某电力供电所防雷设计

论文电力系统防雷保护分析申请人：胡坚学科（专业）：电力系统及其自动化指导教师：XXX20XX年0X月网络教育学院毕业设计(论文)任务书专业班级 电力系统及其自动化 层次 专升本姓名 XX 学号 XXXXXXX一、毕业设计（论文）题目 电力系统防雷保护分析二、毕业设计（论文）工作自 20XX年X月XX日起至20XX年X月XX日止三、毕业设计（论文）基本要求：1、阐述雷击产生的原因2、分析电力系统高压电力装置防雷技术3、分析新型防雷技术应用4、分析电力系统弱电装置防雷技术5、分析电力系统雷击防护器的工作原理6、分析新形势下的现代防雷技术及改革措施7、提交符合要求的论文；8、严禁抄袭。指导教师： XXX网络教育学院毕业设计 (论文)考核评议书指导教师评语：论文首先阐述了电雷产生的机理、类型、危害及其防护的意义，然后就电力系统高压电力装置的应用及防雷技术等进行了详细的分析，并论述了新形势下的现代防雷技术及改革思想。论文写作认真，结构合理，条理清楚，达到了网络学院毕业设计的要求，同意论文答辩。建议成绩： 及格 指导教师签名： 20XX 年X月XX日III答辩小组意见：负责人签名

