谈现代防雷技术及实践

Topic on Modern Lightning Protective Technology and Its Practice

刘遂平
Liu Suiping

(漳州市地方电力公司 福建363000)
Local Electrlc Power of Zhangzhou City
Zhangzhou,Fujian,363000

Abstract Several examples of successfully using of lightning eltminator in Fujian Provlnce are in troduced in the paper. The auther potnts out that the correct understanding are right using of semtconductor Lightning eliminator are needed for the purpose to increase the safety rank in Lightning protection.

摘要：本文介绍了消雷器在福建地区成功应用的几个实例，认为正确理解和应用半导体消雷器可使防雷的安全性大大提高。

一、前言

目前，在我国随着电力工业、计算机技术、通讯技术的高速发展和城市高层建筑物的迅猛增多，直击雷害事故不断发生，防止直击雷害日趋重要。在国外发展了不同形式的消雷装置。如美国LoEoA公司推出的多短针雷电消雷装置；法国依丽达公司推出的高效脉冲避雷针，还有放射性消雷装置等等。在我国出现导体消雷器、半导体消雷器、DK型门派的消雷器。以上这些不同型号的防雷装置各家都有自己的理论，发明专利，或实用新型专利。本文主要是根据作者对消雷器的应用和实践。粗浅发表一下自己的看法和体会，供我国各个领域从事防雷工作的同志们参考，所介绍的事例则重在福建地区，不妥之处请批评指正。

二、消雷器的应用实例

（一）昆明太华山防雷传奇

经我们询问了解到昆明太华山防雷有如下传奇：位于西山的太华山海拔为2400m，这里雷暴日为每年62—75日，该山的气象站在1971年安装了711、713型测雨气象雷达，用2根20m高的避雷针保护，9年中年年雷害严重，500km测雨雷达不能工作，有一次大雷雨时，副站长李华同志坐在工作室内被雷击，昏倒过去。1978年9月5日下午3点半，从西方过来的近雷暴将雷达、50KVA配电变压器、10KV避雷器三只、一、二级抽水机站的电机和站内的一切电器设备都击穿，损失万元以上。1980年2月5日他们安装了一台65m高的消雷器，8年多经历了特强的雷电，所有设备均得到保护，暴雨时雷达可正常开机。到1988年5月该站将消雷针拆去，变成一根65m高的避雷针，2年多（至90年10月）又发生2次雷击设备损坏事故，其中一次是88年9月4日，雷达遭雷击将当年6月安装的彩色雷达图象传输电子计算机击坏，至今无法修理。1990年11月只好又装上了消雷器，至今运行情况一直良好，太华山这20年（1971—1990）的反复对比，说明消雷器运行是成功的。总之太华山气象雷达测雨站使用消雷器至今已达18年多，一直安全运行。自从安装了消雷器后，职工有了安全感，可以安心进行观察。而在安装消雷器前太华山气象站观察室二楼水泥钢筋楼板被击穿，也说明用水泥钢筋高层建筑物屏蔽法防雷的理论受到了严重的挑战。

（二）闽南某山雷害记录（现场调查结果）

××高山海拔500m，位于闽南某地。该山山形独特，从四面八方观看都是圆的，而且很陡，山顶也近似圆形，有一个平坦之地，南北长120m，东西宽80m。在这里建有一个气象雷达站，由于山顶几乎年年遭雷击，因此，在这个山顶上工作十分危险，1987年一次打雷将50KVA的配电变烧毁；1989年一次打雷火球由会议室一侧窗孔打入，由另一侧打出。1993年夏季一天中午，乌云滚滚而来，雷声由远而近，第一个雷打坏了山坡上的50KVA变压器，接着一声巨雷，将三头大猪打死，这雷电继续打向距猪舍约2m多的发电机房（屋顶是厚度约12Cm的钢筋混凝土），把这个房子屋顶的钢筋混凝土板打穿一个10Cm×8Cm的洞。幸亏发电机组已停运，人员已全部撤出，幸免了人死机毁的局面。93年的这次严重雷击，引起了气象雷达站有关领导的重视，请了北京爱劳公司和有关专家多次亲临现场分析事故，研究对策写出报告，经请示北京直属领导审核批准，决定在该山建一台消雷塔。即在20多米高的拉线塔上装一台半导体少长针消雷器，按设计塔高应为30m ,后由于资金缺乏改为20m。经过8年多运行，安全无事。1995年7月6日现成工作人员亲眼看见了消雷器上方有连续辉光放电火花出现，事后检查雷达和消雷器都一切正常。1996年5月中旬，闽南一带雷雨大作，惠安雷达站（海拔800多m）被打坏，而装有消雷器的该山上的这个气象站完好无损。

