摘 要：随着科学技术的快速发展，工厂自动化控制系统向着复杂化、大型化、多功能方向发展，各种电气设备以及电子设备的广泛应用，对实现工业自动化具有重要的作用。文章从电力系统中过电压着手，结合雷电冲击波的基本特征和防雷装置，从对直击雷的防护、对侵入雷电冲击波的防护2个方面分析了工厂供电系统的防雷保护。关键词：工厂；供电系统：防雷保护中图分类号：TU856 文献标识码：A雷电是一种常见的自然现象，雷电对工厂电气的危害是非常严重的。雷电对工厂的危害主要有直击雷和电磁脉冲干扰。如果工厂遭受到雷击的破坏不仅会造成建筑的损害，而且会造成电子系统等设备造成损害，严重影响工厂的正常运营，甚至危害人们的生命安全。1 雷电冲击波的基本特征当输电线路受到雷击时，在输电线路上产生的冲击波向导线两侧流动和传播。雷电波在传导过程中受电晕及其他损耗的影响而畸变，当它到达变电所或其他结点时，还会产生折射和反射现象。现在，我们来分析雷电冲击波沿导线传播的基本规律。1.1 冲击波沿导线传播的基本规律假设雷电波是沿着无损导线传播的，根据分析计算可得，线路导线的分布电感和导线对地的分布电容是冲击波传播的重要参数，并可以求出电压波和电流波幅值之比，即波阻抗：式中，为架空导线的分布电感（H/m）；为架空导线的对地分布电容（F/m）。波阻抗只决定于线路导线本身的参数、，而与导线长度和线路终端负载的性质无关。1.2波的折射与反射如图l所示，雷电冲击波在传播过程中遇到结点A，由于结点两侧导线的分布参数不同，波阻抗改变。因而其电压波和电流波的幅值就会改变，产生波的折射与反射。根据分界能量守恒原则，则在A点只能有一个电压和一个电流值。式中，为侵入结点的入射波电压；为结点上的折射波电压；为由结点反射回去的反射波电压。电流的正负规定为：侵入电流沿导线前进的为正，反行的电流为负。因此，由上述公式，可以得出：应用等值集中参数定理可以得到雷电击波的折射与反射原理的等值电路图，如图2所示。用等值电路来分析雷电波的传播。将十分方便。图 2 波投射到线路的结点A时计算用的等值电路2 防雷装置2.1 避雷针与避雷线避雷针与避雷线是防直击雷的有效措施，它的作用是将雷电引向自身金属针（线）上，并完全导入地中，从而对附近的建筑物、电力线路和电气设备起保护作用。避雷针由接闪器、接地引下线和接地体3部分组成。避雷针的保护范围，以它对直击雷保护的空间来表示。我国过去的防雷规范（如GBJ57—83）和过电压保护设计规范（如GBJ64—83），对避雷针和避雷线的保护范围都是按“折线法”来确定的，而新颁布的国家标准GB50057---94《建筑物防雷设计规范》则规定用IEC推荐的“滚球法”来确定。所谓滚球法，就是选择一个半径为h，（滚球半径）的球体，沿需要防护直击雷的部位滚动，如果球体只接触到接闪器或接闪器与地面，而不触及需要保护的部位。则该部位就在接闪器的保护范围之间，如图3所示。2.2 避雷器避雷器是防止雷电波侵入的主要保护设备，与被保护设备并联。当雷电冲击波侵入时，避雷器能及时放电，并将雷电波导入地中，使电气设备免遭雷击损坏。而过电压消失后，避雷器又能自动恢复到初始状态。同时，避雷器还能保护操作过电压。避雷器可以分为管型避雷器、阀型避雷器以及金属氧化物避雷器等几种。（1）管型避雷器实质上是一个具有.灭弧能力的保护间隙，其原理结构如图4所示。图4 管型避雷器结构示意从图中可以看出，管型避雷器由外部火花间隙S2和内部火花间隙S1两个间隙串联组成。当高压雷电波侵入到管型避雷器内，其电压值超过火花间隙放电电压时，内外间隙同时击穿，使雷电波泄入大地，限制了电压的上升，对电气设备起到了保护的作用。（2）阀型避雷器是性能较好的一种避雷器。它的摹本元件是装在密封磁套中的火花间隙和被称为阀片的非线性电阻。阀片是金刚砂和结合剂在一定的温度下烧结而成的。阀片的电阻阻值随通过的电流值而变，当很大的雷电流通过阀片时，它将呈现很大的电导率。这样，避雷器上出现的电压不高；当阀片上加以电网电压时，它的电导率突然下降，而将工频续流限制到很小的数值，为火花间隙的断流创造了良好的条件。（3）金属氧化物避雷器又称压敏避雷器，是一种新型避雷器，结构上无火花间隙，仅有以氧化锌或氧化硫等金属氧化物高温烧结而成的压敏电阻（阀片），它有较理想的伏安特性，阀片非线性系数很小，约为0.05。在工频电压下，阀片呈现极大电阻，能迅速抑制工频续流，因此不需要串联火花间隙来熄灭工频续流引起的电弧。金属氧化物避雷器具有无间隙、无续流、体积小和重量轻等优点，有取代其他各类避雷器的趋势。3 工厂供电系统的防雷保护3.1 对直击雷的防护根据运行经验表明，按规程规定装设避雷针或避雷线对直击雷进行防护，是非常可靠的。设避雷针（线）应考虑两个方面：（1）应使所有被保护物处于避雷针（线）的保护范围之内：（2）应防止当雷电流沿引下线入地时，所产生的高电位对被保护对象发生反击现象，因而在防雷装置与被保护物之间，应保持足够的安全距离&，它有两种情况：1）当防雷装置与附近金属物体之间不连通时，安全距离Sk为：（1）式中，为避雷装置冲击接地电阻（Ω）；h为引下线计算点到地面的高度（m）；为计算系数，对单根引下线取1，2根引下线及接地未成闭环的多根引下线取0.66，避雷带（网）的多根引下线取0.44。2）当防雷装置与附近金属物体之间相连时。安全距离Sk为：（2）式中，L为引下线计算点到连接点的长度（m）。对于35kv线路需在距变电所1-2 km的进线段加强防雷措施.一般可采用装设避雷线来解决。3.2 对侵入雷电冲击波的防护为保护工厂供电系统免受沿供电线路传来的感应过电压危害，一般应在主要电气设备附近和架空线路进出口处装设避雷器。原则上，避雷器应装设在雷电波侵入的方向，且距被保护设备距离愈近愈好，如图5所示。图5 6～10kV变电所防雷保护结语工厂防雷应充分利用建筑物的金属构件作防雷装置和实施等电位联结，在防雷装置实施时，防雷装置的驳接处不得绑扎，必须焊接，电气施工人员应密切与土建施工配合，以保证土建能按设计要求进行施工。采用共用接地、利用自然防雷接地装置，进行简单的连接即可形成很好的等电位联结，建筑物的防雷接地设计是一个系统工程，各专业不能孤立进行，应就建筑物的特点，将外部防雷装置、内部防雷装置进行统一设计。以上是自己结合规范和实际应用中的体会，以供同行交流。参考文献[1] 杨平.工业生产装置的防雷设计[J].改革与开放，?2011.[2] 阳宏声，张少虎.工业厂房防雷设计需注意的几个问题?[J].工程建设与设计，2008.