年 月

日答辩小组成员毕业设计（论文）答辩委员会意见：负责人签名： 年 月 日西安交通大学网络教育学院论文论文题目：电力系统防雷保护分析学科（专业）：电力系统及其自动化申请人：XX指导教师：xxx摘 要随着现代电子技术的不断发展，各种高、精、尖的电子设备不断推广和普及应用，计算机网络系统也广泛应用于电力、政府机关、学校、交通、公安、银行、证券、邮政等企事业单位中，由于这些网络系统的电子设备内部结构的高度集成化，耐过电压、耐过电流的水平极低、抗雷击能力，避雷针对这些电子设备的保护也无能为力，因而极易遭受雷电流的冲击而损坏，轻者使终端计算机和通信接口设备损坏、通信中断、各种信息无法传递；重者使网络主机损坏，致使网络瘫痪，工作无法进行，甚至会导IT管理员或在办公的其他工作人员因雷击而身亡。因此，为了使计算机网络系统正常运作，防止雷击而带惨重损失，有必要对计算网络系统进行综合雷电浪涌防护措施，除了要安装良好的避雷针、避雷带，还必须在电源系统、信号系统进行可靠、有效的防护工作，并具备可靠的接地装置。关键词：计算机网络系统；高度集成化；避雷针；防止雷击；可靠的接地装置论文类型：设计报告V西安交通大学网络教育学院论文Title:electricpowersystemlightningprotectionanalysisSpeciality:PowersystemanditsautomationApplicant:HuJianSupervisor:Prof.ZhaoJinQuanABSTRACTWithmodernelectronictechnologyunceasingdevelopment,varioushigh-qualityprecisioninstrument,electronicequipmentconstantlytopopularizetheapplication,computernetworksystemalsowidelyusedinelectricpower,governmentagencies,schools,transportation,publicsecurity,banking,securities,postalandotherenterprisesandinstitutions.Becausethesenetworksystemofelectronicequipmenttheinternalstructureofthehighlyintegrated,resistancetoover-voltage,overcurrentlevelsofresistancetoextremelylowandresistanceagainstthesecoronalightningability,theprotectionofelectronicequipmentincompetence,extremelyeasysufferedtheimpactoflightningcurrenttodamage,lightpersonmaketerminalcomputersandcommunicationinterfacedamageofequipment,communicationinterrupt,allkindsofinformationcannottransfer;Thatmakeswebhostdamage,causeparalysis,networkworkcanbedoneevenwillguideITadministratorsorinanofficeitsKEYWORDS:hecomputernetworksystem;Highlyintegrated;Lightningrod;Preventlightning;ReliablegroundingdeviceTYPEOFTHESIS :Designreport西安交通大学网络教育学院论文目 录1前言..................................................................................................................................12雷电危害及分类................................................................................................................22.1雷电危害....................................................................................................................22.2雷电分类.........................................................................................................32.2.1直击雷............................................................................................................32.2.2传导雷............................................................................................................32.2.3感应雷............................................................................................................32.3安徽省雷暴的统计情况...........................................................................................52.3.1年际变化........................................................................................................52.3.2雷暴的月变化................................................................................................62.3.3雷暴的日变化................................................................................................62.3.42004年雷击灾害.........................................................................................73发生雷击现象的分析........................................................................................................93.1雷电波的侵入过程....................................................................................................93.2综自设备屡遭雷害的原因........................................................................................93.3远动系统受雷害特别严重的原因............................................................................93.4高压线路接地故障（瞬时/永久性）的过流/过电压............................................104防雷接地保护系统的整体概念......................................................................................114.1根据IEC61312-1防雷分区的定义........................................................................114.2防雷器分级保护原理..............................................................................................135防雷接地保护措施..........................................................................................................155.1分流..........................................................................................................................155.2屏蔽..........................................................................................................................155.3等电位连接..............................................................................................................155.4接地..........................................................................................................................155.5过电压保护..............................................................................................................156设计依据和原则................................................................................................................176.1设计依据...............................