（三）南平黄当变装拆消雷器前后情况

七十年代中期，南平黄当110KV变电站建立。该站投运后，经常遭雷击。1980年福建省中心测试所在这里建起了一座60m高塔，塔上装一台少长针消雷器，自该消雷塔建起后，连续安全运行十五年，没有遭雷击。1995年底，由于年久失修，南平供电局领导认为这台消雷器作用不大，将它拆除，只剩下一座铁塔，到了1996年3月21日至23日，春雷刚起，巨大闪电火球即打在60m铁塔顶部，连续几次造成全国大型企业──南平造纸厂停产。这一实例有力的说明了消雷器的作用，可提供防雷工作人员借鉴。

（四）厦门半兰山220KV变电站的半导体消雷器

厦门220KV变电站地处东海之滨，这一带雷电活动影响到微波通讯的安全运行。1993年夏季，我们跟厦门供电局配合，在半兰山变的微波塔顶安装了一组SLE-V-19型消雷器，这组消雷器，除了能保护微波通讯外，还可保护整个变电站。在微波塔装了消雷器后，8年多来，以经受过多次雷电活动，半兰山变电站一直没出现过直击雷事故，半兰山对面山上直立有一座220KV线路铁塔，由于地形特高，因而常因雷害的影响，使载波通讯系统失常。94年初，我们在该线路塔最高点安装了二组4针式半导体消雷器，投运后未再出现雷害。

（五）梅山110KV变电所的半导体消雷器

位于厦门市同安县城关东北郊的梅山110KV变电站，建于1988年。该变电所因地形较高，易遭雷击，因此常因雷击使变电所的油开关跳闸，造成用户大面积停电。1994年初，我们跟同安县电力公司领导和技术人员多次研讨，提出在该变电所建一座消雷塔来防雷的方案后，确定采用35m塔，在塔顶安装一台SLE—V—13型半导体消雷器，经过两个多月即安装完毕。自从消雷塔投运后，该变电所再没有遭受过直击雷的侵害，供电安全度大大提高。

（六）漳州吴田山电视转播塔

中央电视台在漳州建有三座电视转播塔，其中一座位于长太县境内的吴田山上，这座山高达1100多m，常遭雷击。1994年夏季，吴田山转播塔因遭雷击而停播多日。为防止雷害再次发生，我们于1995年7月21日在该转播塔上安装了一组SLE—V—19型少长针消雷器，该消雷器投产后，再没有发生过雷害事故。

（七）漳州电力大厦防雷工程

漳州电力大厦，建于1996年，楼高为80m。在这座大厦最高处有一四方形建筑，形似钟楼般。在它的建筑四周，安装有七、八台微波及卫星通讯接收发射装置，为了保证该大厦的微电子设备免遭直击雷的侵害，以西南电力设计院设计，在该大厦顶部的钟楼最高点安装了一组SLE-V-19装置，该装置自1996年投入运行以来，多人目击SLE上方落了雷，事后检查，整个调度楼的通讯设施无一异常。（目前正在对通讯电源加装浪涌装置。）
　　在福建、广东地区，类似这种建筑物的防雷装置有十几家。这些用户安装的时间长则7年，少则2、3年。但无一出现直击雷害事故。

