防雷设计研究论文

防雷设计研究论文

电力系统防雷技术应用研究论文

摘要： 雷击对电力系统的破坏会产生严重后果，因而电力系统内外部的防雷要求也越来越高了。因为科技进步使得防雷技术不断发展，而雷电这种自然现象对电力系统的危害还是会一直存在，故而要想让电力系统安全供电，重点还是应该做好防雷工作。文章主要通过雷电对电力系统运行的影响论述来探讨电力系统防雷技术的应用，以期为电力系统的安全运行提供有益建议。

关键词： 电力系统；防雷技术；应用

作为自然现象之一的雷电会对电力系统造成击穿、线路损害、设备失灵等不同的损坏，而且还雷电涌流还会进入系统二次设备，让相关保护装置出现失灵之类的恶性事故，由此严重威胁电力系统的安全运行。也正是因为如此，人们一直在研究雷电及相关的防雷技术，通过大量的研究来研发更为有效的雷电保护装置，为电力系统的安全运行保驾护航。

1雷电与电力系统运行

尽管雷电属于自热现象，但是却是电力系统运行中的不可抗力，雷电是因为正电极存在负电荷而产生，能够在电场周围形成强大的高压，让空气绝缘被影响，受到损坏，而雷电间各种电极不断进行大量放电，尽管放电时间短且不会超过100，不过电流强度却高达100000A。闪电在放电中产生电火，在短时间内周围空气突然膨胀后爆鸣，从而产生了自然雷电现象。电力系统很容易被雷电所袭击，电力、设备与系统都会被电磁、热力影响，造成线路、电线等出现熔毁问题。并且电雷带来的高强度电压、电磁会极大影响电路与电线的绝缘体，只要存在高强度电压，电压强度就会很大，由此出现闪络问题，而这种问题在电力设备、线路等绝缘物体上发生就会让电力系统设备与线路出现损坏。尽管雷电会破坏电力系统的安全运行，不过只要采取合理的防范方法，就能够预防雷电灾害。当下，避雷针（线）安装、电力系统设备绝缘性提升、避雷保护装置设置等是比较常用的雷电防护措施。

2防雷技术在电力系统的应用

避雷器作为雷电流泄放通道，还可以被看成是等电位连接体，安装要对地，而在线路上并联，一般都处于高阻抗环境。雷击可以在一瞬间被避雷器导通，把雷电电流引向地上，同时让设备、线路、大地在等电位上，让电力系统不会因为强电势差而被损坏。雷击能量就打，只使用避雷器是无法完全把雷电流引入地上，也会损坏自身。所以，应该将功能不一样的避雷过压保护器件放置在各个电磁场强度空间。不同器件分工合作，让电流入地，保证低残压，也让避雷器的使用寿命更长。

2.1电源系统防雷

所谓电源系统防雷就是利用避雷过压保护计算机系统电源与相关的交流配电部分，蒋避雷器安装在雷电波可能侵入的电力进线部位。电源系统有很多不一样保护级别。电源避雷器的'选择应该要与额定通流容量、电压保护水平相适应，让避雷器能够抵御雷电冲击。电影避雷器中残压特性十分重要，要想避雷器的保护效果更好就应该要使其残压更低。另外，必须兼顾避雷器能够具有很高的最大连续工作电压。原因就是如果最大连续额定工作电压不够高，避雷器会很快损坏。电源避雷器需要贴上失效警告指示，还有方便监管、维护的遥测端口。电源避雷器要有阻燃作用，防止失效与自毁情况下的起火问题。电源避雷器通常都具有失效分离装置。如果不能避雷就会自动断开电源系统，而且电源系统也会正常运行。在安装电源避雷器的过程中，要注意和电源系统的连接线越短越好，所使用的阻燃型多股铜导线的横截面面积不能超过25mm2，要紧密地并排，可以绑扎布放。避雷器接地线所使用的25mm2到35mm2的阻燃型多股铜导线，要么尽量就近入地，要么就近和交流保护接地汇流排或者直接和接地网连接。

2.2通信系统防雷

一般数据线路上会串联接口避雷器，而且是以不影响数据传输作为应用依据。数据接口的工作带要宽、物理接口要合适，并且还要考虑到接口速率，以更好地保护避雷器。数据设备接口的连接为了增加插损，要少用转接方法，这样才可以让信号更好地传输。而在选择速率高的数据设备接口时，要考虑起驻波比、极间电容、漏电流小、响应时间快的数据避雷器。从信号工作电压层面选择动作电压、限制电压合理的数据接口，以保护避雷器。选择抗雷电冲击力强的数据避雷器时，应该要充分了解设备接口抗雷电要求。数据避雷器的接地连接一定要有效，就近连接接地线与被保护数据设备的地线，而接地线截面不能低于25mm2。

