雷击分析（精选12篇）
雷击分析 篇1
引言
综合录井仪借助各类分析仪器对石油地质、钻井工程及其它随钻信息进行采集 (收集) 、分析处理, 进而达到发现油气层、评价油气层和实时钻井监控目的。为石油天然气勘探开发提供齐全、准确的第一性资料, 是油气勘探开发技术系列的重要组成部分。近年来, 综合录井仪在施工过程中频繁遭受雷击, 造成综合录井仪部分设备的损坏, 给录井公司造成了巨大经济损失, 并且钻井施工队停工维修, 影响了录井服务质量。
1 故障概况及经过
近年来, 综合录井仪在施工过程中频繁遭受雷击, 造成综合录井仪外部部分传感器、综合录井仪内部部分计算机、显示器、打印机以及综合录井仪部分采集板件等设备的损坏, 给公司造成了巨大经济损失。
1.1 故障设备概况
综合录井仪拥有大规模集成电路, 它常年工作于钻井井场, 经常受到雷电袭击, 造成巨大的损失。
1.2 高井雷击事故发生经过及恢复情况
1.2.1 高井雷击事故发生经过
现场作业工作人员正交接班, 天降暴雨, 伴有大风和强雷电。一道低空强闪电后, 录井仪器设备遭受雷击, 所有传感器指示电压均为零, 传感器工作陷入瘫痪状态, 并且同时井队所有仪表也均无法工作, 显示为零。M k s接口板及工控机重启多次后均无反应。
1.2.2 事故处理及恢复情况
经技术人员检测, 损坏设备如下:PCI-8503脉冲计数接口卡、P C I-8325卡、绞车板、绞车传感器、悬重压力传感器、霍尔效应电扭矩传感器、出口流量传感器、硫化氢传感器、泵冲临近式传感器、空气压缩机、出口密度传感器等。
经过维修技术人员的连夜抢修, 更换受损配件, 恢复了仪器功能。此次雷击事故, 给公司造成巨大的直接和间接经济损失。
经技术人员检测, 损坏设备如下:9台计算机显示器烧坏、2只固定式硫化氢传感器、1只电导率传感器、1只密度传感器、1只流量传感器烧坏、2只视频分配器烧坏、3台工控机损毁无法启动、3台计算机损毁无法启动、1个D-LINK KVM SWITCH烧毁、1块4-20m A模拟量板烧毁、2套防爆灯烧毁、1台EPSON1520打印机损毁无法打印。
经过维修技术人员的连夜抢修, 更换受损配件, 恢复了仪器功能。此次雷击事故, 给公司造成巨大的直接和间接经济损失。
2 事故原因及失效机理分析
近几年在野外施工的综合录井仪频繁发生雷击事故, 给公司造成了巨大经济损失, 结合近几年的设备遭雷击事故情况, 分析如下:
2.1 对引入雷电的原因考虑不全面
根据雷击事故情况分析, 损坏的除了外部传感器, 还有内部计算机、显示器、显示分配器等, 得出结论主要是由于给钻井监督、钻井工程对提供的外接终端显示器未加装防雷装置, 导致雷电产生的高压顺着显示器信号线引入仪器房内, 损坏录井仪器房内部的计算机系统, 导致计算机相关配件的损坏。
2.2 防雷措施不完善
根据雷击事故情况分析, 损坏的设备大部分为综合录井仪外部传感器, 小部分为综合录井仪内部采集板件。造成这种现象的主要原因是此类传感器直接工作于钻井井场室外, 而这些传感器端未安装相应的防雷装置, 造成的传感器损坏。
2.3 防雷装置安装使用不规范
由于部分钻井公司施工井队不允许在井架上另外连接其他防雷线路, 使综合录井仪防雷装置在安装上达不到预期的设计要求, 导致防雷装置起不到应有的防雷效果。
3 故障原因分类
装置工作状态不佳, 没有引起操作人员的重视, 没有及时维护。
4 故障教训
频繁发生的雷击事故, 造成综合录井仪外部部分传感器、综合录井仪内部部分计算机、显示器、打印机以及综合录井仪部分采集板件等设备的损坏, 给公司造成了巨大经济损失, 并且生产停工维修, 影响了录井服务质量。因此, 需要对综合录井仪雷击故障进行全面防范, 防止类似事件的再次发生。
5 防范措施
5.1 完善防雷设计
提出系统防雷观念, 针对整个钻井井场进行综合考虑, 建立完善的防雷击系统, 消除安全隐患, 保障设备的正常运行。在条件允许的情况下, 给外部传感器加装防雷装置, 以降低设备损坏的可能性。
5.2 严格防雷装置的安装、操作
严格按照目前使用的防雷系统的安装要求, 严格对防雷地线以及相关装置的安装, 不符合要求不允许进行施工。
5.3 严格对设备的维护、保养
每个现场队必须定期对防雷装置进行检查, 发现隐患立即整改。使防雷装置完好运行。
6 结束语
综上所述, 针对综合录井仪遭受雷击事故进行全面的原因分析, 进而总结故障原因, 对故障原因做好充分的防范措施, 从而防止类似事件再次发生。维护综合录井仪的正常运行, 保障录井服务质量, 满足勘探开发的需求。
参考文献
[1]王维凯, 综合录井仪防雷系统设计与维护.石油机械设备与自动化, 2009, 1:51~53[1]王维凯, 综合录井仪防雷系统设计与维护.石油机械设备与自动化, 2009, 1:51~53
[2]高俊涛, 电子设备防雷保护经验介绍.数字技术与应用, 2011, 10:198~198[2]高俊涛, 电子设备防雷保护经验介绍.数字技术与应用, 2011, 10:198~198
[3]杜虎, 浅谈石油录井过程中的防雷保护.石油石化安全环保技术, 2010, 1:29~33[3]杜虎, 浅谈石油录井过程中的防雷保护.石油石化安全环保技术, 2010, 1:29~33
雷击分析 篇2
2008年8月21日14时许，**县城北变电站因遭受雷电的影响，致使该站内多套电子电器设备受到不同程度的损坏。经**县防雷中心技术人员现场实地调查、分析，认为这次事故是由于雷电电磁脉冲对这些设备的精密元器件造成了一定程度的损坏，对该站的防雷设施提出了整改意见。
引言
近年来，随着高层建筑的不断兴建和信息处理技术的日益普及，加上各种先进的电子电气设备普遍存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，一旦建筑物受到直击雷或其附近区域发生雷击，雷电过电压、过电流和脉冲电磁场将通过各种途径入侵室内，威胁各种电子设备的正常工作和安全运行，严重时可能造成人员伤亡。
2008年8月21日**县城北变电站遭受雷击电磁脉冲的影响，致使该站设备损坏，造成该站供电范围内所有用户停电，后经启动后备设备恢复正常供电。经检查，发现网通电话不通、主变电器有胶味、网通ups电源未启动，计算机内一自动录音语音数据卡损坏、主变测温模块损坏、cdd-t20b一号主变后备保护模块损坏和机房网通机柜内设备损坏不同程度损坏，造成该站直接经济损失约5万元。
一、变电站住宿楼、值班室和损坏设备的基本概况
**县城北变电站位于江口镇信义开发区中段。住宿楼高约14米，长约30米，宽约8米；值班室高约5米，长约20米，宽约8米；两幢楼间距约12米。大楼的接地装置利用基础地网内的钢筋；接闪器为明敷避雷带，锈蚀严重；网通信号线路缠绕在住宿楼避雷带上。值班室未采取防直击雷措施，值班室中心位置的总控室机柜作了均压连接和接地处理。
该变电站主变测温模块损坏、cdd-t20b一号主变后备保护模块位于总控室内；网通机柜位于住宿楼顶梯帽内，信号线路经缠绕固定在避雷带上后进入网通机柜；自动录音计算机位于值班室西面一约10平方米的房间内单独放置，该计算机后与总控室内设备相连；其自动录音计算机网线经网通机柜输出并缠绕固定在避雷带上后架空进入值班 室接入该计算机，此线起到了不是引下线而胜似引下线的作用。该站在强电方面作了完善的电源防雷保护，但在信号上均未采取 任何防雷保护。
二、事故原因分析
经现场检查放置在住宿楼顶梯帽内网通机柜后，发现机柜内设备不同程度损坏，并通过架空网线接入自动录音计算机语音卡，造成该卡输入和输出端均有明显的损坏痕迹，致使后续设备主变测温模块损坏、cdd-t20b一号主变后备保护模块损坏。
由于雷击现场没有发现住宿楼天面及其接闪器部分遭受过直接雷击的痕迹和现象，因此确认本次雷击中所损坏的电子设备均属雷击电磁脉冲所致，网通ups可能是由于电磁场干扰造成电压波动而未能启动，并致使后续设备主变测温模块和cdd-t20b一号主变后备保护模块损坏。
首先，发生闪电时，强大的雷电流的主要通道周围产生一定强度的电磁场，置于该磁场内的所有电器、电子设备、金属管道均会产生瞬态感应过电压，并寻找环流出路以求电能释放，环路通道一旦形成则产生瞬态脉冲电流，当电流超过元器件承受能力时，就会造成设备损坏。其次，雷击电磁场能够在回路中和线路上感应出一定强度的瞬态过电压，而感应电流从建筑物防雷装置流过时将在建筑内部空间产生脉冲瞬态磁场，这种快速变化的磁场交链这些回路后，也将会在回路中感应出瞬态过电压，危及这些回路端接的电子设备或者电子元件。而一般的电子元器件的工作电压非常微弱（其工作电压，一般情况下为5-12v）。
