针对水利水电工程电气系统防雷措施的探析

李政林 李平东 刘凯

【摘要】科学技术日益进步，相应的传统设备的发展十分迅速，水利水电工程电气系统的发展亦然如此，为确保其安全运行，对该系统的防雷提出了一些要求。水利水电工程电气系统的过压以及过流保护能力相对较差。一旦受到电压的变化或者是雷电作用就很容易发生破坏，所以水利水电工程电气系统的防雷显得尤为重要。本文首先对防雷系统在水利工程的重要性和雷电的类型加以分析，而后介绍水利水电工程电气系统常用的防雷方法以及实际成果等。

【关键词】水利工程；电气系统；防雷措施；分析

1、防雷系统对水利水电工程电气系统的影响

目前国内逐步加大了水利水电工程方面资金的投入力度，电气系统在水利工程中的应用越发广泛，这样就会使得水利水电工程的管理水平得到提高，同时还使得其所提供的数据及信息更加准确。山区、林带等一些雷电较容易发生的地带通常是国内水利水电工程建设地，比如水库或者水电站一般就会在这里建造，电气系统十分容易遭受到雷电袭击，致使电气设备受损，导致经济损失。而此时，对电气系统的防雷就突显出其不容忽视的优势。

2、雷电分类

2.1 直击类型。直击类型的雷电通常具备较强的破坏能力，甚至能够直击导致人畜的死亡。其主要是形成与地面突出的物体和云层之间的放电过程。当此类型的雷电与地面金属物体或者导电体接触之后流入地下之后则引起非常高的对地电压，其实这种雷击事件主要是由接触电压所引起的。

2.2 球状类型。球状类型的球形类一般情况发生在雷暴天气之中，该类型的雷发生时通常伴有十分明亮的红光亦或是白光现象且为一种形状与球形相近的雷，该类型的雷通常能够通过门窗或者烟囱进入室内，使得其危险性不容忽视。

2.3 雷电入侵波。此时，雷电通常会进入高空中的金属管道亦或是输电线路中，逐步使电气设备的绝缘功能遭到破坏，使高压和低压形成对流，进而导致触电事故发生。

2.4 雷电感应。雷电感应通常分为两种类型，分别为静电感应与电磁感应。所谓的雷电感觉就是当发生雷电的情况下，有导电性的物体与其形成感应，导致设备金属部分形成火花，引起设备破损。其中静电感应是因为雷云在放电之后，地面突出的物体上表面感应到异性电荷，逐步使其不再受束缚而流窜出来，而且传导过程会跟随雷电的电波进行，进而使得设备遭到破损。电磁感应这是因为当雷电释放后悔于四周形成十分强大的磁场，金属导体对此十分敏感，会感应磁场的变化，进而对人体二次放电，导致电气设备受到破坏。

3、水利水电工程电气系统防雷措施

3.1 瞬态电压抑制器的选用。水利水电工程电气系统中的瞬态电压抑制器通常选用TVS管，该设备其实为二极管，其作用在于可以保护器件免于受雷击破坏，当次设备的两极受到了反向瞬态高能量作用的时候，就能以10-12s量级的速度使两极直接的高阻抗转变成为低阻抗，可以吸收很高的浪涌功率，使两极之间的电压浮动较小，能够更有效的使电子线路中间的精密的元器件得到保护，使其不受不同种浪涌脉冲的破坏。TVS管具有许多优点，比如响应时间相对较短、击穿电压的偏差不大、体积不大、瞬态功率大、不存在损坏极限、漏电流低等。现在改瞬态电压抑制器已经广泛的应用在包括水利水电工程电气系统以及计算机系统、家电、通讯设备等不同的领域之中。

3.2 UPS过电保护。感应雷以及通过电源线进入室内的这些雷电都能使得电压电压快速提升，进而引起UPS和后接设备的破损。一般会在UPS中装上压敏电阻，可是这还是不能确保其自身的安全和后接电子设备的安全。针对电源而言，最为可靠和有效的防雷措施为利用四级保护。在第一级采用三极气体放电管，能够使较大的雷电的电压降低到其能够保护的范围值内；第二、三极一般运用的为限流模块和压敏电阻；第四级则用上述的TVS管。当将上述的四级保护运用于实际电气系统之中，那么UPS以及被保护的电压则通常不再会受雷击的影响。

3.3 水利水电工程电气系统的过压保护。这里通常采用的为三合一防雷器，又被称为组合防雷器或者监控多功能防雷箱。三合一防雷器是电源防雷器、控制线路防雷器以及视频线路防雷器的组合，每一个部分都利用的是多级串联式的结构，具备多级保护的功能。该防雷器主要应用在监控系统中，主要功能体现在室内、外监控设备的防止雷击电磁脉冲破坏。

3.4 通过接地和屏蔽达到防雷目的。接地和屏蔽是最为古老且十分有效的防雷措施，正因其有效性与经济性使其在现代化的今天仍有应用。

3.4.1 接地措施。接地措施为最常见的防雷措施，接地电阻对接地效果的好坏有着很大的影响，其主要原因在于接地电阻的阻值和过电压值有很大的关系，因此在条件允许的情况下需尽可能的抑制接地电阻的阻值，从而使电压值得到控制。值得注意的是，接地电阻其阻值越小，则其售价越高，因此在实际应用过程中还需考虑其性价比。在水利水电工程电气系统中，该方法也有所应用。

3.4.2 屏蔽措施。防雷屏蔽是利用电气系统之中每一个外置金属零件（比如金属地板以及钢筋等）互相利用焊接技术连接起来，也可以直接的架设金属屏蔽网或电缆，进而于电气系统的外轮廓处形成一种金属的笼状空间。这种笼状空间能够利用等电压高压原理使得高压电不能进入其内部。這里需要提醒的是，当进行专门的金属屏蔽网的架设工作时，应该连接接地母线，且接地母线应于机房的内部环形架设。为了保证其安全性，应当均匀的设置屏蔽网与母线的连接点。

4、结束语

水利水电工程电气系统的防雷其实是一个十分繁杂且系统的工程。其防雷措施的采用应该与工程的实际情况相结合，而且应该对其防雷弱势进行分析，进而采取有针对性的防雷措施。真正的做到能够加强水利水电工程电气系统的防雷，进而促使电气系统能够安全平稳的运行，尽可能的降低雷电灾害所带来的影响。通常采取的措施有对UPS采用过电压保护、在电气系统中运用三合一防雷器、传统接地和屏蔽措施的利用以及瞬态电压抑制器的选用。为了成功避免雷害，一般应采用“整体防御、综合治理、多重保护”的方针，进而使得水利水电工程电气系统免受或少受雷电的干扰与破坏。

参考文献：

[1]尤卫华.变电站自动化监控系统防雷电干扰措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011，（8）.

[2]张文军.电力自动化系统防雷措施的研究[J].硅谷，2012，（7）.

[3]季建勇.谈谈水库综合自动化系统防雷措施[J].中国水运（下半月），2011，（5）.

[4]王刚，王悦.发电厂电气自动化监控系统功能分析[J].知识经济，2011，（9）.