物的施工中可以將弱電機(jī)房設(shè)置成為防雷網(wǎng)，然后再在防雷網(wǎng)上安裝避雷針，這樣使地網(wǎng)與避雷針很好地連接起來，確保防雷措施萬無一失。
2.3防側(cè)擊雷
為了防止側(cè)擊雷對建筑物的損壞，應(yīng)該在防雷接地系統(tǒng)中設(shè)置均壓環(huán)。均壓環(huán)就是在建筑物的周圍安裝水平的避雷帶，在普通的建筑物種均壓帶的一般采用銅線制作而成，并且裝置在機(jī)房外墻的1米處，這樣可以方便設(shè)備與接地線相連接。
3.建筑防雷接地措施分析
3.1外部防御措施分析
外部防御措施主要有以下幾個方面：第一，避雷針。建筑物上的避雷針要采用鍍錫的鋼焊接而成，在實際應(yīng)用中應(yīng)該確保其與接下線充分連接。第二，避雷帶。如果建筑物有女兒墻或有容易受到雷擊的屋角則應(yīng)該在建筑物上裝置避雷帶，避雷帶在裝置過程中應(yīng)該設(shè)置成截面大于48毫米的網(wǎng)格，網(wǎng)格要與接下線連接。第三，除了要防止雷電的直擊外，還要防止側(cè)擊。因此，在容易受到側(cè)擊的建筑物上裝置均壓環(huán)，防止建筑物的各個電位相同而出現(xiàn)電位差對建筑物造成危害。第四，避雷引下線。避雷引下線本身質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到建筑物的防雷程度，在建筑物的設(shè)計中要利用墻內(nèi)鋼筋作為引下線，從而保證建筑物的每個部分都可以與接地裝置相聯(lián)系。此外，在建筑物的施工中還應(yīng)該保證有足夠小的接地電阻與避雷引下線相連接，如果避雷線的直徑小于16毫米則必須裝置一組避雷引下線，確保避雷引下線與接地裝置連接良好。
3.2內(nèi)部防御措施分析
內(nèi)部防御主要包括雷電感應(yīng)、雷電波侵入和雷擊脈沖等。通常采取的措施有屏蔽隔離、等電位線連接與隔離、安裝電涌保護(hù)器。
首先，防雷電感應(yīng)的措施分析。在防雷系統(tǒng)中，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控系統(tǒng)和消防系統(tǒng)是聯(lián)系在一起的并且都與等電位箱相聯(lián)系。因而在等電位箱的內(nèi)部設(shè)置金屬外殼、電纜橋等，這樣使等電位箱與接地裝置連接。
其次，防雷波侵入的措施分析。進(jìn)入建筑物系統(tǒng)內(nèi)部系統(tǒng)應(yīng)該盡量采用隱藏敷設(shè)的形式，將進(jìn)入室內(nèi)的消防管道、各種金屬保護(hù)管和金屬防護(hù)層都采用接地線與等電位箱相連接。并且架空線應(yīng)該避免與避雷器、金屬管和其他金屬器物連接。
再次，防雷擊電磁脈沖的措施分析。雷擊電磁脈沖通過信號傳輸?shù)姆绞皆谄帘纹鳌⒕鶋旱膫鲗?dǎo)下，干擾避雷設(shè)備的正常工作，因此在裝置這些設(shè)置的時候要采用隱蔽的方式防止雷擊電磁脈沖對這些設(shè)置帶來干擾。
最后，電涌保護(hù)措施分析。電涌保護(hù)主要做好電源線路的的保護(hù)因此電源線路中各級電路在安裝的時候應(yīng)該裝置在保護(hù)設(shè)備的前端，并且保證前端與后端都與電源箱相連接，控制電源線的長度在0.5米左右。
4.結(jié)語
建筑物的防雷接地系統(tǒng)要裝置好避雷針和引下線。同時做好防雷電感應(yīng)、防雷波侵入、防雷擊電磁脈沖的措施和電涌保護(hù)，從而提高建筑物的防雷性能。
【參考文獻(xiàn)】
[1]沈明.淺析高層建筑的防雷接地技術(shù) [J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報 .2010（09）.
關(guān)鍵詞：機(jī)械密封；腐蝕失效；防護(hù)方法
機(jī)械密封是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。機(jī)械密封出現(xiàn)損壞的情況較多，常見的損壞形式主要有腐蝕損壞、熱損壞和機(jī)械損壞。其中腐蝕損壞危害性較大，由于機(jī)械密封特殊的結(jié)構(gòu)形式及工作環(huán)境和條件不同，腐蝕損壞的形態(tài)也多種多樣。
1 機(jī)械密封的優(yōu)缺點
機(jī)械密封又稱端面密封，是旋轉(zhuǎn)軸用動密封。因機(jī)械密封性能可靠，泄露量小，使用壽命長，功耗低，毋須經(jīng)常維修，且能適應(yīng)于生產(chǎn)過程自動化和高溫、低溫、高壓、真空、高速以及各種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)、含固體顆粒介質(zhì)等苛刻工況的密封要求，故機(jī)械密封在化工、石油化工、煉油、醫(yī)藥、國防等工業(yè)部門中以獲得廣泛的應(yīng)用。
機(jī)械密封與軟填料密封比較，有如下優(yōu)點：①機(jī)械密封可靠，在長周期的運行中，密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄漏量很小，按粗略統(tǒng)計，其泄漏量一般僅為軟填料密封的1/100；②機(jī)械密封使用壽命長，在油、水類介質(zhì)中一般可達(dá)1～2年或更長時間，在化工介質(zhì)中機(jī)械密封通常也能達(dá)半年以上；③摩擦功率消耗小，機(jī)械密封的摩擦功率僅為軟填料密封的10%～50%；④軸或軸套基本上不受摩損；⑤維修周期長，端面磨損后可自動補(bǔ)償，一般情況下，毋需經(jīng)常性的維修；⑥抗振性好，對旋轉(zhuǎn)軸的振動、偏擺以及軸對密封腔的偏斜不敏感；⑦適用范圍廣，機(jī)械密封能用于低溫、高溫、真空、高壓、不同轉(zhuǎn)速，以及各種腐蝕性介質(zhì)和含磨粒介質(zhì)等的密封。但其缺點有：①機(jī)械密封結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對制造加工要求高；②機(jī)械密封安裝與更換比較麻煩，并要求工人有一定的安裝技術(shù)水平；③發(fā)生偶然性事故時，機(jī)械密封處理較困難；④機(jī)械密封一次性投資高。