三、对该站防雷措施提出的整改意见
经过对雷击现场的实地勘察分析后，发现该站在防雷措施方面存在着一定的缺陷，因此对该站的防雷设施方面提出几点整改意见：
（1）所有信号线路均应远离避雷带，更不应缠绕在避雷带上。
（2）根据相关的规范标准要求，应对弱电设备进行多级的电源防雷保护；网通机柜应作接地处理。
（3）所有输入信号设备应有信号电涌保护器。弱电设备因其抗感应能力较弱，应放置于屏蔽效果较好的橱柜内，其金属构件应进行等电位连接。
风力发电机组受雷击灾害分析 篇3
关键词：风力发电机组；雷灾统计分析
中图分类号： TM315 文献标识码：A 文章编号： 1674-0432（2014）-10-69-1
随着国际传统能源的日渐匮乏和各地对低碳经济的倡导，世界上掀起了一股新能源的浪潮，对于新能源的利用也越来越重视。在已知的各种绿色新能源中，风能作为永不枯竭的能源以及高效洁净的特性受到世界各国的高度关注。
在我国风电发展的初期，风电场大部分集中在年平均雷暴日较少的新疆和内蒙古等干旱偏远地区，且主要采用的是450 千瓦级以下的风电机组，机组遭受雷击的问题并不突出。然而，随着我国风电场建设速度不断加快、规模不断扩大，风电场开始向多雷区、强雷区等雷电活动频繁的东南沿海地区拓展。同时风电机组的单机容量越来越大，为吸收更多能量，轮毂高度和风轮直径不断增高，目前大功率风电机组的塔架最高已经超过200米，是风电场中最高大的构筑物。风电机组的日益大型化，相对也增加了被雷电击中的风险，雷击成了自然界中对风电机组安全运行危害最大的一种灾害。
1 我国雷电活动规律
我国幅员辽阔、地形复杂、气候多变，不仅是雷电多发地域，而且雷电活动分布极不均衡。我国雷电活动季节分布特点主要是：春季、冬季较少，夏秋季节频繁，南方主要集中在3～9月份，而北方雷电发生主要集中在5～8月份。
2 我国风电场机组受雷灾情况
2.1 数据来源
我国风电场机组遭受雷击损坏部位比例从高到低依次为：电气系统、风轮叶片、控制系统、传感器等，分别所占比例为：37.9%、27.2%、23.3%、5.8%，这四项所占的比例总和占所有风电机组雷击事故总和的94.2%，几乎占据风电机组遭受雷击损坏部位的所有可能出现情况；风电机组结构高大，一般总高度超过150米，暴露在空气中的部件很多，一旦遭遇雷雨天气，极易遭受直接雷击。然而雷电流在泄流过程中，可能造成更多的影响。在雷电作用下，不仅风机机械部分受损，同时机组的电气设备、电控系统等即使没有直接受到雷击，在巨大的雷电流及强变化的电磁场作用下也会发生故障、引发失灵。因此，风电机组的防雷技术也就十分复杂。
2.2 雷电对风电场机组的危害及分析
若风电机组被雷电直接击中又没有完善的防雷措施，或防雷措施中的接地装置不能有效及时起到散流均压作用，雷电流能量就会转换成以高温、高热、强力冲击波、强大的电动力等形式对风叶或风电机组的其他设施造成雷击损害。风力发电机组受间接危害主要表现为雷电电磁感应效应和电涌过电压效应，能造成电气系统、控制系统的损坏。
3 防雷措施情况及存在问题
3.1 叶片部分
叶片由不能传导雷电流的复合材料（玻璃纤维增强塑料）制成，仅在叶尖部分设置有金属导体，接闪面积较小，无法满足雷电防护的实际需要。机舱尾部上端设有一直高为80厘米，直径10毫米的镀锌圆钢制成的避雷短针，保护气象仪器及发电机设备，并通过35平方毫米铜带与控制箱外壳连接。
3.2 电气部分
塔内箱式变压器高低压两侧虽已安装SPD，但是参数不能满足该区域雷电流泄放的要求。
3.3 控制系统
从机舱到控制箱的4条通讯电缆，共计32条控制线，屏蔽层只有一端接地，入箱前通讯端口未安装任何SPD。在控制箱内，单端屏蔽层接地的光纤将信号传导中控室的计算机进行监控。
3.4 等电位连接
风电机组内部弱电设备未按照要求进行良好接地，有些连之前等电位接地排上或者虚接。塔内设备各系统之间无等电位连接或者等电位连接电阻过大。
3.5 接地电阻
整个机组按二类防雷要求设防，基础接地加环形人工接地网做接地设置。对于主要以风化石为主的高土壤电阻率地区，虽然机组接地建设初期使用降阻材料进行了降阻处理，然而实际测得的风电机组基础接地电阻值超过10欧姆，因为降阻剂在使用一段时间后材料变质、流失导致部分失效，使得接地电阻值上升，超过接地要求。
4 结语
雷击是影响风电机组乃至整个风电场安全运行的重要因素，因此必须加强对风电机组防雷技术的研究。通过本文研究得到如下结论：
遭受雷击损坏部位从高到低依次为：电气系统、风轮叶片、控制系统、传感器；风机遭受直接雷击、间接雷击概率分别为27.2%、72.8%。由于各个风场所处的地区气候条件、雷电活动水平、地质条件、区域环境等因素差异较大，且我国风电机组技术大都是从国外引进，在引进吸收过程中，应针对我国的实际情况，设计出更适合我国国情的风电机组，并提出相配的防雷措施，将雷电对风电机组造成的影响降到最低，最大程度上的利用风能资源是我们迫切需要做的。
加气站雷击案例分析 篇4
关键词：加气站,雷击,防雷
随着我国经济的快速发展, 人们生活水平不断提高, 各种设施逐步提高到自动化水平。目前, 加气站的设施也越来越完善, 计算机计量、计价、自动火灾报警等应用越来越普遍, 但雷击事件的发生却会导致加气站整个系统进入瘫痪状态。近年来, 国家又先后颁布各种强制性规范, 对加气站的供配电系统和防雷、防静电装置都制定具体技术标准和要求[1]。加气站在不同的时期总会或多或少地处于雷害高风险环境中, 防雷装置是易燃易爆场所不可缺少的安全保障。因此, 必须准确掌握防雷装置的各项性能指标, 定期进行检查和测试, 对排除雷电安全隐患具有十分重要的意义。
乐陵加气站建站1年以来遭受2次雷击, 其中加气站UPS电路板、加气机主板、PLC柜主板、压缩机传感器、漏气报警系统、监控主机、网络路由器等设备均被击坏, 可见雷击对加气站的正常运行具有严重的影响。在今后的防雷工作中, 进行防雷设计时必须考虑防感应雷、防直击雷、防雷电波入侵、防静电等综合防雷措施, 并严格按相关规范和技术要求做好各种施工工作, 防止或减少雷击事故, 使人民生命和财产安全得到保障。该文对乐陵加气站发生的雷击案例进行分析, 以期提高加气站的防雷水平, 为其防雷提供参考。
1 加气站常见防雷隐患情况
1.1 电源系统情况
加气站低压配电室有两路总开, 分配后接至四路分开, 分别接至各个系统设备供电。低压配电间共有2个配电柜。其中一柜共输出2条线路, 另一柜输出4条线路。配电柜内均未安装电源浪涌保护器。加气站控制室内有一配电箱, 室内UPS取电由此配电箱供电, 室内监控主机、室外加气机经UPS供电。PLC柜每柜一路进线。各级配电柜内均未安装电源浪涌保护器。
1.2 自控系统情况
PLC柜内安装有PLC控制器, 主要工作部分为PLC控制主板, PLC柜的输入电压为AC380V。后分两路输出, 一路控制输出AC380V至水泵, 用以控制水泵的启停;另一路输出DC24V控制线路至压力传感器, 用以控制压缩机工作。PLC接线:每个控制柜有11对控制线路, 控制电压为DC24V。自控系统的各种线路和设备均未安装浪涌保护器。
2 易受雷击情况及防雷措施
2.1 建筑物发生雷击的影响因素
建筑物遭受雷击次数的多少, 除与当地雷电活动频繁程度有关, 还与建筑物所处环境、建筑物自身结构、特征有关。首先是建筑物的高度和孤立程度。孤立的建筑物和建筑群中高耸的部分容易遭受雷击。其次是建筑物的结构及所用材料。凡金属屋顶、金属构架、钢筋混凝土结构的建筑物容易遭受雷击。建筑物的地下情况, 如地下有金属管道、金属矿藏, 建筑物的地下水位较高, 这些建筑物也易遭雷击。
2.2 直击雷影响
直击雷指闪电直接击在建筑物、构架、树木、动植物或人体上, 由于电效应、热效应和机械效应等混合力作用, 直接摧毁建筑物、构筑物以及引起人员伤亡等。同时鉴于直击雷的电效应, 极易使微电子设备遭受浪涌过电压的危害[2]。加气站设有独立避雷针, 罩棚也设有防直击雷装置, 工作厂房、办公室均设有避雷带, 确保直击雷防护设计安装完备。
2.3 雷电波侵入及感应雷防护方面
加气站有完善的直击雷措施, 但仍屡屡发生雷击事故, 主要是由于加气站弱电设备等金属物体在直击雷放电时产生的电磁感应、静电感应对供电线路和控制线路的影响。此次直击雷雷击分析为架空线路引雷, 或为防雷装置保护性引雷放电造成。
雷电波侵入指在更大的范围内 (几千米甚至几十千米) , 雷电对电力线路、信息通讯线路及金属管道作用, 然后雷电波沿着管线侵入室内, 危及人身安全或损坏设备的情况。该站供电线为一路架空线路引入总配电后分两路, 分别是办公室配电、泵房室配电。之后分为四路分别供电, 雷击造成泵房配电PLC柜主板损坏, 办公室UPS电源烧毁。此2处损坏主要考虑架空线路遭雷击沿该线路引入雷电造成。
