【正文】 圖 7–18 信號線的屏蔽 （ a）屏蔽層一端接地對低頻磁場不能屏蔽，微波塔落雷，地電位升高，用戶設(shè)備可能反擊； （ b）屏蔽層兩端接地，對電場、磁場都可屏蔽； （ c）屏蔽電纜穿入金屬管埋地，分流屏蔽中電流小，引入的干擾小。雷擊微波塔時(shí)，天線電纜外皮中流過雷電流，此電流在芯線及外皮間產(chǎn)生感應(yīng)電壓。屏蔽外有鎧裝者，鎧裝兩端接地；無鎧裝者，穿鐵管，鐵管兩端接地。 第二、信號線和電源線的屏蔽。為了得到更好的屏蔽效果，可用多層屏蔽，各屏蔽之間不應(yīng)該連接在一起，多層屏蔽的效果等于各層屏蔽的效果之和。 而導(dǎo)體內(nèi)電磁波的波長 λ為 由式（ 7–27）、式（ 7–28）、式（ 7–29）可知當(dāng)屏蔽體的厚度 t=λ時(shí)，電磁波穿入屏蔽體后，場強(qiáng)將衰減為透入前的 （即 ）倍，實(shí)際上已經(jīng)接近于 0。金屬殼所用材料不要求連續(xù)，網(wǎng)格狀即可，對連接工藝無特殊要求。因?yàn)殡姶艌鼍哂蟹较蛐?，在某些情況下，對于低頻場源，往往簡單的一塊金屬板、一個(gè)金屬框，也可以起到一定屏蔽作用。 當(dāng)兩個(gè)電路只有公用導(dǎo)線時(shí)，一個(gè)電路中有用的電流信號，可能在另一個(gè)回路中構(gòu)成不希望的電壓降。 ??2?S 頻率較低的場是 ，這種情況下，場的性質(zhì)是主要表現(xiàn)為電場還是主要表現(xiàn)為磁場，視干擾源的性質(zhì)而定。 雷電的電磁干擾可以通過多種途徑進(jìn)入敏感設(shè)備。微波饋線（波導(dǎo)管或同軸電纜）的金屬外皮必須在上下兩端與塔身金屬結(jié)構(gòu)相連接，回饋線過長，宜在中間增加一個(gè)接點(diǎn)，在進(jìn)入機(jī)房前，在橋上應(yīng)加幾個(gè)接地散流點(diǎn)，機(jī)房進(jìn)口處與機(jī)房接地母線再連接以加強(qiáng)機(jī)房的等電位。在一定的耐雷水平下，間隙距離（ SK和 Sd）基本上與沖擊接地電阻 Ri以及校驗(yàn)點(diǎn)對地高度 h成正比。金屬管或金屬外皮至少應(yīng)在上下兩端與塔身相連，并應(yīng)水平平直埋入地中 10m以上才能引入機(jī)房或至配電裝置和配電變壓器。高聳微波塔和大型微波樓房，除在微波天線金屬房結(jié)構(gòu)和電氣儀器布置進(jìn)行設(shè)計(jì)外，一般網(wǎng)格均不宜大于 5m。另外，如雷電直接擊中微波塔，對運(yùn)行值班人員的生命也構(gòu)成了極大的威脅，因而微波通信站的防雷和接地問題，也就非常重要。該措施能有效地把沿直配線路侵入雷電波的幅值和陡度控制在一定范圍之內(nèi)，與母線防雷措施配合，能起到很好的保護(hù)作用。 此外，從（ 7–17）式還可得出折射電壓 （ 7–22） 因?yàn)?Z2為電纜的波阻抗遠(yuǎn)小于架空線路的波阻抗，因而折射系數(shù) α遠(yuǎn)小于 1，也就是說經(jīng)由電纜傳向發(fā)電機(jī)母線的電壓幅值和陡度都得到了有效的控制，電纜的長度一般大于 150m即可。 U BU 2A LA Bi 2qZ 22U 1qZ 1LU 0BAL圖 7–14 接線圈及等值電路 圖 7–15 折射波與反射波 2q1 q 2 q 1 2di2U i ( Z Z ) Ldt? ? ?t1q2q122 ( 1 )UieZZ?????tt22 q 2 q 2 1 1122 ( 1 ) ( 1 e )qqZU i Z U e UZZ?????? ? ? ? ??由圖 7–14的等值回路可得 式中， Z1為線路波阻抗； Z2為電纜段的波阻抗； i2q為電纜中 的前行電流波，解之得 （ 7–15） （ 7–16） （ 7–17 ） 12LZZ? ? ?2122 ZZZ? ? ?式中， 為該電路時(shí)間常數(shù)； 為折射系數(shù)。