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高電壓引入是指雷電高電壓通過金屬線引導到其他地方和室內造成破壞的雷害現象。這種雷害現象占雷害的絕大部分，所以按《建筑物防雷規范》的規定，凡是有用電設備的建筑物都要考慮防高電壓引入的措施。
高電壓引入的高電壓源有三種:其一是直擊雷直接擊中金屬導線，讓高壓雷電以波的形式沿著導線兩邊傳播而引入室內;第二種是來自感應雷的高電壓脈沖，即由于雷云對大地放電或雷云之間迅速放電形成的靜電感應和電磁感應.它們在各種電線中感生幾千伏到幾十千伏的高電位，以波的形式沿著導線傳播而引入室內的;第三種是由于直擊雷在房子或房子附近入地，因其通過地網入地時，在地網上會發生數十千伏至數百千伏的高電位.這種高電位通過電力系統的零線、保安接地線和通系統的地線，也是以波的形式傳人室內，并沿著導線傳播到遠處，殃及更大的范圍。
高電壓雷電脈沖的電壓到底有多高?這是讀者關心的問題。由直擊雷直接擊中電力線，線等金屬導線時，雖然直接被擊中點的電位與雷云的電位相等.即具有數百萬伏至數千萬伏甚至更高的電位。但是當雷電流沿著導線向兩邊傳播的時候，高電壓每經過一根電線桿，電桿上的瓷瓶就會對地發生閃絡.這樣就把雷電的高電位降落成瓷瓶的閃絡電壓，這電壓一般只有30~40kV.一般低壓架空線的波限抗為300~600歐姆。假設線路的波阻抗為500歐姆，那么它在終端入地的電流為40000/500=80A，所以只要距離雷擊點有3桿以上(即I000m以上)，其終端入地電流峰值不會大于20OA，但是，如果雷擊點很近.在三根電桿之內，入地峰值電流可能達到10 kA以上。由感應雷引起的高壓源。理論上也可以達到100 kV，但是它的實際電壓和電流值不可能大于上面所講的直擊雷高壓源的數值。
第三種高壓源是指直擊雷直接擊中大樓或附近時所形成的高壓源。這時，高壓源的電壓由沖擊電流峰值和地網的沖擊接地電阻決定。根據資料報道.按50%概率統計.直擊雷的峰值電流為30 kA，如果接地網接地電阻以4歐姆計，則接地網接引線端與大地間的電壓為30 kA×4=120 kV，即達到120000V。也就是說，零線與相線間的電壓有120000V(以上都是以低壓電網和通架空電線計)。這樣高的電壓對于低壓電器和一般通設備都是無法承受的。
由于高壓雷電脈沖是雷害中年損害設備多的，所以對高壓雷電引人的設備必須予以足夠重視，在工程上往往要根據設備的重要性和其對高電壓的耐受能力采用一級或多級設防。其中級設防，往往是把高電壓雷電脈沖的幅值降低，其辦法有下列三種。1. 輸電網金具接地法
如果電源輸入是明線輸入，應把入室前三根電桿的線碼鐵腳用金屬線引下接地，以便降低閃擊電壓。并且進房屋前后一根電桿的零線(或接地系統的地線)重復接地，接地電限不應大于10歐姆(見圖1)。并在相線與地之間留有2 mm的空氣間隙，把從相線引來的過電壓降下來，可能的悄況下，進戶線應盡量采用有金屬屏蔽層的電纜直接埋地或穿金屬管進線。在雷電高發區，房尾前為開闊地，或房子內有精密電子設備和電子計算機的情況更應該是這樣.并且埋地的電纜其長度不應小于15m。并要求從架空線轉電纜的進線端，和電纜入屋的輸出端，都接避雷器。避雷器的接地端、電纜的金屬屏蔽層、鋼管都必須接到防雷電感應的接地裝置上。按供電部門要求.供電零線進人鋼筋水泥大樓后，仍必須與從大樓、梁、柱內引出的一條主鋼筋作電氣連接，無鋼筋連接的建筑物應做接地極，把零線重復接地。
圖1 接零系統在架空線路上零線重復接地做法圖
當雷電波到達電纜首端(輸人端)時，避雷器被擊穿，電纜外皮導體與電纜芯接通。一部分雷電流經電纜首端接地電阻入地;另一部分雷電流流經電纜芯。由于雷電流高頻諧波相當豐富.產生集膚效應，流經電纜芯的電流被排擠到外皮導體去。同時，流經外皮導體的電流在芯中產生感生反電勢.使流經電纜芯的雷電流就被抑制到很小。2. 相線與地線間并聯電容器法
