試驗(yàn)變壓器生產(chǎn)商詮釋變電所防雷保護(hù)系統(tǒng)工程
變電所防雷保護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，它由3個(gè)子系統(tǒng)即三道防線組成：
第一道防線，即第三子系統(tǒng)期望將侵入變電所的雷電波降低到電氣裝置絕緣強(qiáng)度允許值以內(nèi)。我國主要是采用金屬氧化物避雷器（MOA），西方國家除用MOA外，還在所有電氣裝置上安裝空氣間隙，在MOA失效后空氣間隙可作為后備保護(hù)。
第二道防線，即第一子系統(tǒng)的作用是防止雷直擊變電所電力設(shè)備。
雷擊是無法阻止的，只能通過攔截導(dǎo)引改變其入地路徑。好的設(shè)計(jì)和建設(shè)，能避免破壞性后果。這道防線由攔截受雷（接閃）、引流、接地散流防護(hù)系統(tǒng)組成。接閃器有避雷針（線），小變電所大多采用獨(dú)立避雷針，大變電所大多在變電所架構(gòu)上采用避雷針或避雷線，或這兩者結(jié)合，對(duì)引流線和接地裝置都有嚴(yán)格的要求。
宣稱××避雷針保護(hù)范圍大，或××計(jì)算方法準(zhǔn)確等都不符合實(shí)際情況。事實(shí)上，避雷針（線）的攔截雷效應(yīng)，即對(duì)被保護(hù)物的保護(hù)作用（保護(hù)范圍），與雷電極性、雷電通道電荷分布、空間電荷分布、先導(dǎo)頭部電位、放電定位高度、避雷針的數(shù)量和高度、被保護(hù)物的高度以及相互之間的位置、當(dāng)時(shí)的大氣條件和地理?xiàng)l件等因素有關(guān)。一般地說，地理?xiàng)l件（包括地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)）影響雷擊先導(dǎo)階段電場分布，從而影響到主放電的發(fā)展；大氣條件的影響是空氣濕度和溫度愈高，避雷針（線）保護(hù)效果就愈小；還有，雷電流幅值（或放電定位高度）愈大，避雷針（線）攔截雷范圍就愈大，也即是保護(hù)范圍愈大。攔截雷的避雷針保護(hù)范圍與這么多因素有關(guān)，而且這些因素中許多是隨機(jī)性的，能完全免遭雷擊的避雷針（線）絕對(duì)保護(hù)范圍是沒有的。所謂保護(hù)范圍是指被保護(hù)物在此空間范圍內(nèi)遭受雷擊的概率在可接受值之內(nèi)。各種文件規(guī)定的不同保護(hù)范圍只是允許遭受雷擊的概率不同而已。美國推薦性的IEEEstd 142－1991中第3．3．3．1節(jié)介紹：計(jì)算避雷針保護(hù)范圍時(shí)采用滾球半徑（即雷擊半徑）為30 m，大約保護(hù)范圍內(nèi)雷擊概率為0．1％，采用45 m，大約為0．5％。
企圖從一些很不夠的條件和參數(shù)開發(fā)定量求出避雷針（線）不同保護(hù)范圍繞擊率的計(jì)算方法，如電氣幾何擊距法，滾球法，拋球法等，都是積極的、有益的。但迄今為止，這些方法算出的避雷針（線）在不同保護(hù)范圍時(shí)的繞擊率都是定性的，定量是不可信的。正如前述，避雷針（線）保護(hù)范圍受很多因素影響，其中一些因素的影響至今無法定量。這些方法中應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，如電氣幾何擊距法中的擊距、滾球法和拋球法中的球半徑，定性上是隨著雷電流增大而增大，定量就難了。至今，人們還不知擊距或球半徑30～60 m的長空氣隙擊穿電壓值，不討論實(shí)驗(yàn)室空氣間隙放電是否逼真自然雷擊放電。至今世界上最大實(shí)驗(yàn)室做的最長的雷電沖擊波空氣間隙放電距離也只有10 m左右，將其向外延長用到30～60 m或以上，有的按3 kV／cm，有的按5 kV／cm推算，得出了很多在同一雷電流下不同擊距或球半徑的計(jì)算公式，這是必然結(jié)果。同時(shí)，從實(shí)驗(yàn)室雷電沖擊波10 m左右空氣間障放電電壓值，外延用于確定30～60 m或以上的自然雷擊放電電壓值，令人難以置信。
此外電氣幾何擊距法、滾球法、拋球法的一個(gè)共同特點(diǎn)是誰距離短就擊誰，也與實(shí)驗(yàn)室獲得的放電現(xiàn)象不符合，放電有分散性和曲折多分支路，并不一定擊中距離短的物體。