2.3机房接地改造

接地系统在电力系计算机系统避雷过压保护技术中有十分重要的作用。防静电接地、防雷接地、保护接地等都属于接地技术。这些接地的用途、意义、要求都不一样，糖醋分设每个独立接地体是较为常见的，不过，由于雷击环境中，防雷接地系统和别的接地系统有电势差，所以很容易出现反击事故，让电子设备被损坏。所以，需要等电位连接全部接地系统。

3结语 总之，电力系统在不断发展，而且被运用在社会生产生活的各个行业，因此其作用极大。我国经济发展日盛，电量需求巨大，电力供应异常重要。因此，需要对电力系统进行有效保护。一直以来，雷击对电力系统的影响尤甚，因而电力系统中防雷技术的应用受到高度重视。在电力系统防雷技术应用中，我们必须要通过具体的实际情况来采取科学、有效的防雷措施。在对电力系统的防雷工作中，要积极地采取新技术新措施，保证电力系统的正常运行，为人们的生产生活创造安全、稳定的环境。

参考文献：

[1]张金国.电力系统防雷措施研究[J].科技创业家,2013(4):63

[2]王少先.电力系统防雷工程设计浅谈[J].科技资讯,2012(2):51

求关于预防雷电的物理论文

每年4～9月是华南地区雷电灾害的多发季节，雷电灾害给人民带来生命安全和财产损失。本文介绍雷电产生的原因，对施工机械的危害以及对雷电灾害的预防方法和技术，这些方法和技术对同行在施工过程中预防雷电灾害具有普遍的参考意义。 关键词：雷电施工机械危害预防 1雷电的产生 雷电是自然界中一种常见的放电现象。关于雷电的产生有多种解释理论，通常我们认为由于大气中热空气上升，与高空冷空气产生摩擦，从而形成了带有正负电荷的小水滴。当正负电荷累积达到一定的电荷值时，会在带有不同极性的云团之间以及云团对地之间形成强大的电场，从而产生云团对云团和云团对地的放电过程，这就是通常所说的闪电和响雷。具体来说，冰晶的摩擦、雨滴的破碎、水滴的冻结、云体的碰撞等均可使云粒子起电。一般云的顶部带正电，底部带负电，两种极性不同的电荷会使云的内部或云与地之间形成强电场，瞬间剧烈放电爆发出强大的电火花，也就是我们看到的闪电。在闪电通道中，电流极强，温度可骤升至2万摄氏度，气压突增，空气剧烈膨胀，人们便会听到爆炸似的声波振荡，这就是雷声。 2雷电危害的种类 雷击的危害主要有三方面：第一是直击雷。是指雷云对大地某点发生的强烈放电。它可以直接击中设备，雷电击中架空线，如电力线，电话线等。雷电流便沿着导线进入设备，从而造成损坏。第二是感应雷。它可以分为静电感应及电磁感应。当带电雷云（一般带负电）出现在导线上空时，由于静电感应作用,导线上束缚了大量的相反电荷。一旦雷云对某目标放电,雷云上的负电荷便瞬间消失,此时导线上的大量正电荷依然存在,并以雷电波的形式沿着导线经设备入地，引起设备损坏。当雷电流沿着导体流入大地时,由于频率高,强度大，在导体的附近便产生很强的交变电磁场，如果设备在这个场中，便会感应出很高的电压，以致损坏。对于灵敏的电子设备，尤需注意。第三是地电位提高。当10kA的雷电流通过下导体入地时，我们假设接地电阻为10Ω,根据欧姆定律,我们可知在入地点A处电压为100kV。因A点与B、C、D点相连，所以这几点电压都为100kV。而E点接地，其电压值为0，设备的D点与E点间有100kV的电压差，足以将设备损坏。据有关统计表明：直击雷的损坏仅占15%，感应雷与地电位提高的损坏占85%。目前，直击雷造成的灾害已明显减少，而随着城市经济的发展，感应雷和雷电波侵入造成的危害却大大增加。一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷，而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视、电话及联网微机等弱电设备。 3防雷的方法和技术 在科学技术日益发展的今天，虽然人类不可能完全控制暴烈的雷电，但是经过长期的摸索与实践，已积累起很多有关防雷的知识和经验，形成一系列对防雷行之有效的方法和技术。 （1）接闪接闪就是让在一定范围内出现的闪电能量按照人们设计的通道泄放到大地中去。把一定保护范围的闪电放电捕获到，纳入预先设计的对地泄放的合理途径之中。避雷针是一种主动式接闪装置，其功能就是把闪电电流引导入大地。避雷线和避雷带是在避雷针基础上发展起来的。采用避雷针是最首要、最基本的防雷措施。 （2）接地接地就是让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地，良好的接地才能有效地降低引下线上的电压,避免发生反击。过去有些规范要求电子设备单独接地，目的是防止电网中杂散电流或暂态电流干扰设备的正常工作。