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一、前言
目前,在我國隨著電力工業、計算機技術、通訊技術的高速發展和城市高層建筑物的迅猛增多,直擊雷害事故不斷發生,防止直擊雷害日趨重要。在國外發展了不同形式的消雷裝置。如美國LoEoA公司推出的多短針雷電消雷裝置;法國依麗達公司推出的高效脈沖避雷針,還有放射性消雷裝置等等。在我國出現導體消雷器、半導體消雷器、DK型門派的消雷器。以上這些不同型號的防雷裝置各家都有自己的理論,發明專利,或實用新型專利。本文主要是根據作者對消雷器的應用和實踐。粗淺發表一下自己的看法和體會,供我國各個領域從事防雷工作的同志們參考,所介紹的事例則重在福建地區,不妥之處請批評指正。
二、消雷器的應用實例
××高山海拔500m,位于閩南某地。該山山形獨特,從四面八方觀看都是圓的,而且很陡,山頂也近似圓形,有一個平坦之地,南北長120m,東西寬80m。在這里建有一個氣象雷達站,由于山頂幾乎年年遭雷擊,因此,在這個山頂上工作十分危險,1987年一次打雷將50KVA的配電變燒毀;1989年一次打雷火球由會議室一側窗孔打入,由另一側打出。1993年夏季一天中午,烏云滾滾而來,雷聲由遠而近,第一個雷打壞了山坡上的50KVA變壓器,接著一聲巨雷,將三頭大豬打死,這雷電繼續打向距豬舍約2m多的發電機房(屋頂是厚度約12Cm的鋼筋混凝土),把這個房子屋頂的鋼筋混凝土板打穿一個10Cm×8Cm的洞。幸虧發電機組已停運,人員已全部撤出,幸免了人死機毀的局面。93年的這次嚴重雷擊,引起了氣象雷達站有關領導的重視,請了北京愛勞公司和有關專家多次親臨現場分析事故,研究對策寫出報告,經請示北京直屬領導審核批準,決定在該山建一臺消雷塔。即在20多米高的拉線塔上裝一臺半導體少長針消雷器,按設計塔高應為30m,后由于資金缺乏改為20m。經過8年多運行,安全無事。1995年7月6日現成工作人員親眼看見了消雷器上方有連續輝光放電火花出現,事后檢查雷達和消雷器都一切正常。1996年5月中旬,閩南一帶雷雨大作,惠安雷達站(海拔800多m)被打壞,而裝有消雷器的該山上的這個氣象站完好無損。
(三)南平黃當變裝拆消雷器前后情況
七十年代中期,南平黃當110KV變電站建立。該站投運后,經常遭雷擊。1980年福建省中心測試所在這里建起了一座60m高塔,塔上裝一臺少長針消雷器,自該消雷塔建起后,連續安全運行十五年,沒有遭雷擊。1995年底,由于年久失修,南平供電局領導認為這臺消雷器作用不大,將它拆除,只剩下一座鐵塔,到了1996年3月21日至23日,春雷剛起,巨大閃電火球即打在60m鐵塔頂部,連續幾次造成全國大型企業──南平造紙廠停產。這一實例有力的說明了消雷器的作用,可提供防雷工作人員借鑒。
(四)廈門半蘭山220KV變電站的半導體消雷器
(五)梅山110KV變電所的半導體消雷器
位于廈門市同安縣城關東北郊的梅山110KV變電站,建于1988年。該變電所因地形較高,易遭雷擊,因此常因雷擊使變電所的油開關跳閘,造成用戶大面積停電。1994年初,我們跟同安縣電力公司領導和技術人員多次研討,提出在該變電所建一座消雷塔來防雷的方案后,確定采用35m塔,在塔頂安裝一臺SLE—V—13型半導體消雷器,經過兩個多月即安裝完畢。自從消雷塔投運后,該變電所再沒有遭受過直擊雷的侵害,供電安全度大大提高。
(六)漳州吳田山電視轉播塔
在福建、廣東地區,類似這種建筑物的防雷裝置有十幾家。這些用戶安裝的時間長則7年,少則2、3年。但無一出現直擊雷害事故。
(八)漳州110指揮中心大廈現代系統信息防雷裝置實踐
漳州110指揮中心大廈,該大廈電梯間高110m,在該大廈電梯間頂層裝有一座高達36.8M的通訊鐵塔。該大廈里邊裝有數十臺計算機、交通自動監控攝像裝置、衛星自動跟蹤接受裝置,上千門的程控自動電話總機等微電子設備。
為了盡量減少感應雷害的發生,我們配合設計部門,共同提出了大廈防雷方案,見大廈整體防雷系統圖。
A.利用樓頂的通訊鐵塔,在塔頂部安裝了一臺ARII—B限流針;
B.因該大廈屬高超一百米建筑,因此按一類防雷設施考慮在100m和110m高程屋頂四角處安裝了四組SLE-V-5和SLE-V-4裝置,以此作為防側擊和繞擊雷用
C.對該計算機及微電子設施進行電源三級防護和對信號系統進行全面防護。
(1)在該大廈供電的主電源的變壓器0.4KV側安裝了DSOP150KA的浪涌一級過電壓保護裝置,并在各個微電子設備供電的配電箱電源上安裝了二級和三級過電壓保護器DSOPIIIA和DSOPIIIB。
(2)據各部位信號裝置的具體情況分別安裝了如HFP、CSP、TLP、DLP等保護裝置。
(3)作微電子設備專用地網。將微電子系統的接地裝置跟為了防止大樓直擊雷的強雷電裝置的接地網分開。為了避免直擊雷害通過接地網出現反擊影響微電子設備的安全。我們將大廈雷電防護接地(跟大廈,同一接地網)跟計算機系統專用地網進行了分離,其具體做法是:
從指揮中心的第二十一層有裝設微電子設備的地方開始,在電纜豎井中單獨配設一條與此大樓主地網以絕緣措施引向室外,并與主地網截然分開選擇大樓20m外處單獨建立地網,經計算將計算機(系微電子設備)地網做成R≤4Ω標準。為了防止2地網之間造成擊穿,我們在電纜井中的絕緣地線的兩端進出口上各安裝了一個限壓器,以保證兩地網之間不會出現反擊穿現象。
三、半導體消雷器的正確應用
避雷針的作用是引雷于自身,去保護其保護范圍內的設施免現遭雷擊,但也不是絕對可靠的,根據電子工業部安全鑒定司通報及福建日報1996年4月5日報導:福州220KV東郊輸變電容量為十萬千伏安的一號主變和二條110KV出線被雷擊中,油枕起火,煙霧彌漫,火光閃閃,一號主變周圍100m見方的地面成為一片火海,騰起的火焰有2-3m高,主控制室樓門窗玻璃全被震裂,幸好武警部隊百名官兵立即開出10部消防車,迅速趕到現場,僅用半個小時就控制住火勢,4個小時撲滅了火災,避免事故的進一步擴大,這是一起典型的雷繞過避雷針擊于主要的繞擊事故。
而值得注意的是,即使是雷擊避雷針,避雷針在遭雷擊時將有數十或數百千安的高頻雷電流通過其接地引下線和接地裝置,此時針和引下線的電位很高,而且針的周圍將有很強的磁場,因此由大電流造成的雷電的二次效應是不可避免的,雷擊避雷針的雷電二次效應對微電子設備和易燃易爆設施是莫大的威脅。
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