................................................................................176.2设计原则...............................................................................................................176.2.1安全可靠....................................................................................................176.2.2技术先进....................................................................................................176.2.3经济合理....................................................................................................18VII西安交通大学网络教育学院论文6.2.4实用性........................................................................................................186.2.5开放性，可扩充、可维护性....................................................................187某电力供电所防雷设计....................................................................................................197.1供电所的一般现状.................................................................................................197.2现场勘测及分析...................................................................................................197.2.1现场勘察的内容..........................................................................................197.2.2被保护建筑物的长宽高及位置分布，相邻建筑物的高度.......................207.2.3现场勘察具体步骤.......................................................................................217.3防雷工程的设计内容..............................................................................................227.3.1防直击雷工程的整套设计...........................................................................227.3.2防雷电感应设计的主要内容为..................................................................227.3.3防雷电波侵入设计的内容..........................................................................227.4供电所机房的感应雷防护...................................................................................247.4.1电源防护....................................................................................................247.4.2网络信号的防护........................................................................................267.5防静电感应过电压及室内均压等电位...............................................................267.6接地系统.................................................................................................................267.6.1人工接地体的制作.......................................................................................277.6.2人工接地体的安装.......................................................................................277.7注意事项..................................................................................................................278防雷设计结果分析..........................................................................................................288.1防雷达到的效果.....................................................................................................288.2信号防雷器对系统的影响......................................................................................2829致30参考文献................................................................................................................................31西安交通大学网络教育学院论文CONTENTS1Preface⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12Lightningharmandcategory⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22.1Lightningdamage⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.22.2Lightninclassification⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯....32.2.1Directlightningflash⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.32.2.2Conductionray⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...32.2.3inductionlightning⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32.3Thestatisticsanhuithunderstormssituation⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯..52.3.1Interannualvariability⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯....⋯.52.3.2Thunderstormsmonthschange⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯..⋯62.3.3Thunderstormsdiurnalvariation⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯62.3.4Lightningdisastersin2004⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...73Theanalysisoflightningstrikes⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯93.1Theinvasionoftheseitchingprocess⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...93.2Byraypossessestheequipmentofreasonuponrepeatedly⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯...93.3Farfromrayactuatorsystemagainstespeciallyseriousreasons⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..93.4High-pressurelineearth-fault(instantaneous/permanent)over-current/overvoltage.104Lightningproofgroundingprotectionsystemthewholeconcept⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯134.1IEC61312-1accordingtothedefinitionoflightningprotectiondivision⋯⋯⋯⋯..