因電纜的波阻抗遠(yuǎn)低于架空線路，雷電波到達(dá) A點(diǎn)后會(huì)發(fā)生負(fù)反射，使 A點(diǎn)電壓降低，另外再加上避雷器 F1動(dòng)作的分散性，F(xiàn)1可能不動(dòng)作，而失去電纜的保護(hù)作用，這就是這種接線方式的最大弱點(diǎn)。電纜是具有較低波阻抗的傳輸線，從集中參數(shù)的角度看，電纜相當(dāng)于一個(gè)接地電容，這些對于削弱侵入波是有利的，但更主要的還是電纜外皮的分流效應(yīng)。該保護(hù)方式只適應(yīng)少雷區(qū)的直配線保護(hù)，但大多數(shù)水力發(fā)電廠是雷電活動(dòng)頻繁的多雷區(qū)，且避雷器的接地電阻一般都較高。 此外，由于發(fā)電機(jī)繞組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其匝間電容小，起不了改善沖擊電位分布的作用，又不能像變壓器那樣采用電容環(huán)等改善措施。目前我國對發(fā)電機(jī)采用的預(yù)防性試驗(yàn)電壓為交流 定電壓和直流 。這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)繞組不能像變壓器那樣浸在變壓器油中，而且嵌入槽中時(shí)絕緣可能擦傷或產(chǎn)生氣隙，也不可能像變壓器那樣采用電容環(huán)等措施改善沖擊電壓分布。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)裝有保護(hù)中性點(diǎn)的避雷器。由于水力發(fā)電站大都建在雷電活動(dòng)頻繁的山區(qū)，有的直配線路在山上，最容易遭受雷擊。發(fā)電機(jī)的絕緣，由于是靠空氣絕緣，又是高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)狀況，絕緣水平與同等電壓等級的其它設(shè)備，比如對變壓器來講要低得多，因而直配線路的雷電活動(dòng)對發(fā)電機(jī)構(gòu)成了極大的威脅。尤其是在多雷區(qū)，更應(yīng)如此。 此逆變換過電壓幅值取決于進(jìn)波電流幅值、波長、接地電阻及變壓器變比等因素。根據(jù)雷電侵入波幅值的大小， 高壓繞組中性點(diǎn)附近電位約高于額定值的十幾倍，導(dǎo)致變壓器高壓繞組絕緣擊穿。這種共同接地的缺點(diǎn)是避雷器動(dòng)作時(shí)引起的地電位升高，可能危害低壓用戶的安全，應(yīng)加強(qiáng)低壓用戶的防雷措施。 一般配電變壓器高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)氧化鋅、閥式避雷器保護(hù)，避雷器應(yīng)盡可能靠近變壓器裝設(shè)，其接地線應(yīng)與變壓器的金屬外殼以及低壓側(cè)中性點(diǎn)（變壓器中性點(diǎn)絕緣時(shí)則為中性點(diǎn)的擊穿保險(xiǎn)器的接地端）連在一起共同接地，如圖 7–10所示。配電網(wǎng)最為頻繁的雷害事故是雷擊跳閘和配電設(shè)備被雷擊壞。 圖 79 具有 35kV及以上電纜段的變電站進(jìn)線保護(hù)接線 （ a）三芯電纜保護(hù)接線；（ b）單芯電纜保護(hù)接線 若電纜長度超過 50m，且斷路器在雷季有時(shí)開路運(yùn)行時(shí)，應(yīng)在電纜末端加裝間隙保護(hù)。 如果配電所的進(jìn)出線（ 35~330kV）采用電纜，在電纜和架空線路的連接處應(yīng)裝設(shè)避雷器保護(hù)，其接地必須與電纜的金屬外皮相聯(lián)接。 對沿全線有避雷線的線路來說，把配電所附近 2km長的一段線稱進(jìn)線段。 對 35~110kV無避雷線的線路，為了保護(hù)配電所的安全，應(yīng)在配電所的進(jìn)線段 1~2km長度內(nèi)加裝避雷線，其保護(hù)角一般小于 20o，這樣在這一段雷繞擊或反擊于導(dǎo)線的機(jī)會(huì)就會(huì)大大減少。然后改變侵入波幅值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，可得出圖 7–6曲線。