2 機(jī)械密封的腐蝕類型
2.1金屬環(huán)腐蝕 第一，表面均勻腐蝕。如果金屬環(huán)表面接觸腐蝕介質(zhì)，而金屬本身又不耐腐蝕，就會產(chǎn)生表面腐蝕，其現(xiàn)象是泄漏、早期磨損、破壞、發(fā)聲等。第二，應(yīng)力腐蝕破裂。金屬在腐蝕和拉應(yīng)力的同時作用下，首先在薄弱區(qū)產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而向縱深發(fā)展，產(chǎn)生破裂，稱為應(yīng)力腐蝕破裂，選用堆焊硬質(zhì)合金及鑄鐵、碳化鎢、碳化鈦等密封環(huán)，容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕破裂。密封環(huán)裂紋一般是徑向發(fā)散型的，可以是一條或多條。這些裂縫溝通了整個密封端面，加速了端面的磨損，使泄漏量增加。
2.2非金屬環(huán)腐蝕 第一，石墨環(huán)腐蝕。用樹脂浸漬的不透性石墨環(huán)，它的腐蝕有三個原因：一是當(dāng)端面過熱，溫度大于180℃時，浸漬的樹脂要折離石墨環(huán)，使環(huán)耐磨性下降；二是浸漬的樹脂若選擇不當(dāng)，就會在介質(zhì)中發(fā)生化學(xué)變化，也使耐磨性下降；三是樹脂浸漬深度不夠，當(dāng)磨去浸漬層后，耐磨性下降。所以密封冷卻系統(tǒng)的建立，選擇耐蝕的浸漬樹脂，采用高壓浸漬，增加浸漬深度是非常必要的。第二，石墨環(huán)的氧化。在氧化性的介質(zhì)中，端面在干摩擦或冷卻不良時，產(chǎn)生350～40℃的溫度能使石墨環(huán)與氧發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生co2氣體，可使端面變粗糙，甚至破裂。非金屬環(huán)在化學(xué)介質(zhì)和應(yīng)力的同時作用下，也會破裂。第三，聚四氟乙烯（f4）密封環(huán)的腐蝕。f4填充如玻璃纖維、石墨粉、金屬粉等以提高其耐溫性、耐磨性。填充f4環(huán)的腐蝕主要是指填充的選擇性腐蝕、溶出或變質(zhì)破壞。例如在氫氟酸中，玻璃纖維分子熱腐蝕，所以填充何物應(yīng)視具體情況而定。
2.3 輔助密封圈及其接觸部位的腐蝕 （1）輔助密封圈的腐蝕。橡膠種類不同，其耐蝕性亦不同。由于橡膠的腐蝕、老化，其失效的橡膠遭腐蝕后表面變粗糙且失去彈性，容易斷裂。橡膠耐油性因品種而異，不耐油的橡膠易脹大、摩擦力增大，浮動性不好，使密封失效。橡膠與f4耐溫性差，硅橡膠耐溫性最好，可在200℃使用。（2）與輔助密封圈接觸部位的腐蝕。機(jī)械密封動環(huán)、軸套、靜環(huán)、靜環(huán)座，與橡膠或f4輔助密封圈接觸處沒有大的相對運動，該處液相對靜止易形成死角，給與之接觸的金屬軸套、動環(huán)、靜環(huán)座及密封體等造成了特種腐蝕，主要有縫隙腐蝕、摩振腐蝕、接觸腐蝕，三種腐蝕同時存在，交替進(jìn)行，所以腐蝕面較寬、較深。觀察其表面深度在1-1.5倍密封圈直徑，蝕度不小于0.01mm時，密封泄漏就嚴(yán)重了。
3 防護(hù)方法
3.1 選材 設(shè)計者最清楚產(chǎn)品或零件的用途、位置及所處環(huán)境，因此設(shè)計者在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)選擇適合的材料，同時對產(chǎn)品或工件的表面涂層進(jìn)行設(shè)計，在圖紙上提出相應(yīng)的表面處理方法及技術(shù)要求。當(dāng)然，這要求設(shè)計人員必須對不同材料或不同涂層、鍍層的防腐蝕性能、適用場合、工藝性及經(jīng)濟(jì)性等熟悉。比如，容易發(fā)生點蝕的工件可選用耐點蝕的合金材料，或?qū)Ρ砻孢M(jìn)行鈍化處理，提高材料的穩(wěn)定性；為防止縫隙腐蝕或電偶腐蝕的發(fā)生，可在接合面上涂上油漆，避免縫隙部位金屬裸露或避免不同金屬的直接接觸。過去推土機(jī)的管夾都是普通薄板制作，兩三年就可能嚴(yán)重銹蝕，對軟管失去固定作用，導(dǎo)致軟管與其它零件發(fā)生摩擦磨損，最終導(dǎo)致液壓系統(tǒng)漏油。采用不銹鋼材料后，壽命增加，避免了類似問題的發(fā)生。
3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 工程機(jī)械產(chǎn)品在整體布置上要考慮防止腐蝕介質(zhì)的積聚，盡量避免封閉區(qū)域，或保持封閉系統(tǒng)通風(fēng)和排水良好，如考慮整車的通風(fēng)、散熱，發(fā)動機(jī)尾氣排放要通過凈化、降溫等；在外形設(shè)計上注意防護(hù)，避免積存水汽和塵土。注意外露件的保護(hù)，電器件與接頭布置在內(nèi)側(cè)，或加防護(hù)罩殼。整車外露易腐蝕和易進(jìn)水的部位設(shè)防塵罩。零部件設(shè)計時考慮其均勻腐蝕，選擇一種或幾種組合防腐方式。
[關(guān)鍵詞]臨界擊距暴露弧輸電防雷對策
1引言