134.2Lightningprotectiondevicegradingprotectionprinciple⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...155Lightningproofgroundingprotectionmeasures⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...175.1Shunt⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..175.2Shielding⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.175.3Equipotentialconnection⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯175.4Grounding⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..175.5Over-voltageprotection⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.176Designbasisandprinciple⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...196.1Designbasis⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.196.2Designprinciple⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...19IX西安交通大学网络教育学院论文6.2.1safeandreliable⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯....196.2.2advancedtechnology⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..196.2.3economicandreasonable⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..206.2.5openness,extendableandmaintainability⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.207Alightningprotectiondesignpowerpowered⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.217.1Thegeneralsituationand1powered⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..217.2fieldsurveyandanalysis⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...217.2.1on-sightcontent⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...217.2.2protectedbuildingsandpositionofthedimensionsoftheheightoftheadjacentbuildingsdistribution⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯227.2.3on-sightspecificsteps⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.237.3Lightningprotectionengineeringdesigncontent⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 24⋯⋯⋯⋯⋯24⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 24⋯⋯⋯⋯⋯..⋯247.4poweredroominductionlightningprotection⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯267.4.1powerprotection⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯267.4.2networksignalprotective⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..287.5anti-staticinducedovervoltageandindoorequalizingequipotential⋯⋯⋯⋯⋯⋯.287.6groundingsystem⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..297.6.1Theartificiallygroundingbodymade⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..297.6.2Theinstallationofartificiallygroundingbody⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯297.7note⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯.298lightningprotectiondesignresultanalysis⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯308.1Theeffectofthunderreached⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯308.2ofsystemoflightningprotectiondevicesignalaffect⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯30Closing⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..31Tothank⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32References⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.33西安交通大学网络教育学院论文前言某供电公司在经历了“城农网改造后”后，电网系统的信息化建设有了很大的提高，各类自动化系统（如：调度自动化系统、光通讯系统、OA自动化系统、供电所综合自动化系统、MIS自动化系统等等）都已经建成并投入使用，这为提高供电可靠性、提高工作效率发挥了非常重要的作用。某地处山区，属于雷雨多发地带，雷电产生的极大的对地电流，同时高压电力线路的故障（瞬时性故障和永久性故障）电流也可能产生尖峰脉冲电流或浪涌电流，这些极大瞬间电流直接或间接地的冲击到上述电子设备上。由于目前各个自动化系统均没有安装有效的过流接地保护装置，从而对上述自动化系统、通信系统的各种电子设备（计算机设备）的运行存在着极大的隐患。因此针对上述系统的防雷/过流接地保护显得越来越重要。随着科学技术的日新月异，各类电子产品在电力系统中得到了飞速的发展和广泛的应用。但微机系统越是先进，芯片的集成度就越高，电路越复杂，工作电压越低，对环境稳定性的要求也越高。抗干扰和耐冲击始终是微机系统在电力工业恶劣电磁环境下应用中的两大薄弱环节。而雷击事件由于其极高的电压幅值和不可预测性更是微机系统的“天敌”。它极大的威胁着现代化变电所的运行安全，应该引起供电企业的足够重视。因此，电子信息系统雷电防护工程所应采取的防雷措施、防雷装置及防雷器件也就不可能是单一的，即千篇一律的，而应是从整体、综合、系统、全方位、多层次上去考虑防护措施。在各类电子设备（包括计算机、通信设备、控制系统、仪表等）中，对抗电磁干扰考虑的比较周全。但对雷电电磁脉冲的防护相对显的薄弱，而雷电电磁脉冲的侵袭是在瞬间造成微机保护和自动装置永久损坏的第一杀手。每年各种电子设备因雷击而遭受破坏的事例屡见不鲜，因此如何保护变电所的电子设备等免遭雷击损坏也越来越引起了各方面的高度重视。因此，从整体、综合、系统、全方位、多层次上有效地防止雷击对变电所的电子设备所产生的危害，是保证电力系统安全、稳定运行的重要保证。1西安交通大学网络教育学院论文雷电危害及分类2.1雷电危害雷电是一种非常壮观的自然现象，它具有极大的破坏力，对人类的生命、财产安全造成巨大的危害。1987年联合国确定的“国际减灾十年”中，雷电为对人类危害最大的十种灾害之一。自从人类进入到电气化时代以后，雷电的破坏由主要以直击雷击毁人和物为主，发展到以通过金属线传输雷电波破坏电气设备为主。随着近年来电子技术的飞速发展，计算机系统的网络化程度越来越高,人类对电气设备尤其是计算机设备的依赖越来越严重。而电子元器件的微型化、集成化程度越来越高，各类电子设备的耐过电压能力下降，遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势，对设备与网络的安全运行造成严重威胁。据统计，全世界每年因雷害造成的损失高达十亿美元以上。当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往有极大的不同，可以概括为：受灾面大大扩大，从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等；从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落，无空不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）。前面是指雷电的受灾行业面扩大了，这儿指雷电灾害的空间范围扩大了。一次闪电造成附近二家以上单位同时受到雷灾，而不是以往的一次闪电只是一个建筑物受损。雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。例如2005年8月29日凌晨2点，某市电信遭受雷击，导致信号中断数小时，其直接损失是有限的，但间接损失将大大超过直接损失。