感应雷 (又称二次雷击) 指雷云之间或雷云对地之间的放电而在附近的架空线路、埋地线路、金属管线或类似的传导线路上产生感应电压, 该电压通过这些传导体传输至设备, 间接摧毁微电子设备的情况。加气站的低压供电线路经过二次分配到达各个供电设备, 整个供电系统只设有2个电源模块, 所采取的防浪涌电压保护远远不够, 这就给供电设备的感应雷入侵提供了途径[3]。同样, 进出房间的各种信号线路也没有进行感应雷防护, 一旦加气站及周围有落雷, 极易感应上雷电流, 造成设备损坏。
2.4 等电位连接
根据《建筑物防雷设计规范 (GB50057—94) 》, 等电位连接是把控制室内金属物, 如混凝土内的钢筋、自来水管、暖气管道, 以及其他金属管道、设备金属外壳和大型的埋地金属物、电缆金属屏蔽层、电力系统的地线、防直击雷接地线、防感应雷接地线、电器设备安全保护地、防静电地等, 全部用电气连接的方法连接起来 (焊接或可靠的导电连接) , 使整个机房空间成为一个良好的等电位体[4]。当雷电袭击时, 在机房内部和附近大体上是等电位的, 从而不会发生内部设备被高电位反击和人被电击的事故。具体做法:在控制室、PLC柜控制室内做等电位连接。
3 小结
通过对雷击事件的分析, 说明防雷工程是一项系统、复杂的工程。必须深刻理解国家颁布新规范的重要意义, 要求防雷工作人员在设计、安装防雷装置时, 从设计、建造、验收和运营管理都必须严格遵守规范条文, 充分考虑各个单元工作性质、工作参数, 贯彻“安全第一, 预防为主, 全员动员, 综合治理”方针, 完善每一个防雷工程, 排除防雷安全隐患, 做到面面俱到、层层设防, 最大限度地减少各种雷击所造成的损失。
参考文献
[1]张小青.建筑物内电子设备的防雷保护[M].北京:电子工业出版社, 2000.
[2]芮静康.建筑防雷与电气安全技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.
[3]杨金夕.防雷.接地及电气安全技术[M].北京:机械工业出版社, 2004.
雷击分析 篇5
詹昌东、胡萍、温州市气象局防雷中心、325027
摘要：通过泰顺县气象局机房雷击原因分析，提出针对的改进措施。机房采取了整改措施后效果明显。
关键词：机房 雷击 整改措施 引言
随着气象现代化的发展，越来越多的电子设备，如视频会商系统、自动气象站、数据交换机等投入使用。这些电子设备耐压水平低，对电磁环境变化反应敏感，因雷击造成损坏的事件呈增长态势。本文就气象局信息系统机房发生的一次雷击事故，分析其雷击原因，指出其防雷设施存在的缺陷，并提出相应的改进措施。
1.雷击导致设备损坏的可能途径及存在的防雷隐患
该局办公楼高23米，机房设在第3层。这里是高雷区，雷灾事故时有发生，08年机房的气象视频会商系统、数据采集器、交换机等设备遭雷击而损坏，影响正常工作。分析发生雷击事件的原因并采取适当措施加以防护具有十分现实的意义。
现场勘查发现的问题
1.1担任气象局通信、信息传输等任务的两条光缆从10米外架空引入机房，其金属加强芯未接地；与之连接的光缆终端盒、光缆配线箱均未接地；置放设备的机柜也无接地。
1.2有线电视信号线围绕办公楼外墙50米后进入机房，进入机房后与气象视频会商系统的信号线、网络线等缠绕一起，不符合《气象台（站）防雷技术规范》QX4-2000第8条“屏蔽措施和合理布线要求。”
1.3机房内没有设置接地母排（等电位连接导体），所有设备均无接地和等电位连接，不符合《气象台（站）防雷技术规范》QX4-2000第7条第5款“计算机房和通讯机房内应敷设等电位连接带或环型等电位连接导体”的要求。
1.4交换机到一楼的网络信号线穿越外墙，所有布线均无采取屏蔽措施。
1.5机房内的ZQZ-C2型地面气象综合有线遥测仪（数据采集器）近年频频遭受雷电感应而损坏。经检测，该设备外壳无接地；多条数据传输线从150米外的观测场穿金属管引入；观测场设在海拔534米高的山顶，雷击机率高，数据传输线的金属屏蔽管埋地深度不够（有些地方裸露在地表），金属管之间连接不良，入户端未接地。
1.6地温采集线屏蔽管接地不良；自动站数据采集线屏蔽管中间连接不良。1.7办公楼屋面的卫星接收天线未在接闪器的保护范围之内；天馈线未穿金属屏蔽管进入机房。1.8设在一楼低压配电线路上的电涌保护器（型号：LS4-80）形同虚设。接线过长，残压高，不能起保护设备作用；电涌保护器没固定位置，摇摆不定容易造成接触不良，引起电火花；电涌保护器前端未设置过电流保护装置。
2.防雷措施的改进意见
气象局整体的防雷设施依据《气象台（站）防雷技术规范》QX4-2000进行设计、施工，做到安全可靠、技术先进、经济合理。
具体的防雷改进措施
2.1机房应设置接地装置。建议采取共用接地方式，接地电阻小于4欧姆。
2.2机房内所有电子设备均应采取接地和等电位连接措施；所有信号线、网络线均应采取金属槽架敷设或其它屏蔽措施。
2.3从机房交换机（设备机柜）到一搂的网络信号线改经室内敷设。如继续从室外布线，应采取屏蔽措施。
2.4从150米外的观测场到办公楼的数据传输线金属屏蔽管每隔30米左右做一次接地，接地材料采用降阻剂或接地摸块。通过金属屏蔽管使观测场与办公楼的地连接在一起，减少电位差。
2.5卫星接收天线设置避雷针保护；天馈线应穿金属屏蔽管进入机房，并安装适配的天馈避雷器。
2.6所有光缆（包括观测场到办公楼内部传输光缆）金属加强芯应接地；与之连接的光缆终端盒、光缆配线箱均应接地；置放设备的机柜也应接地。
2.7低压配电线路上的电涌保护器应按规范要求设计安装。3.防雷措施改进后的状况
根据以上改进意见，机房与2008年六月采取了上述的整改措施，经过两年多次强雷电天气检验，再没有设备损坏，效果明显。
4.结束语
10kV贯通线的雷击原因分析 篇6
[关键词] 10kV贯通线 避雷器 短路 措施
福州电务段龙岩电力车间管辖漳龙铁路福建段15个车站及赣龙铁路福建段9个车站的电力设备，其中10KV贯通线架空线路302.923KM,高压电缆89.739KM。赣龙铁路及漳龙铁路地处闽西境内多雷区，且贯通线很多远离铁路沿大山架设，地势较高，自2000年漳龙线投入运行及2005年赣龙线投入运行以来，频繁发生雷击断线、瓷瓶炸裂断线、避雷器击穿导致单相接地或相间短路等事故，造成线路停电，影响铁路行车。
1 雷击事故及其原因
10kV贯通线线路较长，因其沿途地形较空旷，有些在山顶，附近少有高大建筑物，故在每年的雷雨季节常遭雷击，由此产生的事故是10kV贯通线最常见的。
(1)绝缘子质量不过关或存在隐患运行。
铁漳、铁永、永埔贯通线使用的瓷瓶是P-20T针式瓷瓶，瓷瓶的质量是引起导线断线的主要原因。如P-15kV针式绝缘子质量存在缺陷，在雷击时易引起10kV线路接地或相间短路。很多故障就是因为该型针式绝缘子的质量缺陷而被雷电击穿，致使导线对铁横担放电起弧而烧断。
(2)10kV贯通线防雷措施不足。
线路所处区域空旷易受雷击，而10kV贯通线没有避雷线，线路直击雷或感应雷过电压就会在线路设施薄弱之处寻找出路，造成损害。
(3)避雷器性能下降或失效。
(4)接地装置不合格。
受地理环境影响，接地极设在含砂土壤上，土壤电阻率较高，接地电阻值达不到要求，泄流能力低，雷击电流不能快速流入大地，残压高。
2 防雷击的反事故措施
2.1 更换、安装耐压等级高的绝缘子或瓷横担
雷击10kV架空线路针式绝缘子事故，是最多见的设备事故，其原因：一方面是闽西地区年雷暴日多、雷期长；另一方面针式绝缘子质量不过关也是主要原因。应在受雷害严重的线路上适当采用20kV电压等级的绝缘子，提高其耐雷水平；提高维护水平，在雷害严重地区，应加强巡视，并结合线路停电机会，登杆检查，及时更换不合格的绝缘子。
原使用的P-20T针式瓷瓶的铁柄距瓷瓶顶部距离较小，仅为2cm左右，一旦有裂缝，在下雨天，就会造成单相接地。特别是雷雨季节，雨水对瓷瓶热胀冷缩的作用，加上雷击，更容易引起瓷瓶涨碎。另外，电缆的大量应用，电容电流大大增加。车间管内电缆较长，10KV贯通线总长为392.662KM，其中电缆为89.739KM，而电缆的电容电流要比同样长度的架空线大25倍。因此，一旦发生单相接地后，这样大的电容电流便引起穿弧、烧断导线，最后极可能造成相间短路。为此，我们在2005年把铁永贯通线及永埔贯通线的针式瓷瓶P-20T替换成棒式瓷瓶PSQ-15，棒式瓷瓶较针式瓷瓶的优点在于铁柄距瓶顶距离大,即使有裂缝也不会发生击穿；针式瓷瓶受耐压能力差,在雷雨季节,经常发生击穿，引起单相接地，且故障点不易寻找,延长了停电时间。用棒式瓷瓶后,情况大有好转，使线路整体耐雷水平提高。在2006年5、6月长时间持续雷雨天气里，电力设备未发生因雷击引起的断线事故，避雷器击穿的故障也明显减少。