架空電線引入的地方裝設保護電容器對感應雷有良好的保護效果，但對直擊雷則無能為力，原因是直擊雷能量太大.電容器承受不了。裝設保護電容器能對感應雷高電壓引入起到良好保護作用的原因是;
當天空出現雷云的時候，地面即感應出與它相反的電荷.顯然架空電線上也感應到與地面大致密度相同的電荷.設其電量為Q。當閃擊使雷云與大地之間的電荷迅速中和而使雷云與大地之間的電場，由于架空線與大地之間有較大的電阻而不能及時使它上面的電荷，這就使架空線與大地之間形成感應高電壓，該電壓為
V感=Q/C
式中:
C-架空線對大地之間的電容，該電容很小，通常只有百分之幾法;
Q-導線與大地間存儲的電荷。
如果在架空線引入房尾端與大地之間接入一個電容器，即使只有很小.也可以使架空線路的引入高電壓降低到原來的幾十分之一。
如果接人電容的容量再大些，感應電壓將可以降到更低。
在架空電線裝電容器防止感應雷的優點是時間響應為零，因為電容的瞬變電流是超前于電壓的;其次是使雷電壓波形變鈍.鈍波形比尖波形危害要小.并聯電容器對直擊雷無能為力，但將電容器與保護間隙合并使用會得到更好的效果。因為放電間隙電流通流容量很大，從幾千安到幾十千安。但它有時間滯后，它們并聯使用互補其短.對防止高電壓引人能起到很好的作用。架空電線引入和電纜輸入、輸出端接口也可以用氧化鋅避雷器來防止高電壓引入。它的時間響應小于50ns。當采用電容器與其他器件并聯避雷時，電容器的耐受電壓應高于所并聯器件的殘壓。3.變壓器隔離法
在電源線和號傳輸線上裝變壓器可以對雷電高電壓引入起很有效的限制作用.當強大的雷電波輸入變壓器時，由于雷電波電壓比變壓器正常的電壓高很多倍，使得激勵的磁感應強度遠遠大于鐵芯允許通過的大磁感應強度，因而變壓器鐵芯飽和，變壓器的磁-電變換暫時失效，雷電高電壓不能傳輸到變壓器的副邊.從而保護了用電設備。所以，凡是裝了變壓器的電子儀器比未裝變壓器的電子器被雷擊損壞的概率小得多。
雷電或過電壓侵入通設備的途徑
通網近幾年通設備遭雷擊損壞情況看，通電源、波通設備收發機、通設備用戶電路或接口電路損壞情況占絕大多數。統計結果表明，雷電或過電壓侵入通設備的途徑不外乎有以下幾種：
1 雷電直擊或在附近閃擊輸配電線路，雷電波沿電力線侵入機房電源設備，損壞電源開關、保險及整流變換模塊、通電源盤等。
2 雷電直擊波天線鐵塔，雷電波沿天饋線迅速侵入通設備，直接損壞與饋線相連的收發機單元部分，造成通中斷。
3 雷電直擊或閃擊在通架空光纜或電纜線路上，在線路上產生的瞬間過電壓，沿光纜或電纜金屬外皮或加強芯迅速向線路兩端擴展進入機房，損壞與光纜直接相連的機盤，或損壞與通電纜直接相連的保安配線架、用戶電路板或接口電路板。
4 雷電直擊鐵塔或變電所內避雷針，雷電流通過避雷針引下線流入接地網，造成地電位升高。當設備接地不良，接地電阻阻值較大時，會造成電子設備損壞。
5 當變電所發生線路或母線接地事故時，故障電流對地網放電，巨大的接地電流流入接地網，造成地電位短時間迅速升高，也會造成電子設備損壞。
6 在電力線路下添架的通線路，當電力線路瓷瓶絕緣擊穿時，造成電力線對通線路放電，或電力線路搭接在通線路上，致使強電沿光纜金屬加強芯或音頻通電纜侵入機房，造成通設備損壞或人員傷害。
通站防雷存在的缺欠
電力通防雷情況，我們對照《電力系統通站防雷運行管理規程》，逐站逐條進行了防雷檢查。檢查結果表明個別通站還不同程度的存在著缺欠，共性的問題主要表現在以下幾方面：
1 個別在辦公樓里面的通機房，大多數都是由辦公室改造而成的，接地網不規范，個別接地電阻大于5Ω，無環形接地母線。設備接地線線徑細。
2 交流電源有的裝了過電壓保護器，有的還沒有，大多數通站沒有安裝直流電源過電壓保護器，通設備電源入口也沒加裝壓敏電阻。
