《民用住房低压配电系统防雷研究》

民用住房低压配电系统的防雷是保障居住安全的重要方面。雷电可能通过架空线路、电缆等途径入侵低压配电系统，造成电气设备损坏甚至引发火灾等危险。在研究中，首先要对可能的雷电入侵途径进行分析，如直击雷击中附近物体产生的感应雷等。然后探讨有效的防护措施，像安装合适的电涌保护器（SPD），它能在瞬间将过电压限制在设备可承受范围。接地系统的优化也极为关键，良好的接地可迅速将雷电流导入大地。此外，对线路布局的合理规划，采用屏蔽电缆等也有助于提升民用住房低压配电系统的防雷能力。

【摘 要】本文主要是结合笔者多年从事雷电防护工作和设计审核工作的经验，就当前民用住宅低压配电系统的雷电过电保护措施方面值得大家关注的几个问题提出分析和探讨。
    【关键词】民用住房 低压配电系统 防雷
   
    目前，从电源方面侵入雷电过电压导致事故例子趋于增多，轻则导致电子机械化设施、设备出现失灵，重则电子机械化设施、设备被烧坏，严重时导致人员伤亡，特别是民用中的电器、办公或生产生活所用的设备、电脑互联网系统等方面的事故尤为显著。归根结底，主要是低压配电装置的防雷击过电压系统构建不完善所引发的。
    1 应注意的几个方面
    1.1防直击雷设备和低接地电阻并不能完全有效的保证民用建筑配电的防雷安全大多数人都认为，只要做好民用建筑的防直击雷设备，并把配电装置的接地电阻值做的充足小，民用建筑配电系统的防雷就可以畅通无阻了。实际情况并不是这样的，主要因为：（1） 民用建筑物的防直击雷设备是与建筑物合二为一的，它并不能降低建筑物的雷击频率，更不能保证建筑物避免雷击，仅仅是给雷电流提供一个释放通道而已。另外，当雷电直接击中民用建筑物防雷设备时，由于其所用时间是相当短暂的（只有几十微秒）、电流过大，因此强电流的瞬间激发效应十分强大，产生超强的LEMP（雷电电磁脉冲）反而会对民用建筑附近的线路、设施、设备产生一定的影响，可能引起高电压损坏设施、设备或配电装置等。
    （2）我们从接地的原理研究中可以找出结论，雷电击中大地或接地体的时候，会导致低电位上升。因为配电装置变压器的低压中性点在远处是直接地的，这种“电位上升”将通过接地导入线、防雷器连接装置等其它连接载体进入到民用建筑物体内，波及附近的电子装备，并顺着电力线以波阻向远处传播，会对设施、设备产生共振性干扰或破坏设备的绝缘。
    （3）这种“电位升”有的时候可以形成比较高的电压值，首先会对民用建筑附近接地的装置、人或设施、设备产生旁侧闪络，对有两个设施分别接地的一个设备，设备内体也许可能会出现拉弧的现象，烧毁电路，称之为地电位反击。其次在接地极的中心体系附近还会有危险的电位梯度，也就是所谓的禁止领域，这个领域内可以产生强烈的跨步电压，导致人身受到攻击。
    1.2 民用建筑屋面用电装置电源线路的防雷电波入侵一定要重视随着我国科学技术和国民经济的不断发展，冷却水塔、信号灯、建筑照明灯、风机等大量建筑附属装置的配套设备被广泛的应用，太阳能电热器更是以其低耗、节能、环保的优越性日益受到民用住房的青睐，但对于这些设备伸出到屋面的延伸线路和电源线路的防雷电波侵入问题应该得以重视，因为：（1）这些设备大部分安装在屋面，金属构件比繁杂且与大地相互融合，本身就很可能成为雷击的重要目标，即使处于房屋顶端避雷针或避雷带能够涉及的范围之内，也存在遭受雷电绕击的可能性，不能合理高效的避免雷电直击，控制线路和电源线路引入雷电波侵入可能性是非常高的。 （2）由于这些设备、设施其导入电路的微电子技术成份比较多，耐受雷击及其电磁效应的能力是有限的，对雷电过电压及其电磁效应的防护标准就相当高，需要构建合理高效的拦截平台、屏蔽机制、接地信号、分流和等科技技术措施来加以保护，而现实是大部分人都认为只要使这些设备处于房屋顶端避雷针能够保护的范畴之内就高枕无忧了，忽视了屏蔽机制、分流和电位等配套保护机制的采用。
    1.3埋地引入的电线、电缆也具有引入防雷电波入侵的可能性大多数人认为地下电线、电缆既然埋于地下，不同于架空电线那样高挂于地面，应该不再受到雷击。可现实情况不是这样的，由于雷击规律的强化作用，雷击埋于地下电线、电缆的事故依然时有发生，重点是在高土壤电阻率地区，地下电线的雷击几率要远远高于附近地区。通常，雷击地下电线、电缆有以下几种形式：
    （1）雷电可以把地层表面击成一个深坑从而直接击中地下光缆，首先会造成光缆绝缘层被击穿或者直接被切断、引入大电流等隐患，其次大量电流会沿光缆的金属层面入侵民用住房内。
    （2）雷击周面范围大地、高层建筑、树木时会导致地面电位上升（如上所述），这种“电位上升”会把地层表面击穿，形成从雷击部位到周边地下光缆的电弧通道，对周边的光缆产生放电现象，通常是指光缆引雷现象，这种现象往往会造成光缆、电缆的绝缘层面被击中、光缆、电缆被电流直接切断或引起光缆、电缆短路等突发性事件，同样会引起如如上所述的大电流侵入。在施工过程中通常对光缆、电缆引雷的范围作大致的评估，其公式一般如下：：雷电流，KAP：土壤电阻率，Ω·mK：常数，P≤100Ω·m时，取0.056， P≥1000Ω·m时，取0.04。由此可见，对民用住房配电系统来说，即使采用地下光缆、电缆的导入，也还存在很多问题，必须要结合民用住房附近的实际情况加以分析和妥善处理。
    2 结束语民用住房配电系统的雷电体系是一项系统性、复杂性的工程，牵涉的方面比较广泛，做好前期预防、雷击风险预计是首要的，科学的规划设计是防治点击的基础，优良的施工流程才是基础保证。
   
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原文网址：http://www.pipcn.com/research/200906/14017.htm