产生上述特点的根本原因，也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产生西安交通大学网络教育学院论文活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域，微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的 LEMP的作用，造成微电子设备的失控或者损坏。为此，当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了，雷电的防御已从直击雷防护到系统防护，我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技术，提高人类对雷灾2.2 雷电分类 直击雷直击雷蕴含极大的能量，电压峰值可达 5000KV，具有极大的破坏力。如建筑物直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：1）巨大的雷电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速抬高，造成反击事故，危害人身和设备安全。2）雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。3）电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。 传导雷远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内，损坏电气设备。 感应雷云层之间的频繁放电产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压，峰值可达50KV。1．雷针的副作用产生二次感应雷击效应，雷电电流经过避雷针导地时感应到市内的传输线上，如下图：图2-1几十年来的通讯设备是从电子管、晶体管向集成电路过渡的。由于电子管、晶体管的耐冲击能力较强，因此二次雷击效应对电子管、晶体管通讯设备没有造成太大损3西安交通大学网络教育学院论文害。集成化度较高的微电子设备，其耐冲击能力差受雷击更易使微电子设备受到损坏。通过对部分雷击事故的分析，发现许多雷击事故都是在避雷针接地完好的情况下发生的。分析其原因就是二次雷击效应造成。2．电源线、信号线或天馈线引入感应雷击 通过电感性耦合（磁感应）耦合到各类传输线而破坏设备，如下图：图2-11、电源线引入感应雷击：市区以外的建筑物的供电线路大多采用架空明线。试验表明，雷电频谱在几十MHZ以下频域，主要能量集中分布在工频附近。因此，雷电与市点相耦合的概率很高。2、信号线引入雷击：雷击在信号线或电话线上产生瞬间过压。闪电释放出来的电量是可怕的，虽然一般建筑物可承受的电流上限是 200KA，但闪电可产生高至 530kA的电流，如果雷电击中了一栋无建筑防雷保护设计的建筑物，电流就会找到一条建筑物的接地信道，建筑物就很有可能被严重破坏甚至发生火灾。即使建筑物安装了避雷针但没有对信号进行保护，当避雷针引雷入地产生二次雷击效应是顺避雷针而下的天馈线和建筑物内导线首当其冲。可一旦二次雷击效应以信号方式进入导线时，各种信号设备端口损坏也就在所难免了， 反之如果雷电击中一栋有建筑防雷保护设计的建筑物，电流就会通过预定的方式导地。3．点位反击引入感应雷击通过电阻性耦合方式经数据线破坏设备，见下图：西安交通大学网络教育学院论文图2-3通过电阻性耦合方式经中线及地线破坏设备，如下图：图2-4上述各种耦和会产生高达 6000伏（根据BS6651，CCITT，LIT，IEEE及我国相关标准）的瞬间电压而破坏电子设备。2.3 安徽省雷暴的统计情况 年际变化根据1961～2000年40年的雷暴统计资料表明，安徽省平均每年出现32.1个雷暴日，属中雷区。年际变化大，最多年份多达62个，出现在1964年；最少年份为12个，出现在1999年。60年代（1961～1970年）共出现449个雷暴日，70年代（1971～1980年）共出现342个雷暴日，80年代（1981～1990年）共出现278个雷暴日，90年代（1991～2000年）共出现244个雷暴日，60至70年代中期，年雷暴日数基本维持在30～60个左右，之后则基本维持15～40个左右，安徽省的雷暴日有减少的变化趋势，由图1可以看出，年雷暴日数5年滑动平均呈缓慢下降的趋势。安徽省初雷日一般在3月中下旬出现，初雷最早出现在 1969年1月26日，最迟出现在 1975年6月21日；安徽省5西安交通大学网络教育学院论文终雷日一般出现在9到10月份，最早出现在1977年8月10日，最迟出现在1996年12月31日；最长雷暴期为1996年的319天，最短雷暴期为1975年的85天。图2-5 近年雷暴变化曲线图 雷暴的月变化安徽省12月（1979年12月21日和1996年12月31日除外）基本无雷暴，1～11月均有雷暴出现，但雷暴的活跃期开始于 3月份，3～5月占全年雷暴日数的 17%，6～8月为雷暴的高发期，占全年雷暴日数的 72%，7～8月达到高峰，分别占全年的 32%和26%，其中7月出现的雷暴日数最多，9月份锐减至7%，10～11月只占全年雷暴的 1.6%。雷暴的这种明显的月变化分布特征与天气变化是密切相关的， 3～5月北方冷空气强度逐渐减弱，西南暖湿气流日趋活跃，冷暖空气在江淮流域上空频繁交汇，因此，雷暴活动也日趋活跃；6～8月西太平洋副热带高压增强西伸，6～7月为江淮流域梅雨季节，安徽省地处副高边缘，冷暖空气在安徽省上空频繁交汇引发雷暴，出梅后，安徽省在副高控制下，温度高，湿度大，再加上周边和境内湖泊和水库较多，午后到夜里极易产生局地对流引发雷暴；7至8月份，由于受副热带高压短期变化的影响， 对流活动最为活跃，所以是雷暴活动的高峰期； 9月份为过渡季节，10月份以后至2月份雷暴较少出现。 雷暴的日变化统计了1991～2000年10年的雷暴资料，1991～2000年共有244个雷暴日，其中有116个雷暴日在夜间（20～8时）出现了雷暴，雷暴日在夜间出现雷暴的概率约为西安交通大学网络教育学院论文48%。雷暴在白天（8～20时）的分布情况如图3所示，可以看出，安徽省雷暴的日变化非常明显，8～9时呈下降的趋势，9～12时略显平稳，12～15时一直呈上升趋势，15时以后呈下降趋势，其中14～17时为雷暴出现的高峰期，占了白天出现总数的51%，15～16时达到最大值，约占29%。图2-6近年雷暴在8-20时的分布情况 年雷击灾害随着安徽省经济的发展，各行各业遭受雷击的可能性大大增强， 2004年一年，仅安徽省防雷中心就统计到 9个企事业单位和个人遭到雷击： 如：2004年6～8月份，安徽省供电局及所属供电所共 15个变压器被击坏，总价值约 7～8万元；安徽省晏子网吧、铜城兄弟网吧、蓝天等十几个网吧于 6至7月均遭到不同程度的雷击，其中严重的信号线路被打烧，数台电脑和主机全部被打坏；安徽省二中办公室至住宅楼之间的网线遭雷击，十几个私人用户的机器接口被打坏；一私人别墅被雷击，室内电源开关、接线盒全部被打飞，天花板打出十几个小洞。雷暴灾害已严重威胁到人民生命财产安全，防雷减灾刻不容缓，且任重道远。7西安交通大学网络教育学院论文发生雷击现象的分析3.1雷电波的侵入过程雷电波通常是通过变电所（ 35kV）临近的10kV线路侵入10kV母线，再经过10kV所用变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合，闯入低压出线。途中经过了 10kV线路阀式避雷器、母线阀式避雷器和所用变阀式避雷器 3级削峰，再经过所用变低压出线的平波作用，电压幅值大为下降。但由于雷电波的电压、能量极高，且阀式避雷器等设备技术上的局限性，虽然绝大部分的雷电能量都能在到达设备之前得以消除，但雷电波仍可能以幅值相对很高，但作用时间很短的低能量尖峰脉冲的形式，通过所用变压器的低压出线，加到变电所内所有的 220V交流回路中。还有一种情况，就是感应雷电波通过调度远动系统的综合自动化设备和信号采集的二次电缆入侵，以很高的电压直接加到远动系统的信号和传送端上，造成接收和发送端模块烧坏。3.2综自设备屡遭雷害的原因变电所的保护和合闸电源直流系统的整流充电系统设计容量都比较大，电压耐受能力也比较好。而且由于大容量电池组吸收尖峰脉冲的作用，和整流回路的平波作用，加到保护装置上的脉冲电压大大降低。再加上常规的电磁式保护装置的元器件多为单元件的电阻、电容和电感线圈等，耐热容量大，对尖锋脉冲的耐受能力也比较强，所以能安全度过低能量、高电压的冲击暂态过程。但对于使用超大规模集成电路，运行电压只有数伏，信号电流仅为 μA级的微机装置来说，就不一定能经受得住。这就是造成微机装置损坏而常规保护装置却能安全运行的关键原因。3.3远动系统受雷害特别严重的原因首先是电源方面：调度的远动载波系统多由独立的小容量 UPS供电，而这些 UPS最多的是使用压敏电阻保护。在防雷和限幅能力都比较有限，保护 UPS本身尚且不够，更不用说保护后接的电子设备了。实际运用中也屡屡发生 UPS雷击烧毁现象，所以单从提高UPS质量方面入手难以从根本上解决问题。9西安交通大学网络教育学院论文其次是信号端方面：变电所内的电子设备之间的连接一般很少采用屏蔽电缆，又地处雷电多发区，而变电所内的电子设备也没装设任何防雷设备，所内和沿线附件落雷都很容易在电缆中感应出很高的雷电压并通过电缆直接加到设备上，造成设备的击穿损坏。3.4高压线路接地故障（瞬时 /永久性）的过流/过电压供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的 3.5倍，从而损坏设备。破坏效果与雷击类似。由此产生的雷电过电压对电子设备的破坏主要有以下几个方面：1．损坏元器件a、过高的过电压击穿半导体结，造成永久性损坏；b、较低而更为频繁的过电压虽在元器件的耐压范围之内，亦使器件的工作寿命大大缩短；c、电能转化为热能，毁坏触点、导线及印刷电路板，甚至造成火灾；2．设备误动作及破坏数据文件因此，应该根据实际情况具体分析，采取相应的防雷保护措施，确保计算机系统的安全工作。西安交通大学网络教育学院论文防雷接地保护系统的整体概念图4-1雷电保护示意图4.1根据IEC61312-1防雷分区的定义a、雷电保护区LPZ0A(0A区)该区内的各物体都可能遭受直接雷击 ,同时在该区内雷电产生的电磁场能自由传播,没有衰减.b、雷电保护区LPZ0B(0B区)11西安交通大学网络教育学院论文该区内的各物体在接闪器保护范围内 ,不会遭受直接雷击,但该区内的雷电电磁场因没有屏蔽装置雷电产生的电磁场也能自由传播 ,没有衰减。c、雷电保护区LPZ1(1区)该区内的各个物体因在建筑内，不会遭受直接雷击，流经各导体的电流比 LPZ0B区更小，本区内的雷电电磁场可能衰减（雷电电磁场与 LPZ0A、LPZ0B区可能不一致），这取决于屏蔽措施。d、后续防雷区LPZ2等(2区等)当需要进一步减少雷电流和电磁场时，应引入后续防雷区，并按照需要保护的系统所要求的环境选择后续防雷区的要求条件。表4-1不同级别防雷器的安装位 区别区 置间