接地是防雷系统中最基础的环节。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来。防雷接地是防雷设施安装验收规范中最基本的安全要求。 （3）均压连接接闪装置在捕获雷电时，引下线立即升至高电位，会对防雷系统周围的尚处于地电位的导体产生旁侧闪络，并使其电位升高，进而对人员和设备构成危害。为了减少这种闪络危险，最简单的办法是采用均压环，将处于地电位的导体等电位连接起来，一直到接地装置。金属设施、电气装置和电子设备，如果其与防雷系统的导体，特别是接闪装置的距离达不到规定的安全要求时，则应该用较粗的导线把它们与防雷系统进行等电位连接。这样在闪电电流通过时，所有设施立即形成一个“等电位岛”，保证导电部件之间不产生有害的电位差，不发生旁侧闪络放电。完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地造成的地电位升高所产生的反击。 （4）分流分流就是在一切从室外来的导线与接地线之间并联一种适当的避雷器。当直接雷或感应雷在线路上产生的过电压波沿着这些导线进入室内或设备时，避雷器的电阻突然降到低值，近于短路状态，将闪电电流分流入地。分流是现代防雷技术中迅猛发展的重点，是防护各种电气电子设备的关键措施。由于雷电流在分流之后，仍会有少部分沿导线进入设备，这对于不耐高压的微电子设备来说仍是很危险的，所以对于这类设备在导线进入机壳前应进行多级分流。采用分流这一防雷措施时，应特别注意避雷器性能参数的选择，因为附加设施的安装或多或少地会影响系统的性能。 （5）屏蔽屏蔽就是用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象包围起来，阻隔闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道。屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法。 4雷电对施工机械的危害及预防 公路施工作业处在露天环境下进行。施工机械的电气控制系统特别是微电子控制装置受雷电直击或雷电感应过电压损害的几率很大。京珠高速公路清远段地处石灰岩山区，在雷雨季节是雷电袭击的高发地区，每当天空中乌云密布大雨来临时，雷电往往会对施工机械进行正面的袭击；而有时即使在天空中没有雨云又不下雨的情况下，感应雷也会时有发生，其产生的浪涌电压入侵并损坏路面摊铺机的微电控制装置，为此，防雷工作势在必行。 （1）在沥青混合料揽拌厂场安装避雷针装置由于沥青混合料搅拌设备及其配套机械集中在一个生产厂场使用，比较容易进行集中防雷，为此，在拌和厂场安装避雷针。避雷针的高度高于搅拌楼的最高点，达到有效的保护半径，防止雷电对任何一台作业机械直击。避雷针接地要可靠，由于石灰岩山区的地质土壤比较干硬，土壤电阻值过大，所以接地网的埋设与广珠东线的做法不尽相同。接地网的角钢桩点埋设土坑要求1.0m深左右，角钢在土坑内要露出20cm左右，在土坑内按比例填满木炭和颗粒生盐作为降阻介质，生盐与木炭的重量比例为1:10，即1kg生盐掺合10kg木炭，然后填土复盖。这样可以确保接地电阻值在4以下。当雷电袭击时由避雷针及其引线经过接地网迅速将强大的雷电电流引入大地，防止雷电对机电系统的直击。此外，还对沥青混合料搅拌操作控制室进行屏蔽，做法是将操作室内微电子控制系统的工作接地、保护接地与金属结构的控制室外壳用导体连接在一起，再通过接地引线引入地下接地网，使它们保持相等的地电位，预防静电及雷电。 (2)对路面摊铺机械电气控制装置装设过电压保护器由于路面摊铺机械是随时移动作业的，不可能集中避雷，而处在露天环境下的移动机械电气控制装置最容易受感应雷浪涌电压的入侵，例如沥青沥青摊铺机控制路面平整度和控制机械定位的压力传感器等就深受其害。为了保护这些控制灵敏度极高的机械微电子控制装置免遭感应雷浪涌电压入侵损毁，根据每台机械控制装置的不同构造特点，对其装设过电压保护器。 5结束语 雷电灾害对机械电气控制装置特别是微电子装置的侵害是一种常见的自然灾害，为避免雷电对其侵害，应根据机械电气控制设备的不同构造特点而采用不同的防雷方法。只要合理地选用防雷设备，应定期由专业防雷公司检测防雷设施，评估防雷设施是否符合国家规范要求，施工项目应设立防范雷电灾害责任人，负责防雷安全工作，建立各项防雷安全工作，建立各项防雷设施的定期检测，雷雨后的检查和日常的维护。施工单位在防雷设施的设计和建设时，应根据地质、土壤、气象、环境、被保护物的特点，雷电活动规律等因素综合考虑，采用安全可靠、技术先进、经济合理的设计施工。就会大大降低雷电灾害带来的损失。