配電所的防雷性能通常用危險(xiǎn)波曲線來說明。由于其它電氣設(shè)備的沖擊強(qiáng)度比變壓器高，閥型避雷器至其它電氣設(shè)備之間的距離允許再增加 35%。 由式（ 7–14）可見，侵入配電所雷電波的陡度越大，則其最大允許距離就越小。 配電所所有的電氣設(shè)備絕緣都應(yīng)當(dāng)受到閥型避雷器的可靠保護(hù)，為了避免閥型避雷器和被保護(hù)設(shè)備伏秒特性相互接近或交叉，而使被保護(hù)設(shè)備絕緣擊穿，必須使二者的平均伏秒特性相差 15%~20%，這樣才能起到較好的保護(hù)作用。 由于避雷線有兩端分流的特點(diǎn)，所以對線路終端上的避雷線能否與配電所構(gòu)架相連，規(guī)定比避雷針放寬一些。 （ 2）嚴(yán)禁將架空照明線、電話線、廣播線、天線等裝在避雷針上或其下的架構(gòu)上。裝于架構(gòu)上的避雷針利用配電所的主接地網(wǎng)接地，但應(yīng)根據(jù)土質(zhì)，在附近加設(shè) 3~5根垂直接地體或水平接地帶。有時(shí)由于布置上的困難， Sd無法保證，此時(shí)可將兩個(gè)接地裝置相連。 圖 7–4 獨(dú)立避雷針 在雷擊避雷針時(shí)，避雷針上離被保護(hù)物最近的 A點(diǎn)的電位為 A c hdiu i R Ldt??（ 7–10） didt 150 5 7 . 7 /2 . 6 k A s?? 式中， L為從 A到地面這段避雷針的電感；取雷電流 i的幅值為 150kA，波頭為斜角坡，波頭長 。 一、配電所直擊雷保護(hù) 主要討論配電所安裝避雷針（線）的注意事項(xiàng)，由于發(fā)電廠與配電所在防直擊雷方面有很多共同點(diǎn)，所以也一并討論。 配電所防直擊雷用避雷針（線），裝針（線）后只有繞擊、反擊或感應(yīng)時(shí)會(huì)發(fā)生事故。采用木桿或木橫擔(dān)的大跨越，其避雷線兩端桿塔應(yīng)裝避雷器或保護(hù)間隙。再假設(shè)交叉處另一線路導(dǎo)線仍保持零電位，是以被擊線路上的雷電壓完全作用在 S距離的空氣間隙上為條件的。 門型木質(zhì)電桿上的保護(hù)間隙，可由橫擔(dān)與沿桿身的接地引下線構(gòu)成，如圖 7–2所示。 表 7–1 線路交叉時(shí)的交叉距離 額定電壓（ kV） 1以下 3~10 20~110 154~220 330 500 交叉距離 S（ m） 無保護(hù)措施 2 4 5 6 7 9 有保護(hù)措施 1 2 3 4 5 6 交叉檔兩端的保護(hù)措施有： （ 1）交叉檔兩端的鋼筋混凝土桿塔或鐵塔（上、下方線路共 4基）不論有無避雷線，均應(yīng)接地； （ 2） 3kV及以上電力線路交叉檔兩端為木桿或木橫擔(dān)鋼筋混凝土桿且無避雷線時(shí)，應(yīng)裝設(shè)管式避雷器或保護(hù)間隙； （ 3）與 3kV及以上電路線路交叉的低壓線、通信線、交叉檔兩端為木桿時(shí)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)間隙。為了安全運(yùn)行，線路交叉檔兩端因覆冰、過載溫升、短路電流過熱而增大弧垂的影響。油田配電網(wǎng)的主要負(fù)荷是油井電機(jī)及注水電機(jī)，要求供電性能可靠性很高，即使雷擊跳閘后 1s而自動(dòng)重合閘成功，也會(huì)打亂油井的正常生產(chǎn)秩序。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，斷線事故中約占 90%是在鋁導(dǎo)線截面積為 25mm2及以下時(shí)發(fā)生的。 此實(shí)例說明，斷路器跳閘時(shí)間愈短，發(fā)生斷線的可能性愈??；反之，則迅速增大。產(chǎn)生斷線的主要原因是線路繼電保護(hù)整定不當(dāng)，斷路器跳閘時(shí)間過長及沖擊閃絡(luò)后工頻短路電流過大，致使工頻電弧燒斷導(dǎo)線。