鑒于上述理由，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL／T 620－1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》，關(guān)于避雷針（線）的保護(hù)范圍仍沿用過去方法。統(tǒng)計(jì)我國4 272變電所運(yùn)行年的經(jīng)驗(yàn)，表明按這種方法計(jì)算的保護(hù)范圍繞擊率為0．07次／100所·a［5］，這是可以接受的，沒有必要改變，否則會(huì)造成混亂和浪費(fèi)。變電所現(xiàn)行的直擊雷防護(hù)的可靠性，比沿架空輸電線路導(dǎo)線侵入的雷電防護(hù)高10倍以上。變電所的危險(xiǎn)主要來自沿架空輸電線路導(dǎo)線上的侵入波。
第三道防線，即第二子系統(tǒng)為進(jìn)線保護(hù)段。
雷擊進(jìn)線保護(hù)段首端及以外時(shí)，絕大部分雷電流被引入地中，只有很小部分的雷電流沿架空線路導(dǎo)線侵入變電所。雷電波沿架空線路導(dǎo)線傳播時(shí)，受沖擊電暈和大地效應(yīng)影響而衰減，能降到變電所電氣裝置絕緣強(qiáng)度的允許值。
變電所的主要危險(xiǎn)是來自進(jìn)線保護(hù)段之內(nèi)的架空線路遭雷擊，反擊導(dǎo)線或繞擊導(dǎo)線產(chǎn)生雷電侵入波，因此進(jìn)線段又稱危險(xiǎn)段。加強(qiáng)進(jìn)線段防雷保護(hù)是十分重要的，要求避雷線具有很好的屏蔽和較高的耐雷水平。不管如何，反擊和繞擊仍是可能的。因此，變電所設(shè)防（第三道防線）要求的進(jìn)線保護(hù)段（危險(xiǎn)段）愈短愈好，這樣允許侵入波的陡度和幅值較大。
由這三個(gè)子系統(tǒng)的三道防線構(gòu)成一個(gè)完整的變電所防雷保護(hù)系統(tǒng)。這三道防線各負(fù)其責(zé)，缺一不可，不存在誰替代誰的問題。只是視具體情況不同，哪一道防線設(shè)置保護(hù)元件多少不同而已?，F(xiàn)在市場上的各種防雷保護(hù)裝置，實(shí)際上只是整個(gè)防雷保護(hù)系統(tǒng)中的一個(gè)保護(hù)元件，只起某一方面的保護(hù)作用，那種把這三道防線割裂開來，孤立設(shè)置的方法是錯(cuò)誤的。三道防線之間關(guān)系密切，互相影響，尤其是二、三道防線之間，若第三道防線能力強(qiáng)，可縮短第二道防線——危險(xiǎn)段的長度，提高變電所耐雷可靠性；若第二道防線能力很強(qiáng)，可以減輕第三道防線負(fù)擔(dān)，變電所耐雷可靠性將得到提高。信息整理：www.ewkbg.com
第一道防線，即第三子系統(tǒng)期望將侵入變電所的雷電波降低到電氣裝置絕緣強(qiáng)度允許值以內(nèi)。我國主要是采用金屬氧化物避雷器（MOA），西方國家除用MOA外，還在所有電氣裝置上安裝空氣間隙，在MOA失效后空氣間隙可作為后備保護(hù)。
第二道防線，即第一子系統(tǒng)的作用是防止雷直擊變電所電力設(shè)備。
雷擊是無法阻止的，只能通過攔截導(dǎo)引改變其入地路徑。好的設(shè)計(jì)和建設(shè)，能避免破壞性后果。這道防線由攔截受雷（接閃）、引流、接地散流防護(hù)系統(tǒng)組成。接閃器有避雷針（線），小變電所大多采用獨(dú)立避雷針，大變電所大多在變電所架構(gòu)上采用避雷針或避雷線，或這兩者結(jié)合，對(duì)引流線和接地裝置都有嚴(yán)格的要求。
宣稱××避雷針保護(hù)范圍大，或××計(jì)算方法準(zhǔn)確等都不符合實(shí)際情況。事實(shí)上，避雷針（線）的攔截雷效應(yīng)，即對(duì)被保護(hù)物的保護(hù)作用（保護(hù)范圍），與雷電極性、雷電通道電荷分布、空間電荷分布、先導(dǎo)頭部電位、放電定位高度、避雷針的數(shù)量和高度、被保護(hù)物的高度以及相互之間的位置、當(dāng)時(shí)的大氣條件和地理?xiàng)l件等因素有關(guān)。一般地說，地理?xiàng)l件（包括地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)）影響雷擊先導(dǎo)階段電場分布，從而影響到主放電的發(fā)展；大氣條件的影響是空氣濕度和溫度愈高，避雷針（線）保護(hù)效果就愈小；還有，雷電流幅值（或放電定位高度）愈大，避雷針（線）攔截雷范圍就愈大，也即是保護(hù)范圍愈大。攔截雷的避雷針保護(hù)范圍與這么多因素有關(guān)，而且這些因素中許多是隨機(jī)性的，能完全免遭雷擊的避雷針（線）絕對(duì)保護(hù)范圍是沒有的。所謂保護(hù)范圍是指被保護(hù)物在此空間范圍內(nèi)遭受雷擊的概率在可接受值之內(nèi)。各種文件規(guī)定的不同保護(hù)范圍只是允許遭受雷擊的概率不同而已。美國推薦性的IEEEstd 142－1991中第3．3．3．1節(jié)介紹：計(jì)算避雷針保護(hù)范圍時(shí)采用滾球半徑（即雷擊半徑）為30 m，大約保護(hù)范圍內(nèi)雷擊概率為0．1％，采用45 m，大約為0．5％。
