淺析變電站防雷的基本措施

梁軍++劉曉亮

[摘 要]變電站是電力系統(tǒng)中對(duì)電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場(chǎng)所，是聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶的紐帶，擔(dān)負(fù)著電壓變換和電能分配的重要任務(wù)，對(duì)于防電擊有很高的要求。一旦發(fā)生了電擊，變電站的電氣設(shè)備可能受到干擾和損壞，因此變電站的防電接地技術(shù)尤其重要，因此本文對(duì)變電站防電保護(hù)措施進(jìn)行了論述。

[關(guān)鍵詞]變電站；防雷；接地裝置

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）17-0060-01

變電站的作用是改變電壓，在電力系統(tǒng)中起著很重要的作用， 不幸遭遇雷擊，極有可能對(duì)電器設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，以至于正常的運(yùn)行受到影響而導(dǎo)致大面積的停電，現(xiàn)在的變電站都有較為完善的防雷接地保護(hù)措施， 變電站的設(shè)備遭雷擊損壞的概率較小，變電站的防雷措施得以進(jìn)一步完善，基本能夠確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的正常。

一、防雷的意義

變電站的防雷和接地問(wèn)題既非常的復(fù)雜又至關(guān)重要不可或缺，它的好與壞直接對(duì)電氣系統(tǒng)的設(shè)備和人身的安全造成嚴(yán)重的后果。特別是如今隨著電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大， 接地短路電流被要求的越來(lái)越大。 各式各樣的微機(jī)監(jiān)控設(shè)備的不斷普及和應(yīng)用，同樣對(duì)防雷接地的要求逐漸增高。以前由于接地裝置的一些問(wèn)題從而引發(fā)了主設(shè)備的損壞， 變電站一度停止運(yùn)行帶來(lái)了巨大的損失和嚴(yán)重的問(wèn)題，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大的麻煩，因此變電站的防雷接地措施必須要高度的重視起來(lái)。變電站的接地系統(tǒng)是保護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保障設(shè)備及人身安全的措施之一。

電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有兩方面的要求，一方面是要保證設(shè)備及人身的安全，另一方面是要保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這些都與接地裝置的設(shè)計(jì)是分不開的。在以往電力的規(guī)程中，在跨步電壓滿足的前提下，發(fā)電廠、變電站的接地電阻應(yīng)小于0.5歐姆的標(biāo)準(zhǔn)。然而在新的電力規(guī)程《交流電氣裝置的接地》中，對(duì)接地電阻有了更高的要求； 另一方面，在電力系統(tǒng)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大的同時(shí)，而短路電流卻隨之增加，這也對(duì)接地設(shè)計(jì)的難度大大加高了。 在高土壤電阻率區(qū)，這一問(wèn)題尤為突出，因此對(duì)降低接地的電阻必須采用各種措施。

二、 變電站遭受雷擊的主要原因

供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，電氣設(shè)備的絕緣處于電網(wǎng)的額定電壓作用之下，但是由于雷擊的原因，供配電系統(tǒng)中某些部分的電壓會(huì)大大超過(guò)正常狀態(tài)下的數(shù)值，通常情況下變電所雷擊有兩種情況：一是雷直擊于變電所的設(shè)備上；二是架空線路的雷電感應(yīng)過(guò)電壓和直擊雷過(guò)電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所。其具體表現(xiàn)形式如下：

1、直擊雷過(guò)電壓。雷云直接擊中電力裝置時(shí)，形成強(qiáng)大的雷電流，雷電流在電力裝置上產(chǎn)生較高的電壓，雷電流通過(guò)物體時(shí)，將產(chǎn)生有破壞作用的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。

2、感應(yīng)過(guò)電壓。當(dāng)雷云在架空導(dǎo)線上方，由于靜電感應(yīng)，在架空導(dǎo)線上積聚了大量的異性束縛電荷，在雷云對(duì)大地放電時(shí)，線路上的電荷被釋放，形成的自由電荷流向線路的兩端，產(chǎn)生很高的過(guò)電壓，此過(guò)電壓會(huì)對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)造成危害。

因此，架空線路的雷電感應(yīng)過(guò)電壓和直擊雷過(guò)電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所，是導(dǎo)致變電所雷害的主要原因，若不采取防護(hù)措施，勢(shì)必造成變電所電氣設(shè)備絕緣損壞，引發(fā)事故。

三、 變電站防雷的具體措施

變電站遭受的雷擊是下行雷，主要雷直擊在變電站的電氣設(shè)備上或架空線路的感應(yīng)雷過(guò)電壓和直雷過(guò)電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站。因此，避免直擊雷和雷電波對(duì)變電站進(jìn)線及變壓器產(chǎn)生破壞就成為變電站雷電防護(hù)的關(guān)鍵。

1、變電站裝設(shè)避雷針對(duì)直擊雷進(jìn)行防護(hù)