3 個別通電纜線路由于受現場環境條件限制，直接架空進入機房，沒有進行直埋。新型卡接式配線架接線不方便，未將電纜空線對接地。
4 變電所內的數字配線及音頻保安配線架都是后組裝于光端機的機框內，保安配線單元的接地線未接到接地母線上。
5 變電所RTU遠動裝置大多采用RS232接口與“一點多址”波、光端機等通設備相連，經常發生雷雨過后燒壞RS232接口板現象。RTU裝置接地大多數是直接用螺絲固定在地溝的槽鋼上（槽鋼與地網焊接）接地不良。
通站綜合防雷措施的應用
針對上述通站防雷存在的缺欠，近幾年我們依據通站防雷的一般原理和常用防護措施，采取綜合性防雷，對通站防雷設施進行了改造和完善。
1 防雷總的原則是：
（1）采用外部保護將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄放。
（2）采用過電壓保護器阻塞沿電源線或數據線、號線引入的過電壓波（內部保護）。
（3） 采用過電壓保護器限制被保護設備上的浪涌電壓幅值。
（4）用光電隔離器隔離通與RTU之間的RS232接口，避免接口設備電氣連接。
2 防雷一般方法和技巧：
（1） 設置一套良好的建筑物避雷帶、避雷網，并與主鋼筋一起接地；
（2）外置設備（天線等）應盡量置于建筑物避雷網的保護角度范圍內：
（3）采用共地的接地措施；
（4） 在電源、號或數據線各進出口安裝性能可靠的專用防雷器；
（5）室內的設備應盡量遠離避雷導電體；
（6）室內布線，包括各類傳輸線應盡量減小洄圈，好能加有屏蔽線并兩端接地。
3 防雷接地系統改造。
（1）對調度通樓接地網進行改造，發現原接地網因多年失修，有部分接地帶已爛斷。重新在通樓四面分別埋設4個接地網，接地極用50mm×50mm×5mm鍍鋅角鋼，每根長1500mm，垂直砸入1200mm深溝內，每根接地極相距500mm以上，并且用40mm×4mm鍍鋅扁鋼焊接聯成一個網狀接地裝置。4個接地網分別用一根扁鋼連至通樓各樓層機房的對稱接地網。改造后接地電阻為0.5Ω，滿足要求。
（2）對各辦公樓里的通機房接地進行改造，延長接地網，增加接地極數或鋪設兩個以上接地網。使接地電阻降到1Ω以下。
（3）通機房內用40mm×4mm鍍鋅扁鋼鋪成環形接地母線，四個角與地網相連。機房內所有設備外殼、暖氣、電纜走線架等金屬構件全部用35mm2銅導線就近與接地網相連。
（4） 變電所內通設備與RTU遠動裝置外殼均用35mm2多股銅導線就近連接到變電所接地母線的同一點，以電位差。
（5）將“一點多址”波饋線金屬外皮的上端、中間及下端分別就近與鐵塔相連，在機房入口處與接地母線相連。各波塔接地電阻測試符合要求。
（6）對于調度通樓，由于樓內有遠動、調度、交換機、光纖、波、電源等機房，各機房間聯系較多，各種音頻電纜、同軸電纜相互間連接復雜，一旦某個機房的電位升高，都會對其它機房設備造成威脅。因此，要把這些機房接地統一接到一個共用接地系統，實現各機房接地等電位連接。
4 電源系統的防雷保護
（1）引入通機房的電力線采用地下電力電纜，電纜金屬護套兩端均良好接地。
（2）配電變壓器高壓側接高壓氧化鋅避雷器，低壓側接電源防雷器。變壓器機殼、避雷器地統一接到地網上，并接地良好。
（3）通機房內電源采用多級浪涌保護措施。交流母線上并接一級380V過電壓保護器；高頻開關電源交流入并接一級380V過電壓保護器；－48V電源入口處接一級壓敏電阻。通設備電源正極在電源側和設備側分別接到接地母線上。
（4）在變電所內的通設備電源，由于通設備少，與其它變電所設備一起安裝于主控室。直流電源取自變電所220V直流操作電源，經DC/DC模塊變換成-48V電源供通設備。因此，在變電所用電柜交流母線上安裝一級380V/100G交流過電壓保護裝置，做為一級防雷；在高頻開關電源入線處裝一級交流防過電壓保護器，在DC/DC模塊48V輸出側裝一級48V直流浪涌保護；后，在通設備48V入口裝48V壓敏電阻一只。