从表1中可以看出，棒式瓷瓶较针式次瓶的优点在于铁柄距瓶顶距离大，即使有裂缝也不会发生击穿；缺点在于，棒式瓷瓶的抗弯破坏力仅有针式瓷瓶的一半。为此我们在使用棒式瓷瓶时要注意：1.把棒式瓷瓶用于转角杆时，要用双棒式；2.必须把棒式瓷瓶的底脚螺杆拧紧，包括螺杆与瓷瓶及螺杆与横但之间。试验表明，在螺杆拧紧的情况下，在平均值为6.03(KN)的试验拉力作用下，螺杆脚变形，而瓷件完好无损。2006年7月永埔线曾发生1起金属性接地故障，原因是更换针式瓷瓶时，未把棒式瓷瓶的底脚螺杆拧紧，运行一段时间后螺杆从瓷瓶底部脱落，瓷瓶偏离横担，导线垂下后搭在拉线上，配电所电流速断保护动作。
2.2 安装金属氧化物避雷器(简称MOA)
金属氧化物避雷器是当前限制过电压最先进的一种保护电器，被广泛地用于发电、输变、变电、配电系统中，使电气设备的绝缘免受过电压的损害。氧化锌避雷器是目前国际最先进的过电压保护器，用以保护交流电力系统的电气设备免受大气过电压和操作过电压危害的保护设备。可在空旷的10kV架空线路上安装线路型避雷器，在变压器、柱上开关、电缆头等处也必须安装避雷器。
2.3 检查、整改接地装置
严格按期检查测量10KV贯通线接地装置的接地电阻，不合格的给予整改，保证线路接地电阻值不大于10Ω，与1kV以下设备共用的变电台接地装置接地电阻不大于4Ω。一般来说，雷电流通过单根引下线的全部电压降是： UFJ=i×Rch+L0×l×di/dt
式中i——雷电流，kA
Rch——接地装置的冲击电阻，Ω
L0——单位长度的电感，μL/m
L——接地引下线的长度,m
UFJ——电压降，kV
di/dt——雷电流的陡度,kV/μs
从上述公式中，我们可以看出，在防雷接地装置中，接地电阻阻值越小，则瞬间冲击接地电压降就越小，遭受雷击的危险性就越小，因此足够小的接地电阻值和安全可靠的防雷接地装置是防雷的重要保证。
降低接地电阻的技术措施有：(1)更换土壤。这种方法是采用电阻率较低的土壤(如粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内。(2)人工处理土壤。在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等，提高接地体周围土壤的导电性。(3)深埋接地极。当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻值。这种方法对含砂土壤最有效果。(4)多支外引式接地装置。如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊，可采用此法。(5)利用接地电阻降阻剂。在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低接触电阻的作用。
2.4 完善电力远动系统的故障检测及处理功能
赣龙线采用了电力远动系统，贯通线在每个车站都安装了FTU,可对贯通线分段。电力远动系统应能够自动监测和识别相间短路故障，小电流接地故障，并及时上报。当贯通线发生故障跳闸时，系统应能完成判断故障类型、故障的自动定位、故障点的隔离以及非故障线路的快速恢复供电，缩小停电范围。当系统发生单相接地故障时，应具有两种及以上的可靠的独立算法对故障进行综合分析，判断故障发生区段。但是，目前赣龙线远动系统功能不完善，无法自动隔离故障区段以及非故障区段的快速恢复供电。FTU故障率高，当贯通线发生故障时，调度无法实现远动操作，增加了故障处理时间。为此，我们已和厂家联系对赣龙线电力远动系统进行整治，对电力工区人员培训，使远动系统发挥应有的作用。
2.5 严格实施避雷器预试制度
通过预试将那些性能劣化或失效的避雷器筛选出去，同时要大力推广应用金属氧化物避雷器。相对旧式避雷器，MOA具有保护性能好、通流容量大、动作反应快、结构简单、体积小、重量轻的优点，实际运行效果很好。在工频情况下，避雷器的瓷套管用于保证避雷器必要的绝缘水平，如果瓷套管发生破裂放电，则将成为电力系统的事故隐患。此种情况，应及时停用、更换。在工频情况下，避雷器内部是没有电流通过的。因此，不应有任何声音。若运行中避雷器内有异常声音，则认为避雷器损坏失去作用，而且可能会引发单相接地。这种情况，应立即汇报调度，将避雷器退出运行，予以调换。
3 结语
一起大电流雷击故障跳闸分析 篇7
关键词：大电流,雷击故障,分析
0 引言
架空输电线路是电网建设基础,是电力系统的重要组成部分,它将能源中心转变而来的巨大电能输送到四面八方的负荷中心,输电线路的安全稳定运行直接影响着电网的稳定性和供电的可靠性。由于架空输电线路分布在野外,绵延数千里,所经地区地形地貌错综复杂,因此极易遭受雷击引发故障。电网故障分类统计数据表明,在交流高压/超高压输电线路运行的总跳闸次数中,由于雷击引起的跳闸次数占40%~70%[1,2]。本文通过对某220k V高压输电线路的一次大电流雷击事故分析,找出存在的问题,提出改进措施,对于预防类似事故的再次发生,具有重要意义。
1 故障情况描述
2013年11月06日23时32分,某220k V线路第二套纵联保护、距离Ⅰ段保护动作,开关跳闸,A、B、C三相故障,01时35分强送良好。测距39.1公里,重点地段45~75号,重点塔号60号。该线路全长67.225公里,计151基铁塔,绝缘配置为FXBW4-2240/100合成绝缘子,地线型号为左线GJ-50、右线OPGW-24B,保护角15度。故障杆塔地形为山地,铁塔位于山坡。
2 故障调查
2.1 故障线路巡视情况
供电公司11月7日登塔巡视发现,该线59号中线(C相)上下均压环及导线有放电痕迹;左线(B相)复合绝缘子及避雷器没有发现异常现象,但避雷器表数指示发生变化(安装时表数为0,现表数为6);右线(A相)复合绝缘子及避雷器没有发现异常现象,但避雷器表数指示发生变化(安装时表数为0,现表数为1);杆塔A腿、B腿接地引上线与塔腿连接部分有轻微放电痕迹。59号塔塔型为Z2直线塔,呼称高23.7m,实测22Ω。在巡视中还发现62号左线(B相)上、下均压环均有轻微放电痕迹,右线(A相)上、下均压环均有轻微放电痕迹,其它部位无异常。62号塔型为Z2直线塔,呼称高20.7m,接地型式为环形石墨接地,实测24Ω。
2.2 雷电定位系统查询
通过查询故障线路在故障时刻前后2分钟、线路走廊半径2km范围内的落雷情况,在2013年11月6日23时32分33秒,距离60#~61#杆塔1.2km处有一幅值达520.8k A的落雷,根据59#、62#故障杆塔巡视情况和周围环境、当天天气状况,初步判断为反击雷造成线路A、B、C三相故障。
3 故障区段杆塔反击耐雷水平计算
由于此次雷击跳闸故障监测雷电流较大,超过了500k A,因此重点对59#、62#故障区段杆塔的反击耐雷水平进行计算分析。计算所采取的方法是基于电磁暂态仿真分析程序的ATP-EMTP法,在ATP中分别建立雷电电流波形和雷电通道波阻抗模型、输电线路模型、杆塔模型、绝缘子串闪络模型、接地电阻模型及感应电压模型,在考虑导线自身工作电压的情况下计算其在实际土壤电阻率及接地电阻值情况下的一相、两相和三相闪络耐雷水平,其中,雷电流源选取2.6/50.0μs的标准双指数波,雷电通道波阻抗取400Ω,输电线路模型采用频率相关(基于相域变换)模型,元件参数与系统频率相关,杆塔模型采用多波阻抗模型,可得到杆塔各部位电位分布情况,且与实际情况下的电位分布非常接近,绝缘子串闪络模型采用先导法判别,当先导长度达到间隙长度时,间隙击穿,绝缘子串闪络,接地电阻模型采用IEC推荐公式来计算有冲击电流流过时接地体的冲击阻抗值,感应电压模型采用比较符合实际情况的试验数据拟合公式[3,4]。
58#~62#直线故障区段杆塔档距、绝缘子串型号、导线及地线型号、土壤电阻率和实测接地电阻见表1。
58#~62#直线故障区段杆塔Z1及Z2塔型及参数如图1。
在ATP中建立的58#~62#直线故障区段杆塔反击耐雷水平仿真模型如图2、图3、图4。
在导线工作电压相位角分别为0°、60°、120°、180°、240°、300°,杆塔接地电阻为22Ω的情况下,计算线路的一相、两相和三相闪络反击耐雷水平,结果见表2及图5。