0

B级

级

C

D级

可否遭受直接雷击可能遭受直接雷击

是否对磁场传播有衰减没有衰减区0 不会遭受直接雷击 没有衰减区1 0 区 不会遭受直接雷击 有衰减区 与1区之间的交界处区

1

重

不会遭受直接雷击

进一步衰减间

区与

2

要设备区之间 前端的交界处西安交通大学网络教育学院论文4.2防雷器分级保护原理IEC61312定义了防雷的保护分区，根据保护分区的要求需要在每个分区的交界处，安装相对应的防雷器，在 LPZ0B区与LPZ1区的交界处安装 B级（即第一级）防雷器，在LPZ1区与LPZ2区的交界处安装C级（即第二级）防雷器，在LPZ2区内的备前端安装D级（即第三级）防雷器。其工作原理为利用分级的防雷器，层层泄放雷电感应的能量，逐级减低浪涌电压，从而保护用户端设备。根据标准对B、C、D三级防雷器保护水平的要求表4-2防雷器保护水平防雷器安装等级B级电源防雷器＜4KVⅠC级电源防雷器＜2.5KVⅡD级电源防雷器＜1.5KVⅢB级防雷器一般采用具有较大通流量的防雷器 ,可以将较大的雷电流泄放入地 ,达到限流的目的,同时将过电压减小到一定的程度C、D级防雷器采用具有较低残压的防雷器， 可以将线路中剩余的雷电流泄放入地，达到限压的效果，使过电压减小到设备能承受的水平。防雷保护分区和防雷器的分级应用如下图所示：13西安交通大学网络教育学院论文图4-2防雷保护分区和防雷器的分级应用示意图避雷针LPZ0A区LPZ1区LPZ2区LPZ3区电源线路信号保护信号线路LPZ0B区B级保护 B级保护 B级保护 C级保护西安交通大学网络教育学院论文防雷接地保护措施概括地说，当今电子设备的防雷手段，主要采用分流、接地、屏蔽、等电位和过电压保护五种方法。5.1分流利用避雷针、避雷带和避雷网等将雷电流沿引下线安全地流入大地，防止雷电直接击在建筑物和设备上。5.2屏蔽计算机系统所有的金属导线 ,包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽，在机房建设中，利用建筑物钢筋网和其他金属材料，使机房形成一个屏蔽笼。用以防止外来电磁波（含雷电的电磁波和静电感应）干扰机房内设备。5.3等电位连接将机房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接，以均衡电位。5.4接地在计算机网络系统中，为保证其稳定可靠的工作、保护计算机网络设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。接地和等电位连接方式，可参看下图：图5-1接地和等电位连接方式5.5过电压保护在电子设备的信号线、电源线上安装相应的过电压保护器，利用其非线性效应，将线路上过高的脉冲电压滤除，保护设备不被过电压破坏。主要的保护器件为氧化锌压敏电阻、二极或三极放电管、快速钳位二极管等，根据需要进行组合，15西安交通大学网络教育学院论文构成完整的防雷保护器。西安交通大学网络教育学院论文设计依据和原则依据国际电工委员会 IEC标准、法国NFC标准、德国VDE标准和中国GB标准与部委颁发的设计规范的要求，大楼和大楼内之计算机房、程控机机房等设备都必须有完整完善之防浪涌保护措施，保证该系统能正常运作。这包括电源供电系统、不间断供电系统，电脑网络、卫星通信设备等装置，均应有 SPD防护装置保护。6.1设计依据（1）GB50057-94(2000)《建筑物防雷设计规范》（2）GB50174-93《电子计算机机房安全设计规范》（3）GB50054-95《低压配电设计规范》（4）D562《建筑物、构筑物防雷设施安装》（5）GJ/T16-92《民用建筑电气执行规范》（6）GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》（7）IEC1312《雷电电磁脉冲的防护》（8）IEC61643《SPD电源防雷器》（9）IEC61644《SPD通讯网络防雷器》（10）VDE0675《过电压保护器》（11）GB2887-89《计算站场地技术文件》（12）GB9361-88《计算站场地安全要求》（13）YO/T5098-2001[通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范]6.2 设计原则 安全可靠由于网络的安全性要求和设备的重要性，如果雷击对其造成损害，则由此所造成的影响将非常大。依据国际、国内标准和自身丰富的经验，根据贵单位的具体情况，对本次工程进行安全化的设计，以确保系统的安全可靠。 技术先进在现有条件下，尽量采用当今国际、国内最先进和成熟的技术与产品，对办公场所和网络起到最好的保护。17西安交通大学网络教育学院论文 经济合理根据设计要求和现场实际情况，在确保安全可靠的前提下，对产品进行优化组合应用，力求本次防雷工程达到最优性价比。 