配电系统中防雷设计要点分析

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摘要：在我国由于雷电的发生带来的灾害已经不在少数，尤其是在供配电系统或者通信系统中的影响最为严重。因此，防雷措施的实施迫在眉睫。在电气系统的防雷设计中，采用浪涌保护器对系统进行整体的防雷策略虽然会增加前期投入的成本，但系统后期的抗雷击能力被大大地提高，很好地保证了系统运行的安全可靠。同时，在整体防雷设计中，浪涌保护器的选型还要考虑到峰值电涌电流、可测限制电压、响应时间、最大持续工作流等相应的性能参数，以及浪涌保护器的外型、重量、尺寸等参数，在进行安装施工时也要严格按照相关的施工规范进行，以确保其性能的正常良好发挥。

关键词：保护器；分类；应用；系统设计；防护

Abstract: in our country because of the occurrence of thunder and lightning disaster is not in the minority, especially in power supply and distribution system or communication system is the most serious. Therefore, the imminent implementation of lightning protection measures. In the lightning protection design of electrical system, the surge protector system lightning protection strategy overall may increase the early input costs, but the system later lightning resistance ability is greatly improved, so as to guarantee the safe and reliable operation of the system. At the same time, in the overall design of lightning protection, surge protection device selection must consider the peak surge current, measurable voltage limit, in response to the corresponding performance parameter time, maximum continuous workflow, as well as the surge protector appearance, weight, size and other parameters, the installation must be in strict accordance with the construction specifications related in order to ensure the normal performance, the good play.

Keywords: protector; classification; application; system design; protection

中图分类号：TU856 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

引言

现阶段，伴随着世界交流的多元化，许多先进的科学技术的涌进也为我国科技的发展提供了更多更好地的参考价值。使用信息化设备能够方便地实现对现场控制、数据采集、传输、远程监控等生产实时信息的一体化管理，对防雷建设的发展有着十分重要的作用。而同时，自动化的管理使得生产对电力系统的要求也更高，但由于电子设备的集成度越高，耐冲击的能力也就越低，使得由过电压引起的系统级设备故障、损害的事件较为频繁，造成了较大的社会经济损失。过电压一般有系统或设备的内过电压和外过电压两种，内过电压多是由于操作不当而引起的，又称为操作过电压，外过电压则是由于雷电造成的，在两种过电压中，由于雷击能产生巨大的雷电流，其对整个电力系统造成的破坏性非常大，更严重时还会造成人员的伤亡，而外过电压又是过电压引起的系统故障中的主要原因，因此，为了保护系统和设备的安全运行，对系统和设备进行防雷设计十分必要。

一、浪涌保护器

浪涌保护器（SPD，Surge Protective Device）也即是我们常说的防雷器，又叫做电涌保护器、避雷器，是一种用于保护各种电子设备、仪器仪表、通讯线路免遭雷电电磁脉冲或操作过电压破坏的电子装置，是电子设备雷电防护中一种不可或缺的装置。它主要是通过将强大的雷电流泄流入地，或是将窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或者系统能够承受的范围内，来保护设备或者系统不受冲击，从而保护系统或设备的安全。

浪涌保护器按照不同的分类方法可以分成不同的类型，其中按工作原理分类，可以分为电压开关型、限压型和组合型浪涌保护器；按照其用途可以分为电源线路浪涌保护器和信号线路浪涌保护器两种；按组合的结构，分为间隙类、放电管类、压敏电阻类、抑制二极管类、压敏电阻/气体放电管组合类和碳化硅类；按照安装的形式可以分为并联浪涌保护器和串联式浪涌保护器。

浪涌保护器的电路根据需要的不同有着多种不同的形式，其类型和结构按照用途的不同也各有不同，但一般都有一个非线性电压限制原件，基本的元器件有放电间隙、气体放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈。

浪涌保护器采用的是温控保护电路和最新的灭弧技术，内置有热保护，能够彻底地避免火灾，且具有保护通流量大、残压低、响应时间快、结构严谨、性能可靠、工作稳定的优点，同时带有电源状态指示，能够对浪涌保护器的工作状态进行指示，在安防、通讯、交通、石化等领域内的电子设备和系统防雷防护中都有着广泛的应用。

二、浪涌保护器在防雷设计中的应用

1、浪涌保护器发展现状

早在上世纪五50、60 年代，国外就开始在防雷设计中广泛使用了浪涌保护器，在国外也被成为浪涌流保护器。我国的浪涌保护器最早也叫做过电压保护器，但由于实际上浪涌保护器不仅能够抑制过电压，还能分走浪涌电流，只简单地将这种避雷器称作过电压保护器不够全面，因而在对《建筑物防雷设计规范》（GB50057）标准进行局部修订时，去除了过电压保护器这一名称，而将其统一称为浪涌保护器。

