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浅谈低压架空输电线路遭雷击对居民电器影响

随着我国农村经济的快速发展，广大农村居民的生活水平已开始从“温饱型”向“享受型”的转变，仅从居民家中的家用电器方面来看，正从普通型向智能型转换，从电视机、电脑、空调等到厨房智能化电器，可以说是应有尽有，但随随之而来的是，每当遇到雷雨天气，伴随着“隆隆”的雷声和“耀眼”的闪电，许多家庭的家用电器被雷击损坏，给居民带来不小的经济损失，可以毫不夸张说雷电灾害已经时农村家用电器的第一大自然灾害，本文仅对农村低压电源防雷进行探讨，依据理论联系实际的原则，提出农村低压电源系统经济实用、简易方便的防雷方法。

1、农村民居供电系统防雷现状

1.1农村供电系统现状

农村民居供电一般是经10KV变压器后，以220/380V低压架空线路进行输送，线路分布密度，在我国农村可谓是“星罗密布”。

图1：农村供电线路经变压器后向四面八方进行输送

特别是在山区和雷电多发区，很容易受到雷电的“亲密接触”，造成直接雷击或感应雷击。

1.2民居家用电器遭雷灾损坏情况

进入居民家中的电源线也是架空线路进入，而现在居民的家用电器智能化程度高，但越是智能化程度高的电气设备，绝缘水平越低低，家用电器的使用机会又特别多，人们防范雷电知识却匮乏，一旦遇到雷击，造成损坏就非常严重，如：2012年7月7日，11时31分，河南获嘉县亢村镇丰乐村遭雷击，多户家用电器损坏；2012年7月15日11时30分至12时，浙江省龙游县大宅后徐村遭雷击，击坏二十八户30台电视机，2台计算机，1台空调，2间房屋受损，直接经济损失达10万元。每年全国发生此类事故非常多，居民损失巨大，依据年雷暴日数统计资料[3]，华北五省二市年雷暴日在20.8--43.7天之间，为全国中间数，有一定代表性，下表是2012年华北地区的雷电灾害情况统计情况[5]：

区域

雷灾总数（起）

农村雷灾数（起）

家用电器损坏情况（起/件）

北京市

54

32

30/39

天津市

17

9

5/38

河北省

81

33

80/109

河南省

33

18

17/31

山东省

102

13

37/56

山西省

26

7

5/965

陕西省

18

3

4/49

合计

331

115

178/1287

表1华北五省二市2012年雷电灾害情况进行统计

从表1统计分析，共发生雷灾331起，其中农村雷灾115起，占35%，涉及家用电器损坏的178起占54%，而178起雷灾就损坏家用电器1287件，平均7.2件/起，可以得出：雷电灾害已经是电子时代电器的一大“杀手”。

2、架空输电线路防雷措施

2.1雷击的形成以及入侵途径

雷击低压架空输电线路主要有两种情况：直接雷击和闪电感应。

直接雷击：雷电闪击直接击于变压器的防雷装置或电源输送的架空线上，产生电效应、热效应和机械力者。此种情况危害最大。图2云雷对地面物体直接放电图

由图2，可以看到云雷的放电过程，据国内外许多资料显示，其首次放电释放的能量极大，破坏作用亦很大，例如贝格尔（Berger)于1972年在瑞士圣萨尔瓦托山记录到的一次正闪击电流达270KA，同时产生的雷击电磁脉冲是一种强大的干扰源，是造成雷电感应过电压的重要因素[2][3]。

闪电感应：闪电放电时，在附近导体上产生的闪电静电感应和闪电电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花放电。

图3：架空线上感应过电压的形成图

由架空线上感应过电压的形成图[4]，可以看到，当云雷下行负电荷尚未达到地面，即回击没有发生时（图a），导线上的正电荷受到先导通道中负电荷的束缚，成为不能自由运动的束缚电荷，而一旦云雷下行负电荷到达地面，回击发生（图b)，负电荷被迅速中和，消除了对导线上正电荷的束缚，正电荷迅速向两侧运动，形成过电压，由于过电压波速接近光速，回击速度又很快，导线上正电荷被释放的时间也很短，因此，过电压波的幅值是很高的。感应过电压波向导线两端传播，当它沿线路进入室内时，将会对居民家中的电器设备造成损坏。而居民家用电器多是集成电路的智能电器，其耐冲击电压非常低，易损坏。

表2220/380v三相交流系统各种设备绝缘耐冲击过电压额定值

设备位置

电源处的设备

配电线路和最后分支线路的设备

用电设备

特殊需要保护设备

耐冲击过电压类别

Ⅳ类

Ⅲ类

Ⅱ类

Ⅰ类

耐冲击过电压额定值/kv

6

4

2.5

1.5

注：1Ⅰ类--含有电子电路的设备，如计算机、有电子程序控制的设备。

2Ⅱ类--用电设备，如家用电器、手提工具和类似负荷