实用性本着一切从用户实际角度出发，配置防雷保护系统不是给用户花钱，而是在保护用户的投资，保证网络系统的正确运行；实用性就是能够最大限度地满足实际工作要，从实际应用的角度来看,这个性能更加重要。 开放性，可扩充、可维护性防雷保护技术是不断发展变化的且单位的另办公环境也在不断发展变化，为了保证用户的投资，所选产品必须符合国际标准及流行的工业标准。这样才能对网络的未来发展提供保障。西安交通大学网络教育学院论文某电力供电所防雷设计7.1 供电所的一般现状隨着我国经济和科技的快速发展，信息化办公在各个单位开始建设、建全。作为人民生活和泾济发展的基础的电力公司在信息化建设先人一步，这几年的信息化建设相当的快。作为供电公司的重要组成部分――供电所信息化系统逐渐完善，有些管理比较先进的电力公司已经建立 MS系统。计算机收费并记录所带来的快捷、方便已让老百姓和工作人员所习惯并产生依赖。伴隨着人民的要求的提高及形象窗口的建立，对信息化系的稳定性要求也在提高。但是科学技术的日新月异的发展，信息化装置的高度灵敏性、速动性和维护管理的方便性使电子设备的芯片集成度越来越高，电路越来越复杂，工作电压越来越低，对环境的要求越来越高。电子设备的高度集成，抗雷击性就差，而雷击由于其极高蝗电压幅值和不可预测性极在的威胁着信息化供电所的持续运行安全，每年供电所的信息化设备因雷击而破坏的例屡见不鲜。因此，完善的防雷系统建立迫在眉睫，越来越引起各方面的高度重视，是保证供电所信息化第统安全、稳定运行的重要保证。7.2 现场勘测及分析 现场勘察的内容对防护对象的勘察，决不能盲目的进行，现场勘察人员必须明确勘察所要达到的目的，有针对性的开展工作。另外。勘察必须有序地进行，对于勘察的内容，事先应拟订一份周密的计划，以免遗漏一些重要而又较为隐秘的勘察项目。现场勘察的主要内容为：供电所分布在全县各个镇乡，安徽省属于亚热带与暖温带的过度地带,过渡性气候特征明显.地形处于中国东部第三梯级内,区内地形复杂,地貌类型多样化.基岩山区山丘破碎,地形切割强烈,沟谷密集,形成深谷陡崖地貌景观;平原区岗坡、洼地地形突出;有大别山，黄山山脉，淮河、长江两岸支流发育,湖泊星罗棋布.多元化的自然、地貌和地质条件。某位于安徽南部，是皖南事变的发生地，中国宣纸之乡。历史文化悠久、19西安交通大学网络教育学院论文风景优美。境内多山区且山高俊陡峭，雷击频繁，雷电能量大。地理位置：某电力供电所营业点位于全县各乡镇， 营业点面积大约为三十多平方米，营业厅设在一楼，主要设备有UPS、光纤收发器、路由器、网络交换机、计算机终端等设备。依据GB50057-94《建筑物防雷设计规范(2000版)》附录一计算其建筑物年预计雷击次数N=KNgAe；根据GB50057-94的条规定：预计雷击次数大于等于0.06次/a且小于等于0.3次的住宅、办公楼等一般性民用建筑物，应划分为第三类防雷建筑物。因此我们可以判定供电所建筑基本为三类建筑。表7-1安徽主要城市雷暴日地名雷暴日数（d/a）地名雷暴日数（d/a）合肥30.1屯溪60.8蚌埠31.4安庆44.3芜湖34.6阜阳31.9宿州32.8铜陵40六安40滁州40宣城44池州45被保护建筑物的长宽高及位置分布，相邻建筑物的高度某供电公司供电所分布在某各个乡镇，办公区一般不超过三层楼，营业厅基本在一层。具体尺寸根据实际情况。供电所在各乡镇街道上，周围一般没有高大的建筑物，防雷建设比较薄弱。因此，在雷击比校频繁的山区，供电所的极容易受到雷击，建立完善可靠的防雷系统丰相当的必要。西安交通大学网络教育学院论文现场勘察具体步骤防雷工程设计流程图21西安交通大学网络教育学院论文7.3防雷工程的设计内容根据雷电活动及入侵通道的基本规律，防雷工程的设计必须包括以下内容：防直击雷、防雷电感应、防侧击雷、防雷电波侵入等。针对某一具体的防护对象而言，并非以上所列内容均在设计中有所体现，还要视防护对象的特性，以及防护对象所在地的雷电活动规律而言。即：防雷工程设计内容可以是防直击雷部分；可以是感应雷部分；也可以是防直击雷和防感应雷，或者是二种以上的综合防雷设计。对于高度≥ 30m的建（构）筑物，原则上必须考虑防侧击雷。防直击雷工程的整套设计防直击雷工程的整套设计主要分为三部分：接闪器、引下线、接地装置。接闪器的种类大致分为避雷针、带、网、线、环等。引下线的设计只有两类：一类为明装引下，一类为暗敷引下。接地装置设计类型有以下几种：垂直接地体、水平接地体、垂直+水平复合型接地体，环状接地体等； 防雷电感应设计的主要内容为防雷电感应设计的主要内容为：等电位接地，即对天面各种金属物体、冷却塔、广告牌与避雷带作电气连通，或建筑物内外安装的竖直金属管道等作电气连通； 防雷电波侵入设计的内容防雷电波侵入设计的内容：主要是考虑对雷电通道的冲击电压和脉冲电流进行限制。一般是考虑在雷电通道上安装避雷器和过电压保护器，以及对高低压进出户线，电缆外皮进行接地处理等措施。西安交通大学网络教育学院论文设计文件的更改否