“雷電”影響在輸電線路故障跳閘次數(shù)中占70%～90%,給電力系統(tǒng)帶來了大量的麻煩并且造成了巨大損失。雖然發(fā)達(dá)國家在上世紀(jì)初已提出并研究“雷電先導(dǎo)放電臨界擊距和暴露弧”這一理念與機(jī)理,我國在解放后也開始了研究,然而,這一知識大多只在科研單位和超高壓、特高壓輸電相關(guān)單位部分專業(yè)人員中掌握和應(yīng)用。更甚者是由于教學(xué)單位及教科書的相對傳統(tǒng)與滯后性,目前相關(guān)大學(xué)教材中仍相當(dāng)部分未編入這個課題,知道這一理念的人不多。目前在實際應(yīng)用中仍然沒有引起廣泛、高度的重視,在一般高壓輸電和配電線路中幾乎沒有應(yīng)用,致使輸電和配電線路雷電傷害問題仍然沒有較根本性地得到改進(jìn)和完善。隨著溫室效應(yīng)的發(fā)展,全球氣候不斷升高,年雷暴日、雷暴次數(shù)和雷電強(qiáng)度也不斷提升,同時隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,輸電線路長度也在快速增加,準(zhǔn)確把握雷電對輸電線路的傷害原因,“對癥下藥”,有針對性地采取相應(yīng)防護(hù)措施,最大限度地避免和減少雷電對輸電線路傷害造成的損失,在工業(yè)化、自動化、現(xiàn)代化進(jìn)程日益加快,對供電安全可靠穩(wěn)定要求日益提高的今天及將來,具有十分重要現(xiàn)實意義。
2傳統(tǒng)觀念和防范方式的不足
《福建省近年110～220kV線路雷擊跳閘情況統(tǒng)計與地形參數(shù)分析報告》(以下簡稱《報告》)對福建省2000年～2005年六年間的110kV線路106次、220kV線路154次雷擊跳閘事件中塔型、故障的相位、桿塔的地理位置等資料進(jìn)行統(tǒng)計分析。《報告》按照以往的一般經(jīng)驗,確定“反擊性閃絡(luò)故障判斷原則”:將三相、兩相同時閃絡(luò)的雷擊故障歸結(jié)為反擊性閃絡(luò)故障,同時在反擊性的單相閃絡(luò)中,大致認(rèn)為左、中、右三相均等,而單純性中相閃絡(luò)也歸結(jié)為反擊性閃絡(luò),且左、右兩相的單純性閃絡(luò)中分別有與中相閃絡(luò)一樣次數(shù)歸結(jié)為反擊性閃絡(luò)。
《報告》主要相關(guān)結(jié)論如下。
在110kV雷擊故障中。單回水平或三角排列的,約有三分之二是反擊性故障,而約三分之一是繞擊性故障。雙回垂直、鼓形排列的,繞擊率在50%～60%。說明同桿雙回線路的繞擊性雷擊故障占到一半以上。
在220kV雷擊跳閘事件中。單回水平或三角分布的,約有五分之四是反擊性故障,而五分之一是繞擊性故障。雙回垂直分布的繞擊率在60%～70%。說明同桿雙回線路的繞擊性雷擊故障占到三分之二甚至更高比例。
無論是110kV還是220kV桿塔在平地位置的發(fā)生反擊的概率較高;在山頭、山脊、半山腰、山坡等位置的發(fā)生繞擊的概率比較高。
以往,我們通常認(rèn)為雷電對電力系統(tǒng)的危害絕大多數(shù)是由“云――地”之間的線狀雷所造成,且“在一定半徑范圍內(nèi)雷電打擊基本上是打擊在較高點”,并由此來研究設(shè)置防范雷電對電力線路的危害,其主要措施是線路桿塔上端避雷針和導(dǎo)線上方的線路避雷線。
以上實踐證明,傳統(tǒng)的線路防雷措施,在一定程度上發(fā)揮了作用,但無法有效地保護(hù)線路導(dǎo)線及絕緣子免受雷電傷害,對于有效受風(fēng)側(cè)面面積(暴露面)大的導(dǎo)線垂直和鼓形排列方式就更加明顯,尤其是桿塔在山頭、山脊、半山腰、山坡、山谷間以及其間河道傍等受風(fēng)頻繁且風(fēng)速較大、風(fēng)速變化大的位置時特別顯著。由此不能不使我們對關(guān)于雷電對輸線路所造成傷害的傳統(tǒng)觀念重新思考,并探討其它原因以及研究采取相應(yīng)防范對策。
3雷電先導(dǎo)放電臨界擊距及暴露弧與擊中物的關(guān)系
雷云中電荷密集處的電強(qiáng)度達(dá)到2500～3000kV/km時,將首先出現(xiàn)向下放電,這種放電稱為先導(dǎo)放電。先導(dǎo)中心的線電荷密度約為(0.1～1)*10-3C/m,先導(dǎo)的電暈半徑約為0.6～6m。它猶如一個向下伸展的電荷囊,相應(yīng)先導(dǎo)發(fā)展時的電流約為100A。當(dāng)先導(dǎo)接近地面時,地面較突出的部分會開始迎著它發(fā)出向上的放電,這種放電稱為迎面先導(dǎo)。迎面先導(dǎo)可以是一個,也可以有幾個。當(dāng)迎面先導(dǎo)的一個與下行的一支相遇時,就會產(chǎn)生強(qiáng)烈的中和效應(yīng),出現(xiàn)極大的電流(數(shù)十到數(shù)百千安培),并伴隨著雷鳴和閃光,這就是雷云放電的主放電階段。先導(dǎo)放電首先由地面發(fā)生并向上發(fā)展到雷云的上行雷,一般是在當(dāng)?shù)孛嬗休^高聳的空出物時,不論雷云極性的正負(fù)都可能發(fā)生。
由雷云向地面發(fā)展的先導(dǎo)放電通道頭部到達(dá)距被擊物體臨界擊穿距離(簡稱擊距)的位置以前,擊中點是不確定的。而對某個物體先達(dá)到其相應(yīng)的擊距時,即對該物體放電。擊距同雷電流的幅值有關(guān),且與雷電的極性、被擊點的電位有關(guān)。并非我們以往所認(rèn)為的“在一定半徑范圍內(nèi)雷電打擊基本上是打擊在較高點”。由于土地的綜合利用要求,必須保證線路下方適度的林木種植、生長,建筑需要,以及大跨度跨越需要,目前,輸電線路桿塔高度都很高(30m以上,甚至100m以上),導(dǎo)線上工作電壓幅值很大,比較容易由導(dǎo)線上產(chǎn)生向上先導(dǎo)。
中國電力科學(xué)研究院開發(fā)的基于電氣幾何原理的避雷線屏蔽性能研究程序中采用了IEEEstd1234-1997,推薦了擊距公式:
rs=10Ⅰ0.65
[3.6+1.7ln(43-yc)]Ⅰ0.65 (yc
rg=
5.5Ⅰ0.65 (yc≥40m)
rc=1.63(5.015Ⅰ0.578-Uph)1.125
以上式中I-雷電流,kA;rs-雷電對避雷線的擊距,m;rg-雷電對大地的擊距,m;yc-導(dǎo)線平均高度,m;rc-雷電對其上有工作電壓的導(dǎo)線的擊距,m;Uph-導(dǎo)線上工作電壓瞬時值,MV。
我們把桿塔的塔身、頭部、橫擔(dān)等與架空地線連接的地電位部分視同地線電位。經(jīng)計算,得出如下表:
先導(dǎo)雷電流值 rs rg (20m) rs-rg (20m) rg (30m) rs-rg (30m) rg (>=40m) rs-rg (>=40m)
100A 2.23 m 2.00 m 0.23 m 1.78 m 0.45 m 1.23 m 1.00 m
接上表右
110kVrc(+) rs-110kVrc(+) 110kVrc(-) rs -110kV rc(-) 220kV rc(+) rs -220kV rc(+) 220kV rc(-) rs -220kV rc(-)
2.05 m 0.18 m 2.43 m -0.20m 1.87 m 0.36 m 2.62 m -0.39 m
離地面20～40m時,rg只有1.23～2.0m, rs只有2.23m,這就說明了為什么雷電先向較高聳突出物放電。而一般rs與 rc兩者相差不大,在0.5m以內(nèi)。如圖4.1左側(cè),改進(jìn)前的一般線路避雷線rs所形成包絡(luò)弧無法覆蓋、包絡(luò)導(dǎo)線及絕緣子的rc所形成暴露弧,只在導(dǎo)線橫擔(dān)上部;桿塔金屬部件特別是橫擔(dān)端部的rs所形成包絡(luò)弧與rc所形成暴露弧相互交叉較多。
雷電弧及其通道不是純金屬線性的,而是具有一定半徑的電荷通道囊,即使不使輸電線路因過電壓而發(fā)生故障,也可能因電荷通道囊跨接輸電線路的導(dǎo)、地線間,再疊加上導(dǎo)、地線間本來已有的工頻電場,而造成線路單相(導(dǎo)地線間)、多相(兩相或三相導(dǎo)線間、且可能同時加上地線)空氣擊穿而短路。特別是在桿塔處絕緣子串、導(dǎo)線與塔身間空間距離較小部分,尤其在此處的兩端又是工頻電場極不均勻且強(qiáng)度最大處,最易在此處激發(fā)放電,形成擊穿建立電弧,并導(dǎo)致短路,引發(fā)線路跳閘,最嚴(yán)重者使導(dǎo)線及金具、絕緣子嚴(yán)重?fù)p壞,同樣將在這些環(huán)節(jié)引發(fā)短路并造成破壞。
如此,也就說明了為什么傳統(tǒng)的輸電線路導(dǎo)線上方的桿塔避雷針、避雷線無法有效地保護(hù)線路導(dǎo)線及絕緣子免受雷電傷害,對于有效側(cè)面受風(fēng)面積大的導(dǎo)線垂直和鼓形排列方式更加明顯,尤其是桿塔在山頭、山脊、半山腰、山坡、山谷間以及其間河道傍等受風(fēng)頻繁且風(fēng)速較大、風(fēng)速變化大的位置時特別顯著。相對于繞過上方避雷針、線而打擊下方導(dǎo)線及相關(guān)部分的“繞擊”而言,將由側(cè)面而來的雷電打擊稱為“側(cè)擊”更為貼切。
4輸電線路防雷措施的改進(jìn)與完善對策探尋
4.1減小保護(hù)角直至采用負(fù)保護(hù)角
傳統(tǒng)的“保護(hù)角”系指避雷線和邊相導(dǎo)線的連線與經(jīng)過避雷線的鉛垂線之間的夾角,其保護(hù)目的主要是保護(hù)導(dǎo)線不被“云―地”雷打擊,不但沒有把絕緣子串納入保護(hù)范圍,對導(dǎo)線也仍有一定的“繞擊”率,更何況無法對由側(cè)面擊來的“側(cè)擊”雷起到保護(hù)作用。減小保護(hù)角直至采用適當(dāng)?shù)呢?fù)保護(hù)角,如圖1右側(cè)延長上端地線橫擔(dān),使地線比導(dǎo)線更為“突出”,將其rs的中心往外移,擴(kuò)大了上部包絡(luò)、覆蓋面積,不但可減少“繞擊”,提高對“云―地”雷的保護(hù),還將絕緣子串納入保護(hù)范圍,且可起到對“側(cè)擊”雷打擊的保護(hù)作用。
4.2改變塔頭結(jié)構(gòu),增大導(dǎo)線間及其對構(gòu)架部件間的空氣間距
在不改變桿身、基礎(chǔ)的情況下盡可能適度改變塔頭結(jié)構(gòu),擴(kuò)大導(dǎo)線間、導(dǎo)地線間、導(dǎo)線對桿塔構(gòu)件間的凈空距離,盡可能減少建弧率,且邊際成本不大,增加投資不多。
4.3 桿塔橫擔(dān)末端裝設(shè)防“側(cè)擊”避雷針
人的腦部和心臟是最重要的部位和器官,一旦受到打擊最容易被傷害且難以或無法康復(fù),甚至是致命,故而古代將士們都將其做為重點保護(hù)對象,戴上厚實堅固的頭盔和護(hù)心鏡。同樣絕緣子是輸電線路防雷的重點環(huán)節(jié)和部位,一旦受到打擊最容易受到傷害且難以或無法恢復(fù),也應(yīng)重點保護(hù)。可與桿塔上端的避雷針和導(dǎo)線上方的避雷線防范來自上方的“云―地”雷直接打擊同理,如圖1右側(cè)所示,在橫擔(dān)端部的外側(cè)向裝設(shè)“防側(cè)擊避雷針”,將桿塔金屬構(gòu)件特別是橫擔(dān)端部產(chǎn)生的rs的中心往外移,使rs所形成的包絡(luò)弧最大限度地包絡(luò)、覆蓋rc所形成暴露弧,擴(kuò)大了其包絡(luò)、覆蓋面積,將導(dǎo)線、絕緣子串、相關(guān)金具及桿塔空氣間隙納入保護(hù)范圍,可起到對“側(cè)擊”雷打擊的保護(hù)作用。
4.4 裝設(shè)線路避雷器
設(shè)置雷電快速釋放通道。在易受雷擊且較為重要的區(qū)段及修復(fù)較為困難的桿塔,如大跨越或高塔桿塔等安裝線路避雷器,目前的氧化鋅線路避雷器性能穩(wěn)定可靠,能較好地發(fā)揮釋放雷電過電壓的作用,有效地保護(hù)線路絕緣子和導(dǎo)線不被雷電電弧損壞。
4.5 加強(qiáng)線路絕緣