随着今年来我国经济的快速发展，和人们防雷意识的不断提高，国内的浪涌保护器得到了较快的发展，且逐渐形成了一个新的产业。

目前市面上浪涌保护器的品牌有很多，其中较为常见的有美国的PANAMAX 浪涌保护器、英国ESPfurse 浪涌保护器、德国OBO 浪涌保护器等，国内较为常见的则有浙江雷顿防雷、四川中光防雷、广州海德浪涌保护器和中国大陆雷克星浪涌保护器几种。

2、防雷系统设计

在电气系统中，设备遭到雷击受损的情况通常有四种。

（1）设备直接遭受雷击而损坏；

（2）雷电产生的强烈的雷电脉冲沿着信号线、电源线或者其他的金属管线侵入到设备中，损坏设备；

（3）雷击时强大的雷电流经过引下线和接入体泄入地面，使设备的接地体产生瞬间高电位形成地电位反击，造成设备的损坏。

（4）雷电发生时，会对周围形成强大的电场、磁场，而在设备安装过程中，如果安装方法不正确或是安装位置不当，就会很容易因为受到电场、磁场的影响而损坏。

根据雷电损坏设备的几种形式，在进行防雷系统设计时，可以通过对直击雷防护、感应雷防护、供电系统防护、信号传输线路和通讯电缆防护等几个方面进行方案的设计，从而实现对系统和设备的防雷防护。

3、直击雷防护和感应雷防护

在一些工程供配电的防雷设计中，为了保证直接雷不会直接击中中央控制室和仪器、设备、电路等，设计者需要考虑通过安装接闪器和拦截带来建立起系统的外部防雷系统，尤其要注意对长距离或者跨设备的信号线路和通讯电缆进行防雷设计，确保其不再防雷盲区内。

而由于企业中的防雷设计规范是较为全面的，系统和设备遭受雷电直击的可能性不是很大，因而应当更注重于感应雷的防护。感应雷对设备的破坏是通过信号传输线、通信电缆等入侵设备的，因此，在设计防护方案时，须全面考虑感应雷的破坏途径，对其进行分别的防护设计。

4、供电系统防护

在供配电系统建设时，通常周围都已使用了避雷针、接地网等防直击雷的保护措施，由直击雷形成的浪涌对系统的威胁性已经被降低了很多，因而在进行方案设计时，可以根据实际的情况和要求，考虑到预算费用等方面的因素，一般为了提高系统的可靠性，在设计中常常采用双回供电系统，这种系统能很好地实现电源供电线路冗余，但同时雷电冲击波能量会从配电线路进入到系统的电源卡，因此对供电系统防护十分重要，在对其进行防护时，一般采用三级防护方案，其具体的方案如下图一所示。

图一电源供电系统三级防护方案

5、信号传输线路、通讯电缆防护

在对信号传输线路和通讯电缆进行防雷防护时，要综合考虑回路信号的工作电压、频率、电流、电缆接线方式等多个方面，在确保其能达到保护作用且不影响系统工作的前提下，尽可能减少工程施工量，对回路进行保护时通常是选择串联型的信号浪涌保护器，而通讯线路的浪涌保护器选型要尽量选用带宽高、工作压力低的类型。

6、方案设计主要参考规范

在防雷设计中，主要参考的设计规范为以下几种：

（1）《35-110kV 高压变电所设计规范》GB50059-92

（2）《液化天然气（LNG）汽车加气站技术规范》NB/T1001-2011

（3）《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012

（4）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92

（5）《10kV 及以下变电所设计规范》GB50053-94

（6）《建筑防雷设计规范》GB50057-2010

（7）《供配电系统设计规范》GB50052-2009

（8）《建筑照明设计标准》GB50034-2004

（9）《低压配电设计规范》GB50054-2011

（10）《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011

（11）《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007

（12）《石油化工静电接地设计规范》SH3097-2000

三、结语

综上所述，雷电发生时，伴随着雷电而产生强大的电流、猛烈的冲击、强烈的电磁辐射等一系列的物理效应都有着巨大的破坏作用，尤其是在现代化生产中对电力系统的破坏十分显著。对供配电系统、通信设备等的损坏每年都有发生，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，且这种破坏是瞬间产生的，雷电灾害的频繁发生给人们的生活带来的巨大不便已经严重影响了人类的生活作息。因此，加强做好供配电系统中的防雷设计工作，协助促进我国城市面向更好更快的方向发展，从而为居民创造出一个更安全的生活环境。

参考文献：

[1]陈谦.解读《建筑物防雷设计规范》如何选择SPD[J].建筑电气，2012，（12）.

[2]惠建新.石化电气工程浪涌保护器的应用[J].科技创新与应用，2012，（14）.

[3]张成祥. 几种简单的SPD 风险评估方法[J]. 青海气象，2007，（F06）.

[4]张赛忠，王小英.低压配电系统浪涌保护器安装方法探讨[J].科技风，2009，（13）.

[5]郭凤文.关于SPD 的几个问题的讨论[J].电气应用，2005，（8）