（5）機房內所有交、直流配電柜機殼均做接地保護，交流保護接地線從接地母線上直接引出，嚴禁采用中性線作為交流保護接地線。
5 各種號線的防雷保護
根據各通站實際情況，采用加裝浪涌保護，光電隔離等措施，對進出通機房及通設備與其它設備接口的所有號線進行保護。以防止雷擊感應電壓或過電壓侵入損壞通設備。
（1）對個別通站通電纜線路直接架空進入機房的進行改造，在線路終端桿將鋼線接地，將通電纜水平直埋l0m以上，進入機房。進入機房的通電纜金屬外皮均良好接地。
（2）普通架空光纜、管道光纜、自承式光纜，均采用非金屬光纜。對于有金屬加強芯或金屬護套的光纜，進入機房前，在終端桿或終端電纜井改成非金屬光纜過渡進入機房。
（3）所有音頻電纜、線、號線進入機房要首先接入音頻保安器，來抑制電纜線對橫向、縱向過電壓。各配線架保安單元接地端均要良好接地，確保保安器發揮正常作用。
（4）認真落實進入機房電纜外皮及空線對接地保護措施。應及時做好電纜空線對在配線架上接地工作，以防止引入雷電感應電壓在開路導線末端產生反擊，損壞設備。有條件的配線架可采用短路接地塞，直接插在配線架空線對上，方便、靈活。平時檢修線對變更后，應及時檢查空對接地情況。
（5）對于遠動等其它專業的號進入通設備前應采取隔離措施：經調制解調器輸出的音頻模擬號，采用音頻變壓器進行電氣隔離；用RS232接口的數據號，采用光電隔離器進行隔離，地電位差可能通過該接口中的共用接地線串入，造成反擊損壞接口電路現象。
另外，從朝陽通設備接口損壞情況看，RS232接口損壞情況比較多，RS422接口從未損壞過。可見，RS232接口芯片抗干擾能力不如RS422接口芯片。因此，我們將具備條件地方，均已改為RS422通道傳，而不用RS232接口。建議以后新上設備也盡量不用RS232而改為64K、RS422、或2M接口。
（6）采用RJ45接口的網絡號，先經過網絡浪涌保護器后再接入通設備接口。對于電量采集、繼電保護、綜合自動化、MIS及負荷控制等專業采用2Mbit/s接口的號，必須先經過2Mbit/s同軸號浪涌保護器，再接入通傳輸設備，以防浪涌電壓侵入。有的地方MIS、負控等機房與通機房不在一起，距離較遠，可采用光纖收發器進行光電隔離，一來傳輸距離遠，二來進行號隔離，三是光纖傳輸抗干擾、防雷電效果更好。
（7）對于“一點多址”波饋線進入機房后，在饋線入端加裝同軸高頻號避雷保護器，保護器外殼要良好接地。保護器選用要考慮合適的帶寬。
一、架空輸電線路雷電過電壓概述
架空輸電線路地處曠野，綿延數千千米，很容易遭受雷擊.雷擊是造成線路跳閘的主要原因.同時，雷擊線路形成的雷電過電壓波.沿線路傳播侵人變電所.也是危害變電所設備運行的重要因素。
根據過電壓形成的物理過程，雷電過電壓可以分為兩種。一是直擊雷過電壓。它是雷電直接擊中桿塔、避雷線或導線（見圖2. 1中①、②或③）引起的線路過電壓。二是感應雷過電壓。它是在雷擊線路附近大地，由于電磁感應在導線上產生的過電壓。運行經驗表明.直擊雷過電壓對電力系統的危害大，感應雷過電壓只對35 kV及其以下的線路有威脅。圖2.1 雷擊輸電線路部位示意圖
按照雷擊線路部位的不同，直擊雷過電壓又分為兩種情況.一種是雷擊線路桿塔或避雷線時，雷電流通過雷擊點阻抗使該點對地電位大大升高.當雷擊點與導線之間的電位差超過線路絕緣的沖擊放電電壓時，會對導線發生閃絡，使導線出現過電壓。因為這時桿塔或避雷線的電位(值)反而高于導線。故通常稱為反擊。另一種是雷電直接擊中導線(無避雷線時)或繞過避雷線(屏蔽失效)擊中導線.直接在導線上引起過電壓。后者通常稱為繞擊。
雷擊線路可能導致兩種破壞性后果。一是使線路發生短路接地故障。雷電過電壓的作用時間雖然很短(數十秒)，但導線對地(避雷線或桿塔)發生閃絡以后，工頻電壓將沿此閃絡通道繼續放電，進而發展成為工頻電弧接地。此時繼電保護裝置將會動作，使斷路器跳閘，影響線路正常送電。二是形成沿輸電線路侵人變電站的雷電波，在變電站內產生復雜的折反射過程，可能使電力設備承受很高的過電壓，以致設備絕緣破壞.造成停電事故。