增加絕緣子串中的片數(shù)、改用大爬距懸式絕緣子、增大塔頭空氣間距,可提高線路的耐雷水平、降低建弧率。此舉可同時提高線路的防污閃水平,起到一石二鳥、一箭雙雕之效。過去,曾一度認(rèn)為提高線路的絕緣水平,可能導(dǎo)致對電站設(shè)備的嚴(yán)重不良影響。過去電站設(shè)備造價相對線路設(shè)備來說可以說是“昂貴”且耐過電壓能力較差,電網(wǎng)對供電可靠性要求又不是很高,線路設(shè)備相對造價較低且易于修復(fù),所以,采取降低線路絕緣水平犧牲線路而保電站的做法。然而,除了靠近電站段導(dǎo)入的外,在線路上導(dǎo)入的雷電過電壓波經(jīng)過線路上較長距離的衰減,到電站處已變得較弱,且隨著避雷器技術(shù)的提高,電站母線及線路側(cè)避雷器已能穩(wěn)定、安全、可靠地削減電網(wǎng)內(nèi)部過電壓和攔截雷電過電壓波,電站設(shè)備因電網(wǎng)內(nèi)部過電壓及雷電波侵入造成損壞的情況已幾乎不再發(fā)生;同時,隨著對供電可靠性要求的提高,線路的安全可靠運行日益重要,提高線路的絕緣和耐雷水平已成為可能和必要。
4.6 在導(dǎo)線下方裝設(shè)架空耦合地線或架設(shè)復(fù)合地線光纜
因耦合地線具有一定的分流作用和增大導(dǎo)地線之間的耦合系數(shù)的作用,在架空輸電線路導(dǎo)線下方加設(shè)耦合地線,能提高線路的耐雷水平和降低雷擊跳閘率。因架空耦合地線處在低處并可較松馳架設(shè),對桿塔的機(jī)械荷載增加不多,并不須增加造價。況且,為確保自動化及遠(yuǎn)方監(jiān)控等的需要,每個變電站都需要有通訊傳輸,光纖通訊已成為我供電企業(yè)主要通訊方式和通道,利用架空輸電線路通道桿塔加掛通訊光纜,光纜懸掛在鋼絞線上,或使用OPGW復(fù)合地線光纜,將鋼絞線或復(fù)合地線與桿塔有效電氣聯(lián)接,就可起到耦合地線的作用,可謂一舉兩得。
4.7 絕緣子串的首末端使用大直徑絕緣子
絕緣子串就尤如處在兩側(cè)“棒―棒”的極不均勻電場中,如在絕緣子串的首末端使用大直徑絕緣子,尤如在絕緣子串兩側(cè)設(shè)置兩個“屏障”阻礙工頻及雷電壓在兩側(cè)電極疊加產(chǎn)生的電暈放電電荷形成的帶電粒子的運動,減緩前行速度,并調(diào)整空間電荷分布,使絕緣子串所處電場較為均勻,不易擊穿,減少建弧率。此舉與裝設(shè)均壓環(huán)具有殊途同歸之妙。如圖2在合成絕緣子串導(dǎo)線端安裝均壓環(huán),而在橫擔(dān)地端安裝大外徑絕緣子。實踐證明,在眾多的因雷擊損壞的絕緣子串中,大多數(shù)是靠近兩端的一至三片被燒損,第一片燒損最為嚴(yán)重、最多,且是靠近橫擔(dān)側(cè)的比例為多。所以此方法非但能減少建弧率,對于雷電壓較強(qiáng)確實無法避免擊穿時,也可起到“丟卒保車”或是“李代桃僵”的功效,兩端絕緣子損壞而中間串不致?lián)p壞,特別是對外徑較小且一體性的合成絕緣子串來說,效果將會更好――若強(qiáng)電場引發(fā)建弧,電弧燒、灼損端部大外徑絕緣子(李或卒),而價值較高的一體性的合成絕緣子(桃或車)免受損害。且若端部大外徑絕緣子使用自爆式玻璃絕緣子,在受強(qiáng)電弧燒、灼損傷時自爆,非常容易發(fā)現(xiàn),便于故障點的查找;或者在端部使用“可拆換大外徑硅橡膠合成絕緣片”,既可起到“屏障”作用,又可在強(qiáng)電場引發(fā)建弧,電弧燒、灼損后只更換“可拆換大外徑硅橡膠合成絕緣片”,而不需整根合成絕緣子更換。
圖2
5結(jié)束語
本文并不是對傳統(tǒng)的觀念以及相關(guān)防雷措施的否定,只是提出了其不足,并重點引入 “擊距理論”,探索性地提出相應(yīng)的補(bǔ)充和完善措施。
參考文獻(xiàn):
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塔爾寺位于青藏高原的青海省東部湟中縣魯沙爾鎮(zhèn)之南隅，其周圍群山環(huán)抱，平均海撥高度2678米，見圖1所示。塔爾寺藏語意譯為“十萬身像彌勒洲”，因藏傳佛教格魯派創(chuàng)始人宗喀巴誕生地而蜚聲海內(nèi)外，是藏傳佛教格魯派六大叢林(甘丹寺、哲蚌寺、色拉寺、扎什倫布寺、拉卜楞寺、塔爾寺)之一。歷史文化內(nèi)涵涉及宗教、建筑、歷史、文物、文獻(xiàn)、法律、教育、民俗、工藝、天文、歷算、美學(xué)、禮俗等，具有突出的、極高的、豐富的歷史價值和科學(xué)價值、藝術(shù)價值，其壁畫、堆繡、酥油花具有誘人的魅力和古為今用的創(chuàng)新價值，稱該寺的“藝術(shù)三絕”。其建筑風(fēng)格體現(xiàn)了典型的藏傳佛教寺院建筑風(fēng)格和建筑功能，是祖國珍貴的宗教文化遺產(chǎn)。1961年3月4日，國務(wù)院公布的第一批全國重點文物保護(hù)單位，2012年被評為國家AAAAA級景區(qū)。塔爾寺歷史悠久，經(jīng)過了多次的修繕、建設(shè)，才有了今日的規(guī)模。其主要建筑有大金瓦殿、彌勒佛殿、遍知殿、大經(jīng)堂、文殊菩薩殿、祈壽殿、護(hù)法神殿、密宗學(xué)院、醫(yī)明學(xué)院、時輪學(xué)院、達(dá)賴、班禪行宮、大廚房、善逝八塔、四門塔、主要活佛宅邸等。全景見圖2所示。
1塔爾寺建筑物的防雷現(xiàn)狀及所在地的雷暴特征
1．1塔爾寺建筑物的防雷現(xiàn)狀
經(jīng)現(xiàn)場勘察，塔爾寺古建筑物除大金瓦殿、小金瓦殿有簡易的防雷接地設(shè)施(工藝粗糙，且接地電阻遠(yuǎn)大于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的值)之外，其余32座各類殿堂(塔)、35處活佛府邸、216戶僧舍均無任何防雷安全保護(hù)措施。2011年前沒有塔爾寺古建筑遭受雷擊的記載資料。但近年來，由于受氣候變化的影響，所在地理位置的特殊，塔爾寺始終處在隨時可能遭受雷擊的威脅之中。
1．2塔爾寺所在地的雷暴特征