由表2及图5可知,在杆塔接地电阻为22Ω的情况下,59#杆塔的单回、双回及三相闪络反击耐雷水平平均值分别为101k A、114k A和163k A,且当导线工作电压相位角为60°和240°时其单回闪络及双回闪络耐雷水平一致,即受导线工作电压的影响，在工作电压相位角为60°和240°时极易发生两相跳闸故障。
在导线工作电压相位角分别为0°、60°、120°、180°、240°、300°,杆塔接地电阻为22Ω的情况下,考虑边相安装避雷器后线路中相(C相)反击耐雷水平,结果见表3及图6。
由表3及图6可知,在边相安装避雷器后故障杆塔的反击耐雷水平有较大提高,由于此次雷击故障雷电流幅值达520k A,还是超出了安装两支避雷器后的反击耐雷水平,因此造成了雷击故障。
在导线工作电压相位角分别为0°、60°、120°、180°、240°、300°,杆塔接地电阻为22Ω的情况下,考虑雷电流520k A时，59#杆塔装有避雷器的两边相(A相和B相)导线电压幅值结果见表4。
忽略导线工作电压,在杆塔接地电阻为22Ω的情况下,考虑雷电流520k A时,59#杆塔从流经避雷器的电流,A、B相电流幅值分别为30.0k A、30.3k A。
4 结论及建议
1)本次事故为大电流雷击导致的反击造成的,且故障杆塔处于山坡,属于易击杆塔,需要对其防雷性能进行评估并加强防雷措施。
2)本线路所处地区雷电活动强烈,需要对全线进行防雷措施进行检查,减少雷害风险。
3)本线路沿线土壤电阻率高,接地电阻普遍较大,需要对全线进行防雷性能评估,需要针对不同的雷害等级进行综合治理。
参考文献
[1]陈国庆,张志劲,孙才新,司马文霞.输电线路耐雷性能计算方法的研究现状分析[J].重庆大学学报:自然科学版,2003(05).
[2]陈国庆,张志劲,孙才新,司马文霞.输电线路耐雷性能计算方法的研究现状分析[J].重庆大学学报:自然科学版,2003(05).
[3]王志勇,余占清,李雨,何金良,耿屹楠,梁曦东.基于先导发展法的特高压直流输电线路绕击特性分析[J].高电压技术,2011(09).
配网雷击跳闸的治理对策分析 篇8
关键词：配网,雷击跳闸,治理对策
通常情况下, 在出现雷雨大风等一些恶劣的天气时, 配网遭受雷击而导致跳闸的现象非常多, 占跳闸总数的一半以上, 从配网跳闸之后的故障分析能够看出, 雷击对瓷瓶和避雷器造成了严重的损坏, 因此研究配网防雷是当前一项非常重要的任务, 必须要提高防雷的设计标准, 增强对配网的防雷改造。
1 雷击跳闸机理
1.1 绝缘水平较低
绝缘子的绝缘水平和线路绝缘的水平有着直接关系, 受到绝缘子的限制, 例如P20绝缘子的绝缘值是145千伏, 而P15绝缘子的绝缘值是115千伏, 也就是说当雷击的电压超过这个范围之后就会出现配网跳闸的问题出现。
1.2 故障形式影响
如果雷击电压大于配网线路的冲击绝缘能力时, 如果其中一相的绝缘水平较低, 有可能出现单相闪络, 另外两相不会发生闪络。原因在于当一相闪络之后就相当于接地, 也就是耦合地线, 这样其它两相对地电容增大, 能够承担降低雷击的陡度。
如果三相的绝缘水平相互持平, 同时雷击的电压要大于绝缘子的绝缘能力达到30%以上, 就会导致二相或三相同时闪络, 同时出现很大的短路电流, 在配电线路开关的保护之下, 短路电路会致使配网出现跳闸。
1.3 电压过大
当雷电击中配网时, 最高的电压能够达到4000千伏, 通常情况下, 雷电都会导致配网绝缘子闪络放电;另外感应雷过电压也有可能使配网跳闸, 雷过电压的大小通过公式V=30HIf (B) /D计算出来, 公式中的H为线路的高度, 通常为7米;I为雷电流幅值;f (B) 为与雷电流有关的系数, 大约在1.1~1.4之内;D为雷击中的位置同线路之间的最小长度;当I为30k A, D为40米, f (B) 为1.2时, 通过计算电压为189千伏;当I为20k A, D为40米, f (B) 为1.2时, 通过计算电压为126千伏。由此可见, 在线路40米之外受到雷击, 即使是较小的雷击也会导致绝缘子闪络, 而雷击的电压普遍很好, 很容易导致线路的绝缘子别击穿或闪络。
2 预防雷击的技术
2.1 绝缘技术
通常情况下, 配网的绝缘使用绝缘导线或是P20的绝缘子, 用这种方法强化线路的绝缘对于配网的防雷效果并不太好, 因为绝缘能力有限的, 在受到雷电的时候没有作用, 对感应雷只是在雷击的电压过小或累计位置比较远的情况下才能减弱闪络发生的几率。如果使用绝缘导线进行单回架设, 在受到雷电电击时经常交织了断线, 因此对绝缘导线进行预防雷击的工作必须要重视起来, 加强预防的力度。
除此之外, 在空旷的位置尽量不要使用绝缘导线, 要把绝缘导线设置在多回路中的下方;为了避免三相短路, 还可以提高两根导线的防雷水平, 另一根正常绝缘就可以, 也就是所说的不平衡绝缘法, 在雷电电流不算过大时让一相出现闪络, 防止多相短路问题的出现。
2.2 泄放技术
(1) 采用放电间隙, 配合重合闸和消弧线圈, 泄放的效果同避雷器一致, 只是熄灭续流的能力差, 需要借自消弧线圈的正确运行来熄灭单相间隙的电弧。一旦是多相放电导致的短路配网跳闸, 就要使用重合闸来进行供电工作。 (2) 安装线路避雷器, 避雷器在进行放电时能够泄放雷电, 同时还能够较快的恢复绝缘的能力, 有效避免了配网被雷击引起一些问题。需要注意的是要保证泄放工作的顺利, 使接地电阻越小越好, 交流无间隙MOA避雷器5k A下残压为5Ok V, 也就是冲击电阻为10欧姆, 如果接地装置的冲击电阻为5欧姆, 5k A条件下的地网电位则为25k V, 两者相加为75k V, 不会造成P15绝缘子的闪络问题出现。另外避雷器的接地电阻要尽量为5欧姆左右, 接地装置尽量围绕杆来进行敷设, 形成一个完善的环形, 有效的缩小冲击系数。避雷器的工作面积同雷电的陡度和导线的波阻抗有着直接的关系, 如果从感应雷电的电压方面进行分析, 避雷器的波头较缓, 相应的工作面积可以适当的增加, 但是从配电线路绝缘水平的方面进行分析, 避雷器的工作面积只能在100米左右。
2.3 躲避技术
(1) 用架空绝缘电缆把架空裸导线替换掉, 以地电位来保护导线, 这是当前一种非常安全的方法, 但是造价比较高, 真正实施起来有一定的难度, 目前城市网络改造时, 把电缆埋入地下并不是为了避免受到雷击, 更多的是为了净化城市的环境。 (2) 通过安装避雷针防止雷击, 这样能避免配电线路受到雷电的损坏, 为了更好的保证线路在雷过电压时不出现闪络的现象, 这种设备要安装在距离线路100米之外。
3 雷击跳闸的治理对策
3.1 安装分支分界开关
在配电线路的分支处、主线的中后处安装分支分界开关, 能够在线路出现问题时及时切断电源, 有效的防止了整条线路都出现跳闸现象, 极大的提高了供电的可靠性。
3.2 增强线路防雷设计标准
针对雷电对配网的破坏问题, 按照规程的前提下增强线路的防雷设计标准, 另外已经运行的线路的杆塔高度、结构, 开展防雷改造具有局限性, 因此必须从设计的源头严格审查。针对500千伏的线路和同塔线路要采取5度以下负保护角;110、220千伏的线路分别采用15度和10度以下的保护角, 避免线路绕击出现跳闸的问题。
提高线路的绝缘设计, 使用电弧距离大的绝缘子, 提高玻璃绝缘子片数, 用玻璃绝缘子或合成绝缘子来替换瓷绝缘子;玻璃绝缘子还适用于山顶或突出的位置, 在提高绝缘能力的同时还要相应的增强塔头尺寸和空气间隙裕度, 避免放电概率的增大。
3.3 提高继电保护和重合闸管理水平
线路防雷在一次方面具有一定的局限性, 配网的雷击跳闸几率达到一个可以承受的水平, 雷击跳闸是不能完全避免的, 在采取防范措施的同时还要提高继电保护和重合闸的管理水平, 防止重合闸退出。
3.4 加强运行管理和科研工作
要建立一个线路雷击跳闸记录和防雷运行报表, 详细记录雷击跳闸的具体情况, 对防雷工作的开展进行分析和总结;提高配网防雷工作的管理, 经常性的查找雷击故障位置, 及时更换破旧的绝缘子;设定完善的设备检测和改造的计划, 对突发问题做好处理措施, 积极进行防雷科研和应用。
4 结束语
通过上述分析, 配网防雷工作是一项长期的工作, 由于气候的变化, 雷电出现的次数越来越多, 配网跳闸的现象也随之增多, 因此开展防雷改造、进行有效的防雷措施是当前一项非常重要的任务, 文章针对当前雷击跳闸率和出现雷击的原因, 提出了几点治理配网跳闸的对策, 希望能对今后的防雷工作起到一些帮助。
参考文献
[1]陈荣锋, 刘刚.周边输电线路对10k V配网雷击跳闸的影响研究[J].华东电力, 2013 (2) :390-394.