企圖從一些很不夠的條件和參數(shù)開發(fā)定量求出避雷針（線）不同保護(hù)范圍繞擊率的計(jì)算方法，如電氣幾何擊距法，滾球法，拋球法等，都是積極的、有益的。但迄今為止，這些方法算出的避雷針（線）在不同保護(hù)范圍時(shí)的繞擊率都是定性的，定量是不可信的。正如前述，避雷針（線）保護(hù)范圍受很多因素影響，其中一些因素的影響至今無法定量。這些方法中應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，如電氣幾何擊距法中的擊距、滾球法和拋球法中的球半徑，定性上是隨著雷電流增大而增大，定量就難了。至今，人們還不知擊距或球半徑30～60 m的長空氣隙擊穿電壓值，不討論實(shí)驗(yàn)室空氣間隙放電是否逼真自然雷擊放電。至今世界上最大實(shí)驗(yàn)室做的最長的雷電沖擊波空氣間隙放電距離也只有10 m左右，將其向外延長用到30～60 m或以上，有的按3 kV／cm，有的按5 kV／cm推算，得出了很多在同一雷電流下不同擊距或球半徑的計(jì)算公式，這是必然結(jié)果。同時(shí)，從實(shí)驗(yàn)室雷電沖擊波10 m左右空氣間障放電電壓值，外延用于確定30～60 m或以上的自然雷擊放電電壓值，令人難以置信。
此外電氣幾何擊距法、滾球法、拋球法的一個(gè)共同特點(diǎn)是誰距離短就擊誰，也與實(shí)驗(yàn)室獲得的放電現(xiàn)象不符合，放電有分散性和曲折多分支路，并不一定擊中距離短的物體。
鑒于上述理由，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL／T 620－1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》，關(guān)于避雷針（線）的保護(hù)范圍仍沿用過去方法。統(tǒng)計(jì)我國4 272變電所運(yùn)行年的經(jīng)驗(yàn)，表明按這種方法計(jì)算的保護(hù)范圍繞擊率為0．07次／100所·a［5］，這是可以接受的，沒有必要改變，否則會(huì)造成混亂和浪費(fèi)。變電所現(xiàn)行的直擊雷防護(hù)的可靠性，比沿架空輸電線路導(dǎo)線侵入的雷電防護(hù)高10倍以上。變電所的危險(xiǎn)主要來自沿架空輸電線路導(dǎo)線上的侵入波。
第三道防線，即第二子系統(tǒng)為進(jìn)線保護(hù)段。
雷擊進(jìn)線保護(hù)段首端及以外時(shí)，絕大部分雷電流被引入地中，只有很小部分的雷電流沿架空線路導(dǎo)線侵入變電所。雷電波沿架空線路導(dǎo)線傳播時(shí)，受沖擊電暈和大地效應(yīng)影響而衰減，能降到變電所電氣裝置絕緣強(qiáng)度的允許值。
變電所的主要危險(xiǎn)是來自進(jìn)線保護(hù)段之內(nèi)的架空線路遭雷擊，反擊導(dǎo)線或繞擊導(dǎo)線產(chǎn)生雷電侵入波，因此進(jìn)線段又稱危險(xiǎn)段。加強(qiáng)進(jìn)線段防雷保護(hù)是十分重要的，要求避雷線具有很好的屏蔽和較高的耐雷水平。不管如何，反擊和繞擊仍是可能的。因此，變電所設(shè)防（第三道防線）要求的進(jìn)線保護(hù)段（危險(xiǎn)段）愈短愈好，這樣允許侵入波的陡度和幅值較大。
由這三個(gè)子系統(tǒng)的三道防線構(gòu)成一個(gè)完整的變電所防雷保護(hù)系統(tǒng)。這三道防線各負(fù)其責(zé)，缺一不可，不存在誰替代誰的問題。只是視具體情況不同，哪一道防線設(shè)置保護(hù)元件多少不同而已?，F(xiàn)在市場上的各種防雷保護(hù)裝置，實(shí)際上只是整個(gè)防雷保護(hù)系統(tǒng)中的一個(gè)保護(hù)元件，只起某一方面的保護(hù)作用，那種把這三道防線割裂開來，孤立設(shè)置的方法是錯(cuò)誤的。三道防線之間關(guān)系密切，互相影響，尤其是二、三道防線之間，若第三道防線能力強(qiáng)，可縮短第二道防線——危險(xiǎn)段的長度，提高變電所耐雷可靠性；若第二道防線能力很強(qiáng)，可以減輕第三道防線負(fù)擔(dān)，變電所耐雷可靠性將得到提高。信息整理：www.ewkbg.com
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