防雷工程设计流程图建设单位委托评审委托项目组建项目组收集国家、行业现场勘察报告编制设计计划图纸绘制设计评审设计输出 否设计输出文件的签署提交设计文件防雷主管部门图纸技术审核进入建设单位施

修改计划、设计方案设计文件的归23西安交通大学网络教育学院论文7.4 供电所机房的感应雷防护 电源防护供电系统的防护措施主要是在供电线路上安装电源SPD，在雷击发生时将雷电流泄放入地，并且将线路上的瞬间过电压限制到一个安全的水平。本次工程我们采取三级防雷的措施。图7-1实现分级浪涌保护示意第一级SPD：第一级SPD安装在供电所建筑物的总配电处，连接线尽可能短而直，安装第一级SPD的目的在于将雷击产生的大电流瞬间泄放入地。选用产品型号及安装位置：大楼总配电架空进线选用ASP系列的电源第一级电源防雷器AM2-120/4一套（三相），安装在给大楼总配电处。西安交通大学网络教育学院论文图7-2第二级SPD：安装在机房UPS输入线处，连接线尽可能短而直，安装第二级SPD的目的在于将第一级SPD未泄放完的雷电流瞬间泄放入地。选用产品型号及安装位置：选用ASP系列的电源第一级电源防雷器 AM2-40/2一套，安装在给UPS输入线处。图7-3第三级SPD：在重要设备（光纤收发器、交换机、路由器、防火墙等重要设备）的前端处安装带精细保护装置和噪声抑制电路的插座式电源防雷器，将线路上的剩余瞬间过电压限制在1.0kV以下，总通流能力对地In（8/20μs）20kA，还可以吸收操作过电压。选用产品型号及安装位置：25西安交通大学网络教育学院论文在机房：使用ASP系列的电源插座防雷器 A6-420NS，数量3只，安装在机房重要设备处。（如：UPS设备后端、光纤收发器、路由器、计算机电源进线前端等） 网络信号的防护信号系统防感应雷措施主要是在信号线路上安装信号 SPD，在雷击发生时将雷电流泄放入地，并且将线路上的瞬间过电压限制到一个安全的水平保护电话，其线路串联使用 1套RJ45-TELE/2S,供计 1套。在光纤收发器和路由器之间网络线路上安装XP35A+M100E组合防雷器一套。7.5 防静电感应过电压及室内均压等电位应将供电营业厅内所有设备外壳、机房内的不带电金属物件有效接地。等电位连接是把建筑物内、附近的所有金属物全用电气的方法连接起来，使整个建筑物成为一个良好的等电位体。当雷击到这座建筑物上的时候，在建筑物内部和附近基本上是一等电位体，因此不会发生内部的设备和人被雷击或高电位反击。一般可采取如下措施：1、在机房内安装一均压环，机房内设备外壳、门窗、 UPS外壳、机架、光缆加光筋、静电地板龙骨等金属构件接在均压环上。2、在网络设备较为