塔爾寺所處地形三面環(huán)山、中間低平，周圍有三條溝谷，主要建筑物就坐落在溝谷兩側(cè)臺地及斜坡上，土壤電阻率變化較大，而且是青海主要雷暴路徑之一，雷暴經(jīng)過塔爾寺上空時移動速度緩慢，很容易遭受雷電侵襲。同時根據(jù)《青海省地面氣候資料三十年整編》(1971～2000年)和青海省雷電災(zāi)害防御中心統(tǒng)計的2001～2009年雷電資料資料表明:1960～2009年湟中縣年雷暴日數(shù)最多為64天(1967年)，最少為23天(2005年)，年平均40．6天/d，屬強(qiáng)雷區(qū)(圖3)。1997～2010年塔爾寺所在地湟中縣共發(fā)生雷電災(zāi)害的起數(shù)為16起(《全國雷電災(zāi)害匯編》1997年-2010年)，造成3人死亡2人受傷，辦公電子電器設(shè)備受損14件，家用電子電器設(shè)備受損24件，雷災(zāi)事故共造成直接經(jīng)濟(jì)損失約300多萬元。另據(jù)2008～2011年青海省氣象部門閃電定位觀測的資料顯示，2008～2011年湟中縣年閃電日數(shù)在47～71天，四年當(dāng)中湟中縣閃電日數(shù)最多71天(2011年)，最少47天(2009年)，并成明顯上升趨勢，見圖4所示。
2塔爾寺古建筑單元雷擊災(zāi)害風(fēng)險評估
根據(jù)《雷電防護(hù)第2部分:風(fēng)險管理》規(guī)定的計算方法，對塔爾寺25個古建筑單元進(jìn)行了雷擊風(fēng)險評估計算，結(jié)果25個單元的人身傷亡損失風(fēng)險和服務(wù)設(shè)施損失風(fēng)險總量都超過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大允許值。表1是部分重點單元的雷擊風(fēng)險評估結(jié)果，從中可以看出遭受雷擊后造成人員傷亡和服務(wù)設(shè)施損失的風(fēng)險較大。
3對塔爾寺古建筑實施雷電防護(hù)的思路和方法
為切實做好塔爾寺古建筑物雷電防護(hù)安全工作，避免或減少雷電災(zāi)害造成的損失，保障建筑物和人身安全，應(yīng)遵循“安全第一、預(yù)防為主、重點防護(hù)、綜合治理”的原則。在不損壞原有建筑結(jié)構(gòu)、外貌、風(fēng)格的基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)計、科學(xué)施工、嚴(yán)格管理。使該項工作的實施為塔爾寺古建筑及文物保護(hù)發(fā)揮作用，最大程度上預(yù)防和減少雷電災(zāi)害發(fā)生的幾率，最終使雷電災(zāi)害的損失降低在最小程度，保護(hù)好塔爾寺的建筑、文物及僧侶和游客的生命安全。
3．1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)
1)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50054-97(2010)。2)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2012。3)《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》GB50165-92。4)《建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50601-2010。5)《雷電防護(hù)第2部分:風(fēng)險管理》GB/T21714．2-2008/IEC62305-2:2006。
3．2雷電防護(hù)思路
首先在勘察分析塔爾寺古建筑防雷現(xiàn)狀和雷害途徑的基礎(chǔ)上，劃分不同單元進(jìn)行雷擊災(zāi)害風(fēng)險評估;再根據(jù)風(fēng)險評估的結(jié)果和現(xiàn)代雷電防護(hù)理論，采取從內(nèi)部防護(hù)和外部防護(hù)相結(jié)合的綜合防護(hù)措施。盡量做到設(shè)計科學(xué)、技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。外部防護(hù)采用雷暴路徑上提前攔截、二次接閃、引下、接地泄流等措施。通過在塔爾寺雷暴路徑上安裝一定高度的避雷針來提前接閃攔截，再由建筑物天面安裝的避雷帶進(jìn)行二次接閃，從而有效預(yù)防和減少塔爾寺建筑物遭受直接雷擊。內(nèi)部防雷采用屏蔽、合理布線、等電位連接、電源和其他進(jìn)出建筑物的線路上安裝電涌保護(hù)器等方法，預(yù)防和減少感應(yīng)雷、雷電波侵入造成的危害［1］。
3．2實施方法
1)在主要雷暴移動路徑山頂處根據(jù)需要，安裝一定數(shù)量和高度的避雷針，用于雷暴來臨時提前攔截，要求避雷針的接地電阻小于10Ω。圖5為仿生樹避雷針效果圖，針體與塔爾寺風(fēng)貌融為一體［2］。2)個別殿堂原有避雷設(shè)施繼續(xù)利用，損壞部分修復(fù)，接地電阻達(dá)不到要求的整改接地網(wǎng)。無防雷設(shè)施的殿堂、僧舍新增加符合有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的防雷設(shè)施進(jìn)行保護(hù)。工藝要求符合技術(shù)規(guī)范要求，不得損壞或改變建筑原有風(fēng)貌［2］。如接閃帶與屋面部位固定均采用弧形或方形卡子固定，不打釘鉆孔，遇到轉(zhuǎn)角、吻獸、裝飾等起伏突變位置每隔0．5m固定一次。支架形狀需根據(jù)古建筑屋面瓦型和特殊部位要求定制，支架安裝位置準(zhǔn)確，并能承受一定的垂直拉力，支架與屋面瓦固定處采用金屬頂絲加緩沖墊片，防止瓦片破碎。引下線布置在墻體上時，用專用支架固定，在柱子上時用抱箍固定，地面上2．7m至地面下0．3m的部分采用耐100kV的絕緣保護(hù)管隔離，間距符合技術(shù)規(guī)范要求。為了避免大面積開挖地坪，接地裝置采用每根引下線處安裝1～2根長度為3m的高效防腐離子接地棒做垂直接地極，鉆孔埋置，水平接地極采用紫銅帶或鍍鋅扁鋼埋置。3)所有進(jìn)出建筑物的各類線纜埋地穿管引入建筑物，并在進(jìn)入建筑物出加裝符合技術(shù)規(guī)范要求的電源和信號電涌保護(hù)器(SPD)，電涌保護(hù)器應(yīng)安裝在專用配電箱內(nèi)。各類金屬管道、構(gòu)件等做好等電位連接［3］，并與接地裝置做好連接。4)室外監(jiān)控設(shè)備必須布設(shè)防直擊雷裝置，一般加裝符合技術(shù)規(guī)范要求的避雷短針。圖5塔爾寺避雷針效果圖Fig．5EffectpictureofthelightningrodforTearLamasery