對重要線路，條件許可時(shí)，可采用二次自動(dòng)重合閘。雷擊閃絡(luò)大多數(shù)是從單相發(fā)展為相間的。個(gè)別地區(qū)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，不平衡絕緣可使線路跳閘率降至三相平衡正常絕緣線路的 1/5。對三角排列的導(dǎo)線，一般頂相采用弱絕緣，兩邊相采用強(qiáng)絕緣。這些方面目前缺乏運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，尚待進(jìn)一步探討。 線路絕緣水平的提高，也將明顯地減小感應(yīng)雷過電壓造成線路閃絡(luò)概率。在個(gè)別鄉(xiāng)鎮(zhèn)和林區(qū)，因地制宜，也可采用木橫擔(dān)提高線路沖擊絕緣水平。按我國有關(guān)規(guī)定， 3～ 10kV鋼筋混凝土桿配電線路，一般采用瓷橫擔(dān)；若是鐵橫擔(dān)，宜采用高一級絕緣水平的絕緣子。 第二節(jié) 配電線路的防雷保護(hù) 一、防止雷直擊線路 配電線路絕緣水平低，即便裝避雷線也極易反擊，防止直擊雷的作用不大。如廣東某鋁箔廠四路電源 2022年加裝 ZXB系列自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧裝置后，徹底解決其頻遭雷害的問題，還有效防止了弧光接地過電壓和鐵磁諧振過電壓。 35 kV進(jìn)線段有架空地線桿塔的接地電阻應(yīng)不大于 10Ω ，終端桿接地電阻應(yīng)不大于 4Ω；避雷器和配電變壓器的接地電阻應(yīng)不大于 10Ω，避雷器和重要變壓器的接地電阻應(yīng)不大于 4 Ω；避雷器等防雷設(shè)備的接地引下線要用圓鋼或扁鋼，應(yīng)防止連接處銹蝕和地下部分銹蝕開路。 配電網(wǎng)防雷措施的完善 針對上述配電網(wǎng)雷害事故發(fā)生的原因，可以采取以下的措施對配電網(wǎng)的防雷進(jìn)行完善： （ 1）完善配電網(wǎng)中避雷器的保護(hù)。某縣供電局曾在1年內(nèi)被雷擊壞 30多臺 10kV配變。而一旦雷擊線路，絕緣子對地閃絡(luò)并產(chǎn)生較大工頻續(xù)流，則持續(xù)的接地電弧會(huì)波及同桿架設(shè)的其它回路而同時(shí)接地短路。 （ 3）柱上開關(guān)和刀閘處有些未裝避雷器保護(hù)或僅裝在開關(guān)一側(cè)，開關(guān)或刀閘斷開的線路遭雷擊時(shí)，雷電壓將不沿線路傳播，而是在斷開處經(jīng)全反射后升高 1倍，危害開關(guān)或刀閘的絕緣甚至擊穿。而配電網(wǎng)又極易由雷電過電壓引發(fā)弧光接地過電壓（可達(dá) .）和鐵磁諧振過電壓（可達(dá) 310 .），經(jīng)常導(dǎo)致避雷器爆炸。 當(dāng)輸電線路敷設(shè)架空地線時(shí)，由于避雷線的屏蔽作用，將使輸電線路過電壓降低，可由下式估計(jì) 雷擊桿塔頂部時(shí)，若無避雷線，感應(yīng)過電壓之值由下式估算 雷害事故的原因 6～ 10kV配電網(wǎng)無避雷線保護(hù)，絕緣水平低，易受直擊雷和感應(yīng)雷的危害。 但是，由主放電產(chǎn)生的電磁感應(yīng)是應(yīng)該注意的。在電場迅速消失的瞬間，這兩個(gè)波互相疊加，大小相等方向相反的電流互相抵消。 根據(jù)理論研究和實(shí)測分析，我國有關(guān)規(guī)程建議 Z0取 300Ω左右。還有在設(shè)計(jì)特高桿塔時(shí)，采用此種表示將使計(jì)算更加接近于實(shí)際。雙指數(shù)波形也取作沖擊絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓的波形，對它定出標(biāo)準(zhǔn)波前和波長為。雷電流的陡度對過電壓有直接的影響，也是一個(gè)常用重要參數(shù)，雷電流波前的平均陡度 lg 88IP ??lg 44IP ??（ 7–1）