农村低压架空输电线路的防雷措施

2016-12-17郑同胜

现代建筑电气 2016年11期

关键词：家用电器过电压雷电

郑同胜

(温县气象局, 河南温县 450850)

农村低压架空输电线路的防雷措施

郑同胜

(温县气象局, 河南温县 450850)

介绍了农村供电系统防雷现状,重点分析了农村低压输电线路遭雷击时对居民家用电器的影响,并阐述了一些简易可行的防护措施。提出通过低压线路入户处接地和低压入户配电箱内安装电涌保护器,可以避免或减轻雷电灾害带来的损失,保证居民人身和用电设备的安全。

低压输电线路; 家用电器; 防雷措施; 电涌保护器

0 引言

随着我国农村居民生活水平的不断提高,智能化家用电器已进入每个家庭。智能化家用电器在给人们带来方便、实用的同时,不可避免要面对雷电灾害[1-2]。本文重点分析农村低压输电线路遭雷击时对居民家用电器的影响,并提出了一些简易可行的防护措施。

1 农村供电系统防雷现状

1.1 农村供电系统现状

农村民居供电一般是经10 kV变压器后,以220/380 V低压架空线路进行输送,特别是在山区和雷电多发区,很容易受到直接雷击或感应雷击。

1.2 家用电器遭雷灾损坏情况

进入居民家中的电源线是架空线路,而现在居民的家用电器智能化程度高,但越是智能化程度高的电气设备,绝缘水平越低,家用电器的使用机会又特别多,一旦遇到雷击,造成的损坏非常严重。如2012年7月7日,河南获嘉县亢村镇丰乐村遭雷击,多户家用电器损坏;2012年7月15日,浙江省龙游县大宅后徐村遭雷击,击坏28户30台电视机,2台计算机,1台空调,2间房屋受损,直接经济损失达10万元。每年全国发生此类事故非常多,居民损失巨大。依据年雷暴日数统计资料[3-4],华北五省二市年雷暴日为20.8～43.7 d。2012年华北五省二市雷电灾害情况统计[5]如表1所示。

表1 2012年华北五省二市雷电灾害情况统计

区域雷灾总数/起农村雷灾数/起家用电器损坏情况/(起/件)北京市543230/39天津市1795/38河北省813380/109河南省331817/31山东省1021337/56山西省2675/965陕西省1834/49合计 331115178/1287

由表1可见,2012年华北地区共发生雷灾331起,其中农村雷灾115起,占35%,涉及家用电器损坏的178起,占54%,而178起雷灾就损坏家用电器1 287件,平均每起7.2件。

2 架空输电线路防雷措施

2.1 雷击的形成以及入侵途径

雷击低压架空输电线路主要有直接雷击和闪电感应两种情况[6-7]。直接雷击是指雷电闪击直接击于变压器的防雷装置或电源输送的架空线上,产生电效应、热效应和机械力,危害最大。闪电感应是闪电放电时在附近导体上产生的闪电静电感应和闪电电磁感应,可能使金属部件之间产生火花放电。架空线路在遭受雷击时,感应过电压的形成过程如图1所示。

图1 架空线路感应过电压形成过程

由图1可见,当云雷下行负电荷尚未达到地面,即回击没有发生时,导线上的正电荷受到先导通道中负电荷的束缚,成为不能自由运动的束缚电荷,而一旦云雷下行负电荷到达地面,回击发生,负电荷被迅速中和,消除了对导线上正电荷的束缚,正电荷迅速向两侧运动,形成过电压。由于过电压波速接近光速,回击速度又很快,导线上正电荷被释放的时间也很短,因此过电压波的幅值很高。感应过电压波向导线两端传播,当沿线路进入室内时,会对居民家中的电器设备造成损坏。居民家用电器多是集成电路的智能电器,其耐冲击电压非常低,易损坏。

220/380 V三相交流系统各种设备绝缘耐冲击过电压额定值如表2所示。Ⅰ类设备是指含有电子电路的设备,如计算机、有电子程序控制的设备;Ⅱ类设备是指用电设备,如家用电器、手提工具和类似负荷。