移动通信基站的防雷与接地问题探讨工学论文

移动通信基站的防雷与接地问题探讨工学论文

摘要： 本文论述了移动基站防雷接地系统经常出现的问题，介绍了移动通信基站防雷接地的重要性，防雷接地系统的构成和基本要求，并结合多年运维经验提出根据实际情况设计移动通信基站防雷接地系统的设计思想。

关键词： 移动通信;基站;防雷;接地

简介由于移动通信基站的天线设置大多安装在建筑物的房顶上，还有一部分安装在铁塔上，相对周围环境而言，形成十分突出的目标，从而导致雷击概率增多。通信设备损坏，耗费了大量人力财力。怎样才能有效地预防雷害，确保移动通信基站设备和工作人员的安全呢?几年来的维护经验告诉我们：必须根据每个基站的实际情况设计移动通信基站的防雷接地系统，实施基站针对性防雷。

1认清移动基站雷害的主要原因

移动基站防雷是一个复杂的系统工程，过去我们按照防雷理论[1]，尽量提高基站防雷系统的泄流能力，选用了80kA甚至100kA的大型防雷器，但是防雷效果却不尽人意，经常出现基站防雷器没有明显动作，基站设备却已经发生损坏[2]。是防雷器不好吗?不，防雷器都是检测合格的入网产品。原因是没有按照基站的实际情况设计防雷系统。经调查统计了黑龙江省近两年来的雷击事故，得出一条重要数据;基站内设备被直击雷和雷电感应破坏的概率为零。这是因为基站设备包括基站室外电力变压器的位置普遍较低[3]，完全处于建筑防雷设施或铁塔以及架空线路避雷系统和建筑防雷等外围的避雷系统泄放，所以基站设备很难遭到直击雷损害。

2防止地电压反击是基站防雷接地的主要课题

当雷电流基站附近的避雷器对地泄放时，由于接地电阻的存在必然引起基站工作地的电位升高，基站直流负荷如BTS电源、开关电源的监控单元、基站的动力环境监控器等设备相对远端地一般都存在寄生电容，这些设备一端接工作接地，无流的远端地与基站的工作接地间存在电位差，因而产生差模脉冲电压[5]。当超过设备绝缘耐压的容许限度时必然造成设备的损坏。基站的单相交流负荷如基站空调、照明等设备的零线接在变压器的交流地上，当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，变压器的交流地和交流重复接地电位也会升高，因此基站的单相交流设备也同样存在地电压反击的问题。

若把基站设备与接地有关的电路简单等效为线路电阻、线路寄生电感(可忽略不计)、线路负载(如传感器、BTS、空调、灯具等)、终端对远端地寄生电容组成的串联回路。假设基站的冲击接地电r为2欧姆，防雷器对地的泄放电流为2kA，这时基站的接地排的瞬间电压为U=1×r=4kV，可见负载两端的瞬间浪涌电压可达4kV，如不采取措施，必然造成设备损坏。

