南化水库雷击突波防治对策之研究（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）南化水庫雷擊突波防治對策之研究撰寫單位：第六區管理處南化給水廠撰寫人員：工程師賴建龍撰寫日期：中華民國九十五年五月目錄ㄧ、研究動機及目的1二、突波的認識1三、接地工程6四、避雷觀念10五、南化水庫的經驗及對策17六、結論27ㄧ、研究動機及目的隨著科技不斷的進步，我們的機電系統是越來越依賴電腦及精密的儀器等設備，其好處是功能越來越強，你想要的它幾乎都可以幫你實現，但缺點就是功能太強ㄧ旦故障，其影響的層面就很廣泛，並且狀況的排除非ㄧ般人即可，非得求助於專業人員不可。而像電腦及精密儀器等設備，其工作電壓都是幾伏特而已，其耐電壓能力與傳統粗壯的馬達相比，就顯得相當的脆弱而且不堪ㄧ擊，筆者服務於南化水庫已十年餘，歷年之維護經驗中因突波造成之修復佔大多數，除了增加本公司的維護成本之外，也增加現場維護及工作人員的工作量，故如何能有效降低突波侵襲所造成之破壞為本文研究之目的。文章首先介紹相關的知識背景，讓讀者有ㄧ正確的突波防治觀念，最後再以南化水庫的實際經驗分享給各位讀者，希望能在工作上有所助益。二、突波的認識突波為一種異常電壓，ㄧ般可分為：雷擊突波過電壓（lightningovervoltage）、開關突波過電壓（switchingovervoltage）和短時過電壓（temporaryovervoltage），其中又以雷擊突波過電壓最難精確預測，造成的破壞力也最大；台灣地區因處於亞熱帶，每年六、七、八、九月份雷雨日特別多，而南化水庫位於山區，幾乎午後都會有雷陣雨發生，因此在歷年的故障維護中，雷擊突波是最常發生的天然災害，故本文以雷擊突波為主要的研究對象。雷擊突波的侵入主要是以逆閃落雷擊、直接雷擊和感應雷擊等三種途徑，ㄧ般逆閃落雷擊都發生在電力系統上，而水庫最主要是直接雷擊和感應雷擊，以下對大自然的雷電現象作ㄧ概略性的介紹。雷電是大氣能量的傳遞活動，太陽熱輻射穿透大氣層到地面，地表溫度會漸暖和，當溫度達到臨界狀況時，熱在地面的傳導速度變慢，能量分子不能迅速的在地面附近流動，地表低層的大氣開始變得不穩定，氣流慢慢的會開始變成上下流動，而在氣流上升期間，地表溼熱空氣會隨著傳送到高空較冷的大氣中，變成小水滴或結成冰，形成一團團白色的雲朵，此種現象若持續激烈的發生，當對流濕空氣到達一定高度時，雷雨發生的條件就如此形成。在整個形成過程中，如果雷雲與大地間電場強度到達約3MV/m時，開始產生電暈放電，此放電向下延伸一段距離後，由於雲中電荷的流散，電場強度減弱，放電現象會突然中止；此期間，雲中電荷繼續傳送到原放電尖端點的周圍空間，直到電場強度達到臨界值，電暈放電又開始繼續往下發生，在放電發生瞬間，因為大量電荷流通，通過的路徑會離子化和發光，ㄧ般所謂的前導（leader）即指此現象。此前導重覆斷斷續續的往大地延伸，其路徑類似梯狀的往大地前進，因此稱之為梯狀前導，此種梯狀的行進路線，受到前導尖端周圍電場環境的影響，每一階梯的進行方向並不一定，由於雲跟大地有相當的一段距離，且兩區域間的電場強度並不很強，無法一次就直接完成兩地間的放電，必須借助梯狀前導多次的放電和充電往地表延伸，因此也就形成了閃電彎彎曲曲的現象，當然這些敘述的過程，在我們人類肉眼的觀察裡，可以形容是一瞬間。此外，由於數個電暈放電強光可能起源於雲中同一電荷團，每一強光都可以是一個前導，因此，多數的雷擊可以看到很多同一起源的閃光分歧，當雲中閃光前導逐漸接近地面，地表或其突出物如高層建築物、曠野大樹、高山以及輸電線等的感應電場會隨之漸增，在到達約3MV/m時，反極性電暈強光會由地表向上與雲中往下的前導互相結合，完成雲中與大地電荷的導通路徑，此時大量電流通過此通道，造成通道的發光和離子化。因為電流是由正極性到負極性，也就是由大地往雲的方向，此現象就被稱為回擊（returnstroke）。回擊電流通常在20~40KA之間，但最大值可以達到200KA以上。通常某一前導強光完成回擊路徑後，同一路徑上的其它樹枝狀前導就不會同時有另一回擊現象的發生，但特定情況下也可能同時完成回擊路徑，此即所謂的分叉閃絡（bifurcatedflash），然此種情況極少發生。至於一般所謂的多重雷擊（multistroke），主要是因雷雨雲中電荷有不同的集結區，較強電場區域的電荷經過梯狀前導與大地回擊電流作用形成放電後，完成了第一次的所謂「主雷擊」，此時放電區的電荷大量流失，而在大量電荷流通瞬間，雲層與大地間閃絡路徑會瞬時離子化，形成一很好的導通路徑，此時鄰近雲區電荷很快的會被吸引往已放電的區域，循仍有良好導電性的原放電路徑作第二次的瞬間放