輸電線路防雷性能的優劣，工程上主要用耐雷水平和雷擊跳閘率這兩個指標來衡盆。耐雷水平是指線路遭受雷擊時所能耐受的不致引起絕緣閃絡的大雷電流幅值(單位為kA).耐雷水平越高，線路的防雷性能越好.雷擊跳閘率是指在折算至年雷電日數為40的標準條件下.每百千米線路每年因雷擊引起的線路跳閘次數.單位為:次/百千米·年。需擊跳閘率是衡量線路防雷性能的綜合性指標。二、感應過電壓
在雷云對地放電過程中.放電通道周圍的空間電磁場將發生急劇變化。因而當雷擊輸電線附近的地面時，雖未直擊導線。由于雷電過程引起周圍電磁場的突變，也會在導線上感應出一個高電壓來.這就是感應過電壓。感應過電壓包含靜電感應和電磁感應兩個分量，一般以靜電感應分量為主。
雖然對于感應過電壓形成的物理解釋已經有了一個比較一致的認識，但由于難以得到雷電放電過程的原始數據等原因，感應過電壓有多種不同的計算方法，而且結果還差別較大。
由于感應過電壓對各相導線來說基本相同，所以不會發生相間閃絡。又由于感應過電壓是因電磁感應而產生的，其極性與雷云電荷.即與雷電流的極性正相反，因而絕大部分感應過電壓是正極性的，這一點與直擊雷過電壓不同。另外，感應過電壓的波形較直擊雷過電壓更平緩，波頭由幾秒至幾十秒，波尾則可達數百秒。避雷線由于對導線有屏蔽作用.因而能降低導線上的感應過電壓幅值。避雷線與導線間的藕合系數越大，導線上的感應過電壓就越低。
三、雷擊導線過電壓
無避雷線的線路，當雷閃放電過分靠近線路時，發生的就不是雷擊地面的感應過電壓，而是雷電直擊導線的過電壓。在我國110 kV及其以上線路一般都架
有避雷線.以免導線直接遭受雷擊，但由于各種偶然因素的影響.仍有可能發生避雷線屏蔽失效.雷電繞過避雷線而擊中導線的情況，通常稱繞擊.
繞擊發生的概率雖然很低，但一旦雷電擊中導線，導致線路跳閘的幾率將很高。四、雷擊塔頂過電壓
雷擊塔頂(包括雷擊塔頂附近的避雷線)時，桿塔電感與接地電阻的存在將使塔頂電位瞬時升高，其電位位甚至大大超過導線電位，引起絕緣子串閃絡，即反擊，造成線路跳閘，同時在線路上形成向線路兩側傳播的過電壓波.過電壓波侵人發電廠、變電站。
除上述二種雷電過電壓外，還有一種雷擊避雷線擋距中央時的過電壓.國內外大量的運行經驗表明，此時引起擋距中央避需線與導線空氣問隙發生閃絡是非常罕見的，故對這種雷電過電壓此處不再分析。
應當指出，上面的感應過電壓、雷擊導線過電壓、雷擊塔頂過電壓的計算公式都沒有考慮絕緣子串的運行電壓，亦即導線的運行電壓.對220 kV及其以下的線路來說，運行電壓所占比重不大，一般可以忽略。但在超高壓線路中，隨著電壓等級的提高，工作電壓不應再被忽略，有人建議至少應按照導線運行相電壓峰值的一半來考慮，且電壓極性與雷電流極性相反。因為任何時刻都至少有一相導線運行在與雷電流相反的極性下。如果按照統計法計算，則雷擊時的導線工作電壓瞬時值及其極性應作為一個隨機變來考慮。但這些還都沒有列入電力行業的相關規程中。
五、雷擊跳閘率
當雷閃放電造成線路產生雷電過電壓時，若雷電流超過相應情況下的耐雷水平，則導致線路絕緣發生閃絡。但雷電過電壓的持續時間極短，只有幾十秒、高壓開關還來不及跳閘.只有當沖擊閃絡后的閃絡通道發展成穩定的工頻電弧時才會導致線路跳閘。這些過程都有隨機性。因此工程中除耐雷水平外.還采用雷擊跳閘率作為一個綜合指標，來衡量線路防雷性能的優劣。我國電力行業標準DL/T 620 1997給出了一般上壤電阻率地區有避雷線線路的耐雷水平和雷擊跳閘率數值.見表2.
表2 架空輸電線路典型桿塔的耐雷水平及雷擊跳閘率
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