3因地制宜消减反击电压

怎样才能避免地电压反击造成的`损失呢?一般很自然会想到使用交流过压保护器和直流浪涌抑制器，即在交流变压器的低压侧、基站交流配电箱的地零间加装交流过压保护器;在直流负载的电源输入端加装浪涌抑制器。所有交流过压保护器和直流浪涌抑制器必须靠近被保护的设备安装，避免被保护设备由于接地或电源引线过长引起脉冲反射。除此之外一个非常重要的问题就是将基站的工作接地与室外避雷器接地在基站地网上的引接点分开焊接，这样可以大大降低基站工作接地母排的电压浪涌幅值。众所周知，雷电电流沿地网泄放时，在避雷器引下线与地网连接点附近土壤内形成一个强电位场，距离越近电压越高。将基站工作接地与室外避雷器接地分开，可以大大降低基站的反击电压。所以YD5068-98《移动通信基站防雷与设计规范》明确指出：基站工作地与防雷地在基站联合接地网上的引接点距离不应小于5m，条件允许时宜间距10~15m。实际上除电力线路外，基站的铁塔遭雷击次数最多，与铁塔共用接地网的基站经常受到地电压反击的损害，如果铁塔地网边缘距离基站大于5m，应在基站附近另建环形工作接地网;条件差的基站可以沿铁塔地网与基站工作接地引接线，补设接地桩;只能利用铁塔地网的基站也应把铁塔避雷接地的引接点与工作接地的引接点分别在对角塔基上安装。

对于山项基站尤其应注意将基站的工作接地与铁塔避雷接地及站基室外接地分开，因为山顶基站的接地电阻较大，接地引线较长，雷电流泄放相对缓慢，所以地电压反击比较严重。

降低基站接地电阻也有利于电压反击事故。接地电阻较大的山上基站，可利用塔基钢筋、蓄水池、无爆炸和电击危险的金属管路等自然接地体，埋设地桩有困难的山上基站也可从塔基沿山体的自然沟壑，最好选择阴暗潮湿的地方，制作横向辐射接地网，辐射接地网长度应小于30m，塔基四周辐射的横向接地网越多也有利于雷电散流。

4适当地选用电源线路保护空开

防止雷电波侵入避雷的响应特性有远近软硬之分：气体放电管和火花间隙防雷器是基于斩弧技术的角形火花隙和同轴放电火花隙，当线中电压超过防雷器的击穿电压后，防雷器的绝缘电阻立刻急剧下降，放电能力较强，残压相对较高，恢复电压低于原来的击穿电压，属于硬响应特性;属于软响应特性的压敏电阻和浪涌抑制二极管，其特点是响应时间短，放电电流小，残压低，而且恢复电压基本不变。硬响应特性的防雷器工频后续电流和防雷器绝缘劣化可能造成线路短路，所以防雷器前面应该配置过流保护空气开关或熔丝。其额定电流应小于防雷器的最大短路允许强度。如果主电路保护空开关大于防雷器的最大保险丝强度，应设避雷器分路保护空开。

5实现分级防雷

防雷器的残压是保护基站设备的最重要参数，一般来讲，泄流能力强的防雷器，响应时间长，残压高。世界上没有任何一种防雷器能满足所有混合雷电冲击波、残压以及响应时间指标要求，所以应根据基站电源设备的绝缘等级划分防雷层次，实现多级防护，对雷电能量逐级减弱，使各级防雷器残压相互配合，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。另外多级防护对于某一级防雷器失效、防雷器的残压不配合设备绝缘强度等也是必须的。我们认为应该结合YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》和基站的实际情况，从交流电力网高压线路开始，根据基站主要电源配套设备的耐雷电冲击指标和防雷器残压要求，采取分级协调的防护措施，进行基站的防雷系统设备。避雷器的直流1mAA参考电压是我们选择避雷器的绝缘要求，选用时应考虑电网的电压波动上限值和操作过电压远小于直流1mA参考电压。

实现各级防雷器的能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。电缆本身的感抗有一定的阻碍电流及分压作用，使雷电流更多地被分配到前级泄放。当保护地线与其它线缆紧贴敷设或处于同一条电缆之内时，要求两级防雷器之间线缆长度在15m左右，当防雷器接地线与被保护电缆有一定距离(>1m)，这时要求线缆长度大于5m即可。在一些不适合采用线缆本身作退耦措施的，如两级防雷器靠近或线缆长度较短时，可利用专门的退耦器件，这是无距离要求。

参考文献

[1]YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范[S].

[2]张殿富.移动通信基础[M].北京：中国水利水电出版社.

[3]金山，刘吉克，陈强.YD/T 1429-2006通信局(站)在用防雷系统的技术要求和检测方法[S].2006.

[4]曹和生，吴少丰，匡本贺.GB/T 21431-2008建筑物防雷装置检测技术规范[S].2008.

[5]张农.关于基站防雷接地的问题[J].邮电设计技术，2004(4).