（八）漳州110指挥中心大厦现代系统信息防雷装置实践

　　漳州110指挥中心大厦，该大厦电梯间高110m，在该大厦电梯间顶层装有一座高达36.8M的通讯铁塔。该大厦里边装有数十台计算机、交通自动监控摄像装置、卫星自动跟踪接受装置，上千门的程控自动电话总机等微电子设备。
　　为了尽量减少感应雷害的发生，我们配合设计部门，共同提出了大厦防雷方案，见大厦整体防雷系统图。
　　A．利用楼顶的通讯铁塔，在塔顶部安装了一台ARII—B限流针；
　　B．因该大厦属高超一百米建筑，因此按一类防雷设施考虑在100m和110m高程屋顶四角处安装了四组 SLE-V-5 和 SLE-V-4 装置，以此作为防侧击和绕击雷用
　　C．对该计算机及微电子设施进行电源三级防护和对信号系统进行全面防护。
　　（1）在该大厦供电的主电源的变压器0.4KV侧安装了DSOP150KA的浪涌一级过电压保护装置，并在各个微电子设备供电的配电箱电源上安装了二级和三级过电压保护器DSOPIIIA和DSOPIIIB。
　　（2）据各部位信号装置的具体情况分别安装了如HFP、CSP、TLP、DLP等保护装置。
　　（3）作微电子设备专用地网。将微电子系统的接地装置跟为了防止大楼直击雷的强雷电装置的接地网分开。为了避免直击雷害通过接地网出现反击影响微电子设备的安全。我们将大厦雷电防护接地（跟大厦，同一接地网）跟计算机系统专用地网进行了分离，其具体做法是：
　　从指挥中心的第二十一层有装设微电子设备的地方开始，在电缆竖井中单独配设一条与此大楼主地网以绝缘措施引向室外，并与主地网截然分开选择大楼20m外处单独建立地网，经计算将计算机（系微电子设备）地网做成R≤4Ω标准。为了防止2地网之间造成击穿，我们在电缆井中的绝缘地线的两端进出口上各安装了一个限压器，以保证两地网之间不会出现反击穿现象。

三、半导体消雷器的正确应用

避雷针的作用是引雷于自身，去保护其保护范围内的设施免现遭雷击，但也不是绝对可靠的，根据电子工业部安全鉴定司通报及福建日报1996年4月5日报导：福州220KV东郊输变电容量为十万千伏安的一号主变和二条110KV出线被雷击中，油枕起火，烟雾弥漫，火光闪闪，一号主变周围100m见方的地面成为一片火海，腾起的火焰有2-3m高，主控制室楼门窗玻璃全被震裂，幸好武警部队百名官兵立即开出10部消防车，迅速赶到现场，仅用半个小时就控制住火势，4个小时扑灭了火灾，避免事故的进一步扩大，这是一起典型的雷绕过避雷针击于主要的绕击事故。
　　而值得注意的是，即使是雷击避雷针，避雷针在遭雷击时将有数十或数百千安的高频雷电流通过其接地引下线和接地装置，此时针和引下线的电位很高，而且针的周围将有很强的磁场，因此由大电流造成的雷电的二次效应是不可避免的，雷击避雷针的雷电二次效应对微电子设备和易燃易爆设施是莫大的威胁。
　　半导体消雷器具有限流功能，能将雷电流大幅度地降低，因此可以从根本上解决高塔受直击雷引起雷电二次效应所带来的问题。但是要注意半导体消雷器只是一种防直击雷的设施，只能取代避雷针解决直击雷及其二次效应的问题。
　　雷害是多方位，其渠道有远方感应，沿线路进波等，因此采用消雷器后不能放松规程规定的其他防雷措施的要求。

四、结束语

随着改革开放的发展，微电子设备的应用遍布全国各地，为保证弱电设备、微机、程控电话的安全运行，避免雷直击造成的恶果——大电流感应、高电位引入及反击，必须采取有效的防雷手段。
　　根据本人近十多年在防雷工程方面的实践，认为正确理解和采用半导体消雷器，将大大有利于现代化通讯设备、电视中转设施、城市高层建筑、液化石油气设备、易燃气体等工业设备的防雷安全。