3．3保障措施
1)由國內(nèi)在古建筑防雷方面有豐富實踐經(jīng)驗的甲級設(shè)計單位來承擔(dān)設(shè)計，保證設(shè)計方案科學(xué)、先進(jìn)，外觀要求和塔爾寺古建筑風(fēng)格保持一致。2)接地材料使用高科技防雷接地材料，如接地模塊、離子接地棒等，降低在高土壤電阻率地區(qū)達(dá)到低電阻的難度，同時避免大面積開挖地坪。屋面接閃材料和引下線、固定卡等材料用紫銅，增加防腐能力。3)甲級資質(zhì)的專業(yè)防雷施工隊伍施工，并由具有資質(zhì)的防雷檢測和防雷工程質(zhì)量監(jiān)督部門進(jìn)行嚴(yán)格的施工監(jiān)督和階段檢測驗收，發(fā)現(xiàn)問題及時整改。4)工程完工，進(jìn)行防雷總體專項驗收，保證施工質(zhì)量達(dá)到《建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》的要求。5)規(guī)范管理，保證施工安全。
4結(jié)論
關(guān)鍵詞：礦山 地質(zhì)災(zāi)害 滑坡 崩塌 泥石流 礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治措施
0 引言
我國是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)國家之一，地質(zhì)災(zāi)害種類多、分布廣、影響大、造成損失嚴(yán)重。礦山地質(zhì)災(zāi)害是地質(zhì)災(zāi)害的一個分支，是人類開采礦山而直接誘發(fā)的人為地質(zhì)災(zāi)害。我國是采礦大國，開采技術(shù)和設(shè)備相對落后，導(dǎo)致礦山開采環(huán)境不斷惡化。近年來，重大地質(zhì)災(zāi)害明顯上升。
1 礦業(yè)開發(fā)與地質(zhì)災(zāi)害
經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加快了對礦物的需求與消耗，這也為礦產(chǎn)開采企業(yè)帶來更大的發(fā)展機(jī)會。然而由于迅猛發(fā)展的中小型礦山疏于管理，加之小型礦山的開采方法和選礦工藝落后，大多無環(huán)保措施，加劇破壞礦區(qū)環(huán)境。開采環(huán)境明顯惡化，礦山地質(zhì)災(zāi)害問題日趨嚴(yán)重，潛在的致災(zāi)隱患不斷增多，且隨時可能發(fā)展成災(zāi)，造成人員傷亡、設(shè)備報廢、設(shè)施損毀甚至礦井關(guān)閉、資源浪費等嚴(yán)重后果。嚴(yán)重制約了社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
2 礦山地質(zhì)災(zāi)害的主要類型
礦山地質(zhì)災(zāi)害種類繁多，按成災(zāi)與時間的關(guān)系，可分為突發(fā)性礦山地質(zhì)災(zāi)害(如礦坑突水、瓦斯爆炸、巖爆等)和緩發(fā)性礦山地質(zhì)災(zāi)害(如采空區(qū)的地面變形、環(huán)境污染等)。但最常見的是以災(zāi)害的空間分布和成因關(guān)系分類。
2.1 巖土體變形災(zāi)害
2.1.1 礦山地面和采空區(qū)塌陷 地面塌陷主要發(fā)生在地下以井巷開采的礦山。在礦山采空區(qū)，若保留礦柱不足，或因礦柱受損而失去支撐能力，就會造成地面塌陷。特別是那些礦體埋藏較淺，產(chǎn)狀較平緩的礦區(qū)(如煤礦)，地面塌陷的現(xiàn)象更為常見。礦體埋藏相對較深的地下開采礦山，如果不能及時回填和崩落采空區(qū)，當(dāng)其達(dá)到一定規(guī)模就會產(chǎn)生大面積塌陷。此外，在巖溶分布區(qū)，還會因礦山排水疏干而導(dǎo)致溶洞上方地面塌陷。地面塌陷不僅破壞可耕地資源、建筑物，毀壞道路、水庫，還可直接導(dǎo)致礦山某些地下巷道的塌毀，或使大氣降水和地表水沿塌陷裂縫灌入坑內(nèi)，造成淹井事故，直至停工停產(chǎn)。
2.1.2 采礦場邊坡失穩(wěn)、滑坡與巖崩 主要原因是不合理開采如采剝失調(diào)、邊坡角度過陡等造成，這種災(zāi)害多發(fā)生在露天開采的非金屬礦山和建材礦山。
2.1.3 坑內(nèi)巖爆 坑內(nèi)巖爆又稱礦山?jīng)_擊，這是因礦坑周邊和頂?shù)装鍑鷰r，在受到強(qiáng)大的地殼應(yīng)力作用而被強(qiáng)烈壓縮，一旦因采掘挖空出現(xiàn)自由面，即有可能產(chǎn)生巖石地應(yīng)力的驟然釋放，導(dǎo)致巖石大量破裂成碎塊，并向坑內(nèi)大量噴射、爆散，給礦山帶來危害和災(zāi)難。
2.1.4 采礦誘發(fā)地震 因采礦活動而誘發(fā)的地震，震源淺、危害大，小震級的地震即可導(dǎo)致井下和地表的嚴(yán)重破環(huán)。
2.1.5 場庫失穩(wěn) 場庫失穩(wěn)主要是由于尾礦壩潰決崩塌繼而形成泥石流造成的危害。尾礦壩崩壩事故常給礦區(qū)居民生命財產(chǎn)帶來巨大危害，同時也給環(huán)境造成巨大破壞和污染。
2.2 地下水位改變引起的災(zāi)害
2.2.1 礦坑突水涌水 這是最常見的礦山災(zāi)害，突發(fā)性強(qiáng)、規(guī)模大，后果嚴(yán)重。生產(chǎn)過程中常因?qū)ΦV坑涌水量估計不足，采掘過程中打穿老窿，貫穿透水?dāng)鄬樱E遇蓄水溶洞或暗河，導(dǎo)致地下水或地面水大量涌入，造成井巷被淹、人員傷亡災(zāi)難。