架設(shè)避雷針是變電站防直擊雷的常用措施，避雷針是防護(hù)電氣設(shè)備、建筑物不受直接雷擊的雷電接收器，其作用是把雷電吸引到避雷針身上并安全地將雷電流引入大地中，從而起到保護(hù)設(shè)備效果。變電站裝設(shè)避雷針時(shí)應(yīng)使所有設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)的反擊事故。對(duì)于35 kV變電站，保護(hù)室外設(shè)備及架構(gòu)安全，必須裝有獨(dú)立的避雷針。獨(dú)立避雷針及其接地裝置與被保護(hù)建筑物及電纜等金屬物之間的距離不應(yīng)小于五米，主接地網(wǎng)與獨(dú)立避雷針的地下距離不能小于三米，獨(dú)立避雷針的獨(dú)立接地裝置的引下線接地電阻不可大于10Ω，并需滿足不發(fā)生反擊事故的要求；對(duì)于110kV及以上的變電站，裝設(shè)避雷針是直擊雷防護(hù)的主要措施。由于此類電壓等級(jí)配電裝置的絕緣水平較高，可將避雷針直接裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)上，同時(shí)避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長(zhǎng)度應(yīng)大于十五米。因此，雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故。

2、變電站對(duì)侵入波的防護(hù)

變電站對(duì)侵入波的防護(hù)的主要措施是在其進(jìn)線上裝設(shè)閥型避雷器。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻。目前，SFZ系列閥型避雷器，主要有用來(lái)保護(hù)中等及大容量變電站的電氣設(shè)備。FS系列閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)小容量的配電裝置。

3、變壓器的防護(hù)

變壓器的基本保護(hù)措施是在接近變壓器處安裝避雷器，這樣可以防止線路侵入的雷電波損壞絕緣。

裝設(shè)避雷器時(shí)，要盡量接近變壓器，并盡量減少連線的長(zhǎng)度，以便減少雷電電流在連接線上的壓降。同時(shí)，避雷器的連線應(yīng)與變壓器的金屬外殼及低壓側(cè)中性點(diǎn)連接在一起，這樣就有效減少了雷電對(duì)變壓器破壞的機(jī)會(huì)。

變電站的每一組主母線和分段母線上都應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器，用來(lái)保護(hù)變壓器和電氣設(shè)備。各組避雷器應(yīng)用最短的連線接到變電裝置的總接地網(wǎng)上。避雷器的安裝應(yīng)盡可能處于保護(hù)設(shè)備的中間位置。

4、變電站的防雷接地

變電站防雷保護(hù)滿足要求以后，還要根據(jù)安全和工作接地的要求敷設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足防雷的要求，或者在防雷裝置下敷設(shè)單獨(dú)的接地體。

小變電站用獨(dú)立避雷針，大變電大多在獨(dú)立避雷針與配電裝置帶電部分的空氣中最短途徑不得小于五米。避雷針接地引下線埋在地中部分與配電裝置構(gòu)架的接地導(dǎo)體埋在地中部分在土壤中的距離必須大于三米，變電站電氣裝置的接地裝置采用水平接地極為主的人工接地網(wǎng)，水平接地極采用扁鋼50mm×5mm，垂直接地極采用角鋼50mm×5mm，垂直接地極間距5m～6m，主接地網(wǎng)接地裝置電阻不大于4Ω，主接地網(wǎng)埋于凍土層1m以下。人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形。

大變電站安裝在架構(gòu)上的避雷針，與主接地網(wǎng)應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置。避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至變壓器的接地線主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15m，同時(shí)變壓器門形架構(gòu)上不得裝避雷針。

5、變電站防雷感應(yīng)

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，變電站均有完善的直擊雷防護(hù)系統(tǒng)，戶外設(shè)備直接遭受雷擊損壞的可能很小。但雷擊防護(hù)系統(tǒng)時(shí)所產(chǎn)生的雷擊放電及電磁脈沖，以及雷電過(guò)電壓通過(guò)金屬管道電纜對(duì)變電站控制等各種弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，這就可能影響到變電設(shè)備的正常運(yùn)行。

采取防雷感應(yīng)保護(hù)的措施主要有：多分支接地引線，減少引線雷電流；改善匯流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少引下線對(duì)弱電設(shè)備的感應(yīng)；除了在電源入口裝設(shè)處壓敏電阻等限制過(guò)壓裝置外，還可在信號(hào)線接入處使用光耦元件；所有進(jìn)出控制室的電纜均采用屏蔽電纜，屏蔽層共用一個(gè)接地極；在控制室和通信室鋪設(shè)等電位，所有電氣設(shè)備的外殼均與等電位匯流牌連接。

總結(jié)：如今電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，以及雷擊事故的發(fā)生，對(duì)防電接地技術(shù)提出了更高的要求，變電站的防雷措施應(yīng)給予更多的關(guān)注，如不能對(duì)其有較好的防范措施，一但發(fā)生事故就會(huì)造成嚴(yán)重的后果，以上就是對(duì)變電站的防雷技術(shù)的簡(jiǎn)單論述，以期為實(shí)際運(yùn)用防雷接地技術(shù)有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 萬(wàn)宏偉.變電站的防雷措施[J].農(nóng)村電工，2010，（02）.

[2] 夏蕾，劉亞偉. 對(duì)變電站防雷保護(hù)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，（04） .

[3] 陶克非.變電站的防雷接地技術(shù)[J].電工技術(shù)，2004，（01）.

[4] 吳承俊.變電站的防雷與接地[J].價(jià)值工程，2010，（13）.

[5] 張榮.變電站防雷技術(shù)概論[J].知識(shí)經(jīng)濟(jì)，2011，（05）.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，（18）.