[2]郭志红, 程学启, 李树静, 等.山东省输电线路雷击跳闸分析及反措[J].高电压技术, 2001 (6) :66-67+69.
[3]王敬春, 罗军, 吕诗月, 等.降低配电线路雷击断线和跳闸率的防护措施[J].高电压技术, 2009 (12) :2958-2962.
一起雷击事故分析及农村防雷措施 篇9
1 雷击现场调查
经现场调查发现, 平房的顶部被炸出一个洞, 平房建在地势较高的平地上;平房采用水泥预制板作屋面, 在这些预制板中有许多钢筋结构, 且这些预制板中的金属和房屋的其他金属结构都没有接地。
2 雷击原因分析
平房相对于周围较低的环境来说, 属于制高点, 遭受雷击的机率较大, 平房设计属盲区, 房顶和支撑钢梁没有接地是造成这起雷击事故的主要原因。近些年来, 由于农民生活水平的提高和改善, 旧式的瓦房已不多, 现在建房大都是采用预制板建盖的房屋, 建筑物中还有很多钢制结构, 全部预制板中的钢筋就组成了一个大的金属网, 屋顶就如一张金属网组成一样, 当雷击到屋面的边缘侧面, 大金属网就把雷电的极高电压传播到屋顶的全部, 而站在突出屋顶的人又是电的导体, 很容易被直击雷击中。更为不安全的是, 很多农户在屋顶拉了乱七八糟的天线, 更增加了雷击的概率。
3 农村雷电灾害防御措施
3.1 加强农村防雷科普宣传力度
据雷电灾害资料统计, 由雷电灾害伤亡的大多数是农民, 在农村发生的很多雷击事件均因缺乏防雷知识酿成的。目前, 对于防雷措施薄弱的农村和缺乏雷电防范知识的农民来说, 防雷宣传工作做得还不到位, 还有很多需要去完善的方面。气象部门要加强农村雷电防御知识和防雷减灾管理工作的宣传, 需要各级地方政府和社会各界的支持和参与, 除了利用电视、电子显示屏、农村网络外, 还要因地制宜的开展农村集会宣传、墙体平面宣传、免费发放防雷科普文章、防雷知识讲座等多种形式, 让防雷减灾常识深入民心, 这样才能减少和避免雷击事故的发生, 保障农民群众生命财产安全[2]。
3.2 加强农村雷电灾害监测预警
气象部门要做好雷电天气、雷击落区、灾害等级等雷电监测和预报预警业务, 充分利用电视、电话、广播、网络、手机短信“12121”等手段, 及时将雷电灾害预警信息发送给政府和有关部门及广大农民群众, 尤其对于偏远山村, 要进一步扩大气象灾害预警和范围, 完善预警体系, 提高政府、民众和信息闭塞乡村对灾害预警信息的重视, 为政府及相关部门做好防雷减灾工作、人民群众增强防雷意识并采取避险措施提供支持和帮助[3]。
3.3 加强农村建筑物防雷设施
农村地旷水多, 房屋多建在地势较高处, 多属于水泥钢筋结构的平房或楼房, 加上村民防雷意识淡薄, 这些建筑物基本上无防雷设施, 室外雷击事件频繁发生。气象部门除了加大农村防雷知识宣传外, 应根据农村的实际情况安装农村防雷基本设施, 规范天线布局, 对房前屋后、田间地头的大树安装防雷设施, 在有关部门配合下修建躲雨避热、休憩的有防雷设施的凉亭, 保护野外避雨人员的安全。并且每年组织技术人员对避雷设施进行安全技检, 排除安全隐患。
3.4 加强个人户外防雷意识
“三夏”时节, 农民在户外活动的频率增高, 也是鲁山县雷电高发季。农民外出时应了解当天天气预报和雷电预警, 在雷雨到来前回到安全地带, 尽量避免户外活动。如果在户外, 看见闪电几秒钟内就听见雷声, 说明正处于近雷暴危险环境, 而又无处可躲时, 应停止行走, 两脚并拢立即下蹲, 同时双手抱膝, 胸口紧贴膝盖, 尽量低头, 因为头部较身体其他部位更易受到雷击。同行人多时, 不要挤在一起, 相互之间要保持一定的距离, 避免在遭受直接雷击后传导给他人, 注意不要停留在高楼平台上, 不宜进入空旷处的孤立棚屋、岗亭等[4]。
参考文献
[1]孟志群, 骆亚军.切实关注和加强农村雷电灾害防御工作[J].安徽农学通报, 2008, 14 (21) :171.
[2]程云峰, 魏俊涛.一起雷击大火事故调查分析及农村防雷工作研究[J].气象与环境科学, 2009 (S1) :330-332.
[3]于东海, 翟玉泰, 杜建德.农村雷电灾害防御工作现状及对策[J].广东气象, 2007, 29 (B12) :133-134.