表2 220/380 V三相交流系统各种设备绝缘耐冲击过电压额定值

设备位置电源处的设备配电线路和最后分支线路的设备用电设备特殊需要保护设备耐冲击过电压类别Ⅳ类Ⅲ类Ⅱ类Ⅰ类耐冲击过电压额定值/kV 6．04．02．51．5

由表2可知,220/380 V配电系统中家用电器为Ⅱ类,耐冲击电压额定值≤2.5 kV,有些家用电器甚至是Ⅰ类。由文献[3]可知,低压输电线上的感应过电压在3～8 kV的概率最大,可致家用电器损坏。

2.2 低压线路入户处接地

低压线路经电线杆在进入居民室内时,其绝缘子铁脚应接地,但在实际调查中发现,这基本没有实现。居民供电线路从低压输电线下来后,以架空方式直接进入建筑物。简单的防护措施如下:

(1) 砖混结构建筑都有地圈梁,有些四角还有结构柱,接地装置利用圈梁和结构柱内钢筋在配电箱处预留接地端子。

(2) 没有地圈梁的老建筑,可以在墙外边用一根4 mm×40 mm、长2.5 m的角钢打入地下,用一根导线和绝缘子铁脚连接,一般可以达到接地电阻值<30 Ω的要求,当落雷时能够通过此处将雷电流泄入大地。

2.3 低压入户配电箱内安装SPD

在电源入户的配电箱内,最好能安装一级电流波8/20 μs、标称放电电流为20～40 kA(220/380 V)的电涌保护器(Surge Protective Device,SPD),进行电源等电位联结,将残余雷电流泄入大地;如果经济条件不允许,也一定要安装击穿熔断器,使残余雷电流击穿熔断器,切断电源,保证人身和用电设备的安全。

2.4 居民室内电源采用TN-S系统

经过调查发现,农村居民电源布线都没有PE线,故家用电器插座的PE插头不能起到安全保护作用。家用电器的PE插头保证了电器工作的安全接地,同时也是电气设备与接地装置的等电位措施。在布设线路时,220 V或380 V线路均应有PE线,每个插座必须接好PE线,以保证电气设备的安全。

3 农村防雷安全注意事项

(1) 雷电不可避免,但可以预防,避免或减轻雷电灾害带来的损失。

(2) 在雷电来临时,尽量不用或少用家用电器,特别是智能化程度较高的设备。

(3) 在雷雨天气时,拔掉电器设备的电源和信号线的插头,因开关内接触片间隔距离完全可以被雷击感应电流击穿。

4 结语

本文对农村供电线路经10 kV变压器后的低压输电线路的防雷措施进行了探讨。结合农村“星罗密布”的架空输电线路以及室内防雷措施欠缺、居民防雷知识匮乏的实际情况,提出一些经济、可行的防雷措施,以避免或减轻农村居民用电设备的雷击损失。

[1] 建筑物防雷设计规范:GB 50057—2010[S].

[2] 戴绍基.建筑物供配电技术[M].北京:机械工业出版社,1997.

[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.

[4] 肖稳安,张小青.雷电与防护技术基础[M].北京:气象出版社,2011.

[5] 祝慧民.居住小区供配电设计[J].现代建筑电气,2013,4(7):22-25.

[6] 郑同胜,关向石.通信基站铁塔遭雷击时对邻近民居影响的分析[J].现代建筑电气,2014,5(9):25-27.

[7] 郑同胜.农村雷灾上升趋势分析[J].现代建筑电气,2014,5(11):27-29.

Lightning Protection Measures of Low Voltage Overhead Transmission Lines

ZHENG Tongsheng

(Wenxian County Meteorological Bureau, Wenxian 450850, China)

This paper introduced the current state of lightning protection for power supply system in rural area,and analyzed the effect on household appliances when the low voltage transmission lines were struck by lightning.Some simple and feasible lightning protection measures were elaborated.It is pointed out that by the grounding at the entrance low voltage transmission lines and surge protective device (SPD) installed in the distribution box of low voltage entrance,the losses from lightning disaster were avoided or alleviated,which ensure the security of resident and household appliances.

rural low voltage transmission line; household appliances; lightning protection measures; surge protective device(SPD)