2.2.2 坑內(nèi)潰沙涌泥 這是常與礦坑突水相伴而生的災(zāi)害。當(dāng)采掘過程中驟遇蓄水溶洞，常見溶洞中充填的泥沙和巖屑伴隨地下水一起涌入，另外一些透水?dāng)鄬雍偷亓芽p也常會使淺部第四紀(jì)沉積物隨下漏的地表徑流涌入坑內(nèi)。其結(jié)果是使坑道被泥沙阻塞，機(jī)器、人員被泥沙所埋，嚴(yán)重時甚至?xí)沟V山遭受毀滅性的打擊。
2.2.3 環(huán)境污染 環(huán)境污染是礦山災(zāi)害的另一種重要形式。因采礦、選礦產(chǎn)生的“三廢”物質(zhì)，由于未經(jīng)有效處理就被排放到江河湖海中，造成環(huán)境污染公害事件。采礦還會造成水土流失、土地砂化、鹽漬化、地下水?dāng)嗔鞯取?/p>
2.3 礦體內(nèi)因引起的災(zāi)害
2.3.1 瓦斯爆炸和礦坑火災(zāi) 這種災(zāi)害最常見于煤礦。由于通風(fēng)不良，使瓦斯積聚發(fā)生爆炸，造成井下作業(yè)人員傷亡，礦井被毀;礦坑火災(zāi)除見于煤礦外，也見于一些硫化礦床。因硫化物氧化生熱，在熱量聚積到一定程度時則發(fā)生自燃，引發(fā)礦山火災(zāi)。礦山火災(zāi)的危害極大，而且還嚴(yán)重?fù)p耗地下礦產(chǎn)資源，如有的煤礦在地下已燃燒上百年，其資源損耗量十分巨大，使當(dāng)?shù)貧夂虬l(fā)生改變，農(nóng)作物和樹木大量死亡，田地荒蕪，環(huán)境嚴(yán)重惡化。
2.3.2 地?zé)?隨著開采深度加大，地?zé)嵛：Σ粩嗉觿 Ｎ覈延性S多礦山開采深度達(dá)到800m以下，礦山因含硫量高，開采深度又大，地溫非常高。礦山地?zé)釣?zāi)害導(dǎo)致礦工勞動環(huán)境惡劣，嚴(yán)重影響了有關(guān)礦山的正常生產(chǎn)。
3 礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治措施
根據(jù)不同礦山的地質(zhì)條件和地形特點及礦山的開發(fā)利用方案，以及災(zāi)點的分布特點劃分不同層次的防治區(qū)，以便采取相應(yīng)的防治措施。一般分為重點防治區(qū)、次重點防治區(qū)和一般防治區(qū)。
3.1 重點防治區(qū)防治措施
3.1.1 合理設(shè)計邊坡參數(shù)，加強(qiáng)邊坡監(jiān)測，建議作擋墻穩(wěn)固邊坡，開挖后如果出現(xiàn)開裂變形，建議做專門的工程地質(zhì)勘察。
3.1.2 對于原有的災(zāi)害點，做好邊坡加固和預(yù)防工作，盡量消除因礦山開采而誘發(fā)災(zāi)害復(fù)發(fā)的隱患。
3.1.3 渣場棄渣嚴(yán)格作好方量及邊坡坡度的設(shè)計，作好擋墻設(shè)計，設(shè)置攔渣壩，防止泥石流的產(chǎn)生。并充分、合理利用渣場，嚴(yán)禁隨意棄渣(特別在公路沿線) 。
3.1.4 對于坑道開采，在坑道內(nèi)一定要作好支護(hù)，做到邊開采邊支護(hù)，防止因礦頂坍塌、冒頂?shù)榷a(chǎn)生的危害，尤其上方有住戶處要預(yù)防引起上部地面開裂。
3.1.5 作好坑道的排水設(shè)計，以防因礦坑涌水造成危害。
3.1.6 設(shè)置監(jiān)測點，作好監(jiān)測記錄與分析工作，確保在易于發(fā)生災(zāi)害地段防患于未然。
3.1.7 開采結(jié)束后，對礦區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，計劃進(jìn)行礦山復(fù)墾工作，恢復(fù)礦山生態(tài)功能。
3.2 次重點防治區(qū)防治措施 在進(jìn)場公路、礦山生活區(qū)建設(shè)中，會形成大量的邊坡和一定數(shù)量的棄渣，可能形成邊坡失穩(wěn)，造成滑坡和塌方；沿途不合理的棄渣可能造成水土流失，可能形成坡面泥石流， 可能有滾石和飛石危害。
3.2.1 科學(xué)合理設(shè)計邊坡參數(shù)，并進(jìn)行合理支護(hù)和加固，邊坡上方應(yīng)設(shè)置排水溝，做好地表擋排水措施。
3.2.2 加強(qiáng)工地管理，合理堆放棄渣，嚴(yán)禁隨意棄渣；在險要地段建設(shè)攔擋滾石和飛石的設(shè)施：
3.2.3 開采結(jié)束后，將棄渣場扒平覆土，植樹還林，恢復(fù)植被。
3.3 一般防治區(qū)防治措施 區(qū)內(nèi)無主要建筑物和工程項目建設(shè)，主要可能因地表巖體的破碎而造成水土流失。應(yīng)嚴(yán)禁越界開采，減少人為擾動，做好植被保護(hù)和水土保持。
3.4 地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)方案及措施 為防止水土流失和恢復(fù)植被和景觀，礦山須規(guī)劃進(jìn)行礦山復(fù)墾工作，以恢復(fù)礦山生態(tài)功能。開采棄渣切勿胡亂堆放，必須統(tǒng)一堆放到開采境界線以外的礦山棄渣場內(nèi)，在開采過程中，有計劃地將棄渣回填到采空區(qū)。棄渣場經(jīng)處理后再敷表土、植草種樹。
通過上述地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)工作，減少水土流失，恢復(fù)礦山的生態(tài)功能，達(dá)到生態(tài)恢復(fù)與維護(hù)人類與環(huán)境和諧的目的。
4 結(jié)束語
合理有效地利用資源、保護(hù)礦山環(huán)境、加強(qiáng)監(jiān)測與信息化管理、防止礦山地質(zhì)災(zāi)害、實現(xiàn)礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是一個長期而重要的工作。
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