雷击对铁路信号系统的影响分析 篇10
一、影响铁路信号系统的因素
一般说来完整的铁路信号系统是由列车调度系统、闭塞系统以及相应的联锁系统这三个系统组成的。要想保障铁路信号系统的良好发展需要从这三个方面入手, 综合分析影响铁路信号系统的因素。列车调度系统主要是指对运行列车实行远程控制依和跟踪管理, 这样可以有效保证铁路运行的高速有效, 避免出现列车无法及时应对突发状况。所谓的闭塞系统是指在某一个闭塞系统内通过信号灯的指示, 只允许有一列车运行, 这样以来整个闭塞区内的线路运行状况比较有序。联锁系统主要是指车站内的联锁, 主要有信号机和站内联锁两个因素组成。信号机在联锁系统内充当信号展示机的作用, 是闭塞系统的重要延伸, 一般情况下信号机位于进站和出站的位置, 这样列车人员可以及时根据信号机的指示做出调整;站内联锁在整个铁路系统中充当连接的作用, 主要分布在道岔与近路之间、道岔与信号机之间, 进路和信号机之间以及进路、进路之间, 信号机、信号机之间。
影响铁路信号系统的因素多样, 主要有设备系统、电气化条件以及电缆电源和外部因素。目前我国铁路信号设备发展状况良好, 但是这是相对来说的, 毕竟我国铁路自主发展时间并不长, 由于长期受到殖民主义的影响我国铁路发展长期滞后。所以我国铁路相关设备研究和创新明显不够。近几年我国逐渐加重了自主创新的力度, 铁路信号设备取得了长足的发展, 不过这是一个长期的过程。电气化对铁路信号系统的影响也不可忽视, 虽然信号设备相对于其他电气化设备来说处于从属位置, 但是电气化条件会直接影响到铁路信号系统的效果。电缆电源对信号系统的影响比较好理解, 总的来说整个信号系统都需要电来带动, 电源和电缆的完整是铁路信号系统运行的首要条件。外部因素对铁路系统的影响多种多样, 既有外部自然天气条件造成的影响也有人为因素带来的影响。
综合分析我们发现影响铁路信号系统的因素多种多样, 为了保证铁路信号系统的良好发展需要我们综合考虑这些因素。
二、雷击影响铁路信号系统的途径和表现
雷击影响铁路信号系统主要是从路和场这两个途径产生的。“路”是指雷电侵入组成铁路信号系统的相关电缆和信号线路, 主要包括电缆线路、接地线路和相应的信号线路。所谓的场是指雷击所产生的电磁场。直击雷以及感应雷对铁路信号系统产生的影响并不同。一般来说, 直击雷会直接影响信号楼和位于外部的信号设备, 而直击雷主要是通过雷电流来影响信号系统的。感应雷会对信号系统带来电磁感应的影响, 这个过程中, 感应雷会利用雷电流造成感应电磁场, 这样以来整个信号系统就会受到电磁感应的影响。
1. 雷电直击的入侵途径
通过前面的简要介绍我们发现雷电直击是通过路的方式侵入铁路信号系统的。
一般情况下雷电直击带来的电流会得到相应的分流, 这样就会减少电流对信号系统的影响, 但是由于我国信号系统设备的设计以及电路分布存在一定的问题, 电流的分流比例不合理这样造成了信号系统无法抵抗强雷击带来的影响。当直击雷影响信号楼时, 直击雷带来的50%左右的能量能够通过相应的外部避雷设备释放到大地上, 这些设备主要有电话线和电源线以及信号线等;另有39%的能量可以从供电系统中进行分流, 还有8%左右的电流能量可以在信号楼中的网络线缆分流, 剩余的电流能量会通过其他各种金属管道和电缆进行分流, 不过需要注意的是由于每个区域的管线分布并不一致, 有可能造成电流分配不合理这样就会对信号楼带来很大的损害。
2. 雷电感应的入侵途径
综合分析铁路信号系统遭受雷击的所有事故, 我们发现一般情况下雷电直击造成的影像比较小, 大部分事故还是由雷电感应造成的。雷电感应侵入信号系统的途径比较多, 而且危害程度和范围都比较大, 所以综合分析雷电感应侵入信号系统的途径和形式会减少信号系统遭受损害的情况。虽然对雷电的记载和研究时间比较长并且取得了良好的效果, 但是对雷电产生的雷电感应的研究力度明显不够, 这就给雷电感应影响铁路信号系统创造了机会。
雷电感应侵入铁路信号系统的途径主要有天线端口、电源端口、信号线端口和位于信号楼内的钢结构和信号设备的一些外壳。感应雷主要是影响信号楼内部的信号系统, 感应雷产生的电磁脉冲会影响系统的正常工作, 其强大的冲击力会严重影响信号系统内的各种线路的正常运转。对于这种情况, 需要铁路工作人员及时做好避雷措施, 铁路信号系统研发人员一定要综合考虑多种因素创新系统结构。
三、结束语
铁路是整个国家的交通大动脉。我国幅员辽阔, 要保证国家良好的贯通性需要不断提高对铁路的重视度, 促进铁路事业的良好发展。铁路信号系统是列车的总调度室, 是保证列车安全高速的运行重要因素, 所以调查研究影响铁路信号系统的各种因素意义重大。雷击是影响铁路信号系统的一大外部自然因素。我们无法完全规避雷击的影响, 但是采取各种合理的措施可以有效降低雷击的影响, 减少铁路事故的出现。目前各个国家都加大了对铁路的投资力度, 我国近几年铁路事业发展良好, 从磁悬浮到高铁动车的投产运行, 发展势头迅猛, 加强铁路信号系统研究势在必行。
参考文献
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雷击分析 篇11
关键词：雷击；线路故障；母线失压；避雷器
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0044-03
1 事故前运行方式及概况
220kV某变电站220kV1M、2M并列运行，福澎甲线4730开关故障间隔挂1M在热备用，福澎乙线4731挂2M热备用。某日16时26分07秒，220kV1M母差保护动作，跳开220kV1M所挂所有开关。事故发生时，该站所处地理位置为雷雨天气，现场检查发现220kV福澎甲线4730开关A相瓷瓶有击穿及明显放电痕迹，B相有轻微放电痕迹。
2 事故后气体成分分析
事故后，对福澎甲线4730开关进行了气体成分分析，结果如表1所示。
通过气体成分分析，福澎甲线4730开关三相均未见气体成分异常。
3 现场检查及试验
为进一步分析事故发生原因，对福澎甲线4730开关进行现场本体检查及相关试验。
3.1 福澎甲线4730开关A相检查
通过对福澎甲线4730开关A相进行检查，具体见图1所示。从图1中可以看出，A相上端和下端接线板位置均有明显的放电痕迹，瓷套表面损伤严重，瓷套上端存在较为明显的缺损。
3.2 福澎甲线4730开关B相检查
通过对福澎甲线4730开关B相进行检查，发现其上端接线板位置有明显的放电痕迹，如图2所示，瓷套表面有零星的烧蚀痕迹。
3.3 福澎甲线4730开关C相检查
福澎甲线4730开关C相外观结构完好，无明显放电
痕迹。
3.4 导电回路电阻测量
对福澎甲线4730开关进行了断路器导电回路电阻测量，结果如表2所示：
经查阅厂家资料，4730开关厂家规定值为30±4цΩ，可以判定开关导电回路电阻合格。
3.5 断路器断口绝缘电阻测量
对福澎甲线4730开关进行了断路器断口绝缘电阻测量，结果如表3所示：
合格。
3.6 断路器合闸绝缘电阻测量
对福澎甲线4730开关进行了断路器合闸绝缘电阻测量，结果如表4所示：
3.7 耐压试验
考虑到断路器外绝缘已明显损坏，整体需进行更换处理，故未进行耐压试验。
4 故障录波图
由故障录波图可见，当日16时26分07秒，福澎甲线4730开关发生了对地短路，导致1M失压。通过故障录波图的分析，在220kV福澎甲线线路A相发生故障时，线路两侧保护动作跳闸，保护动作正确。在该站侧福澎甲线A相开关外绝缘击穿后，由于A相开关没有接地故障，所以对该站母差保护来说，故障在区外，故不动作，失灵保护启动。在失灵保护启动延时过程中，A相电弧引起对B相放电，形成AB短路故障，该故障点处在开关与CT之间，属于母差保护范围内，故母差保护动作，跳开220kV1M上所有开关，同时远跳对侧开关。经分析可知保护动作行为正确，动作时序见图3，故障发生示意图见图4。
5 雷电定位
根据运行记录，当日16时该站所处地理位置为雷雨天气，核查雷电定位系统与录波图，并安排巡视人员进行了杆塔巡视。巡视发现在220kV福澎甲线N60塔A相合成绝缘子下均压环有击穿现象。查线人员于当日21时30分开始对N59-N63塔登塔检查，发现220kV福澎甲线N60塔A相绝缘子、均压环有明显放电烧灼痕迹。220kV福澎甲线N60直线塔距离该站7.7km。
N60塔型（SZ631-21/24），防雷保护角：6.1°，接地电阻型号：T25，设计电阻值：25Ω，实测值：19Ω。防雷保护角过大，导致避雷线对A、B相保护较弱。220kV福澎甲线N60直线塔如图5所示，雷击痕迹见图6所示。
6 故障原因分析
6.1 线路出线侧未装设避雷器
福澎甲线4730开关间隔未安装线路侧避雷器是导致故障的主要原因。根据南方电网公司反措要求：热备用状态的线路侧需装设避雷器。因该线路在2011年时正常状态由运行转为线路充电热备用状态，站内线路侧及线路终端塔均未及时安装避雷器，仅在福澎甲乙线的N76、N77杆塔（距离东澎变电站1.1km）装设了线路避雷器。线路处于热备用的运行方式导致在线路落雷后，雷电流直接传导进入变电站，在故障线路福澎甲线4730开关断口位置形成电流全反射，瓷瓶外绝缘在雷电过电压的冲击下，A、B相之间发生闪络放电，母线母差保护动作跳闸。
6.2 雷电波入侵
事故发生时，该站所处地理位置为雷雨天气，雷电波入侵是导致故障的直接原因。线路落雷后，雷电波经线路传入变电站，产生过电压，直接导致了故障发生。
6.3 雨滴导致绝缘性能下降
雨滴是导致故障发生的间接原因。雷电波入侵后，导致断路器动静触头间和上下接线板间的电压差增大。雨滴使得断路器上下接线板之间的绝缘性能下降，在高电压的作用下，形成放电。从B相瓷瓶表面存在零星烧伤痕迹可以证明雨滴是导致放电的间接原因，如图7示意图所示。
7 故障处理及建议
7.1 更换受损开关
通过现场检查，发现福澎甲线4730间隔A、B相开关瓷瓶均存在明显的放电灼伤痕迹，表面瓷釉损坏，说明瓷瓶本身机械特性及耐受气体压力特性已受到损伤。考虑到开关需要依靠0.6MPa气压的SF6气体来保证内绝缘，高压气体在断路器拉弧过程产生体积膨胀，导致瓷瓶内部气压升高，在瓷瓶表面受损的情况，很容易产生爆炸，对运行人员和设备造成损失，建议对受损开关进行更换处理。
7.2 加装线路避雷器
对福澎甲线、福澎乙线加装了避雷器，防止因雷击造成断路器断口击穿，并举一反三，核查所有110kV及以上电压等级架空线路出线侧避雷器的安装情况，预防类似事件再次发生。
7.3 定期反措核查
根据反措要求“110kV及以上电压等级架空线路应在开环点的出线侧加装避雷器”，该线路2011年正常方式由运行转为热备用状态时未及时安装线路侧避雷器。因此，需建立反措落实情况核查管理常态机制，对历年来颁布的反措执行情况进行核查，每年组织对上年的反措执行情况进行核查。由亍电网运行方式变化较快，应该及时根据方式的变动核查并落实各项反措要求。
7.4 建立源头保障
加强项目设计的管理，加强新建（技改）线路的验收管理，明确规定没有安装线路终端避雷器的非GIS出线间隔不允许验收投产，从源头上保证反措的落实。
参考文献
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输电线路雷击跳闸分析和防雷措施 篇12
雷电是在空气中进行的一种宏伟的放电现象, 雷电放电是由带电荷的雷云引起的。大多数雷电放电发生在雷云之间, 它对地面没有什么直接影响。当雷云对输电线路放电时, 由于雷云中电荷快速释放而在输电系统中产生的一种幅值很高的电压, 称为雷电过电压。雷电流幅值的概率在我国一般地区可按以下公式求得:
2 线路雷击过电压种类
可能在输电线路上产生跳闸原因的雷电过电压主要有以下几种:
1) 雷电感应过电压。雷击于输电线路附近的地面时, 可在导线上感应产生过电压, 称为雷电感应过电压。感应过电压只会危害电压等级较低 (如35k V以下) 的输电线路。感应过电压的出现极为普遍, 只要雷击线路附近的地面时, 便会在架空线路的三相导线上出现感应过电压。此时的感应过电压的幅值一般不会超过300~400k V, 因此不会引起导线闪络。
2) 直击雷过电压。就是雷电直接击中线路引起直击雷过电压。直击雷过电压要比感应过电压的幅值大得多, 因此对于线路防雷来说, 主要是防直击雷。直击雷过电压又可分为反击雷过电压和绕击雷过电压两种:
(1) 反击雷过电压。雷击于输电线路的杆塔或避雷线时, 在杆塔的塔顶和横担上形成很高的电位, 相应地在线路绝缘子串两端 (即导线和横担之间) 产生较高的电位差, 造成雷击的线路跳闸故障。
(2) 绕击雷过电压。当雷电绕过避雷线, 即避雷线保护失效, 直接击在导线上, 由此造成的雷击线路跳闸故障。
3 线路雷击跳闸分析
3.1 线路雷击跳闸率的计算
式中:N为跳闸率, 次/ (100km.a) ;η为建弧率;g为击杆率;P1为超过雷击杆塔顶部时耐雷水平的雷电流概率;P2为超过雷绕击导线时耐雷水平的雷电流概率;Pa为绕击率 (包括平原和山区) 。击杆率g与避雷线根数和地形有关, 一般可采用表1所列数据。
3.2 线路反击雷分析
雷击杆、塔顶部或避雷线时, 雷电电流流过塔体和接地体, 使杆塔电位升高, 同时在相导线上产生感应过电压。杆塔上绝缘承受的过电压最大值为:
式中:u50%为绝缘子串50%冲击闪络电压, k为导线线间耦合系数, k0为导线与地线间的耦合系数, β为杆塔分流系数, Ri杆塔冲击接地电阻, Lt为杆塔电感, hg为地线平均高度, hc为导线平均高度, ht为杆塔高度, ha为横担对地高度。由式 (2) , 可以看出降低杆塔接地电阻Ri, 提高耦合系数k, 减小分流系数β, 可提高输电线路的耐雷水平, 应着重考虑降低杆塔接地电阻Ri的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。因此, 山区线路防雷工作的重点应放在防雷击杆塔上。
3.3 线路绕击雷分析
根据高压线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明, 雷电绕过避雷线直击导线的概率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及线路经过的地形、地貌和地质条件有关。平原和山区线路的绕击率与保护角和杆塔高度的关系曲线见图1, 图中的绕击率曲线也可用下式表示:
式中:α为避雷线对边导线的保护角, ht为杆塔高度。
根据式 (4) 可以推算出山区的绕击率在5%左右, 但山区线路的绕击率约为平地线路的3倍, 山区线路不可避免会出现大跨越尧大高差档距, 这是线路耐雷水平的薄弱环节。一些地区雷电活动相对强烈, 使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。
4 输电线路防雷设计措施
4.1 加强输电线路的绝缘水平
由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔 (如:跨河、跨海杆塔) , 这就增加了杆塔落雷的机会。高塔落雷时塔顶电位高, 感应过电压大, 而且受绕击的概率也较大。为降低线路跳闸率, 可在高杆塔上增加绝缘子串片数, 加大大跨越档导线与地线之间的距离, 以加强线路绝缘。在35k V及以下的线路可采用瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘子来降低雷击跳闸率。
4.2 降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻, 来达到减小雷击杆塔时的电位升高, 这是配合架设避雷线所采取的一项有效措施。采取增加地埋接地体数量并进行深埋的措施, 使沙地的杆塔接地电阻值达到了设计要求, 对位于雷电活动区内的岩石基础上的接地体不满足设计标准情况和对于高电阻地区, 还可以使用长效化学降阻剂, 来达到降低接电电阻的目的。
4.3 增设耦合地线
在降低杆塔接地电阻有困难时, 可采用架设耦合地线的措施, 即在导线下方再架设一条地线。它的作用主要有以下方面: (1) 加强避雷线与导线间的耦合, 使线路绝缘上的过电压降低; (2) 增加了对雷电流的分流作用。运行经验表明, 耦合地线对减小雷击跳闸率的效果是显著的, 尤其在山区的输电线路其效果更为明显。
4.4 线路避雷器
线路避雷器的主要作用是雷击线路时, 当雷电流达到一定幅值, 避雷器就会动作, 大部分雷电流从避雷器流入导线, 传播到相邻杆塔。这种分流的耦合作用使导线电位提高, 避免绝缘子发生雷击闪络。而在正常的情况下, 避雷器恢复到正常的工作状态, 从而提高系统的可靠性。线路避雷器主要应用于位于山区、海边等空旷易击点杆塔。在雷击跳闸比较频繁的易击点安装线路型避雷器, 降低雷电易击点雷击跳闸次数的效果比较明显, 有效降低线路故障巡视及维修工作量。线路避雷器有2种类型, 即带串联间隙和无串联间隙, 因运行方式不同和电站避雷器相比在结构设计上也有所区别。线路避雷器安装时应注意: (1) 选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔, 最好在两侧相临杆塔上同时安装; (2) 垂直排列的线路可只装上下2相; (3) 安装时尽量不使避雷器受力, 并注意保持足够的安全距离; (4) 避雷器应顺杆塔单独敷设接地线, 其截面不小于25 mm2, 尽量减小接地电阻的影响。投运后进行必要的维护: (1) 结合停电定期测量绝缘电阻, 历年结果不应明显变化; (2) 检查并记录计数器的动作情况; (3) 对其紧固件进行拧紧, 防止松动; (4) 5 a拆回, 进行1次直流1 m A及75%参考电压下泄漏电流测量。安装线路避雷器防止线路雷害故障有较好的效果。
4.5 装设自动重合闸
雷击故障约90%以上是瞬时故障, 所以应在变电站 (所) 装设自动重合闸装置, 以便及时恢复送电。据统计, 我国110k V及以上的高压线路重合闸成功率达57~95%, 35k V及以下线路为50~80%。因此按规程要求“各级电压线路应尽量装设三相或单相重合闸”。同时明确强调“高土壤电阻率地区的送电线路必须装设自动重合闸装置”。装设自动重合闸装置是防雷保护的有效措施之一。
当然, 任何防雷的方法都会有普遍适应性和个体特殊性, 在线路防雷中运用什么样的方法, 不可强行照搬, 还须因地制宜, 综合防治, 要根据实际情况选用最恰当的方法。
5 结论
高压输电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关:线路绝缘子的50%放电电压;有无架空地线;雷电流强度;杆塔的接地电阻。高压输电线路各种防雷措施都有针对性, 因此, 在进行高压输电线路设计时, 我们选择防雷方式首先要明确高压输电线路遭受雷击跳闸原因, 结合原有输电线路运行经验以及系统运行方式等, 通过比较选取合理的防雷设计, 提高输电线路的耐雷水平, 来达到架空输电线路的安全稳定运行。
摘要：本文分析了雷电现象、雷电过电压及跳闸原因, 并提出了一些防雷保护措施, 提高架空输电线路的耐雷水平。
关键词：输电线路,跳闸,防雷
参考文献
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